不同低溫處理時(shí)間對(duì)扁桃枝條抗寒性的影響

趙紅軍 歐歡 林敏娟 王建宇

摘? ? 要：為研究扁桃枝條在持續(xù)低溫下生理特性的變化，以本地12 a扁桃一年生枝條為試材，通過測(cè)定不同低溫 （-10，-15，-20，-25 ℃）和不同處理時(shí)間（CK，3，6，12，18，24 h）下的枝條電導(dǎo)率、保護(hù)酶、滲透調(diào)節(jié)等生理指標(biāo)的變化情況，分析低溫和處理時(shí)間對(duì)扁桃枝條電導(dǎo)率、保護(hù)酶、滲透調(diào)節(jié)等生理指標(biāo)的影響，并擬合應(yīng)用Logistic方程計(jì)算枝條的半致死處理時(shí)間。結(jié)果表明，扁桃枝條電導(dǎo)率隨處理溫度的降低和處理時(shí)間的延長呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì);保護(hù)酶（POD、CAT）、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖在低溫和不同處理時(shí)間均呈先上升后下降的趨勢(shì);脯氨酸呈下降-上升-下降的趨勢(shì)，而淀粉在處理下呈下降的趨勢(shì)。根據(jù)電導(dǎo)率在處理下呈上升趨勢(shì)，利用Logistic方程擬合不同溫度下枝條半致死時(shí)間，在-10 ℃下對(duì)枝條不造成傷害，枝條在-15 ℃可持續(xù)15.61 h，在-20 ℃可持續(xù)10.03 h，-25 ℃可持續(xù)3.55 h。

關(guān)鍵詞：扁桃枝條;生理指標(biāo);低溫脅迫;抗寒性

中圖分類號(hào)：S425? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.09.001

Abstract： In order to study the changes of physiological characteristics of almond branches at continuous low temperature， in this experiment， the annual branches of local 12 a almond were used as test materials. The changes of branch conductivity， protective enzyme and osmotic regulation at different low temperature intensities（-10，-15，-20，-25 ℃） and different treatment time （CK，3，6，12，18，24 h） were measured. The effects of low temperature and treatment time on the electrical conductivity， protective enzyme and osmotic regulation of almond branches were analyzed， and the half lethal treatment time of almond branches was calculated by Logistic equation. The results showed that the conductivity of almond branches increased gradually with the decrease of treatment temperature and the prolongation of treatment time. Protective enzyme （POD， CAT）， soluble protein and soluble sugar increased at low temperature and different treatment time and then decreased， the proline showed a downward-upward-downward trend， but the starch showed a downward trend under treatment. According to the upward trend of electrical conductivity under treatment， Logistic equation was used to fit the half lethal time of branches at different temperatures， and there was no damage to branches at -10 ℃. The branches could last 15.61 h at -15 ℃ and 10.03 h at -20 ℃， then at the -25 ℃ could last for 3.55 h.

Key words： almond branches; physiological indexes; low temperature stress; winter resistance

扁桃（Amygdalus communis L .）系薔薇科（Rosaceae）

桃屬（Amygdalus L.）落葉喬木，喜光熱，適應(yīng)性強(qiáng)，比較耐貧瘠、耐旱、耐鹽堿[1]，因此適宜在新疆進(jìn)行種植。目前，新疆扁桃栽培面積約為10 000 hm2[2]，但扁桃抗寒性較差，可忍耐溫度為 -18～-22 ℃，因受低溫影響，扁桃栽培受到限制，其產(chǎn)量、品質(zhì)受影響[3]。目前，國內(nèi)外對(duì)扁桃抗寒性研究主要集中在不同品種低溫脅迫下抗寒性研究，謝軍等[4]采取人工模擬外界環(huán)境的方法，以6種扁桃1a生休眠枝條為試材進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)新疆本地品種的扁桃枝條抗寒力大于美國品種。魏鈺等[5]通過對(duì)我國6類扁桃抗寒性研究，發(fā)現(xiàn)不同扁桃種的半致死溫度在 -19.24～-35.17 ℃之間。而有關(guān)扁桃在低溫脅迫下持續(xù)低溫抗寒性的研究較少，因此，本試驗(yàn)以本地扁桃品種為試材，研究在持續(xù)低溫處理下扁桃枝條生理生化指標(biāo)的變化，對(duì)其抗寒性進(jìn)行初步分析，為扁桃抗寒性研究供理依據(jù)，為扁桃越冬保護(hù)栽培提供參考。

2.3.2 過氧化氫酶（CAT） 研究表明，CAT活性在不同低溫處理呈“上升-下降”趨勢(shì)，酶活性在0.06～0.93 U·g-1·min-1之間，-15 ℃下的CAT活性在持續(xù)處理6，12，18，24 h后都顯著高于-10，-20和-25 ℃持續(xù)處理下CAT活性，而-25 ℃在每個(gè)時(shí)間處理下活性最低（P<0.05）。在不同處理時(shí)間下，-10 ℃、-20 ℃在持續(xù)時(shí)間下CAT活性呈先上升后下降的趨勢(shì)，-15 ℃處理在18 h時(shí)活性最高為0.93 U·g-1·min-1，較CK增加了70.16%，并與其它時(shí)間處理存在顯著性差異（P<0.05）;-20 ℃在處理12 h下酶活性最高0.64 U·g-1·min-1，較CK增加57.21%，并顯著高于其他時(shí)間處理，在3，6和18 h處理下CAT酶活性顯著高于CK和24 h處理（P<0.05）;-10 ℃、-25 ℃在不同時(shí)間處理下呈“下降-上升”趨勢(shì)，在3 h處理下酶活性降低，并顯著高于CK，隨后緩慢上升在12 h下酶活性最高，活性分別為0.5，0.45 U·g-1·min-1，分別較3 h增加58.48%和85%，與其他處理時(shí)間下的活性存在顯著差異，隨后CAT活性緩慢降低，處理18 h顯著高于處理24 h（P<0.05）（圖4）。

2.4 不同處理時(shí)間扁桃枝條滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化

2.4.1 可溶性蛋白質(zhì) 研究表明，可溶性蛋白質(zhì)含量在不同低溫處理下呈“上升-下降”趨勢(shì)，-20 ℃與-25 ℃在3，18和24 h處理下可溶性蛋白含量無差異，在6，12 h處理下差異顯著;-20 ℃和-25 ℃顯著高于-10 ℃和-15 ℃，但-15 ℃與-20 ℃在12 h處理下無差異，-10 ℃與-15 ℃在12 h差異顯著（P<0.05）。在不同處理時(shí)間下扁桃枝條的可溶性蛋白質(zhì)含量總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，-10 ℃和-15 ℃在12 h處理下顯著高于其他持續(xù)低溫處理時(shí)間及CK的可溶性蛋白質(zhì)含量，分別為6 886.65，8 023.82，

8 233.61 μg·g-1，分別較CK增加了5.33%，18.74%和20.81%，而-20 ℃在12 h處理下顯著高于CK和處理24 h，-25 ℃在持續(xù)18 h處理下含量最高，為8 038.18 μg·g-1，較CK增加了18.89%，且與CK處理差異顯著（P<0.05）;-10 ℃和-15 ℃低溫在3 h處理下可溶性蛋白質(zhì)含量明顯下降，均顯著低于CK，分別下降了32.81%和18.43%，-10 ℃和-15 ℃在3～12 h可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨勢(shì)較明顯，較處理3 h時(shí)增加了36.39%和37.19%，且存在差異顯著（P<0.05）（圖5）。

2.4.2 可溶性糖 研究表明，可溶性糖含量在不同低溫處理下呈“下降-上升”的趨勢(shì)，-10 ℃與-25 ℃可溶性糖含量較高，其平均含量分別為8.14%，7.7%，-10 ℃與-25 ℃處理下差異不顯著，而與-15 ℃和-20 ℃在持續(xù)低溫處理下均存在顯著性差異（P<0.05）。在不同處理時(shí)間下，在-10，-20與-25 ℃處理下扁桃枝條可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，均在12 h處理時(shí)可溶性糖含量最高，其含量分別為8.82%，7.51%和8.97%，分較CK增加了2.47，1.16，2.62個(gè)百分點(diǎn)，-10 ℃、-20 ℃與-25 ℃在12 h處理下顯著高于CK，-10 ℃下6 h、18 h處理下顯著高于3 h和24 h處理，3 h處理顯著高于CK，-20℃下CK、3 h和6 h處理下顯著高于18 h和24 h處理，處理18 h顯著高于24 h，-25 ℃下CK、3 h、6 h、18 h和24 h處理下差異不顯著（P>0.05）。在-15℃處理下可溶性糖含量隨處理時(shí)間的延長呈“下降-上升-下降”趨勢(shì)，在3 h處理降低，較CK降低0.66個(gè)百分點(diǎn)，與CK處理存在顯著差異，隨后緩慢增高當(dāng)處理12 h含量最高為7.02%，較3 h增加了10.09個(gè)百分點(diǎn)，并與3 h存在顯著差異，之后隨處理時(shí)間延長呈下降趨勢(shì)，其中CK、12 h和18 h處理顯著高于處理24 h（P<0.05）（圖6）。

2.4.3 脯氨酸 研究表明，在-25 ℃處理下脯氨酸含量均高與其它低溫處理，平均含量為0.16%，與-10，-15和-20 ℃在持續(xù)低溫處理下存在顯著性差異;-20 ℃與-10 ℃和-15 ℃在持續(xù)低溫處理3，6，18 h存在顯著性差異，-10 ℃在持續(xù)低溫處理6，12，18和24 h顯著高于-15 ℃（P<0.05）。不同低溫在不同處理時(shí)間下扁桃枝條脯氨酸含量變化不同，-10 ℃和20 ℃呈先下降后上升趨勢(shì)，在持續(xù)處理12 h時(shí)脯氨酸的含量最低，其脯氨酸含量分別為0.07%，0.056%，較CK分別下降了0.15和0.16個(gè)百分點(diǎn)，且均與CK處理存在差異顯著，-10 ℃下6，18，24 h處理高于3，12 h處理，-15 ℃下3，24 h處理顯著高于6 ，12，18 h（P<0.05）;-20 ℃和-25 ℃在隨溫度降低呈“下降-上升-下降”趨勢(shì)，在持續(xù)處理12 h脯氨酸的含量最低，含量分別為0.062%和0.101%，較CK分別下降了0.158和0.119個(gè)百分點(diǎn)，與CK處理存在顯著差異，其中-20 ℃低溫在3，24 h處理下顯著高于6，12，18 h，-25 ℃低溫在3 h處理下顯著高于6，12，18，24，6，18 h處理顯著高于12，24 h（P<0.05）（圖7）。

2.5 不同處理時(shí)間扁桃枝條淀粉含量的變化

研究表明，在不同低溫處理下，-20 ℃下淀粉含量相對(duì)較高，淀粉含量為1.58%，在-20 ℃與-10 ℃和-25 ℃低溫處理時(shí)間下淀粉含量存在顯著差異，-20 ℃與-15 ℃在低溫處理3，6，12 h下淀粉含量無差異，而在18，24 h處理下差異顯著（P<0.05）。不同低溫在不同處理時(shí)間變化不同，在-10 ℃和-15 ℃持續(xù)低溫處理下扁桃淀粉含量的變化呈下降趨勢(shì)，在24 h處理下淀粉含量最低，其含量分別為1.22%和1.06%，較CK處理下下降了1.14和1.3個(gè)百分點(diǎn)，且與CK、3 h處理下差異顯著（P<0.05）;-20 ℃和-25 ℃持續(xù)低溫處理下扁桃淀粉含量的變化呈先上升后下降趨勢(shì)，-20 ℃在12 h處理下淀粉含量最低，含量為1.09%，較CK降低了1.25個(gè)百分點(diǎn)，且與CK處理下差異顯著，并在12 h處理下與其他持續(xù)低溫處理差異顯著，處理18 h后淀粉含量升高，較12 h處理下增高了36.34%，并與12 h處理下存在顯著差異，-20 ℃處理3 h顯著高于6，18，24 h（P<0.05）;-25 ℃在6 h處理下淀粉含量顯著低于其他時(shí)間處理，較CK降低了0.62個(gè)百分點(diǎn)，在12 h處理下緩慢增高，到處理24 h時(shí)淀粉含量較6 h時(shí)增加了0.23個(gè)百分點(diǎn)（P<0.05）（圖8）。

2.6 不同溫度處理下扁桃枝條耐受時(shí)間

扁桃在低溫處理下電導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)，因此可根據(jù)Logistic方程，擬合出不同低溫處理下的扁桃枝條可耐持續(xù)時(shí)間的回歸方程，如表1所示，其方程擬合程度較好，擬合度在0.91～0.99之間，并發(fā)現(xiàn)在扁桃枝條在-10 ℃處理下可長時(shí)間維持，-10 ℃處理下對(duì)枝條影響不大;在-15 ℃處理下可持續(xù)忍耐15.61 h，在-20 ℃處理下扁桃枝條可持續(xù)忍耐10.03 h，而在-25 ℃處理下僅能持續(xù)忍耐3.61 h，超過持續(xù)忍耐時(shí)間扁桃枝條結(jié)構(gòu)將受到破壞，抗寒力降低，影響翌年扁桃枝條的生長。

2.7 生理指標(biāo)與抗寒性的關(guān)系

通過不同時(shí)間低溫處理發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率與處理時(shí)間呈正相關(guān)，持續(xù)低溫時(shí)間越長，電導(dǎo)率越大，對(duì)扁桃枝條的傷害越大。如表2所示，在不同時(shí)間低溫處理下電導(dǎo)率與脯氨酸呈極顯著正相關(guān)，與MDA、可溶性糖呈顯著正相關(guān)，而與POD呈顯著負(fù)相關(guān)，說明扁桃枝條在低溫不同時(shí)間處理下電導(dǎo)率增大脯氨酸含量、MDA含量和可溶性糖含量增加，POD酶活性降低;MDA與淀粉呈顯著正相關(guān)，說明低溫處理下MDA含量的變化與淀粉的變化有關(guān);POD與可溶性糖和脯氨酸含量呈顯著性負(fù)相關(guān)，說明低溫處理下枝條內(nèi)POD酶活性降低與可溶性糖和脯氨酸增加有關(guān);CAT活性與可溶性蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，說明在處理時(shí)間下CAT活性變大與可溶性蛋白增加有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

低溫脅迫是北方果樹常見的一種自然災(zāi)害，在長時(shí)間低溫脅迫下，植物細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生機(jī)械損傷，導(dǎo)致枝條抽干或死亡。電導(dǎo)率是研究植物在脅迫下細(xì)胞電解質(zhì)外滲的重要指標(biāo)，它能直觀反映植物在低溫脅迫下的受害程度[7]。本試驗(yàn)研究表明扁桃枝條隨著持續(xù)溫度降低和處理時(shí)間的延長，電導(dǎo)率均呈上升趨勢(shì)，說明扁桃枝條在低溫處理下時(shí)間越長，溫度越低，電解質(zhì)外滲越大，對(duì)枝條的傷害越大。

同時(shí)在低溫脅迫下，植物會(huì)產(chǎn)生過氧化物等有害物質(zhì)如：丙二醛（MDA）[8]。但是在低溫脅迫下植物同樣會(huì)產(chǎn)生一些自我保護(hù)的物質(zhì)如：過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等保護(hù)酶，它能將有害過氧化物分解掉，從而減輕對(duì)植物細(xì)胞的傷害[9]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，扁桃枝條MDA含量在不同低溫處理下隨著處理時(shí)間的延長呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中MDA在-10 ℃下變化最大，在-25 ℃處理下變化最小。前者說明在低溫脅迫下枝條在-10 ℃下發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)，當(dāng)處理6 h后枝條細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)酶物質(zhì)來消除MDA對(duì)扁桃的傷害，因此在6 h其含量呈下降趨勢(shì);而后者枝條在3 h處理時(shí)MDA呈緩慢上升趨勢(shì)，之后均呈緩慢下降趨勢(shì)，說明扁桃受低溫的影響，枝條細(xì)胞被破壞，枝條產(chǎn)生物質(zhì)的能力降低，因此呈緩慢增長的趨勢(shì)[10]。而保護(hù)酶POD、CAT活性根據(jù)MDA含量的變化，在持續(xù)低溫處理時(shí)間下也呈先上升后下降的趨勢(shì)，并在處理12 h下酶活性最高，前者說明扁桃枝條在前期處理時(shí)間較短，保護(hù)酶主要清除細(xì)胞內(nèi)的有害過氧化物，后者由于扁桃細(xì)胞達(dá)到耐受時(shí)間，細(xì)胞不能完成修復(fù)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，指導(dǎo)保護(hù)酶形成的蛋白質(zhì)降低[11]，因此扁桃酶活性降低。

可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖及脯氨酸是植物低溫脅迫下重要的滲透調(diào)劑物質(zhì)，它能在低溫脅迫下提高植物的適應(yīng)性，以提高植物的抗寒性。大量學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，植物在低溫脅迫下，細(xì)胞含水量降低，植物細(xì)胞不能正常維持，為適應(yīng)生存環(huán)境，植物會(huì)自身產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，以提高細(xì)胞內(nèi)電解平衡，降低細(xì)胞的滲透勢(shì)[12]。在低溫脅迫下淀粉發(fā)生水解，主要參與可溶性糖形成[13]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在持續(xù)低溫脅迫下，可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖均呈先上升后下降的趨勢(shì)，且均在處理12 h時(shí)含量最高。說明受低溫脅迫產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，可溶性蛋白質(zhì)及可溶性糖參與抵御低溫脅迫的反應(yīng)，且可溶性蛋白質(zhì)指導(dǎo)保護(hù)酶的形成，因此可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量增高。而脯氨酸含量呈“下降-上升-下降”的趨勢(shì)，說明脯氨酸在前期參與指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成因此下降，在處理12 h后呈上趨勢(shì)主要為抵御低溫傷害，后期因受持續(xù)低溫影響，扁桃枝條細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，因此呈下降趨勢(shì)。淀粉含量在持續(xù)低溫處理（除-25 ℃）呈下降的趨勢(shì)，主要是由于提供充足可溶性糖，增強(qiáng)扁桃適應(yīng)性;而在-25 ℃處理12 h下淀粉含量升高，說明扁桃枝條細(xì)胞破壞嚴(yán)重，可溶性糖不參與細(xì)胞滲透物的供應(yīng)，淀粉不發(fā)生水解，因此淀粉含量增高。

本試驗(yàn)結(jié)合低溫脅迫下電導(dǎo)率的增長形式擬合出不同低溫處理下不同持續(xù)時(shí)間的Logistic方程，并估算出不同溫度處理下的半致死時(shí)間，就結(jié)果發(fā)現(xiàn)在冬季溫度在-10 ℃下扁桃枝條能正常越冬，在-15 ℃下能持續(xù)15.61 h，持續(xù)15.9 h后扁桃枝條將發(fā)生凍害，在-20 ℃下能持續(xù)10.03 h，在-25 ℃能持續(xù)3.55 h。

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