園藝植物抗冷性的研究進(jìn)展

邵 騰

（麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000）

當(dāng)生長環(huán)境發(fā)生變化或者生長環(huán)境非常惡劣時(shí)，園藝植物具有足夠的抵抗性以及適應(yīng)性來應(yīng)對(duì)，這種能力受到植物的遺傳基因以及它的發(fā)育情況影響。園藝植物生長受環(huán)境影響頗深，眾多環(huán)境因素中溫度是影響最大的因素，其原因在于遺傳基因。影響園藝植物正常生長的主要因素即為低溫?fù)p傷。無論從學(xué)術(shù)意義上看，還是從現(xiàn)實(shí)意義上看，研究園藝植物抗冷性都非常必要。

1 園藝植物抗冷性鑒定

相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者最早在20世紀(jì)80年代就開始了這方面的研究，在試驗(yàn)階段，大部分學(xué)者都采用植物幼苗作為試驗(yàn)材料，研究它們?cè)庥龅蜏負(fù)p傷時(shí)的表現(xiàn)，據(jù)此進(jìn)行植物冷害分級(jí)，然后根據(jù)相關(guān)公式得出冷害指數(shù)[1-2]。學(xué)者朱其杰通過對(duì)苦瓜進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，不同品種的苦瓜在相同冷脅迫條件下，受損害的程度也存在差異性，具有較高抗冷性的苦瓜其受到的損害較小，反之則較大，并且苦瓜苗期生長參數(shù)越高，則造成的損害越小，反之則反亦然。

試驗(yàn)材料除了上述的植物幼苗以外，還有種子、胚等，利用這部分試驗(yàn)材料主要進(jìn)行的試驗(yàn)是發(fā)芽試驗(yàn)，從而對(duì)其抗冷性進(jìn)行界定。

2 細(xì)胞膜系統(tǒng)與園藝植物抗冷性的關(guān)系

園藝植物只有擁有穩(wěn)定流動(dòng)的細(xì)胞膜才能健康地成長。學(xué)者簡令成提出了“膜脂相變冷害”假說，這一假說提出的依據(jù)是細(xì)胞結(jié)構(gòu)與抗冷性之間的關(guān)系。這一假說認(rèn)為，在園藝植物遭遇的低溫到達(dá)一定程度以后，首先生物膜的膜脂形態(tài)會(huì)發(fā)生改變，具體來說會(huì)從原來的液晶狀態(tài)改變成凝膠相狀態(tài)，脂肪酸鏈開始有序排列，從外形和厚度上看，膜的改變也非常明顯，并且因?yàn)槭湛s導(dǎo)致膜出現(xiàn)孔道以及龜裂現(xiàn)象，這種狀態(tài)下膜具有比之前更大的透性，其內(nèi)部的一些物質(zhì)，例如可溶性物質(zhì)以及電解質(zhì)等等因此滲漏出去，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外的離子不處于平衡狀態(tài)，加之膜上結(jié)合酶沒有相應(yīng)的活性，酶促反應(yīng)不能正常調(diào)節(jié)，由此而引發(fā)的外在表現(xiàn)即為:植物的呼吸作用以及供應(yīng)的能量都比之前低，最終致使園藝植物體內(nèi)有害物質(zhì)增加。

3 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與園藝植物抗冷性的關(guān)系

（1）脯氨酸積累與園藝植物抗冷性的關(guān)系。當(dāng)園藝植物的生長環(huán)境比較惡劣時(shí)，其體內(nèi)一般會(huì)擁有超出常態(tài)的游離脯氨酸，因此學(xué)者將關(guān)注焦點(diǎn)集中在它于園藝植物抗逆性之間的關(guān)系。

對(duì)于游離脯氨酸與園藝植物抗冷性之間的關(guān)系主要形成兩種研究觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為二者之間具有一定的關(guān)系，另一種觀點(diǎn)認(rèn)為二者之間沒有任何關(guān)系。大部分學(xué)者都贊同前一種觀點(diǎn)。學(xué)者李建設(shè)通過對(duì)茄子幼苗進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在植物中脯氨酸數(shù)量的增加主要受到其抗冷性強(qiáng)弱影響。

（2）蛋白質(zhì)與園藝植物抗冷性的關(guān)系。現(xiàn)階段相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者關(guān)注的焦點(diǎn)主要有兩方面，即可溶性蛋白在低溫脅迫下的變化以及蛋白在逆境中的誘導(dǎo)。

遭受低溫冷害時(shí)，可溶性蛋白是否會(huì)發(fā)生變化？關(guān)于這個(gè)問題學(xué)者們主要形成兩種觀點(diǎn)，一種認(rèn)為會(huì)增加，另一種則認(rèn)為不會(huì)發(fā)生變化。

選取兩種同位素，即35S以及14C—亮氨酸對(duì)一些經(jīng)過鍛煉的植物進(jìn)行標(biāo)記，進(jìn)過觀察可以看出，在可溶性蛋白中的這兩種同位素的量都增加了，換言之，在低溫脅迫下，只有蛋白質(zhì)進(jìn)行重新合成才能提高抗冷性，著名學(xué)者何若辒通過對(duì)草莓進(jìn)行類似實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一觀點(diǎn)。到目前為止已經(jīng)有很多學(xué)者研究了蛋白在逆境狀態(tài)的誘導(dǎo)，但是對(duì)以下兩個(gè)方面的研究依然還不夠深入，即蛋白在低溫狀態(tài)下誘導(dǎo)功能的增強(qiáng)以及分子調(diào)控機(jī)理。

（3）組織中糖類、淀粉物質(zhì)的變化與園藝植物抗冷性的關(guān)系。在抗冷鍛煉過程中，園藝植物體內(nèi)的糖類物質(zhì)大量增加，導(dǎo)致其細(xì)胞的保水能力增強(qiáng)，并且組織中的非結(jié)冰水量增加，進(jìn)而使得職務(wù)的抗冰凍脫水能力增加。劉祖祺等學(xué)者經(jīng)過研究后得出結(jié)論，在抗冷鍛煉過程中，糖類含量最高的部分為葉綠體，其重量占總干物質(zhì)重量15%，這導(dǎo)致類囊體附近的糖濃度變得很高，而偶聯(lián)因子對(duì)冰凍反映非常迅速，為了讓類囊體不解離，高濃度糖類會(huì)起到保護(hù)作用，保證偶聯(lián)因子會(huì)按照正常狀態(tài)進(jìn)行光合磷酸化。在越冬期，樹體營養(yǎng)主要以淀粉形式儲(chǔ)存，一般來說，樹種的越冬能力主要受到其體內(nèi)的淀粉含量以及轉(zhuǎn)化成淀粉的速度影響。

（4）分子標(biāo)記在植物抗冷性研究中的應(yīng)用。相當(dāng)部分的學(xué)者依托快速發(fā)展的分子生物技術(shù)，從分子層面研究了植物的抗冷性。植物的抗冷性的決定性因素是一系列相關(guān)基因形成的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，而不是單個(gè)的基因，因此很多學(xué)者利用分子標(biāo)記來研究植物抗冷性。在西瓜野生材料P1482322中，學(xué)者許勇利用RAPD技術(shù)確定了一個(gè)與抗冷基因關(guān)聯(lián)的部分，即OPGl2／1950，二者之間的天然距離為6.98CM。

4 結(jié)語

目前越來越的學(xué)者開始從深層次研究植物對(duì)低溫逆境的適應(yīng)能力，本文主要介紹了植物的抗冷性研究，并且這些研究中的一些結(jié)論還存在爭議，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的論證。從這我們可以看出植物抗冷性研究非常復(fù)雜，不能夠單單從一個(gè)方面或者層次進(jìn)行分析，需要相關(guān)領(lǐng)域的研究學(xué)者共同協(xié)作進(jìn)行研究。

隨著人們不斷關(guān)注園藝植物抗冷性，人們發(fā)現(xiàn)影響園藝植物抗冷性的抗冷基因具有多樣性，因此對(duì)它的研究也必須具有全面性。相當(dāng)部分的學(xué)者都認(rèn)為對(duì)園藝植物抗冷性的評(píng)價(jià)要具有全面性以及綜合性，這樣才能保證結(jié)論的準(zhǔn)確性，同時(shí)這也是未來相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

[1]樊治成，賈洪玉，郭洪蕓，楊梁.西葫蘆耐冷性生理指標(biāo)研究[J].園藝學(xué)報(bào)，1999，26(5):309-313.

[2]朱其杰，高守云，蔡誅湖.黃瓜耐冷性鑒定指標(biāo)及遺傳規(guī)律的研究[A].李樹德編.中國主要蔬菜抗病育種進(jìn)展[M].北京:科學(xué)出版杜，1995.

[3]李建設(shè),耿廣東,程智慧.低溫脅迫對(duì)茄子幼苗抗寒性生理生化指標(biāo)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2003,（1）:93-95.