李 鵬 ，田 嘉 ，唐開文 ，羅淑萍 ，李 疆

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院/新疆特色果樹研究中心，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；3.新疆英吉沙縣林業(yè)局，新疆 英吉沙 844500）

基于隸屬函數(shù)評估法的扁桃花蕾抗寒性研究

李 鵬1，田 嘉1，唐開文3，羅淑萍2，李 疆1

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院/新疆特色果樹研究中心，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；3.新疆英吉沙縣林業(yè)局，新疆 英吉沙 844500）

為探明低溫下中國栽培扁桃鷹咀、紙皮，國外引進(jìn)扁桃Nonpareil、Mission以及野生扁桃花蕾的生理指標(biāo)變化，比較扁桃花蕾的抗寒性。本實(shí)驗(yàn)剪取4種栽培扁桃和野生扁桃的帶花蕾枝條，帶回實(shí)驗(yàn)室后分別進(jìn)行4℃、0 ℃、-2 ℃、-4 ℃和-6 ℃處理，12 h后采摘花蕾，測定花蕾的可溶性糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、MDA含量、脯氨酸含量和相對電導(dǎo)率變化，并利用隸屬函數(shù)法比較花蕾的抗寒性。結(jié)果顯示低溫處理12 h后，隨著處理溫度的降低，可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量先升高后降低再升高；淀粉含量先降低后升高；MDA含量、相對電導(dǎo)率逐漸升高；脯氨酸含量先升高后降低。利用隸屬函數(shù)評估法比較發(fā)現(xiàn)花蕾的抗寒性強(qiáng)弱順序是鷹咀＞野生扁桃＞Nonpareil＞Mission＞紙皮。關(guān)鍵詞：扁桃花蕾；隸屬函數(shù)法；抗寒性

扁桃Amygdalus communisL.，別名巴旦杏，薔薇科李亞科桃屬扁桃亞屬多年生落葉果樹，年產(chǎn)量和貿(mào)易量均居于四大干果之首[1-2]。中國的扁桃是經(jīng)“絲綢之路”由波斯引入的，有1300多年的栽培歷史，主要分布在新疆喀什地區(qū)的英吉沙、莎車、疏附、葉城、澤普、喀什等市（縣），以鷹咀、紙皮、麻殼、雙果、晚豐、寒豐等當(dāng)?shù)仄贩N為主，也有少量國外引進(jìn)品種Nonpareil、Mission等[3]。我國扁桃栽培面積超過7.5×104hm2，但春季低溫往往導(dǎo)致扁桃花蕾受凍嚴(yán)重，授粉受精不良，產(chǎn)量較低[4]。所以本實(shí)驗(yàn)以中國主栽扁桃鷹咀、紙皮，國外引進(jìn)扁桃Nonpareil、Mission以及野生扁桃為實(shí)驗(yàn)材料，觀測不同低溫下6個(gè)指標(biāo)的變化，并利用隸屬函數(shù)法比較其抗寒性，探索耐冷扁桃花蕾的避寒機(jī)制，為扁桃選種、育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

鷹咀扁桃采自喀什地區(qū)英吉沙縣依格孜牙巴旦木林場，樹齡20 a；紙皮采自莎車縣阿熱勒鄉(xiāng)，樹齡20 a；Nonpareil和Mission采自莎車縣阿熱斯蘭巴格鄉(xiāng)，樹齡15 a；野生扁桃采自烏魯木齊市頭屯河區(qū)三坪農(nóng)場，樹齡3 a。

1.2 方 法

剪取4種栽培扁桃枝條時(shí)，先選擇一生長良好的陽面大枝，然后從大枝上剪取90根小枝，每枝30 cm長，帶花蕾20～30個(gè)，迅速放到清水中帶回實(shí)驗(yàn)室；剪取野生扁桃結(jié)果枝時(shí)，選擇生長良好、花期一致的枝條90根，迅速放到清水中帶回實(shí)驗(yàn)室。將4種栽培扁桃和野生扁桃枝條帶回實(shí)驗(yàn)室后分別進(jìn)行4 ℃、0 ℃、-2 ℃、-4 ℃和-6 ℃處理，12 h后立即采摘花蕾，進(jìn)行6個(gè)指標(biāo)的測定。

用蒽酮比色法測定可溶性糖含量；用高氯酸水解法結(jié)合蒽酮比色法測定淀粉含量；用G-250考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白質(zhì)含量；用硫代巴比妥酸顯色法測定MDA含量；用磺基水楊酸法測定脯氨酸含量；用DOS-307型電導(dǎo)儀結(jié)合BPZ-6063真空干燥箱法進(jìn)行相對電導(dǎo)率的測定[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗寒指標(biāo)變化

2.1.1 可溶性糖含量和淀粉含量的變化

可溶性糖、淀粉是扁桃花蕾重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和能源物質(zhì)，其含量變化與扁桃花蕾的發(fā)育狀況、繁育能力、抗性等密切關(guān)系。低溫下扁桃花蕾的可溶性糖可以調(diào)節(jié)滲透壓、降低結(jié)冰點(diǎn)、作為信號物質(zhì)參與低溫應(yīng)激反應(yīng)[6]，所以扁桃花蕾的可溶性糖含量變化、淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖的速率、比例都與扁桃花蕾抗寒能力有關(guān)[7-9]。

由圖1可知，隨著處理溫度的降低，4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的可溶性糖含量先升高后降低再升高，4 ℃、0 ℃處理12 h后扁桃花蕾的可溶性糖含量明顯比20 ℃的高，其可溶性糖含量的升高主要是淀粉分解、滲透調(diào)節(jié)以及低溫促進(jìn)糖類物質(zhì)的合成導(dǎo)致的[10]，是扁桃花蕾的正常應(yīng)激反應(yīng)。-2 ℃、-4 ℃處理12 h后扁桃花蕾的可溶性糖含量有不同程度降低，主要是因?yàn)榛ɡ俳M織消耗了較多的可溶性糖來抵抗低溫，以及部分可溶性糖與其他大分子物質(zhì)相結(jié)合[11]。-6 ℃處理12 h后扁桃花蕾的可溶性糖含量升高，主要是因?yàn)?6 ℃低溫對扁桃花蕾組織傷害嚴(yán)重，導(dǎo)致胞間冰晶大量形成，扁桃花蕾組織大量脫水[7]。

圖1 不同溫度處理下4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾中可溶性糖含量的變化曲線Fig. 1 Change curves of soluble sugar contents in four cultivated almond buds and wild almond buds under different low temperature treatments

由圖2可知，隨著溫度的降低，4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的淀粉含量先降低后升高。以20 ℃處理12 h后扁桃花蕾的淀粉含量為參照，4 ℃、0 ℃、-2 ℃處理12 h后扁桃花蕾的淀粉含量逐漸降低，是因?yàn)殡S著溫度的降低，扁桃花蕾組織需要越來越多的可溶性糖來抵抗低溫，促使淀粉分解為可溶性糖。-4 ℃、-6 ℃處理12 h后扁桃花蕾的淀粉含量又逐漸升高，主要是因?yàn)?4 ℃、-6 ℃處理對扁桃花蕾組織傷害嚴(yán)重，扁桃花蕾組織大量脫水引起的[7]。

圖2 不同溫度處理下4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾中淀粉含量的變化曲線Fig. 2 Change curves of starch contents in four cultivated almond buds and wild almond buds under different low temperature treatments

2.1.2 可溶性蛋白質(zhì)含量的變化

可溶性蛋白質(zhì)是細(xì)胞的重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)，可以作為酶類物質(zhì)參與各種代謝活動(dòng)，還可以調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、降低冰點(diǎn)、傳遞信息、參與重要的應(yīng)激反應(yīng)[12]。由圖3可知，不同溫度處理12 h后，隨著處理溫度的降低，4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的可溶性蛋白質(zhì)含量先升高后降低再升高。扁桃花蕾可溶性蛋白質(zhì)含量的變化比較復(fù)雜，4 ℃處理12 h后可溶性蛋白質(zhì)含量的升高主要是滲透調(diào)節(jié)，低溫應(yīng)激蛋白、信號蛋白以及未知功能的蛋白質(zhì)的合成引起的；0 ℃和-2 ℃處理12 h后可溶性蛋白質(zhì)含量降低，主要和低溫導(dǎo)致的蛋白質(zhì)變性、降解有關(guān)；-4 ℃、-6 ℃處理12 h后可溶性蛋白質(zhì)含量升高主要和膜蛋白釋放、酶變性、大分子物質(zhì)降解、細(xì)胞脫水有關(guān)[7]。

圖3 不同溫度處理下4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化曲線Fig. 3 Change curves of soluble protein contents in four cultivated almond buds and wild almond buds under different low temperature treatments

2.1.3 MDA含量的變化

MDA是細(xì)胞膜膜脂過氧化反應(yīng)的產(chǎn)物，低溫環(huán)境下細(xì)胞產(chǎn)生大量的超氧陰離子自由基和羥基自由基，這些自由基能和細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸發(fā)生膜脂過氧化反應(yīng)，生成MDA[6]。由圖4可知，隨著處理溫度的降低，MDA含量逐漸升高，0 ℃以下低溫處理12 h后，MDA含量迅速升高，主要是因?yàn)楸鶅霏h(huán)境下扁桃花蕾細(xì)胞產(chǎn)生大量的MDA，超過了扁桃花蕾組織的清除能力。

2.1.4 脯氨酸含量的變化

脯氨酸是逆境脅迫下變化最迅速的生理指標(biāo)之一，具有水溶性高、生理pH范圍內(nèi)無靜電荷、分子量小、不易透過細(xì)胞壁、不易引起酶結(jié)構(gòu)變性的特點(diǎn)。低溫環(huán)境下扁桃花蕾脯氨酸含量的升高，可以清除自由基、保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)扁桃花蕾細(xì)胞滲透壓、作為信號物質(zhì)參與低溫脅迫下的氮代謝和糖代謝[13]。由圖5可知，不同低溫處理12 h后，隨著處理溫度的降低扁桃花蕾的脯氨酸含量先升高后降低，脯氨酸含量的升高主要和滲透調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)降解、氨基轉(zhuǎn)化作用有關(guān)；脯氨酸含量的降低主要和蛋白質(zhì)合成、脯氨酸降解以及氨基轉(zhuǎn)化作用有關(guān)[13]。

圖4 不同溫度處理下4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾中丙二醛含量的變化曲線Fig. 4 Change curves of MDA contents in four cultivated almond buds and wild almond buds under different low temperature treatments

圖5 不同溫度處理下4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾中脯氨酸含量的變化曲線Fig. 5 Change curves of proline contents in four cultivated almond buds and wild almond buds under different low temperature treatments

2.1.5 相對電導(dǎo)率的變化

低溫環(huán)境下，扁桃花蕾細(xì)胞膜會(huì)受冰晶結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大、電解質(zhì)滲出量增加，所以通過相對電導(dǎo)率的變化能較好地評估扁桃花蕾的抗寒性。扁桃花蕾的相對電導(dǎo)率和低溫脅迫程度、低溫脅迫時(shí)間正相關(guān)；同等脅迫條件下，相對電導(dǎo)率變化幅度大的品種，抗寒性較差[14]。由圖6可知，隨著處理溫度的降低，4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的相對電導(dǎo)率先緩慢升高后迅速升高，其變化幅度是紙皮＞ Mission＞Nonpareil＞野生扁桃＞鷹咀。

圖6 不同溫度處理下4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾相對電導(dǎo)率的變化曲線Fig. 6 Change curves of relative conductivities of four cultivated almond buds and wild almond buds under different low temperature treatments

2.2 用隸屬函數(shù)法分析扁桃花蕾的抗寒能力變化

利用隸屬函數(shù)法對4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的抗寒能力進(jìn)行分析，已知扁桃花蕾的可溶性糖含量變化、脯氨酸含量變化和抗寒能力變化正相關(guān)，淀粉含量變化、可溶性蛋白質(zhì)含量變化、MDA含量變化、相對電導(dǎo)率變化和抗寒能力變化負(fù)相關(guān)[7]。根據(jù)下述公式分別計(jì)算其平均隸屬函數(shù)值。

與抗寒能力呈正相關(guān)的生理指標(biāo)i在j℃處理12 h后的隸屬函數(shù)值的計(jì)算公式是：

與抗寒能力呈負(fù)相關(guān)的生理指標(biāo)i在j℃處理12 h后的隸屬函數(shù)值的計(jì)算公式是：

j℃處理12 h后6個(gè)指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值的計(jì)算公式是：

i代表6個(gè)指標(biāo)的編號，分別為1、2、3、4、5、6；j代表不同的處理溫度，分別為20 ℃、4 ℃、0 ℃、-2 ℃、-4 ℃、-6 ℃。Tij是j℃處理 12 h 后第i個(gè)生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Ximix指同一個(gè)品種內(nèi)第i個(gè)生理指標(biāo)中最小的測量值，Ximax指同一個(gè)品種內(nèi)第i個(gè)生理指標(biāo)中最大的測量值。Uj指j℃處理12 h后6個(gè)生理指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值（平均隸屬函數(shù)值大說明與抗寒能力呈正相關(guān)的物質(zhì)含量高或與抗寒能力呈負(fù)相關(guān)的物質(zhì)含量低）。

由圖7中Uj變化可知，不同低溫處理12 h后，隨著處理溫度的降低，4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的平均隸屬函數(shù)值先升高后降低。4 ℃、0℃處理12 h后，4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的平均隸屬函數(shù)值迅速升高，排列順序是紙皮＞Mission＞Nonpareil＞野生扁桃＞鷹咀；-2 ℃、-4 ℃和-6 ℃處理12 h后，4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的平均隸屬函數(shù)值以下降趨勢為主，排列順序是紙皮＜Mission＜Nonpareil＜野生扁桃＜鷹咀。根據(jù)低溫脅迫下平均隸屬函數(shù)值持續(xù)升高時(shí)間短的品種抗寒能力差，平均隸屬函數(shù)值持續(xù)升高時(shí)間長的品種抗寒能力強(qiáng)[7]，可知4種栽培品種和野生扁桃的抗寒性排列順序是鷹咀＞野生扁桃＞Nonpareil＞Mission＞紙皮。從扁桃花蕾抗寒性角度來分析，可以以鷹咀和Nonpareil為親本，通過雜交育種的方法選育出適合我國南疆地區(qū)的抗寒扁桃新品種。

圖7 不同溫度處理下4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾平均隸屬函數(shù)值的變化曲線Fig. 7 Change curves of average subordinative function degrees of four cultivated almond buds and wild almond buds under different low temperature treatments

3 討論與結(jié)論

對扁桃花蕾的抗寒能力變化進(jìn)行研究，應(yīng)綜合考慮扁桃品種、生長環(huán)境、樹體營養(yǎng)狀況、大小年、引種育種年限等多方面的因素，對4種栽培扁桃和野生扁桃花蕾進(jìn)行不同低溫處理，測定12 h后可溶性糖含量、淀粉含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、MDA含量、脯氨酸含量和相對電導(dǎo)率的變化，再利用隸屬函數(shù)法對其抗寒能力變化進(jìn)行分析，能較準(zhǔn)確地對扁桃花蕾的抗寒性進(jìn)行評估。

不同溫度處理12 h后，隨著處理溫度的降低4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量先升高后降低再升高；淀粉含量先降低后升高；MDA含量、相對電導(dǎo)率逐漸升高；脯氨酸含量先升高后降低。利用隸屬函數(shù)法對6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)4種栽培扁桃花蕾和野生扁桃花蕾的抗寒能力先上升后下降，抗寒性強(qiáng)弱順序是鷹咀＞野生扁桃＞Nonpareil＞Mission＞紙皮，可以以鷹咀和Nonpareil為親本培育抗寒新品種。

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Study on cold resistance of almond buds based on the subordinative function method

LI Peng1, TIAN Jia1, TANG Kaiwen3, LUO Shuping2, LI Jiang1
(1.College of Forestry and Horticulture in Xinjiang Agriculture University/Research Center for Xinjiang Characteristic Fruit Tree,Urumqi 830052, Xinjiang, China; 2. College of Agronomy in Xinjiang Agriculture University, Urumqi 830052, Xinjiang, China;3. Forest Bureau of Yingjisha County, Yingjisha 844500, Xinjiang, China)

In this research, in order to explore the physiological indexes of buds of the four cultivated almonds (Yingzui and Zhipi originated in China; Nonpareil and Mission introduced from abroad) and wild almond under low temperature, some branches with buds of the four cultivated almonds and wild almond were brought back to the laboratory as experimental materials. And the branches were subsequently processed separately under different low temperatures of 4 ℃ , 0 ℃、-2 ℃ , -4 ℃ and -6 ℃ ; then after 12 hours,the buds were picked off to measure the contents of soluble sugar, starch, soluble protein, MDA and proline as well as the relative conductivity and compare their cold resistance with the method of subordinative function. The results showed that: under different low temperature treatments for 12 hours, the contents of soluble sugar and soluble protein both experienced the change of high-low-high with the temperature declining; the contents of starch went up at first and then fell down; the contents of MDA and the degrees of relative conductivity rose gradually and the contents of proline changed from increasing to decreasing. Thus, the cold resistance degrees of buds of the four cultivated almonds and wild almond exhibited in an order as: Yingzui ＞ wild almond ＞ Nonpareil ＞ Mission ＞ Zhipi.

almond buds; subordinative function method; cold resistance

S727.3；S662.9

A

1673-923X(2017)02-0039-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.02.007

2015-12-01

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31360473、31260186）；新疆維吾爾自治區(qū)園藝學(xué)重點(diǎn)學(xué)科基金項(xiàng)目（201107）

李 鵬，博士研究生 通訊作者：李 疆，教授，博士生導(dǎo)師；E-mail：lijiangxj@163.com

李 鵬，田 嘉，唐開文，等. 基于隸屬函數(shù)評估法的扁桃花蕾抗寒性研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017,37(2):39-43.

[本文編校：吳 彬]