摘要：為篩選出適宜本地栽培且抗寒能力強(qiáng)的花椒品種，本試驗(yàn)以‘枸椒’、‘獅子頭’、‘隴南大紅袍’、‘泰安1號(hào)’和‘漢源清椒’共5個(gè)花椒品種為試材，設(shè)置0、-5、-10、-15、-20℃和-25℃共6個(gè)溫度梯度，研究不同低溫脅迫下各花椒品種枝葉生理生化指標(biāo)的變化趨勢(shì)，并采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)各花椒品種抗寒能力的強(qiáng)弱。結(jié)果表明，隨著脅迫溫度不斷降低，5個(gè)花椒品種枝條的相對(duì)電導(dǎo)率和脯氨酸含量呈直線上升趨勢(shì)，過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性和可溶性蛋白、可溶性糖含量均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，丙二醛含量（MDA）呈現(xiàn)“S”形變化趨勢(shì)，而葉片葉綠素含量呈直線降低趨勢(shì)。應(yīng)用隸屬函數(shù)法對(duì)5個(gè)花椒品種低溫處理下的生理生化響應(yīng)情況進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)得出，5個(gè)花椒品種的抗寒性由強(qiáng)到弱依次為‘隴南大紅袍’gt;‘漢源清椒’gt;‘獅子頭’gt;‘泰安1號(hào)’gt;‘枸椒’。

關(guān)鍵詞：花椒；低溫脅迫；生理生化；隸屬函數(shù)法；抗寒性

中圖分類號(hào)：S573.+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2024）12-0026-07

花椒屬于蕓香科花椒屬的落葉灌木或有刺喬木，在我國有50多個(gè)種和變種。我國是世界上花椒種植面積和年產(chǎn)量最大的國家，種植歷史悠久，分布非常廣泛，在四川、陜西、甘肅等省份均有較大的栽培面積，其栽培技術(shù)簡(jiǎn)單、產(chǎn)量穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)效益好?；ń肥俏覈鴤鹘y(tǒng)的調(diào)味品，具有顯著的藥用價(jià)值，還具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐干旱貧瘠、抗風(fēng)固沙能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是一種兼具良好經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的經(jīng)濟(jì)林樹種，其市場(chǎng)價(jià)值與日俱增，發(fā)展前景廣闊。

自然界中影響植物生存的脅迫因素包括干旱、鹽堿、洪澇、低溫等，其中低溫是影響植物生存較大的環(huán)境因素之一，植物的生長(zhǎng)及生產(chǎn)率均會(huì)受到低溫的影響。植物抗寒性能的強(qiáng)弱受制于多種生理生化因素，選擇合理、科學(xué)的分析和評(píng)價(jià)方法是研究植物抗寒性的重要措施。研究認(rèn)為，通過測(cè)定低溫處理后植株的電導(dǎo)率評(píng)定其抗寒性能強(qiáng)弱是有效且簡(jiǎn)單的方法，植株的電導(dǎo)率隨著溫度降低而增加，二者呈負(fù)相關(guān)。除了電導(dǎo)率發(fā)生變化以外，植株在受到低溫脅迫后，其體內(nèi)各氧化代謝活動(dòng)均會(huì)受到相應(yīng)的阻礙甚至失調(diào)。此時(shí)，植株體內(nèi)的各種保護(hù)酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝就開始發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此通過測(cè)定受低溫脅迫后植株的過氧化物酶活性和丙二醛、可溶性糖等物質(zhì)含量也可進(jìn)行植株抗寒性的評(píng)價(jià)。

隨著花椒產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，栽植的花椒品種也越來越多，不同花椒品種間的抗寒強(qiáng)度參差不齊。生產(chǎn)上花椒樹在遭受低溫凍害時(shí)，抗寒能力較差的品種不僅會(huì)出現(xiàn)頂梢枯死等現(xiàn)象，甚至?xí)绊懙綐潴w發(fā)育從而最終影響花椒產(chǎn)量和品質(zhì)。因此全面了解本地主栽花椒品種的抗寒能力尤為重要。劉勝元等對(duì)3個(gè)主栽花椒品種的抗寒性進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析，表明不同生理生化指標(biāo)在不同品種間差異顯著，3個(gè)品種的抗寒性大小依次為‘萊蕪少刺’‘獅子頭’‘鳳椒’；其另外的研究顯示，隨著溫度不斷降低，各花椒品種枝條的導(dǎo)水性能均有不同程度的下降，隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，6個(gè)花椒品種枝條的抗寒能力依次為‘獅子頭’‘西農(nóng)無刺’‘少刺大紅袍’‘黃蓋’‘無刺椒’‘仡勞無刺’?；ń房购缘膹?qiáng)弱不僅表現(xiàn)在不同品種間，而且同一品種不同種源間也存在一定的差異性：劉淑明等對(duì)8個(gè)不同種源的大紅袍花椒的抗寒性進(jìn)行測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，來自涉縣的花椒其抗寒能力最強(qiáng)，而漢源花椒最差。低溫脅迫對(duì)花椒樹枝條、新梢、葉片和花均會(huì)產(chǎn)生一定的影響，不同部位對(duì)低溫脅迫的承受能力不同。馬和等以甘肅主栽花椒品種大紅袍為試材，分析低溫脅迫后大紅袍花期新梢SOD、POD活性及丙二醛含量的變化，認(rèn)為低溫脅迫過程中植物體通過增加或降低保護(hù)酶的活性來發(fā)揮重要作用。

本試驗(yàn)以5個(gè)花椒品種的兩年生枝葉為試材，研究低溫脅迫對(duì)各品種枝葉電導(dǎo)率、保護(hù)酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及葉片葉綠素含量等生理生化指標(biāo)的影響，并利用隸屬函數(shù)法對(duì)各花椒品種的抗寒能力進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，以篩選出適宜本地栽種的抗寒能力強(qiáng)的花椒品種，為花椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

2021年5月，將供試花椒品種‘枸椒’‘獅子頭’‘隴南大紅袍’‘泰安1號(hào)’‘漢源清椒’定植于試驗(yàn)基地內(nèi)的花盆（規(guī)格：上下口徑分別為50、40 cm，高45 cm）中，每個(gè)品種栽植9盆，共計(jì)45盆，每盆栽植一株。2022年和2023年供試花椒品種進(jìn)行常規(guī)水肥和病蟲害管理，保證正常生長(zhǎng)。2023年7月15日，每品種選取長(zhǎng)勢(shì)均勻、大小一致、無病蟲害發(fā)生的盆栽花椒3盆，用枝剪在每株花椒樹的四個(gè)方向采集長(zhǎng)25 cm且粗度基本一致、葉片量勻稱的枝條，每個(gè)品種采集枝條12個(gè)，用標(biāo)簽標(biāo)記好品種名，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行不同低溫處理。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

將采集回的每個(gè)花椒品種的枝條分成6份，用石蠟將每個(gè)枝條的切口密封，并用無菌水清洗干凈，待枝條干燥后用紗布將每份枝條包好裝入事先標(biāo)記好品種名稱的塑封袋內(nèi)，放入高低溫濕熱培養(yǎng)箱（型號(hào)：ADX-THS-1000L）內(nèi)進(jìn)行人工低溫脅迫處理。脅迫溫度設(shè)定為0、-5、-10、-15、-20℃和-25℃。當(dāng)高低溫濕熱培養(yǎng)箱內(nèi)達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，保持該溫度12 h后將每個(gè)品種花椒枝條取出1份，于0℃下放置8h解凍，再在室溫下將枝條插入蒸餾水中復(fù)水12 h，之后將枝條剪短用于測(cè)定各品種枝條和葉片的生理生化指標(biāo)。

1.3生理生化指標(biāo)測(cè)定

相對(duì)電導(dǎo)率采用DDS-IIA型電導(dǎo)率儀測(cè)定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法測(cè)定，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測(cè)定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定。葉綠素含量采用分光光度法測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行抗寒能力評(píng)定，其中與抗寒性正相關(guān)的指標(biāo)采用公式U（Xi）=（Xi-Xmin）／（Xmax--Xmin）計(jì)算隸屬函數(shù)值，與抗寒性負(fù)相關(guān)的指標(biāo)采用公式U（Xi）=1-（Xi-Xmin）／（Xmax-Xmin）計(jì)算隸屬函數(shù)值。式中，U（Xi）表示i指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xi表示i指標(biāo)測(cè)定值；Xmax和Xmin分別表示i指標(biāo)的最大值與最小值。

使用Microsoft Excel 2019對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，使用Origin Pro 2021軟件進(jìn)行繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1低溫脅迫對(duì)不同花椒品種植株電導(dǎo)率的影響

由圖1可知，隨著處理溫度的降低各花椒品種植株的相對(duì)電導(dǎo)率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)?！{子頭’的相對(duì)電導(dǎo)率在-20℃時(shí)最高，其余品種均在-25℃時(shí)最高。‘枸椒’在-5～-15℃之間相對(duì)電導(dǎo)率變幅不大，之后時(shí)明顯上升，說明該品種的抗寒性較弱。- 25℃時(shí)，‘枸椒’的相對(duì)電導(dǎo)率最大，其次是‘隴南大紅袍’，二者均明顯高于其余3個(gè)品種。綜上分析認(rèn)為，品種的抗寒性表現(xiàn)依次為：‘漢源清椒’gt;‘隴南大紅袍’gt;‘獅子頭’gt;‘枸椒’。

2.2低溫脅迫對(duì)不同花椒品種植株保護(hù)酶活性的影響

由圖2可知，不同低溫處理下各花椒品種植株的POD活性總體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，SOD活性呈現(xiàn)上升后緩慢降低趨勢(shì)。從POD活性看，-10℃時(shí)各品種的POD活性均達(dá)到最高值，其中‘隴南大紅袍’明顯高于其他4個(gè)品種，其次為‘漢源清椒’，其余3個(gè)品種差異較小?！]南大紅袍’POD活性在-15～-20℃之間時(shí)變幅較小，包括‘枸椒’在內(nèi)的其他4個(gè)品種的POD活性在-10～-20℃之間時(shí)變幅均較小，-25℃時(shí)各品種的POD活性差異較小。

從SOD活性看，-5～-10℃之間各品種的SOD活性均明顯升高，且各品種SOD活性出現(xiàn)最高值時(shí)的溫度不同。其中‘隴南大紅袍’和‘獅子頭’的SOD活性在-15℃時(shí)最高，‘泰安1號(hào)’和‘枸椒’在-20℃時(shí)最高，‘漢源清椒’則為-25℃時(shí)最高。SOD活性出現(xiàn)最高值時(shí)的溫度不同可能與各品種的抗寒性不同有關(guān)。在0～-15℃之間各品種的SOD活性差異較小，而在-20～-25℃之間時(shí)各品種的SOD活性差異較大，說明處理溫度越低各品種之間的SOD活性差異就越大。

2.3低溫脅迫對(duì)不同花椒品種植株丙二醛含量的影響

由圖3可知，不同低溫處理下各花椒品種植株的丙二醛（MDA）含量差異較明顯，總體上呈現(xiàn)下降－上升－下降的變化趨勢(shì)。MDA含量能夠反映出低溫處理下花椒植株組織細(xì)胞的受損程度，是膜脂過氧化物作用后的產(chǎn)物。‘枸椒’‘獅子頭’‘隴南大紅袍’‘泰安1號(hào)’植株的MDA含量在-10℃時(shí)出現(xiàn)最高值，‘漢源清椒’在-15℃時(shí)出現(xiàn)最高值。-10℃時(shí)‘隴南大紅袍’的MDA含量最大，其次為‘枸椒’，且‘枸椒’的增幅最大。-25℃時(shí)各品種的MDA含量差異較大，其中‘漢源清椒’的含量最低，其次為‘獅子頭’和‘隴南大紅袍’，說明這3個(gè)品種的抗寒性較強(qiáng)，優(yōu)于‘枸椒’和‘泰安1號(hào)’。

2.4低溫脅迫對(duì)不同花椒品種植株滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

圖4顯示，不同低溫處理下各花椒品種植株的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，均在-15℃時(shí)出現(xiàn)最高值。此時(shí)‘隴南大紅袍’的可溶性蛋白含量最高，為0.09 ug/g，其次為‘獅子頭’，各品種之間差異較小，說明植株受低溫脅迫后表現(xiàn)出較強(qiáng)的抵御反應(yīng)；-20℃時(shí)各品種植株的可溶性蛋白含量均降低，‘隴南大紅袍’的降幅最大，大幅低于其他各品種；-25℃時(shí)‘漢源清椒’的可溶性蛋白含量與其他品種間差異較大，‘枸椒’和‘泰安1號(hào)’的較低。

各花椒品種植株的可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，‘隴南大紅袍’‘獅子頭’‘枸椒’‘漢源清椒’的可溶性糖含量在-15℃時(shí)最大，分別為0.065、0.062、0.051、0.041 ug/g，‘泰安1號(hào)’在-20℃時(shí)最大，為0.049ug／g。5個(gè)花椒品種在-15℃時(shí)可溶性糖含量差異較大。整體看‘漢源清椒’的可溶性糖含量較低，說明該品種的抗寒性較好。

隨著處理溫度降低，各花椒品種植株的脯氨酸含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在-10～-15℃間‘泰安1號(hào)’升幅最大，在-15～-20℃之間‘獅子頭’升幅最大，-20℃后各品種的脯氨酸含量上升趨于平穩(wěn)。-25℃時(shí)‘泰安1號(hào)’和‘漢源清椒’的含量最高，分別為1 357 ug和1 344 ug/g，而‘隴南大紅袍’的含量最低，為1 224 ug/g，表明‘隴南大紅袍’的抗寒性較高。

綜上分析可知，供試花椒品種在不同低溫脅迫下的適應(yīng)能力及反應(yīng)程度均具有較大的區(qū)別。

2.5低溫脅迫對(duì)不同花椒品種葉片葉綠素含量的影響

由圖5可知，隨著處理溫度降低，各花椒品種葉片的葉綠素含量呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，溫度降到-20℃時(shí)其葉綠素含量均減至零。其中，0～-5℃時(shí)各花椒品種的葉綠素含量降幅較大，-5～-20℃之間降幅相對(duì)較緩，且各品種之間葉綠素含量差異并不大。這說明隨著低溫脅迫的加重，各花椒品種葉片的葉綠素含量大幅降低，從而導(dǎo)致植株葉片合成有機(jī)物的速率也隨之降低，且可以看出葉綠素含量的多少與品種差異并無太大關(guān)系，而與低溫脅迫有顯著關(guān)聯(lián)。

2.6不同花椒品種的抗寒性綜合分析評(píng)價(jià)

為全面分析不同花椒品種對(duì)低溫處理的適應(yīng)性，本研究應(yīng)用隸屬函數(shù)法，對(duì)5個(gè)花椒品種低溫處理下的生理生化響應(yīng)情況進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)和分析，結(jié)果見表1。平均隸屬函數(shù)值越大，說明該花椒品種的抗寒性就越強(qiáng)。可以看出，5個(gè)花椒品種的抗寒性由強(qiáng)到弱依次為‘隴南大紅袍’gt;‘漢源清椒’gt;‘獅子頭’gt;‘泰安1號(hào)’gt;‘枸椒’。

3討論與結(jié)論

植物體的抗寒機(jī)理是由許多因子影響而產(chǎn)生的較為復(fù)雜的生理生化過程，低溫脅迫是最主要的影響因子之一，當(dāng)植物受到低溫脅迫時(shí)，會(huì)通過調(diào)節(jié)植物本身的系統(tǒng)來抵御低溫帶來的傷害，此時(shí)植物體內(nèi)各生理生化指標(biāo)就能夠精準(zhǔn)響應(yīng)低溫脅迫。細(xì)胞膜作為植物體受到低溫脅迫時(shí)的關(guān)鍵組織，膜透性會(huì)隨著低溫迫害而增大，細(xì)胞中電解質(zhì)外滲，從而使電導(dǎo)率增大。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著溫度的降低，各花椒品種植株的電導(dǎo)率不斷增大，當(dāng)溫度降到-25℃時(shí)其電導(dǎo)率達(dá)到最大值：5個(gè)供試品種中‘漢源清椒’和‘隴南大紅袍’的抗寒性強(qiáng)于其他3個(gè)品種。王茹華等對(duì)5個(gè)月季砧木低溫脅迫下的生理生化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示，隨著溫度的降低，各品種的相對(duì)電導(dǎo)率增大，與本研究結(jié)果一致，楊勇等對(duì)狗牙根不同品種低溫脅迫時(shí)所得電導(dǎo)率變化規(guī)律也與此相同。說明不同植物響應(yīng)低溫脅迫的電導(dǎo)率變化趨勢(shì)是一致的，但不同植物不同品種間電導(dǎo)率的大小及響應(yīng)低溫脅迫的程度不同。

植物體內(nèi)SOD和POD均為防御性保護(hù)酶，在植物受到低溫脅迫時(shí)能夠維持機(jī)體的代謝平衡，起到一定的保護(hù)作用。植物抗寒性的強(qiáng)弱與其體內(nèi)保護(hù)酶活性高低有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，各花椒品種植株的POD活性隨著溫度不斷降低總體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，SOD活性呈現(xiàn)上升后緩慢降低的趨勢(shì)，這與粟博文等對(duì)不同砧穗組合蘋果枝條抗寒性評(píng)價(jià)中測(cè)定的生理生化指標(biāo)的結(jié)果相一致。不同花椒品種受到低溫脅迫時(shí)保護(hù)酶活性變化趨勢(shì)一致，但品種間的酶活性存在一定差異，說明不同品種對(duì)低溫的承受力不同。研究認(rèn)為，低溫脅迫后保護(hù)酶活性快速增加從而會(huì)降低低溫對(duì)自身的傷害，而當(dāng)?shù)蜏爻^植物自身承受能力時(shí)保護(hù)酶活性會(huì)有不同程度的降低。本研究所測(cè)保護(hù)酶活性變化趨勢(shì)與其一致，也說明-10～-15℃是各花椒品種枝葉能夠承受的最低溫度。

研究認(rèn)為，花椒MDA含量與保護(hù)酶活性呈負(fù)相關(guān)性，與本試驗(yàn)結(jié)果一致，尤其是在-5℃時(shí)負(fù)相關(guān)性較為明顯。MDA含量的變化大小可直接反映植物的抗寒能力。令凡等研究認(rèn)為，油橄欖MDA含量的變化越小其抗寒性就越強(qiáng)。本研究中，‘漢源清椒’MDA含量變化最小，其次為‘隴南大紅袍’，說明這2個(gè)品種的抗寒能力高于其余品種。

植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在其抗寒中起著至關(guān)重要的作用，細(xì)胞中可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化是影響細(xì)胞保水能力的關(guān)鍵因素，從而直接影響植物抗寒能力的強(qiáng)弱。研究認(rèn)為植物體內(nèi)可溶性蛋白含量與植物抗寒能力呈正相關(guān)。脯氨酸是蛋白組成的重要成分之一，其含量變化與溫度有較大關(guān)聯(lián)，因此當(dāng)植物遭受低溫脅迫時(shí)能大量積累，起到保護(hù)細(xì)胞的作用，從而適應(yīng)逆境環(huán)境。本研究結(jié)果顯示，隨著脅迫溫度降低，各花椒品種植株的可溶性蛋白和可溶性糖含量呈先增加后下降的趨勢(shì)，這與李煥勇等對(duì)3種櫻屬植物低溫脅迫時(shí)所測(cè)的滲透調(diào)解物質(zhì)含量的變化趨勢(shì)一致。魏鑫等對(duì)低溫脅迫下不同類型藍(lán)莓品種進(jìn)行抗寒性研究發(fā)現(xiàn)，隨著脅迫溫度降低，脯氨酸含量呈直線上升趨勢(shì)，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。表明溫度越低脯氨酸含量越高，且不同品種間存在一定差異，從而決定了不同花椒品種抗寒能力的強(qiáng)弱。

植物生長(zhǎng)最根本的基礎(chǔ)是進(jìn)行光合作用，從而獲取所需的能量和有機(jī)物質(zhì)。低溫能夠影響光合組織的活性及葉綠素含量，導(dǎo)致植物光合速率顯著降低。從本試驗(yàn)結(jié)果看出，0℃脅迫下花椒葉片葉綠素含量較高，說明低溫脅迫初期，較高的葉綠素含量能保證正常的光合速率而應(yīng)對(duì)低溫脅迫；但隨著溫度不斷降低葉綠素含量大幅下降，當(dāng)溫度達(dá)到-20℃時(shí)葉綠素含量降至零，說明溫度過低會(huì)使葉綠素合成停滯甚至分解。

綜上認(rèn)為，不同低溫脅迫對(duì)花椒品種的生理生化響應(yīng)因子影響較大，且不同品種的抗寒性強(qiáng)弱不同。應(yīng)用隸屬函數(shù)法對(duì)5個(gè)花椒品種低溫處理下的生理生化響應(yīng)情況進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)得出，5個(gè)花椒品種的抗寒性由強(qiáng)到弱依次為‘隴南大紅袍’gt;‘漢源清椒’gt;‘獅子頭’gt;‘泰安1號(hào)’gt;‘枸椒’。