董夢怡 ，楊植，王振磊，林敏娟 *

（1南疆特色果樹高效優(yōu)質栽培與深加工技術國家地方聯(lián)合工程實驗室/塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300）

（2塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

棗（ZizyphusjujubeMill.）原產于我國，又名紅棗、大棗、棗子，具有悠久的栽培歷史。近年來新疆紅棗發(fā)展迅速，優(yōu)良的地理條件和氣候環(huán)境造就了新疆紅棗的優(yōu)良品質，使得越來越多的消費者青睞新疆紅棗。在紅棗產業(yè)迅猛發(fā)展的同時，新疆部分地區(qū)也出現(xiàn)了因忽視氣候條件的適宜性而盲目擴大種植規(guī)模，或種植區(qū)域不合理的狀況，從而導致紅棗遭受凍害、低溫冷害等氣象災害的事件發(fā)生，嚴重影響了紅棗的產量和品質［1?4］。本文以駿棗、灰棗、贊晶、冬棗、大白鈴、伏脆蜜、蜂蜜罐、永城長紅8個品種的一年生枝條為材料。對不同紅棗的一年生枝條進行低溫脅迫后的滲透調節(jié)物質、相對電導率和植物抗性相關酶指標進行測定分析，以期為棗引種栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2020年1月在塔里木大學園藝站棗資源圃，選取駿棗、灰棗、贊晶、冬棗、大白鈴、伏脆蜜、蜂蜜罐和永城長紅8個品種休眠期的1年生枝條為材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料處理方法

將供試枝條剪留長度為10～15 cm枝段，先用自來水和去離子水洗滌晾干，再用石蠟密封兩段剪口，避免失水。按試驗設計分為6組，每組25條用塑料袋分裝好待處理，每處理設3個重復。包于報紙中并做好標記，置于高低溫實驗箱（BPH?060型，中國）中，降溫速度為4℃/h，待溫度降到設定溫度后，冷凍12 h，然后以4℃/h的速度升溫，達到4℃后，轉入普通冰箱4℃保存12 h。試驗共設?10℃、?15℃、?20℃、?25℃、?30℃共5個低溫處理并以4℃處理作為對照。

1.2.2 抗寒性指標的測定方法

電解質的相對外滲率測定：用電導儀（DDS?307型，中國）測定其電導值即處理電導率值，以相對電解質滲透率表示細胞膜通透性的大?。?］。

滲透調節(jié)物質含量的測定：丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法［6］，可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍比色法［7］，可溶性糖、淀粉含量的測定采用蒽酮比色法［5］，脯氨酸含量的測定采用茚三酮法［6］。

保護酶活性的測定：超氧化物歧化酶采用氮藍四唑NBT光化還原法，過氧化物酶采用愈創(chuàng)木酚法［7］。過氧化氫酶（Catalase,CAT）高錳酸鉀滴定法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖表制作用Microsoft Excel，結果分析用DPS分析。

2 結果與分析

2.1 低溫處理對棗枝條電解質外滲率的影響與半致死溫度計算

2.1.1 低溫處理對棗枝條電解質外滲率的影響

植物在受到凍害后，部分細胞破裂導致電解質滲出，可以間接表現(xiàn)出受損細胞占比［8］。由圖1可知，隨著溫度的降低，各品種的相對電導率逐步增加。在8個品種中永城長紅處于較低的水平。而駿棗、冬棗電導率值總體處于較高的水平。隨著溫度降低相對電導率從?10℃到?30℃，大白鈴、蜂蜜罐、贊晶、冬棗、灰棗、伏脆蜜、駿棗和永城長紅的相對電導率分別增加2.48、2.44、2.32、2.31、1.95、1.92、1.91和1.87倍。各品種相對電導率都相對增加了2倍左右，其中增加最多的是大白鈴，增加最少的是永城長紅。

圖1 不同低溫處理棗枝條相對電導率的變化

2.2 低溫處理對棗枝條滲透調節(jié)物質含量的影響

2.2.1 低溫處理對棗丙二醛含量的影響

丙二醛是衡量氧化脅迫程度的重要指標，能反映植物質膜過氧化的程度。由圖2可知，隨溫度的降低8個供試材料丙二醛含量均增加，除伏脆蜜、贊晶與永城長紅趨勢為一直上升，其它品種均呈先上升后下降趨勢。大白鈴在?20℃時MDA含量達到其低溫的最高值7.04μmol/g，贊晶、伏脆蜜和永城長紅均在?25℃達到極值。在8個品種中灰棗在各溫度處理下MDA含量均高于其他品種，最高達到10.25μmol/g，伏脆蜜是所有品種中MDA含量最低的，各溫度下MDA含量均值僅為5.21μmol/g。

圖2 不同溫度處理棗枝條MDA含量的變化

2.2.2 低溫處理對棗可溶性糖和淀粉含量的影響

在植物受到冷害、凍害時，植物細胞內大分子物質可通過水解轉化為糖，糖可通過提高滲透濃度保護細胞［9］。由圖3可知，不同棗品種枝條糖含量隨著溫度的降低有升高的趨勢。贊晶、大白鈴和伏脆蜜3個品種枝條糖含量在?20℃有一個高峰，峰值出現(xiàn)早、含量低，灰棗枝條糖含量變化較平穩(wěn)，高峰出現(xiàn)較晚濃度低。在整個低溫脅迫的過程中駿棗、冬棗枝條糖含量相對平穩(wěn)，?30℃低溫脅迫下枝條糖含量最高，分別是?15℃時即最低值的1.54、1.6倍，而在?30℃低溫脅迫的蜂蜜罐、永城長紅枝條糖含量較?15℃下提高了4.17倍、4.62倍。

圖3 不同溫度處理棗枝條可溶性糖含量的變化

由圖4知，淀粉含量和可溶性糖變化相似，總體上是增加的，大部分品種在?15℃淀粉含量高而?20℃含量低，與可溶性糖相反，從?15℃開始大量的淀粉開始轉化為可溶性糖，淀粉含量的變化沒有可溶性糖含量變化大。在?10℃時冬棗、贊晶和灰棗的含量較低，隨著溫度降低，冬棗、贊晶和灰棗的淀粉含量低于其他品種。蜂蜜罐、伏脆蜜和駿棗的淀粉含量從?15℃開始穩(wěn)定增加而其他品種淀粉含量是從?20℃開始穩(wěn)定增加。其中冬棗淀粉含量增加的幅度較小，而贊晶淀粉含量增加的幅度較大。

圖4 不同溫度處理棗枝條淀粉含量的變化

2.2.3 低溫處理對棗枝條游離脯氨酸含量的影響

低溫逆境下游離脯氨酸是很重要的滲透調節(jié)物質。如圖5，隨著溫度不斷降低棗枝條游離脯氨酸的含量先增加后減少，8個品種都是在?25℃達到峰值，在峰值含量中冬棗的游離脯氨酸含量最高為0.51μg/g，灰棗、伏脆蜜、永城長紅、贊晶、蜂蜜罐和大白鈴6個品種游離脯氨酸的含量相近范圍在0.44μg/g～0.39μg/g之間，而駿棗的游離脯氨酸的含量是最低的，為0.32μg/g。在整個過程中灰棗和永城長紅2個品種游離脯氨酸含量變化增值最大，在?15℃低溫脅迫下灰棗和永城長紅棗枝條游離脯氨酸的含量為0.03μg/g和0.05μg/g，隨著溫度降低在?25℃，游離脯氨酸的含量變化為0.44μg/g和0.51μg/g，分別增加了13.2倍和11.4倍。

圖5 不同溫度處理棗枝條脯氨酸含量的變化

2.2.4 低溫處理對棗枝條可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白作為滲透調節(jié)物質、能量物質和信息傳遞物質，在植物抵御逆境的過程中起到較大的作用［10］。有研究表明，遭受低溫脅迫的植物，體內可溶性蛋白含量會增加，且細胞內可溶性蛋白和抗寒凍性之間表現(xiàn)出明顯的相關性［8］。由圖6可知，隨著溫度的降低不同棗品種枝條蛋白質含量呈先增加后減少的趨勢。永城長紅和蜂蜜罐的蛋白質含量在?20℃達到最高峰，分別為7 721.63μg/g和6 799.18μg/g。而冬棗在?30℃還有上升的趨勢即還沒有達到峰值。其他品種均在?25℃達到峰值，所以冬棗有較好的抗寒性而永城長紅、蜂蜜罐兩個品種峰值出現(xiàn)的較早，灰棗、伏脆蜜和大白鈴在低溫脅迫下變化較平穩(wěn)，但灰棗的蛋白質濃度一直處在一個較高的水平。

圖6 不同低溫處理棗枝條可溶性蛋白質含量的變化

2.3 低溫處理對棗枝條保護酶活性的影響

2.3.1 低溫處理對棗枝條POD活性的影響

POD酶是植物所產生的一類氧化還原酶，它們能催化多種反應。過氧化物酶是以過氧化氫為電子受體催化底物氧化的酶?？纱呋^氧化氫氧化酚類和胺類化合物，具有消除過氧化氫和酚類、胺類毒性的雙重作用。由圖7可知，POD酶活性隨著溫度的降低活性逐漸升高，大部分品種在?20℃～?25℃度之間變化明顯，?25℃之后都趨于平緩。永城長紅枝條POD活性在低于?20℃的變化趨勢趨于平穩(wěn)。蜂蜜罐枝條POD活性在低溫處理的過程中峰值相對高于其它品種高達436.38 U/g·min，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。

圖7 不同溫度處理棗枝條POD酶活性的變化

2.3.2 低溫處理對棗枝條SOD活性的影響

SOD是一種源于生命體的活性物質，且是一種含有金屬元素的活性蛋白酶，能消除生物體在新陳代謝過程中產生的有害物質。SOD具有特殊的生理活性，是生物體內清除自由基的首要物質。由圖8可知隨著處理溫度的不斷降低，各品種枝條中的SOD活性呈先升高后降低的趨勢。在?20℃達到峰值，?20℃～?25℃之間下降緩慢，?25℃之后SOD活性迅速下降。冬棗枝條SOD活性在?20℃所達到的峰值（498.04 U/g·min），是所有品種中SOD活性最高的。

圖8 不同溫度處理棗枝條SOD酶活性的變化

2.3.3 低溫處理對棗枝條CAT活性的影響

CAT是催化過氧化氫分解成氧和水的酶，使得H2O2不至于與O2在鐵螯合物作用下反應生成?OH，存在于細胞的過氧化物體內。CAT的變化趨勢與SOD的相同，都是先增加后減少，在?15℃～?20℃時CAT酶活性上升較快，8個品種CAT酶活性平均上升2.21倍，變化最大的是灰棗枝條，在?20℃時CAT活性較?15℃時增加了4.19倍。在整個低溫處理的過程中永城長紅枝條的CAT活性高于其他品種，CAT活性在?25℃時達到極值362.32 U/g·min。

圖9 不同溫度處理棗枝條CAT酶活性的變化

2.4 抗寒性指標相關性

由表1可以看出溫度與電導率、POD酶活性呈極顯著性負相關（?0.98**，?0.97**），與淀粉、蛋白質呈顯著性負相關（?0.90*，?0.89*），說明在整個低溫處理的過程中相對電導率、POD酶活性、淀粉、蛋白含量有上升的趨勢。電導率與淀粉、蛋白質呈顯著性正相關（0.89*，0.88*）。電導率增加的過程中枝條中的淀粉、蛋白質含量也呈逐漸上升的趨勢。脯氨酸與蛋白質、MDA含量、CAT酶活性呈極顯著性正相關（0.95**，0.97**，0.92**），即脯氨酸含量越來越高時，蛋白質、MDA含量、CAT酶活性也隨之提高。POD酶活性與蛋白質、電導率呈極顯著性正相關，與脯氨酸、MDA含量呈顯著性正相關（0.97**，0.96**，0.85*，0.89*）。蛋白質與 MDA 呈極顯著正相關（0.97**），蛋白質含量越高MDA含量越高。CAT酶活性與MDA含量呈顯著性正相關（0.90*），說明MDA含量越來越高時CAT酶活性越來越高。

表1 棗枝條抗寒性指標相關性分析

2.5 人工低溫脅迫過程中不同棗品種灰色關聯(lián)度抗寒性評價

灰色關聯(lián)多維綜合評判分析克服了靠單一變量評價品種優(yōu)劣的弊端，評價客觀全面，更能真實地反映品種的實際表現(xiàn)，提供更可靠的依據(jù)［11］。通過對數(shù)據(jù)的無量綱化處理、差序列處理最后得到各品種各抗寒性指標的關聯(lián)系數(shù)，如表2所示。通過對10個指標的灰色關聯(lián)多維綜合評判分析所得到的關聯(lián)度分析結果為贊晶＞大白鈴＞冬棗＞灰棗＞永城長紅＞駿棗＞伏脆蜜＞蜂蜜罐。

表2 不同棗品種灰色關聯(lián)度抗寒性綜合評價

3 討論

在評價果樹抗寒性的研究過程中，電解質滲透率測定作為一種植物抗寒性鑒定方法，目前已廣泛應用于果樹抗寒的測定［12?16］。本研究證明隨著溫度的降低，各品種的相對電導率逐步增加，溫度下降棗枝條的電解質外滲率提高，溫度越低，枝條受到的傷害越大。在?20℃～?25℃溫度區(qū)間相對電導率急劇上升，在此溫度區(qū)間細胞破裂率最高。滲透調節(jié)是植物對逆境條件下的適應性的表現(xiàn)，植物通過自身的防御系統(tǒng)來控制代謝，通過滲透調節(jié)物質來適應逆境帶來的傷害［17］。可溶性糖隨著溫度的降低總體呈增加的趨勢，在?10℃～?20℃之間可溶性糖呈先減少后增加的趨勢，而淀粉正好相反呈先增加后減少的趨勢，在?20℃以后都有增加的趨勢，不過淀粉的增加較平緩。段肖翠［12］、孟慶瑞［18］、姚方等［19］指出抗寒性較好的品種在初期淀粉含量下降較早而糖含量峰值出現(xiàn)較早，灰棗、贊晶、大白鈴3個品種在低溫剛開始就具有較高的糖含量，高糖含量會降低組織液冰點，從而提高植物抗寒性。低溫脅迫會引起可溶性蛋白質含量的變化［20］。各品種在低溫處理過程中蛋白含量呈先增加后降低的趨勢，大多品種在?20℃～?25℃溫度區(qū)間下到達峰值，蛋白的積累會增強樹體抗寒保護物質的形成這與龍春躍等［13］對庫爾勒香梨枝條、花芽凍害發(fā)生程度與相關生理指標研究所得出的結論一致。通過低溫處理棗枝條保護酶活性均呈先增加后降低的過程。大部分品種POD酶活性在低于?25℃溫度區(qū)間中表現(xiàn)較平穩(wěn)，而永城長紅與冬棗的POD酶活性還有上升的趨勢。研究表明POD酶活性較高的品種對低溫表現(xiàn)出更好的耐受力［21］。與POD酶不同，所有品種的SOD酶和CAT酶活性在低于?25℃后下降。大多數(shù)品種酶活性在?20℃～?25℃之間酶活性較高。

對不同棗品種不同溫度梯度滲透調節(jié)物質、相對電導率和植物抗性相關酶指標進行測定發(fā)現(xiàn)?20℃～?25℃溫度區(qū)間中，相對電導率急劇上升，糖、丙二醛、蛋白質和脯氨酸等滲透調節(jié)物質峰值出現(xiàn)在此區(qū)間中，SOD和POD酶也在該溫度區(qū)間達到峰值。研究表明［22?24］，?25 ℃度為林木抗寒的關鍵溫度，相關性分析中發(fā)現(xiàn)，溫度與電導率、POD酶活性呈極顯著性負相關（?0.98**，?0.97**），與淀粉、蛋白質呈顯著性負相關（?0.90*，?0.89*），與蘋果［25］、杏［10］、梨［26］、阿月渾子等［12］樹種的抗寒性研究所得結論一致。

植物抗寒性進行評價中，不同生理指標有不同的生物學意義［27］。應用單一指標對植物的抗寒性進行評價并不能得到較準確的結果，本研究對滲透調節(jié)物質、相對電導率和植物抗性相關酶指標進行測定并應用灰色關聯(lián)度進行綜合評價［28?29］。

4 結論

隨著溫度的降低，8個棗品種的相對電導率逐步增加，可溶性糖和淀粉隨著溫度的降低總體趨勢呈增加的趨勢，糖含量的變化與淀粉含量變化趨勢相反，通過低溫處理棗枝條蛋白、脯氨酸和保護酶活性均呈先增加后降低的趨勢。

在?20℃～?25℃溫度區(qū)間中，相對電導率急劇上升，可溶性糖、丙二醛、蛋白質和脯氨酸等滲透調節(jié)物質峰值出現(xiàn)在此區(qū)間中，SOD和POD酶活性也在該溫度區(qū)間達到峰值，棗枝條生理指標響應關鍵溫度區(qū)間為?20℃～?25℃。溫度與電導率、POD酶活性呈極顯著性負相關，與淀粉、蛋白質呈顯著性負相關。

應用灰色關聯(lián)度法對8個棗品種的抗寒性進行綜合評價，抗寒性順序為贊晶＞大白鈴＞冬棗＞灰棗＞永城長紅＞駿棗＞伏脆蜜＞蜂蜜罐，贊晶是最抗寒品種，蜂蜜罐抗寒性較低。