不同鮮食葡萄抗寒特性的實(shí)驗(yàn)研究

古麗孜葉·哈力克

摘 要 根據(jù)“不同鮮食葡萄抗寒特性研究”的項(xiàng)目數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)吐魯番地區(qū)主栽的各種鮮食葡萄的抗寒特性進(jìn)行了細(xì)致的研究。通過(guò)人工低溫脅迫的方法，扦插苗根系在不同低溫脅迫12 h后，測(cè)定低溫對(duì)不同葡萄品種根系的相對(duì)電導(dǎo)率，以及其組織含水量、可溶性糖含量、脯氨酸含量及丙二醛含量等抗寒相關(guān)指標(biāo)的變化，旨在分析比較低溫脅迫下根系相關(guān)抗寒生理指標(biāo)的變化規(guī)律，進(jìn)一步了解這些調(diào)節(jié)物質(zhì)與抗寒性的關(guān)系，從而發(fā)掘它們與低溫脅迫抗寒相關(guān)性，更好地提高葡萄生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 鮮食葡萄；抗寒特性；實(shí)驗(yàn)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：S663.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.06.066

新疆地區(qū)的鮮食葡萄栽培在我國(guó)占據(jù)重要地位，探究葡萄的抗寒特性有助于調(diào)節(jié)其生長(zhǎng)周期，確保葡萄及時(shí)上市，實(shí)現(xiàn)旺季、淡季的不間斷供給，從而取得更高的生產(chǎn)效益。本文主要以吐魯番地區(qū)主栽的各種鮮食葡萄為研究對(duì)象，通過(guò)人工低溫脅迫的方法，測(cè)定低溫對(duì)不同葡萄品種根系的影響作用，以及各種抗寒指標(biāo)的相對(duì)變化規(guī)律，希望通過(guò)各種抗寒生理指標(biāo)初步篩選出抗寒的鮮食葡萄品種，從而為葡萄生產(chǎn)的防寒防凍措施提供一定的理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)。

1 不同鮮食葡萄抗寒特性

1.1 實(shí)驗(yàn)選材與處理方法

本次實(shí)驗(yàn)主要選取新疆地區(qū)著名的葡萄品種進(jìn)行具體研究，主要選取火焰無(wú)核、夏黑、巨峰、新郁和SO4五個(gè)品種的根系，用五個(gè)葡萄皮重扦插苗根系為試驗(yàn)材料。2016年11月，葡萄苗落葉后挖取一年生扦插苗，去除殘葉，修剪枝條留相同長(zhǎng)度，避免物質(zhì)由枝條回流到根系的差異影響測(cè)量值。將葡萄苗拿到實(shí)驗(yàn)室，自來(lái)水沖洗，去除根系上泥土，將每份試材分成3份，用洗干凈的潮濕紗布分別包好待處理。試驗(yàn)處理溫度為-2、-4、-6、-8、-10 ℃和-12 ℃，從0 ℃開(kāi)始降溫，以2 ℃/h降溫速度，降溫至不同處理溫度后持續(xù)12 h，取出后放在4 ℃的冷藏冰箱中解凍，然后測(cè)定其相關(guān)生理生化指標(biāo)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)計(jì)

本次實(shí)驗(yàn)共用6種主要的分析方法，主要包括葡萄根系組織含水量的測(cè)定、電解質(zhì)滲出率測(cè)定、用蒽酮顯色法對(duì)可溶性糖含量的測(cè)定、硫代巴比妥酸顯色法對(duì)丙二醛含量的測(cè)定、茚三酮顯色法對(duì)游離脯氨酸含量的測(cè)定，最后，通過(guò)隸屬函數(shù)法對(duì)各個(gè)相關(guān)變量進(jìn)行綜合分析。

1.2.1 葡萄根系組織含水量的測(cè)定

（1）總含水量的測(cè)定。葡萄根系中水的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

水的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%=（W2-W3）/（W2-W1）×100%其中，W1為所取稱(chēng)量瓶的質(zhì)量，g；W2為稱(chēng)取葡萄枝條/根系1 g的質(zhì)量，g；W3為將葡萄枝條放入105 ℃烘箱內(nèi)10 殺死植物組織，再于90 ℃下烘干至恒重時(shí)的質(zhì)量，g。

（2）自由水含量的測(cè)定。葡萄根系中自由水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

自由水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%=（W3-W2）×（W1-W2）/[W2（W2-W1）]×100%

其中，W1為所取稱(chēng)量瓶的質(zhì)量，g；W2為稱(chēng)取葡萄枝條/根系0.5g的質(zhì)量，g；W3為稱(chēng)量瓶中加入65%的蔗糖溶液5 mL的質(zhì)量，g。

束縛水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=總質(zhì)量分?jǐn)?shù)-自由水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.2 電解質(zhì)滲出率測(cè)定計(jì)算

電解質(zhì)外滲率=（S1-LCK）/（S2-LCK）×100%

其中，S1、S2為電導(dǎo)率，LCK去離子水電導(dǎo)率。

1.2.3 用蒽酮顯色法對(duì)可溶性糖含量的測(cè)定

可溶性糖含量（%）=[C×（V/a）×n]/（W×106）×100%

式中，C為標(biāo)準(zhǔn)方程求的糖含量，?g；a為吸取樣品液的體積；V為提取液量，mL；n為稀釋倍數(shù)；W為樣品鮮重。

1.2.4 硫代巴比妥酸顯色法對(duì)丙二醛含量的測(cè)定

丙二醛的含量（μmol/g FW）=6.452×（A532-A600）-0.559×A450×V1/（V2×FW）

式中，V1為提取液總體積，mL；FW為樣品鮮重，g；V2為測(cè)定用提取液體積，mL。

1.2.5 茚三酮顯色法對(duì)游離脯氨酸含量的測(cè)定

脯氨酸含量（μg/g）=（C×V1/V2）/FW

式中，C為由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的游離脯氨酸的含量，μg；V1為提取液總體積，mL；V2為測(cè)定時(shí)加樣量，mL；FW為樣品重，g。

1.2.6 隸屬函數(shù)法

對(duì)各生理指標(biāo)進(jìn)行抗寒性綜合評(píng)價(jià)與抗寒性呈正相關(guān)的指標(biāo)計(jì)算：

Tij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax- Xj min）；

與抗寒性呈負(fù)相關(guān)的指標(biāo)隸屬函數(shù)值計(jì)算：

Tij=1-（Xij-Xj min）/（Xj max-Xj min）。

其中，Tij表示i葡萄砧木品種j生理生化指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xij表示i葡萄砧木品種j生理生化指標(biāo)的測(cè)定值；

Xj max和Xj min分別為5種葡萄砧木品種在各處理溫度梯度中j生理生化指標(biāo)的最大值和最小值。對(duì)各項(xiàng)理化指標(biāo)隸屬函數(shù)值的算術(shù)平均值進(jìn)行比較，綜合評(píng)價(jià)排名次序即各葡萄砧木品種抗寒的強(qiáng)弱能力。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與結(jié)果分析

2.1 各葡萄品種根系的含水量

通過(guò)表1分析可知，供試葡萄扦插苗根系組織含水量均存在一定的差異。5份供試葡萄根系的總含水量由高到低的順序均是夏黑>火焰無(wú)核>新郁>巨峰>SO4；自由水的含量差異較大，高低順序與總含水量相同，自由水含水量最高品種夏黑比最低品種SO4高1.64倍。各葡萄品種根系中束縛水的含量差異不大，在30%～33.7%。5個(gè)葡萄品種根系束縛水/自由水比值品種間有明顯差異，由高到低的順序與總含水量相反，SO4>巨峰>新郁>火焰無(wú)核>夏黑。

2.2 低溫處理后根系的電解質(zhì)滲出率變化

通過(guò)分析表2可知，地下部分根系的細(xì)胞電解質(zhì)滲出率的變化同地上部分枝條相似，所有參試品種的電解質(zhì)滲出率都隨溫度下降而上升，即處理溫度開(kāi)始下降時(shí)（在-2～-8 ℃低溫處理后）滲出率開(kāi)始緩慢上升，但處理之間的差異沒(méi)有達(dá)到顯著水平；隨著溫度繼續(xù)下降（-10 ℃、-12 ℃），電解質(zhì)滲出率迅速增加。在-10℃低溫處理后，火焰無(wú)核和夏黑的電解質(zhì)滲出率分別上升為54.48%、51.63%，幅度很大，而且超過(guò)50%。在處理溫度降到-12 ℃時(shí)，各品種根系的電解質(zhì)滲出率急劇增加均超過(guò)50%。

2.3 低溫處理后各葡萄品種根系丙二醛含量的變化

由表3可以看出，各葡萄品種根系低溫處理后，低溫脅迫增強(qiáng)了所有參試品種根系的膜脂過(guò)氧化作用，使它們丙二醛含量增加，且各自上升過(guò)程中的增加幅度不同。

2.4 低溫處理后根系的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化

通過(guò)表4可以看出，各葡萄品種根系經(jīng)低溫處理后可溶性糖的含量有不同程度的增大，但它們?cè)诟髯陨仙^(guò)程中的增加幅度和達(dá)到峰值的不同。隨著處理溫度的下降，SO4和夏黑根系中可溶性糖含量先上升后下降，分別在-6 ℃、-8 ℃和-10 ℃時(shí)，其根系的可溶性糖含量急劇升高達(dá)到峰值，分別比-2 ℃時(shí)上升了41.1%和47.2%，再后開(kāi)始下降；巨峰和新郁的根系可溶性糖含量，隨著處理溫度的下降逐漸升高，在-12℃處理后其根系的可溶性糖含量分別比-2 ℃時(shí)上升了60.2%和52.4%。

2.5 低溫處理后各葡萄品種根系內(nèi)游離脯氨酸含量的變化

通過(guò)表5分析可知，參試5個(gè)葡萄品種根系內(nèi)游離脯氨酸含量隨處理溫度的降低也呈上升趨勢(shì)。各品種根系內(nèi)脯氨酸含量增幅明顯不同，其中夏黑和新郁的根系內(nèi)游離脯氨酸含量，從-2～-10 ℃隨處理溫度降低緩慢升高，但處理之間差別沒(méi)有達(dá)到顯著水平；隨處理溫度降低火焰無(wú)核根系內(nèi)脯氨酸含量增幅較明顯，在-12 ℃處理后其根系內(nèi)脯氨酸含量分別比-2 ℃時(shí)上升了66.2%。

3 抗寒性相關(guān)因素分析

3.1 葡萄各組織含水量與抗寒性的關(guān)系

植物組織中的水分主要以自由水和束縛水兩種狀態(tài)存在，自由水不與原生質(zhì)體緊密結(jié)合，可以自由移動(dòng)，束縛水則相反[1]。束縛水是細(xì)胞內(nèi)親水性大分子物質(zhì)結(jié)合的水，對(duì)保證原生質(zhì)體膠體穩(wěn)定具重要作用。自由水和束縛水的相對(duì)含量可作為植物組織代謝活性和抗性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。束縛水/自由水的值與抗寒性強(qiáng)弱有明顯的相關(guān)性，比值越大的抗寒力越強(qiáng)。

3.2 葡萄質(zhì)膜的膜透性與抗寒性的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)研究顯示，葡萄受低溫脅迫后，細(xì)胞電解質(zhì)的滲出率發(fā)生變化，細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)的酶系統(tǒng)和代謝過(guò)程遭到破壞，引發(fā)和加劇了膜脂過(guò)氧化作用，膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛增多，并且擴(kuò)散到其他部位，破壞體內(nèi)多種反應(yīng)的正常進(jìn)行，膜脂過(guò)氧化的結(jié)果，使膜結(jié)構(gòu)和功能受到損傷，使電解質(zhì)滲出率增加和細(xì)胞代謝失調(diào)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。將植物組織浸入無(wú)離子水中，水的電導(dǎo)值將因電解質(zhì)的外滲而加大，傷害愈重，外滲愈多，電導(dǎo)值的增加也越大。在本次研究中，葡萄根系的電解質(zhì)滲出率會(huì)隨處理溫度的變化而變化，不同葡萄品種經(jīng)不同低溫處理后，其電解質(zhì)滲出率隨處理溫度的降低呈上升趨勢(shì)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，抗寒性強(qiáng)的葡萄品種的電解質(zhì)滲出率和丙二醛含量的值小，隨處理溫度的降低增加的幅度小；抗寒性弱的品種電解質(zhì)滲出率和丙二醛含量的值大，隨處理溫度的降低增加的增加幅度大。通過(guò)電解質(zhì)滲出率和丙二醛含量隸屬度值得出葡萄根系抗寒性的強(qiáng)弱順序依次為SO4>巨峰>新郁>夏黑>火焰無(wú)核（表6）。可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸是植物體內(nèi)的幾種重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物抗寒生理中，它們可以提高細(xì)胞液濃度，降低冰點(diǎn)，可以緩和細(xì)胞質(zhì)過(guò)度脫水，保持細(xì)胞不致遇冷凝固，從而提高植物抗寒性。

3.3 可溶性糖與抗寒性的關(guān)系

本試驗(yàn)對(duì)各種葡萄品種枝條中可溶性糖含量的變化研究結(jié)果表明，組織內(nèi)的可溶性糖含量與其抗寒性密切相關(guān)，無(wú)論抗寒性強(qiáng)或弱的葡萄品種可溶性糖含量均隨溫度下降而增加，它們?cè)诟髯陨仙^(guò)程中的增加幅度因品種抗寒性不同而有所差異。供試葡萄扦插苗根系的可溶性糖含量隨著低溫脅迫加劇自身的可溶性糖含量明顯増高，而且增長(zhǎng)量差異均顯著。本研究表明，低溫處理后，根系的可溶性糖含量與抗寒指標(biāo)的隸屬度相關(guān)性較小，因而供試葡萄根系抗寒性的強(qiáng)弱與可溶性糖含量并無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

通過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果分析，得出葡萄根系抗寒性的強(qiáng)弱順序依次為SO4>夏黑>新郁>巨峰>火焰無(wú)核。

4 結(jié)語(yǔ)

葡萄抗寒性是一個(gè)非常復(fù)雜的生化過(guò)程，除受遺傳因素決定外還受自身的生長(zhǎng)趨勢(shì)、枝條成熟度、凍害、病害等因素的影響，植物的抗寒性是由多種作用累加的結(jié)果[2]。因此，對(duì)各種鮮食葡萄進(jìn)行抗寒性的鑒定，不能片面地根據(jù)單一指標(biāo)進(jìn)行判定，而需要對(duì)抗寒性相關(guān)的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，本研究通過(guò)對(duì)多項(xiàng)指標(biāo)的理化分析，科學(xué)地得到了供試葡萄抗寒性的綜合影響因素。

參考文獻(xiàn)

[1]王琴.不同栽培模式下的鮮食葡萄生物學(xué)特性研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013.

[2]阿力木·阿不力孜，再吐娜·買(mǎi)買(mǎi)提，沙吾提·阿布拉江，等.不同栽培模式下鮮食葡萄的生物學(xué)特性探析[J].中國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2017（1）：284.

（責(zé)任編輯：趙中正）