低溫脅迫下橄欖耐寒性研究

彭遠琴 趙金星 邱志浩 佘文琴

摘要：以橄欖5個品種（三棱欖、梅埔甜欖、長營、惠圓、北溪檀香）葉片為試材，采用相對電滲率擬合Logistic方程測定低溫半致死溫度;對橄欖5個品種束縛水/自由水、丙二醛含量以及過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性進行測定，探討橄欖不同品種間耐寒性差異。結果表明，隨著處理溫度降低和處理時間延長，相對電滲率增加，且處理溫度降低的葉片相對電滲率增幅比處理時間延長的大;擬合Logistic方程得到橄欖5個品種半致死溫度為-2.79～-3.76 ℃;不同耐寒性的橄欖丙二醛（MDA）含量、束縛水/自由水和保護酶活性有差異。

關鍵詞：橄欖;低溫脅迫;半致死溫度;Logistic方程;生理指標

中圖分類號： S667.501文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）21-0207-03

收稿日期：2018-08-27

基金項目：福建省科技重大專項（編號：2013NZ0002-1C）。

作者簡介：彭遠琴（1993—），女，重慶人，碩士研究生，主要從事園藝植物生理研究。E-mail：Pengyuanqin0@163.com。

通信作者：佘文琴，博士，教授，主要從事果樹生理生化研究。E-mail：wenqinshe@163.com。

橄欖[Canarium album （Lour.） Raeusch]又名青果，為橄欖科橄欖屬熱帶亞熱帶果樹，果實營養(yǎng)十分豐富，屬福建省藥食兩用的特色經(jīng)濟水果[1]。橄欖喜溫暖，不耐寒冷，福建橄欖以閩侯、閩清種植最多，據(jù)閩清縣氣象局有關資料顯示，閩清縣自1991—2016年每隔8～10年就有1次較為嚴重的極端低溫周期性凍害，導致橄欖枝葉枯干、幼樹凍死、產(chǎn)量下降[2]。低溫成為了影響橄欖正常生長和產(chǎn)量提高的限制性因素，因此鑒定橄欖耐寒性程度對橄欖產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關重要。

目前關于橄欖耐寒性的研究多集中在耐寒相關生理指標的分析[3-6]，對橄欖低溫半致死溫度的研究鮮有報道。本試驗選用三棱欖、梅埔甜欖、長營、惠圓、北溪檀香5個橄欖品種葉片，通過采用相對電滲率配合Logistic方程研究橄欖耐受低溫程度和相關生理指標來探討5個品種間耐寒性關系，旨在為橄欖引種栽培、擴大栽培區(qū)域提供理論和實踐基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料采自福建省福州市果樹良種場（福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)鳳池村，119°27′E、26°14′N）。以三棱欖、梅埔甜欖、長營、惠圓、北溪檀香10年實生樹為試材，于2018年1月11日，每個品種選取位于同一等高線，長勢、水培管理較一致的3株生物重復，每株取樹冠外圍東、南、西、北4個方位無病蟲害春梢枝條放入保鮮盒帶回。

1.2試驗方法

1.2.1低溫處理

帶回的枝條，摘取從頂端算起第2張至第3張復葉，用自來水沖洗干凈，用雙蒸水洗3次后用紗布擦干水分，將同一品種的葉片隨機混勻，分別置于15（CK）、1、-1、-3、-5、-7 ℃冰箱分別處理1、2、3、4、5、6、12 h，處理后的樣品于室內(nèi)靜置30 min解凍，用于相對電滲率測定。

1.2.2電滲率測定

按照設置的時間梯度處理橄欖葉片。用圓形打孔器（直徑0.5 cm）將解凍后的葉片避開主葉脈位置打孔，將小圓片快速稱取0.1 g放入裝有10 mL雙蒸水的試管內(nèi)，室內(nèi)浸提12 h，重復3次。用DDS-307A電導率儀測量浸提液電滲率S1，沸水浴30 min后冷卻至室溫搖勻，再次測量電滲率S2，相對電滲率=S1/S2×100%。

1.2.3生理指標測定

過氧化氫酶（CAT）活性測定采用比色法;過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法;超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍四唑法;丙二醛（MDA）含量、束縛水/自由水測定參考王學奎的方法[7]。

1.3數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理和圖表制作，SPSS 19.0軟件進行顯著性分析。對橄欖葉片相對電滲率進行非線性回歸分析，用Logistic方程y=k/（1+ea-bx）擬合，式中：y為相對電滲率，%;x為處理溫度，℃;k為y的最大極限值，y=k時，dy/dx=0，表示膜透性已經(jīng)完全破壞;a、b為方程參數(shù)。通過線性方程y′=ln[（k-y）/y]在Excel 2016作得散點趨勢圖，得到a、b值和確定系數(shù)R2。x=lna/b即為半致死溫度。

2結果與分析

2.1不同處理溫度對橄欖葉片相對電滲率的影響

如圖1所示，葉片相對電滲率隨著處理溫度的下降，品種間表現(xiàn)出不同的增幅。處理12 h，1、-1 ℃與15 ℃相比，相對電滲率上升平緩，增幅較小;-3 ℃處理后，相對電滲率迅速上升，與1 ℃相比，惠圓、北溪檀香增幅較大，分別為177.18%、151.04%，長營、三棱欖、梅埔甜欖增幅分別為42.38%、48.30%、51.38%;-3～-5 ℃處理后，橄欖葉片相對電滲率繼續(xù)上升，梅埔甜欖相對電滲率增幅最大，長營次之，而北溪檀香、惠圓增幅較小;-5～-7 ℃處理后，惠圓、北溪檀香、梅埔甜欖相對電滲率上升平緩，增幅小，長營、三棱欖相對電滲率繼續(xù)上升至90%左右，有較大增幅。

選取處理12 h的橄欖葉片相對電滲率，用Logistic方程擬合得到橄欖的半致死溫度，結果見表1。由表1可以看出，橄欖5個品種的曲線方程R2在0.822 6～0.951 0之間，表明各擬合結果較精確可靠。其中，長營和三棱欖耐寒性較強，北溪檀香最弱。橄欖5個品種半致死溫度（LT50）在-2.79～-3.76 ℃ 之間。

2.2持續(xù)低溫處理時間對橄欖葉片相對電滲率的影響

從表2可以看出，橄欖葉片相對電滲率隨著溫度降低和處理時間延長呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢。1、-1 ℃處理1、2、3、4、5、6 h，長營、三棱欖和梅埔甜欖與對照相比，相對電滲率上升較緩，北溪檀香、 惠圓-1 ℃處理1 h相對電滲率分別為25.73%、30.99%，處理6 h后迅速上升到41.68%、37.27%，增幅較大;-3 ℃時，隨著處理時間延長，惠圓、長營、北溪檀香、三棱欖、梅埔甜欖相對電滲率上升較快，處理6 h的相對電滲率較處理1 h時分別提高20.49、17.08、34.19、9.84、1200百分點;-5 ℃處理1 h，橄欖葉片相對電滲率與對照相比上升顯著，處理6 h，惠圓和北溪檀香相對電滲率超過85%;-7 ℃處理1 h，長營、三棱欖和梅埔甜欖的相對電滲率接近90%。

2.3冬季橄欖葉片保護酶活性、束縛水/自由水、丙二醛含量情況

由表3可知，橄欖各品種間保護酶活性及束縛水/自由水、MDA含量有明顯差異。長營保護酶活性顯著高于北溪檀香，其中長營POD、SOD活性是北溪檀香的1.64倍、1.44倍，且POD、SOD活性各個品種間總體差異顯著;長營的CAT活性分別是北溪檀香、三棱欖、梅埔甜欖、惠圓的1.35倍、1.04倍、131倍、1.06 倍;北溪檀香MDA含量顯著高于長營、三棱欖、梅埔甜欖和惠圓，分別是它們的1.44倍、1.27倍、1.18倍、1.23倍;長營束縛水/自由水最高，三棱欖次之，北溪檀香最低。

3討論與結論

低溫脅迫下，胞內(nèi)電解質(zhì)發(fā)生滲透，因此相對電滲率可以用來表征質(zhì)膜受損情況，并認為相對電滲率與Logistic方程擬合得到半致死溫度更能準確反映植物對低溫的耐受程度[8-10]。本試驗運用此法，測得15～-7 ℃處理12 h的橄欖葉片相對電滲率，與Logistic方程擬合后得到北溪檀香、惠圓、長營、三棱欖和梅埔甜欖的半致死低溫分別為-2.79、-3.00、-3.76、-3.58、-2.97 ℃。其中，長營對低溫耐受性更強，三棱欖次之，北溪檀香耐受性最弱，惠圓和梅埔甜欖的半致死低溫差異不大;橄欖葉片相對電滲率隨處理時間不同而變化，-3 ℃處理6 h與處理1 h相比，各橄欖品種葉片相對電滲率出現(xiàn)不同程度的增幅，說明延長低溫處理時間加大了對橄欖葉片質(zhì)膜傷害程度;北溪檀香、三棱欖等在-3 ℃下處理6 h的相對電滲率比在-5 ℃下處理1 h時的相對電滲率低，說明降低處理溫度對質(zhì)膜的傷害要比延長處理時間對質(zhì)膜的傷害更大，這在低溫持續(xù)處理時間方面與前人研究結果[11-13]一致。

活性氧和自由基有很強的氧化能力，對植物細胞有傷害作用。而丙二醛正是質(zhì)膜受到自由基的過氧化反應產(chǎn)生的物質(zhì)，其含量與細胞受傷害程度呈正相關，與耐寒性呈負相關[14]。CAT、POD和SOD是植物體內(nèi)的保護酶，能清除活性氧和自由基，對植物細胞起保護作用，低溫脅迫下，耐寒性強的品種有更高的保護酶活性[15-17]。本試驗中，三棱欖、長營保護酶活性較高，丙二醛含量較低，說明耐寒性強的品種可以通過提高保護酶活性清除自由基，減少對質(zhì)膜的損傷，同時減少丙二醛對質(zhì)膜的2次傷害，達到保護細胞的作用，這與王旺田等的研究結果[18-19]一致;細胞內(nèi)束縛水能增大原生質(zhì)黏稠性，減緩代謝程度，從而增強植物的耐寒性[20]，本試驗中，長營、三棱欖束縛水/自由水較高，北溪檀香最低，說明植物細胞在溫度變化時，耐寒性強的品種能通過增加束縛水的含量來抵御環(huán)境變化，保護植物，這在杧果[21]、梨[22]的研究上有相似結果。

綜上，本試驗測定半致死溫度和相關生理指標得到橄欖5個品種耐寒性強弱依次為長營>三棱欖>惠圓>梅埔甜欖> 北溪檀香，在生產(chǎn)實踐中可挑選耐寒性相對較強的品種進行種植，從而減少凍害帶來的損失。

參考文獻：

[1]林玉芳，陳清西. 橄欖功能成分及其抗氧化作用研究進展[J]. 熱帶作物學報，2010，31（1）：158-163.

[2]劉義旺，黃珠英. 橄欖強霜凍害的發(fā)生類型與應對措施[J]. 福建果樹，2003（3）：13-14.

[3]鄭家基，盧煒，陳利恒，等. 龍眼、橄欖葉片空隙率與耐寒性的關系[J]. 福建農(nóng)業(yè)大學學報，1996，25（2）：161-164.

[4]曾明輝，鄭家基，陳利恒. 福建橄欖耐寒性快速測定法[J]. 福建果樹，1999（1）：13-14.

[5]韋曉霞，吳如健，胡菡青，等. 橄欖不同品種耐寒性的研究[J]. 福建農(nóng)業(yè)學報，2005，20（增刊1）：90-92.

[6]張小紅，趙依杰，陳貽釗. 2個橄欖品種的耐寒性研究[J]. 福建林業(yè)科技，2017，44（3）：90-93，98.

[7]王學奎. 植物生理生化實驗原理與技術[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2006.

[8]郭衛(wèi)東，張真真，蔣小韋，等. 低溫脅迫下佛手半致死溫度測定和抗寒性分析[J]. 園藝學報，2009，36（1）：81-86.

[9]婁曉鳴，王化坤，陳勇明，等. 以電導法配合Logistic方程確定25個白肉枇杷的抗寒性[J]. 熱帶作物學報，2016，37（10）：1920-1923.

[10]王瑋，李紅旭，趙明新，等. 7個梨品種的低溫半致死溫度及耐寒性評價[J]. 果樹學報，2015，32（5）：860-865.

[11]邢海盈. 低溫脅迫下三角梅的生理變化及其調(diào)控機理的研究[D]. 福州：福建農(nóng)林大學，2013：14-15.

[12]佘文琴，劉大林，齊清琳. 楊桃耐寒性初步研究[J]. 福建農(nóng)林大學學報（自然科學版），2003，32（1）：61-63.

[13]張?zhí)煜?，曹明華，林藝華，等. 應用電導法配合Logistic方程確定“多?！碧鸾返目购訹J]. 分子植物育種，2018，16（12）：4068-4071.

[14]馬德華，盧育華，龐金安. 低溫對黃瓜幼苗膜脂過氧化的影響[J]. 園藝學報，1998，25（1）：61-64.

[15]董萬鵬，羅充，龍秀琴，等. 低溫脅迫對西番蓮抗寒生理指標的影響[J]. 植物生理學報，2015，51（5）：771-777.

[16]佘文琴，劉星輝. 越冬期番石榴葉片脂質(zhì)的過氧化狀況[J]. 福建農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2001，30（3）：357-361.

[17]柴文臣，馬蓉麗，焦彥生，等. 低溫脅迫對不同辣椒品種生長及生理指標的影響[J]. 華北農(nóng)學報，2010，25（2）：168-171.

[18]王旺田，劉文瑜，姜寒玉，等. 低溫脅迫對葡萄幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗氧化酶活性的影響[J]. 中國果樹，2015（1）：14-17.

[19]鐘鵬，劉杰，王建麗，等. 花生對低溫脅迫的生理響應及抗寒性評價[J]. 核農(nóng)學報，2018，32（6）：1195-1202.

[20]馬翠蘭，劉星輝，胡又厘. 柚品種間的耐寒性差異及其機理[J]. 福建農(nóng)業(yè)大學學報，1998，27（2）：160-165.

[21]佘文琴，劉星輝. 低溫脅迫下杧果葉片若干生理生化變化[J]. 福建農(nóng)業(yè)大學學報，2001，30（2）：180-184.

[22]李玉梅，陳艷秋，李莉. 梨品種枝條膜透性和水分狀態(tài)與抗寒性的關系[J]. 北方果樹，2005（1）：3-5.