魏　鑫， 魏永祥， 郭　丹， 王　升， 張　舵， 劉　成

(遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所， 遼寧 營(yíng)口 115009)

?

低溫處理后4個(gè)越橘品種部分生理指標(biāo)的比較及其抗寒性分析

魏鑫， 魏永祥， 郭丹， 王升， 張舵， 劉成①

(遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所， 遼寧 營(yíng)口 115009)

摘要:以 ‘美登’(‘Blomidon’)、 ‘北陸’(‘Northland’)、 ‘藍(lán)豐’(‘Bluecrop’)和‘密斯梯’(‘Misty’)4個(gè)越橘(Vaccinium spp.)品種為研究對(duì)象，對(duì)經(jīng)-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃和-40 ℃低溫處理后各品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率(REC)、丙二醛(MDA)含量、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性以及各指標(biāo)的增長(zhǎng)量進(jìn)行比較； 在此基礎(chǔ)上， 建立各品種REC值與溫度的Logistic方程并獲得各品種的低溫半致死溫度(LT50)， 初步確定各品種的抗寒性。結(jié)果表明：經(jīng)不同低溫處理后，各品種枝條的REC值以及POD和CAT活性總體上極顯著(P<0.01)高于對(duì)照(10 ℃)，MDA含量極顯著或顯著(P<0.05)高于對(duì)照。隨處理溫度降低，各品種枝條的REC值和MDA含量逐漸升高，但不同品種間這2個(gè)指標(biāo)的變幅不同；各品種枝條的POD和CAT活性隨處理溫度降低呈“單峰型”曲線，但不同品種枝條POD和CAT活性的峰值及其達(dá)到峰值的處理溫度均存在差異，其中，經(jīng)-25 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性最高，而其余3個(gè)品種的POD和CAT活性經(jīng)-30 ℃低溫處理后最高?？傮w上，品種‘密斯梯’枝條的REC值和MDA含量增長(zhǎng)量處于較高水平，POD和CAT活性增長(zhǎng)量處于較低水平；而品種‘美登’枝條的REC值和MDA含量增長(zhǎng)量則處于較低水平，POD和CAT活性增長(zhǎng)量處于較高水平。各品種的Logistic方程擬合度為0.862 2～0.977 8，且各品種間的擬合度差異均達(dá)到極顯著或顯著水平；REC值與溫度的相關(guān)性極顯著，其相關(guān)系數(shù)為0.928 5～0.988 8；品種‘密斯梯’、‘藍(lán)豐’、‘北陸’和‘美登’的LT50值分別為-18.87 ℃、-26.85 ℃、-27.52 ℃和-30.83 ℃。綜合分析結(jié)果顯示：LT50值、MDA含量變化量、保護(hù)酶活性及其變化量均可作為越橘品種抗寒性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，據(jù)此初步確定供試4個(gè)越橘品種抗寒性由強(qiáng)至弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’、‘密斯梯’。

關(guān)鍵詞：越橘; 低溫脅迫; 生理指標(biāo); Logistic方程; 低溫半致死溫度(LT50); 抗寒性

越橘(Vacciniumspp.)，又稱藍(lán)莓，為杜鵑花科(Ericaceae)越橘屬(VacciniumLinn.)多年生落葉或常綠灌木，為漿果類果樹(shù)，因其果實(shí)具有多種營(yíng)養(yǎng)保健功能而備受人們的關(guān)注[1-2]。截至2013年，中國(guó)越橘的商業(yè)化栽培面積已經(jīng)達(dá)到2×105hm2，較2001年增長(zhǎng)了833.33倍，現(xiàn)今越橘已經(jīng)成為最具開(kāi)發(fā)前景的小漿果類果樹(shù)之一。然而，雖然越橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，但是卻存在一定的問(wèn)題，如缺少區(qū)域化的主導(dǎo)品種、沒(méi)有遵循適地適栽的原則以及沒(méi)有根據(jù)種植區(qū)域的氣候環(huán)境特點(diǎn)制定科學(xué)的種植和管理方案等[1-4]。

東北地區(qū)是中國(guó)越橘的主要產(chǎn)地之一，但該地區(qū)冬季氣溫很低，極易對(duì)越橘植株造成凍害。在東北地區(qū)，即使是抗寒性相對(duì)較強(qiáng)的半高叢越橘(V.corymbosum×V.angustifolium)和矮叢越橘(V.angustifoliumAit.)在越冬過(guò)程中若保護(hù)不當(dāng)仍會(huì)發(fā)生凍害，主要表現(xiàn)為越冬抽條、花芽?jī)鏊?、地上部死亡等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響翌年的果實(shí)產(chǎn)量[5-6]，因而，抗寒性已經(jīng)逐漸成為限制東北地區(qū)越橘產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要因素之一，開(kāi)展越橘抗寒性鑒定與抗寒機(jī)制研究對(duì)于明確不同品種抗寒性強(qiáng)弱、制定防寒措施、合理規(guī)劃布局品種、加速選育抗寒品種、挖掘和推廣抗寒性品種資源等具有重要意義。

植物抗寒性研究主要涉及生理指標(biāo)、形態(tài)指標(biāo)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)觀察及功能基因表達(dá)等方面，其中，低溫半致死溫度(semilethal low temperature，LT50)是植物抗寒性評(píng)價(jià)的一種常用、便捷的研究方法[7]。目前，國(guó)內(nèi)越橘抗寒性研究大多集中在田間凍害調(diào)查、枝條和芽的含水量測(cè)定、葉片組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其與抗寒性關(guān)系分析等方面[8-12]，但并未在各項(xiàng)指標(biāo)間建立有效的聯(lián)系，并且，在生理生化水平評(píng)價(jià)越橘抗寒性的研究報(bào)道也較少。作者在前期通過(guò)人工模擬低溫的方法，測(cè)定了6個(gè)北高叢越橘(V.corymbosumLinn.)品種1年生枝條的相對(duì)電導(dǎo)率并利用Logistic方程確定各品種的LT50值[5]，同時(shí)測(cè)定枝條中的丙二醛含量，在此基礎(chǔ)上綜合評(píng)價(jià)各越橘品種的抗寒性，研究結(jié)果顯示采用此方法可有效地對(duì)供試6個(gè)越橘品種的抗寒性進(jìn)行排序。

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)不同類型越橘品種的抗寒性，作者從4個(gè)類型越橘中各選出1個(gè)品種，以各品種1年生枝條為研究對(duì)象，對(duì)不同模擬低溫(-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃和-40 ℃)條件下各品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定比較，并采用Logistic方程計(jì)算各品種的LT50值，同時(shí)測(cè)定各品種枝條中的丙二醛含量以及過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶活性，以期明確低溫脅迫條件下上述生理指標(biāo)的變化規(guī)律，確定不同類型越橘品種的抗寒性，為越橘的區(qū)域引種栽培、抗寒品種選育、防寒措施制定及抗寒機(jī)制研究提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

1材料和方法

1.1材料

以矮叢越橘品種‘美登’(‘Blomidon’)、半高叢越橘品種‘北陸’(‘Northland’)、北高叢越橘品種‘藍(lán)豐’(‘Bluecrop’)和南高叢越橘品種‘密斯梯’(V.australe‘Misty’)的5年生健壯植株為研究對(duì)象。其中，‘美登’為中國(guó)北方地區(qū)越橘主栽加工品種，抗寒性較強(qiáng)；‘北陸’和‘藍(lán)豐’為遼寧省露地和溫室越橘主栽品種，抗寒性也較強(qiáng)；‘密斯梯’為遼寧省溫室越橘主栽品種，抗寒性較弱。供試植株均定植于遼寧省果樹(shù)科學(xué)研究所塑料大棚內(nèi)，棚頂用遮陽(yáng)網(wǎng)(透光率為30%)遮光，采取常規(guī)日常管理措施。

于2013年12月15日至2014年1月10日期間，分別在經(jīng)過(guò)抗寒鍛煉的上述4個(gè)越橘品種中各選出6株作為樣株，剪取這些樣株不同方向上完全木質(zhì)化且直徑0.3～0.5 cm的1年生枝條，用于低溫脅迫實(shí)驗(yàn)。

1.2方法

1.2.1低溫脅迫方法將供試枝條依次用自來(lái)水和蒸餾水洗凈后吸干表面水分，用封口塑料袋分裝后分別置于低溫冰箱中進(jìn)行低溫脅迫實(shí)驗(yàn)。共設(shè)置6個(gè)低溫脅迫處理組：-15 ℃、 -20 ℃、 -25 ℃、 -30 ℃、 -35 ℃和-40 ℃，對(duì)照組(CK)溫度為10 ℃。各處理組初始溫度均為-15 ℃，以4 ℃·h-1的速率降溫，降至設(shè)定溫度后保持24 h，然后將各處理組枝條在4 ℃條件下解凍，將解凍枝條置于4 ℃冰箱中保存、備用。每品種各處理組均選取24個(gè)枝條，每個(gè)處理組均設(shè)置3次重復(fù)。

1.2.2生理指標(biāo)測(cè)定方法分別稱取不同處理組的枝條各1 g進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定。采用電導(dǎo)儀法[13]175-180測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率(REC)；采用碘量法[13]101-103測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性；采用愈創(chuàng)木酚法[14]100-103測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性；采用硫代巴比妥酸法[14]154-155測(cè)定丙二醛(MDA)含量。每個(gè)生理指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

1.3數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

參照趙蕾等[15]的方法，采用Logistic方程“y=k/(1+a·e-bT)”計(jì)算各越橘品種的低溫半致死溫度(LT50)。式中，y為枝條的相對(duì)電導(dǎo)率；T為脅迫溫度；k為枝條煮沸后的相對(duì)電導(dǎo)率；a和b均為方程參數(shù)；e為自然常數(shù)。

采用EXCEL 2003軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并制表；應(yīng)用DPS 7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；采用Duncan’s新復(fù)極差法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果和分析

2.1低溫處理對(duì)4個(gè)越橘品種枝條部分抗寒生理指標(biāo)的影響

2.1.1對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率的影響比較結(jié)果(表1)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個(gè)越橘品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率均極顯著(P<0.01)高于對(duì)照(10 ℃)，且均隨處理溫度的降低而逐漸增大。 品種‘美登’、 ‘北陸’和‘藍(lán)豐’的枝條經(jīng)-15 ℃至-40 ℃低溫處理后相對(duì)電導(dǎo)率均平穩(wěn)升高；而品種‘密斯梯’的枝條經(jīng)-15 ℃至-20 ℃低溫處理后其相對(duì)電導(dǎo)率平穩(wěn)升高，但經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后其相對(duì)電導(dǎo)率均則迅速升高。其中，經(jīng)-15 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率分別較對(duì)照提高了12.25%、47.67%、24.69%和28.55%；而經(jīng)-25 ℃低溫處理后這4個(gè)越橘品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率分別較-20 ℃低溫處理組提高了2.71%、2.01%、2.18%和37.86%，并且，經(jīng)-30 ℃至-40 ℃低溫處理后僅品種‘密斯梯’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率明顯升高，而其他3個(gè)越橘品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率均平穩(wěn)升高。經(jīng)-40 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率分別較對(duì)照組提高了38.96%、74.62%、49.64%和145.74%，較-15 ℃低溫處理組分別提高了23.79%、18.25%、20.01%和91.17%，差異均達(dá)到極顯著水平。

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的REC值/% RECvalueinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍(lán)豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)39.17±2.91Df31.80±1.00Fe37.39±1.03Ee34.26±1.54Ff-15 43.97±0.31Ce46.96±0.44Ed46.62±0.32Dd44.04±0.37Ee-20 46.17±0.24BCd47.82±0.66DEd47.32±0.04CDd47.36±0.10Ee-25 47.42±0.16Bcd48.78±0.40CDc48.35±0.58Cc65.29±1.14Dd-30 48.54±0.49Bc49.60±0.09Cc51.17±0.30Bb71.12±0.38Cc-35 51.69±0.26Ab51.10±0.29Bb52.09±0.05Bb78.09±4.48Bb-40 54.43±0.48Aa55.53±0.34Aa55.95±0.67Aa84.19±1.69Aa

1)同列中不同的小寫(xiě)和大寫(xiě)字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

由表1還可見(jiàn)：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的相對(duì)電導(dǎo)率也有一定差異。在對(duì)照條件下，品種‘美登’和‘藍(lán)豐’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率極顯著高于品種‘北陸’；品種‘密斯梯’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率顯著低于‘美登’，但與品種‘藍(lán)豐’和‘北陸’的差異不顯著。對(duì)經(jīng)不同低溫處理后4個(gè)越橘品種枝條相對(duì)電導(dǎo)率的增長(zhǎng)量進(jìn)行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)-15 ℃低溫處理后下，品種‘北陸’枝條相對(duì)電導(dǎo)率的增長(zhǎng)量極顯著大于其他3個(gè)越橘品種，而品種‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’間則無(wú)顯著(P>0.05)差異，但均極顯著高于品種‘美登’；經(jīng)-25 ℃和-40 ℃低溫處理后，4個(gè)越橘品種枝條相對(duì)電導(dǎo)率的增長(zhǎng)量均有極顯著差異?？傮w來(lái)看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率增長(zhǎng)量均處于較低水平，而品種‘密斯梯’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率增長(zhǎng)量則處于較高水平，供試4個(gè)越橘品種枝條相對(duì)電導(dǎo)率增長(zhǎng)量由高至低依次為‘密斯梯’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘美登’。

2.1.2對(duì)丙二醛(MDA)含量的影響比較結(jié)果(表2)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個(gè)越橘品種枝條的MDA含量均隨處理溫度的降低而逐漸升高，并且總體上均極顯著高于對(duì)照，僅經(jīng)-15 ℃低溫處理后枝條的MDA含量略高于或顯著(P<0.05)高于對(duì)照。經(jīng)-15 ℃至-40 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’和‘藍(lán)豐’枝條的MDA含量均平穩(wěn)升高；而品種‘密斯梯’經(jīng)-15 ℃和-20 ℃低溫處理后枝條MDA含量平穩(wěn)升高，但經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后其MDA含量則迅速升高。與對(duì)照(10 ℃)相比，經(jīng)-15 ℃低溫處理后，品種‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’枝條的MDA含量分別提高了9.86%、11.86%、16.67%和34.76%，其中僅品種‘北陸’枝條的MDA含量與對(duì)照無(wú)顯著差異，其他3個(gè)越橘品種枝條的MDA含量均顯著或極顯著高于對(duì)照。經(jīng)-25 ℃低溫處理后4個(gè)越橘品種枝條的MDA含量分別較-20 ℃低溫處理組提高了2.42%、7.38%、5.38%和54.63%，其中，僅品種‘密斯梯’枝條的MDA含量與-20 ℃低溫處理組有極顯著差異，其他3個(gè)越橘品種枝條的MDA含量均與-20 ℃處理組無(wú)顯著差異。經(jīng)-30 ℃至-40 ℃低溫處理后，品種‘密斯梯’枝條的MDA含量隨溫度降低迅速升高，而其他3個(gè)越橘品種枝條的MDA含量均隨溫度降低平穩(wěn)升高；其中，-40 ℃低溫處理組品種‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’枝條的MDA含量分別較對(duì)照提高了42.25%、 57.63%、 62.38%和184.76%， 較-15 ℃低溫處理組分別提高29.49%、40.91%、39.18%和111.12%，并且-40 ℃低溫處理組4個(gè)越橘品種枝條的MDA含量與對(duì)照和-15 ℃低溫處理組均有極顯著差異。

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的MDA含量/μmol·g-1 MDAcontentinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍(lán)豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)1.42±0.06Cd1.18±0.13De2.10±0.10Ee1.64±0.17Ee-15 1.56±0.09BCc1.32±0.03CDde2.45±0.29DEd2.21±0.23Dd-20 1.65±0.16BCbc1.49±0.06BCcd2.60±0.07CDcd2.27±0.06Dd-25 1.69±0.03Bbc1.60±0.09Bbc2.74±0.16CDbc3.51±0.10Cc-30 1.71±0.14Bbc1.68±0.08ABab2.94±0.13BCb4.01±0.27Bb-35 1.79±0.08ABb1.69±0.08ABab3.29±0.15ABa4.52±0.10Aa-40 2.02±0.09Aa1.86±0.14Aa3.41±0.10Aa4.67±0.13Aa

1)同列中不同的小寫(xiě)和大寫(xiě)字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

由表2還可見(jiàn)：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的MDA含量也有一定差異。在對(duì)照條件下，品種‘藍(lán)豐’枝條的MDA含量極顯著高于品種‘密斯梯’、‘北陸’和‘美登’，品種‘密斯梯’枝條的MDA含量極顯著高于品種‘北陸’，顯著高于品種‘美登’，而品種‘美登’枝條的MDA含量顯著高于品種‘北陸’。對(duì)經(jīng)低溫處理后4個(gè)越橘品種枝條MDA含量的增長(zhǎng)量進(jìn)行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)-15 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的MDA含量增長(zhǎng)量顯著高于品種‘北陸’和‘美登’，但與品種‘藍(lán)豐’無(wú)顯著差異，而品種‘藍(lán)豐’、‘北陸’和‘美登’枝條的MDA含量增長(zhǎng)量無(wú)顯著差異；經(jīng)-25 ℃和-40 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的MDA含量增長(zhǎng)量極顯著高于其他3個(gè)越橘品種，品種‘藍(lán)豐’枝條的MDA含量增長(zhǎng)量分別極顯著或顯著高于品種‘美登’和‘北陸’，而品種‘美登’和‘北陸’枝條的MDA含量增長(zhǎng)量無(wú)顯著差異?？傮w來(lái)看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的MDA含量增長(zhǎng)量均處于較低水平，而品種‘密斯梯’枝條的MDA含量增長(zhǎng)量則均處在較高水平，供試4個(gè)越橘品種枝條MDA含量增長(zhǎng)量由高至低依次為 ‘密斯梯’、‘藍(lán)豐’、‘北陸’、‘美登’。

2.1.3對(duì)過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響比較結(jié)果(表3)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個(gè)越橘品種枝條的POD活性均極顯著高于對(duì)照，且變化趨勢(shì)基本一致，均隨溫度降低呈“單峰型”曲線，僅POD活性達(dá)到峰值時(shí)的處理溫度有所不同。其中，經(jīng)-25 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的POD活性達(dá)到峰值，而經(jīng)-30 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’和‘藍(lán)豐’枝條的POD活性達(dá)到峰值，并且各品種枝條POD活性的峰值均極顯著高于對(duì)照及其他處理組。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看， 當(dāng)脅迫溫度低于各品種的可耐受范圍時(shí)， 由于細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的POD活性下降。

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的POD活性/U·g-1·min-1 PODactivityinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍(lán)豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)7.39±0.37Ee2.37±0.13Ff2.10±0.05Ff0.50±0.07Gg-15 12.23±0.20Dd3.66±0.21Dd3.08±0.12Ee1.44±0.17Dd-20 19.39±0.80Cc4.72±0.11Cc4.55±0.12Cc2.44±0.01Bb-25 26.68±0.65Bb5.64±0.18Bb5.01±0.21Bb3.06±0.01Aa-30 34.49±1.77Aa7.51±0.31Aa5.83±0.12Aa2.23±0.06Cc-35 27.97±0.87Bb5.74±0.24Bb3.82±0.28Dd1.19±0.07Ee-40 18.58±1.98Cc2.97±0.20Ee3.03±0.16Ee0.94±0.20Ff

1)同列中不同的小寫(xiě)和大寫(xiě)字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

由表3還可見(jiàn)：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的POD活性也有一定差異。在對(duì)照條件下，品種‘美登’枝條的POD活性極顯著高于其他3個(gè)越橘品種；品種‘北陸’與‘藍(lán)豐’枝條的POD活性無(wú)顯著差異，但均極顯著高于品種‘密斯梯’。對(duì)經(jīng)低溫處理后4個(gè)越橘品種枝條POD活性的增長(zhǎng)量進(jìn)行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)-15 ℃和-25 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長(zhǎng)量極顯著高于其他3個(gè)越橘品種，品種‘北陸’與‘藍(lán)豐’間枝條的POD活性增長(zhǎng)量無(wú)顯著差異但顯著高于品種‘密斯梯’，品種‘藍(lán)豐’與‘密斯梯’間枝條的POD活性增長(zhǎng)量也無(wú)顯著差異；經(jīng)-30 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長(zhǎng)量極顯著高于其他3個(gè)越橘品種，品種‘北陸’與‘藍(lán)豐’間枝條的POD活性增長(zhǎng)量無(wú)顯著差異但極顯著高于品種‘密斯梯’，且品種‘藍(lán)豐’與‘密斯梯’間枝條的POD活性增長(zhǎng)量差異顯著；經(jīng)-40 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長(zhǎng)量極顯著高于其他3個(gè)越橘品種，而品種‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’枝條的POD活性增長(zhǎng)量無(wú)顯著差異?？傮w來(lái)看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長(zhǎng)量均處于較高水平，而品種‘密斯梯’枝條的POD活性增長(zhǎng)量則均處于較低水平，供試4個(gè)越橘品種枝條POD活性增長(zhǎng)量由高至低依次為 ‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’、‘密斯梯’。

2.1.4對(duì)過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響比較結(jié)果(表4)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個(gè)越橘品種枝條的CAT活性基本上均極顯著高于對(duì)照，且變化趨勢(shì)基本一致，均隨溫度降低呈“單峰型”曲線，僅CAT活性達(dá)到峰值時(shí)的處理溫度有所不同。其中，經(jīng)-25 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的CAT活性達(dá)到峰值，而經(jīng)-30 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’和‘藍(lán)豐’枝條的CAT活性達(dá)到峰值，并且各品種枝條CAT活性的峰值均極顯著高于對(duì)照及其他低溫處理組。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，當(dāng)脅迫溫度低于各品種的可耐受范圍時(shí)，由于細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的CAT活性下降，與各品種枝條POD活性對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)規(guī)律相似。

由表4還可見(jiàn)：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的CAT活性也有一定差異。在對(duì)照條件下，品種‘密斯梯’枝條的CAT活性極顯著低于其他3個(gè)越橘品種；品種‘美登’枝條的CAT活性極顯著高于品種‘藍(lán)豐’，但與品種‘北陸’無(wú)顯著差異；品種‘藍(lán)豐’枝條的CAT活性極顯著高于品種‘密斯梯’，但與品種‘北陸’無(wú)顯著差異。對(duì)經(jīng)低溫處理后4個(gè)越橘品種枝條CAT活性的增長(zhǎng)量進(jìn)行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)不同低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的CAT活性增長(zhǎng)量變化幅度小于其他3個(gè)越橘品種。經(jīng)-15 ℃低溫處理后，4個(gè)越橘品種枝條的CAT活性增長(zhǎng)量無(wú)差異顯著；經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的CAT活性增長(zhǎng)量均極顯著高于其他3個(gè)越橘品種，而品種‘北陸’和‘藍(lán)豐’枝條的CAT活性增長(zhǎng)量無(wú)顯著差異，但均極顯著高于品種‘密斯梯’?？傮w來(lái)看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的CAT活性增長(zhǎng)量均處于較高水平，而品種‘密斯梯’枝條的CAT活性增長(zhǎng)量則均處于較低水平，供試4個(gè)越橘品種枝條CAT活性增長(zhǎng)量由高至低依次為‘美登’、‘藍(lán)豐’、‘北陸’、‘密斯梯’。

2.24個(gè)越橘品種低溫半致死溫度的比較

以溫度為自變量T、枝條的相對(duì)電導(dǎo)率為因變量y對(duì)供試越橘品種進(jìn)行Logistic方程擬合回歸分析，并計(jì)算各品種枝條相對(duì)電導(dǎo)率與溫度間的相關(guān)系數(shù)以及各品種的低溫半致死溫度(LT50)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn)：品種‘美登’、 ‘北陸’、 ‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’的Logistic方程分別為y= 348.05/(1+1.64e-0.016T)、

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的CAT活性/mg·g-1·min-1 CATactivityinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍(lán)豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)1.22±0.15Ee0.97±0.09Ff0.87±0.09Fg0.56±0.09De-15 1.73±0.09Dd1.33±0.09Ee1.22±0.15Ef1.07±0.15Cc-20 2.96±0.09Cc1.79±0.09Dd2.14±0.15Cd1.38±0.15Bb-25 3.83±0.15Bb2.81±0.09Bb2.75±0.15Bb1.99±0.15Aa-30 4.59±0.15Aa3.83±0.15Aa3.57±0.09Aa1.02±0.09Ccd-35 3.83±0.15Bb2.30±0.15Cc2.40±0.09Cc0.82±0.09CDd-40 2.75±0.15Cc1.63±0.09Dd1.68±0.15Dg0.56±0.09De

1)同列中不同的小寫(xiě)和大寫(xiě)字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

表54個(gè)越橘品種的Logistic方程和低溫半致死溫度(LT50)1)

Table 5Logistic equation and semilethal low temperature (LT50) of four cultivars ofVacciniumspp.1)

品種CultivarLogistic方程Logisticequation擬合度Fittingdegree相關(guān)系數(shù)CorrelationcoefficientLT50/℃美登Blomidony=348.05/(1+1.64e-0.016T)0.9690**0.9844**-30.83北陸Northlandy=345.86/(1+1.40e-0.012T)0.8622*0.9285**-27.52藍(lán)豐Bluecropy=400.29/(1+1.48e-0.015T)0.9356**0.9672**-26.85密斯梯Mistyy=427.13/(1+4.53e-0.810T)0.9778**0.9888**-18.87

1)**:P<0.01; *:P<0.05.

y= 345.86 /(1 + 1.40e-0.012T)、y= 400.29 /(1 + 1.48e-0.015T)和y=427.13/(1+4.53e-0.810T)，上述4個(gè)越橘品種Logistic方程的擬合度為0.862 2～0.977 8，均達(dá)到極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)水平；各越橘品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率與溫度間的相關(guān)系數(shù)為0.928 5～0.988 8，均達(dá)到極顯著水平。

由表5還可以看出：根據(jù)Logistic方程，品種‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’枝條的LT50值分別為-30.83 ℃、-27.52 ℃、-26.85 ℃和-18.87 ℃，據(jù)此推斷4個(gè)越橘品種抗寒性由強(qiáng)至弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’。

3討論和結(jié)論

在抗寒性研究中，常常采用比較植物組織的相對(duì)電導(dǎo)率并運(yùn)用Logistic方程計(jì)算低溫半致死溫度(LT50)的方法來(lái)判定植物的抗寒性[7,16]，此方法已應(yīng)用于越橘[5]、火龍果(Hylocereusspp.)[17]和葡萄(VitisvinferaLinn.)[18]的抗寒性評(píng)價(jià)研究并取得良好效果；在低溫脅迫過(guò)程中，植物細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化程度加劇，其終產(chǎn)物丙二醛(MDA)能夠?qū)γ负湍は到y(tǒng)造成嚴(yán)重傷害，且MDA含量及其變幅可反映植物受低溫過(guò)氧化傷害的程度，體現(xiàn)質(zhì)膜的過(guò)氧化作用強(qiáng)度[19-20]；同時(shí)，植物體內(nèi)的酶促防御系統(tǒng)能夠清除低溫脅迫產(chǎn)生的有害物質(zhì)，維持膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此也可通過(guò)植物體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和過(guò)氧化物酶(POD)等的活性來(lái)衡量植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力[21-23]。經(jīng)不同低溫處理后，供試4個(gè)越橘品種枝條的MDA含量增長(zhǎng)量間存在差異；4個(gè)越橘品種枝條的POD和CAT活性及其增長(zhǎng)量均有差異，其中，品種‘美登’枝條的POD和CAT活性增長(zhǎng)量均處于較高水平，而品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性增長(zhǎng)量則一直處于較低水平；依據(jù)各越橘品種的Logistic方程，計(jì)算獲得品種‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’的LT50值分別為-30.83 ℃、 -27.52 ℃、 -26.85 ℃和-18.87 ℃。因此，可以將低溫脅迫后枝條的MDA含量變化量、保護(hù)酶活性及其變化量和LT50值作為評(píng)價(jià)不同越橘品種抗寒性的指標(biāo)。

植物的抗寒性受遺傳基因和環(huán)境因素的雙重影響，但由于遺傳基因調(diào)控具有復(fù)雜性，而環(huán)境因素則具有多變性，因此，應(yīng)采用多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)才能準(zhǔn)確反映植物的抗寒性。本研究中，供試4個(gè)越橘品種枝條的LT50值和MDA含量增長(zhǎng)量由低至高均依次排序?yàn)椤赖恰?、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’；同時(shí)，從低溫脅迫后枝條的POD和CAT活性及其增長(zhǎng)量看，品種‘美登’枝條的這些指標(biāo)均較高，而品種‘密斯梯’枝條則較低，品種‘北陸’和‘藍(lán)豐’枝條的這些指標(biāo)處于中等水平。因此，通過(guò)綜合分析可確定供試4個(gè)越橘品種的抗寒性由強(qiáng)到弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’，這一結(jié)果與各品種的田間表現(xiàn)和相關(guān)研究結(jié)果[1,24-25]一致。

在受到低溫脅迫時(shí)，植物細(xì)胞內(nèi)的自由基代謝平衡被破壞，大量的自由基引發(fā)或加劇了細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化作用并對(duì)膜系統(tǒng)造成損傷，導(dǎo)致電解質(zhì)外滲、相對(duì)電導(dǎo)率增大、MDA含量增加，并最終導(dǎo)致植物體內(nèi)的生理代謝紊亂；同時(shí)，低溫脅迫也激發(fā)了植物體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)，以清除或減輕活性氧對(duì)細(xì)胞的損害，抑制膜脂過(guò)氧化作用[16,26]。本研究中，隨處理溫度的降低，4個(gè)越橘品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量均逐漸升高，其中，經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后，抗寒性較弱的品種‘密斯梯’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量明顯升高，其增長(zhǎng)量也極顯著高于其他3個(gè)越橘品種，而抗寒性較強(qiáng)的品種‘美登’、‘北陸’和‘藍(lán)豐’枝條的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量增長(zhǎng)量則相對(duì)較?。涣硗?，4個(gè)越橘品種枝條的POD和CAT活性變化則隨溫度降低呈“單峰型”曲線，經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD和CAT活性的增長(zhǎng)量極顯著高于其他3個(gè)越橘品種，品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性的增長(zhǎng)量則明顯低于其他3個(gè)越橘品種；此外，品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性達(dá)到峰值的處理溫度也均高于其他3個(gè)越橘品種。從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，品種‘密斯梯’的抗寒性較差，當(dāng)處理溫度低于其可耐受的“閾值”時(shí)，機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生一系列膜脂過(guò)氧化反應(yīng)，高濃度的活性氧自由基破壞了酶蛋白分子，致使保護(hù)酶活性下降，膜結(jié)構(gòu)和功能受到破壞，細(xì)胞嚴(yán)重受損[27-28]；而品種‘美登’、‘北陸’和‘藍(lán)豐’的抗寒性較強(qiáng)，在受到低溫傷害時(shí)其體內(nèi)的保護(hù)酶活性迅速升高，有效清除細(xì)胞內(nèi)超量的活性氧，使相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量維持在相對(duì)較低水平，降低細(xì)胞膜系統(tǒng)的破壞程度，維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性和生理功能的穩(wěn)定性，減弱低溫對(duì)細(xì)胞的傷害，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗寒能力。

綜上所述，供試4個(gè)越橘品種的抗寒性由強(qiáng)到弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍(lán)豐’和‘密斯梯’；利用丙二醛含量變化量、保護(hù)酶活性及其變化量和低溫半致死溫度可以綜合判定越橘品種的抗寒性。

參考文獻(xiàn):

[1]李亞?wèn)|， 劉海廣， 唐雪東. 藍(lán)莓栽培圖解手冊(cè)[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2014: 5.

[2]韋繼光， 曾其龍， 姜燕琴， 等. 水分脅迫及恢復(fù)正常水分供應(yīng)后兔眼藍(lán)漿果生長(zhǎng)及光合特性的變化[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2015， 24(3)： 77-84.

[3]顧姻， 賀善安. 藍(lán)漿果與蔓越橘[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2001: 3.

[4]SUNLQ，DINGXP，QIJ，etal.Antioxidantanthocyanins screening through spectrum-effect relationships and DPPH-HPLC-DAD analysis on nine cultivars of introduced rabbiteye blueberry in China[J]. Food Chemistry， 2012， 132： 759-765.

[5]魏鑫， 劉成， 王興東， 等. 6個(gè)高叢越橘品種低溫半致死溫度的測(cè)定[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)， 2013， 30(5)： 798-802.

[6]吳林， 劉洪章， 文連奎， 等. 我國(guó)果樹(shù)凍害及抗寒性研究進(jìn)展[J]. 特產(chǎn)研究， 1997(3)： 23-27.

[7]王宏輝， 顧俊杰， 房偉民， 等. 10個(gè)紅掌品種的抗寒性與耐熱性評(píng)價(jià)[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2015， 24(2)： 40-47.

[8]吳林， 李亞?wèn)|， 張志東， 等. 高叢、半高叢和矮叢越橘越冬凍害研究[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)， 2004， 21(4)： 341-345.

[9]吳林， 劉海廣， 劉雅娟， 等． 越橘葉片組織結(jié)構(gòu)及其與抗寒性的關(guān)系[J]． 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， 27(1)： 48-50， 54．

[10]黃國(guó)輝， 姚平， 趙鳳軍， 等. 越橘越冬傷害機(jī)理的初步研究[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 43(10): 45-49.

[11]烏鳳章， 王賀新， 韓慧， 等． 防寒措施對(duì)越橘越冬微環(huán)境和越冬性的影響[J]． 果樹(shù)學(xué)報(bào)， 2012， 29(2)： 278-282．

[12]裴嘉博， 康立敏， 李亞?wèn)|， 等. 藍(lán)莓的凍害調(diào)查[J]. 落葉果樹(shù)， 2013， 45(3)： 8-11.

[13]郝建軍， 劉延吉． 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M]． 沈陽(yáng)： 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 2001．

[14]曹健康， 姜微波， 趙玉梅． 果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]． 北京： 中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2007．

[15]趙蕾， 廖康， 王瑾， 等． 野生歐洲李抗寒性研究初探[J]． 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2009， 25(6)： 97-100．

[16]LYONS J M. Chilling injury in plants[J]. Annual Review of Plant Physiology， 2003， 24： 445-466.

[17]鄧仁菊， 范建新， 王永清， 等. 低溫脅迫下火龍果的半致死溫度及抗寒性分析[J]. 植物生理學(xué)報(bào)， 2014， 50(11)： 1742-1748.

[18]王依， 靳娟， 羅強(qiáng)勇， 等. 4個(gè)釀酒葡萄品種抗寒性的比較[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)， 2015， 32(4)： 612-619.

[19]陳少裕. 膜脂過(guò)氧化對(duì)植物細(xì)胞的傷害[J]. 植物生理學(xué)通訊， 1991， 27(2)： 84-90.

[20]嚴(yán)寒靜， 談峰． 梔子葉片生理特性與抗寒性的關(guān)系[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2005， 14(4)： 21-24．

[21]GUSTA L V， WISNIEWSKI M， NESBITT N T， et al. Factors to consider in artificial freeze tests[J]. Acta Horticulturae， 2003， 618： 493-507．

[22]CHINNYSAMY V， SCHUMAKER K， ZHU J K．Molecular genetic perspectives on cross-talk and specificity in abiotic stress signalling in plants[J]． Journal of Experimental Botany， 2004， 55： 225-236．

[23]魏鑫， 魏永祥， 劉成， 等. 藍(lán)莓抗寒性研究進(jìn)展及越冬防寒措施[J]． 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2015， 31(3)： 147-151.

[24]ROWLAND L J, OGDEN E L, EHLENFELDT M K， et al . Cold hardiness， deacclimation kinetics， and bud development among 12 diverse blueberry genotypes under field conditions[J]． Journal of the American Society for Horticultural Science， 2005， 130： 508-514.

[25]ROWLAND L J, DHANARAJ A L, NAIK D， et al. Study of cold tolerance in blueberry using EST libraries， cDNA microarrays， and subtractive hybridization[J]. HortScience， 2008， 43： 1975-1981.

[26]李迎春， 陳雙林， 郭子武， 等. 模擬低溫或自然低溫條件下牡竹屬3種類抗寒性及生理指標(biāo)的比較[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2012， 21(3): 13-19.

[27]沈洪波. 杏品種抗寒性研究[D]. 泰安： 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院， 2002: 25-26.

[28]CHENLJ，XIANGHZ，MIAOY，etal．Anoverviewofcold resistance in plants[J]． Journal of Agronomy and Crop Science， 2014， 200： 237-245.

(責(zé)任編輯： 佟金鳳)

收稿日期：2015-09-15

基金項(xiàng)目：遼寧省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014027028)； “十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD02B04-05)； 遼寧省農(nóng)業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2014204007)

作者簡(jiǎn)介：魏鑫(1982—)，男，河北滄州人，碩士，助理研究員，研究方向?yàn)樵介俜N質(zhì)資源與栽培生理。 ①通信作者E-mail: stevecliu@hotmail.com

中圖分類號(hào)：Q948.112+.2; S663.9.034

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-7895(2016)02-0072-08

DOI:10.3969/j.issn.1674-7895.2016.02.09

Comparison on some physiological indexes of four cultivars ofVacciniumspp. after treated by low temperature and their cold resistance analysis

WEI Xin, WEI Yongxiang, GUO Dan, WANG Sheng, ZHANG Duo, LIU Cheng①

(Liaoning Province Institute of Pomology, Yingkou 115009, China),J.PlantResour. &Environ., 2016, 25(2): 72-79

Abstract:Taking four cultivars of Vaccinium spp., i.e. ‘Blomidon’, ‘Northland’, ‘Bluecrop’ and ‘Misty’ as research objects, relative electric conductivity (REC), malondialdehyde (MDA) content, peroxidase (POD) and catalase (CAT) activities and increment of each index in branch of different cultivars were compared after treated by low temperatures of -15 ℃, -20 ℃, -25 ℃, -30 ℃, -35 ℃ and -40 ℃. On the basis, Logistic equation between REC value and temperature of different cultivars was established， their semilethal low temperature (LT50) was obtained, and also, cold resistance of different cultivars was preliminarily determined. The results show that after treated by different low temperatures, overall, REC value and POD and CAT activities in branch of different cultivars are extremely significantly (P<0.01) higher than those of the control (10 ℃), MDA content is extremely significantly or significantly (P<0.05) higher than that of the control. With decreasing of treatment temperature, REC value and MDA content in branch of different cultivars increase gradually, but change ranges of these two indexes among different cultivars are different. POD and CAT activities in branch of different cultivars appear “single-peak type” curve with decreasing of treatment temperature, but there are differences in peak values of POD and CAT activities in branch of different cultivars and in their treatment temperatures reaching peak value, in which, POD and CAT activities in branch of cultivar ‘Misty’ is the highest after treated by low temperature of -25 ℃, while those of other three cultivars is the highest after treated by low temperature of -30 ℃. In general, increments of REC value and MDA content in branch of cultivar ‘Misty’ are at high level and those of POD and CAT activities are at low level, while increments of REC value and MDA content in branch of cultivar ‘Blomidon’ are at low level and those of POD and CAT activities are at high level. Fitting degree of Logistic equation of different cultivars is 0.862 2-0.977 8, and differences in fitting degree among different cultivars all reach extremely significant and significant level. Correlation between REC value and temperature is extremely significant, their correlation coefficient is 0.928 5-0.988 8. LT50value of cultivar ‘Misty’, ‘Bluecrop’, ‘Northland’ and ‘Blomidon’ is -18.87 ℃, -26.85 ℃, -27.52 ℃ and -30.83 ℃, respectively. The comprehensive analysis result indicates that LT50value, MDA content variation, protective enzyme activity and their variation all can be used as evaluation index for cold resistance of cultivars of Vaccinium spp. Hereby, it is preliminarily determined that cold resistance of four cultivars of Vaccinium spp. tested in order from strong to weak is ‘Blomidon’, ‘Northland’, ‘Bluecrop’, ‘Misty’.

Key words:Vaccinium spp.; low temperature stress; physiological index; Logistic equation; semilethal low temperature (LT50); cold resistance