幾種抗逆增強劑對蘋果花與幼果抗寒力的效果

王來平++薛曉敏++路超++聶佩顯++王金政

摘要：以7年生天紅2號/SH40/八棱海棠蘋果為試材，花芽膨大期噴施去離子水（CK）、18 mg/L ABA、200 mg/L甜菜堿、40 mg/L水楊酸、60 mg/L蕓薹素、200 mg/L山梨醇等外源物質，分別于花蕾期、盛花期、幼果期采集樣品，進行0、-2、-4、-6、-8 ℃梯度的低溫脅迫，測定抗寒相關生理指標，研究不同外源物質對蘋果花器官不同發育階段抗寒力的影響效果。結果發現，隨著環境溫度的升高，花器官不同發育階段半致死溫度升高，抗寒力降低，即抗寒力花蕾期>盛花期>幼果期；施用外源物質降低了花器官不同發育階段半致死溫度，提高了花器官的抗寒力；5種外源物質均是通過提高低溫脅迫下花器官可溶性糖含量及抗氧化酶SOD、POD活性，降低了細胞MDA含量和電解質外滲率，從而提高了蘋果花器官抗寒力。本試驗表明施用18 mg/L ABA效果最好，其次是40 mg/L水楊酸。

關鍵詞：抗寒力；蘋果花期；蕓薹素；水楊酸；甜菜堿；山梨醇；ABA

中圖分類號： S661.101文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）09-0109-03

蘋果為我國重要的果樹樹種，山東省、陜西省、甘肅省等蘋果主產區花期受寒流侵襲，易遭受低溫凍害，導致減產，給生產帶來巨大損失。目前，普遍采用施放煙霧、花期噴水等傳統方法防止蘋果花期凍害，這些方法耗時費力，收效不大。因此，篩選能夠有效增強蘋果抗寒力的保護劑，不僅能夠解決生產實際問題，對于研究低溫脅迫基礎理論也具有重要意義。蕓薹素、水楊酸、甜菜堿、山梨醇、ABA作為植物抗逆增強劑，在調節植物抗旱、耐鹽堿等方面效用明顯，調節機理不盡相同，其施用效果也有所差別。有研究表明，ABA是抗寒基因表達的啟動因子，對植物抗寒力的調控起著非常重要的作用[1-3]，甜菜堿作為一種相容性物質對植物的抗逆性起著調節作用。外施ABA、甜菜堿、水楊酸等能夠有效提高植物的抗寒力，這已在番茄、水稻、芝麻等植物上多見報道[4-6]，但這些物質對提高蘋果花期抗寒力的效果怎樣，有什么樣的差別，還未見報道。本研究以7年生天紅2號蘋果為材料，探討了外施蕓薹素、水楊酸、甜菜堿、山梨醇、ABA對蘋果花期抗寒力及相關生理指標的影響，以期為選擇適宜于蘋果的抗逆增強劑提供參考，并為揭示蘋果花期抗寒生理特性和提高防凍技術提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

試驗在山東省果樹研究所泰東基地進行，試材為天紅2號/SH40/八棱海棠，7年生，生長良好，長勢一致，管理水平較高。

1.2試劑與儀器

外源蕓薹素、水楊酸、甜菜堿、山梨醇、ABA由北京鼎國生物技術有限責任公司生產。DDS-11C型電導儀由上海光學儀器廠生產。

1.3方法

于2016年3月中旬花芽膨大期噴施18 mg/L ABA、200 mg/L 甜菜堿、40 mg/L水楊酸、60 mg/L蕓薹素、200 mg/L 山梨醇（為多次試驗篩選濃度）。試驗按3株每小區，3次重復，隨機區組設計。噴施后在顯蕾期、盛花期和幼果期分別采集花蕾、花朵和幼果作為試樣，在低溫冰箱中進行低溫脅迫處理，設置0、-2、-4、-6、-8 ℃梯度的脅迫。冰箱放入材料時溫度為室溫，然后進行降溫，降溫速度2 ℃/h，達到所需處理溫度后維持8 h，之后，切斷電源，冰箱溫度自然回升至室溫，取出材料，將材料室內靜置10 h，進行各生理指標測定。

采用楊向娜的方法[7]進行電解質滲出率測定，電解質滲出率=（煮沸前的電導值/煮沸后的電導值）×100%。對電解質滲出率配以Logistic方程y=k/（1+ae-bx），用擬合的 Logistic 方程的拐點溫度表示組織的半致死溫度LT50[8]。式中，y表示電導率，x表示處理溫度，k、a、b為常數，e為自然對數。可溶性糖含量用蒽酮比色法測定[9]；丙二醛含量用硫代巴比妥酸TBA顯色法測定；SOD酶活性用氮蘭四唑（NBT）顯色法測定；POD酶活性用愈創木酚比色法測定。

2結果與分析

2.1不同處理下蘋果花、幼果電解質滲出率

在不同程度低溫脅迫下，蘋果花蕾、花朵和幼果的電解質滲出率變化趨勢一致，均隨溫度的下降而上升，說明隨著低溫脅迫的加劇，低溫對花器官不同發育時期細胞的傷害逐漸增加（表1）。噴施各調節劑后，蘋果花蕾、花朵和幼果電解質滲出率均顯著小于對照，說明各調節劑能緩解低溫對蘋果細胞造成的傷害。花器官不同發育階段，低溫下電解質滲透率不同，花蕾期<盛花期<幼果期，說明花器官在不同的發育階段抗寒力花蕾期>盛花期>幼果期。比較各調節劑處理下電解質滲透率發現ABA處理的滲透率最低，說明ABA在提高蘋果花器官抗寒力方面效果最好，在0 ℃到-6 ℃的低溫脅迫下水楊酸處理效果優于蕓薹素、甜菜堿、山梨醇，在-8 ℃低溫脅迫下水楊酸和甜菜堿效果沒有顯著差別，二者均優于山梨醇和蕓薹素。

2.2不同處理對蘋果花、幼果半致死溫度的影響

采用電解質滲出率及Logistic回歸方程，求得蘋果花蕾、花朵和幼果的半致死溫度（LT50）（表2）。從表2可以看出，不同處理下花和幼果的半致死溫度大小為花蕾<花朵<幼果，表明蘋果在器官發育過程中，隨著環境溫度的上升，器官不同發育時期半致死溫度逐漸升高，抗寒性逐漸降低。噴施調節劑后，蘋果花蕾、花朵和幼果的半致死溫度較對照均明顯降低（α=0.05），表明外源蕓薹素、水楊酸、甜菜堿、山梨醇、ABA均能提高蘋果的抗寒力，其中ABA處理施用效果最佳，其次是水楊酸。

2.3不同處理對蘋果及幼果MDA含量的影響

MDA是衡量逆境條件下植物細胞膜膜脂過氧化程度的指標。在不同程度低溫脅迫下，蘋果花蕾、花朵和幼果的MDA含量變化趨勢一致，均隨溫度的下降而上升（表3）。說明隨著低溫脅迫的加劇，蘋果花不同發育階段細胞膜膜脂過氧化程度增加，細胞傷害逐漸加重。噴施調節劑后，蘋果花蕾、花朵和幼果MDA含量均顯著小于對照，說明調節劑能緩解低溫對植物細胞造成的傷害，低溫脅迫下MDA含量依次為花蕾期<盛花期<幼果期。比較各調節劑處理下MDA含量，外源ABA處理MDA含量最低，說明施用效果最好。

2.4不同處理對蘋果花、幼果可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物重要的滲透調節物質，是衡量植物抗逆性強弱的重要指標之一。表4表明，在低溫脅迫下，蘋果花蕾、花朵和幼果的可溶性糖含量均隨溫度的下降而上升，說明隨著低溫脅迫的加劇，蘋果滲透調節能力逐漸增強。噴施各調節劑后，蘋果花蕾、花朵和幼果可溶性糖含量均高于對照，說明各調節劑能增強低溫脅迫下花和幼果滲透調節能力。花和幼果低溫下滲透調節能力不同，其中花蕾期>盛花期>幼果期。各調節劑處理下以外源ABA處理可溶性糖含量最高，說明其施用效果最好。

2.5不同處理對蘋果花及幼果抗氧化酶活性的影響

逆境條件下，植物抗氧化酶活性增強，清除由于逆境而產生的過多的活性氧（ROS），防止活性氧對細胞產生傷害。表5和表6表明，在低溫脅迫下，蘋果花蕾、花朵和幼果的SOD和POD活性均隨溫度的下降而呈現先上升后下降的趨勢，說明低程度的低溫脅迫下，蘋果抗氧化酶活性逐漸增強，隨著脅迫程度加重，酶蛋白遭到破壞，活性降低。噴施各調節劑后，蘋果花蕾、花朵和幼果SOD，POD活性均高于對照， 說明各調節劑均能增強低溫脅迫下蘋果花器官抗氧化酶活性，提高其抗寒力。比較各調節劑處理下抗氧化酶活性，施用ABA處理抗氧化酶活性顯著高于其他處理，施用效果最好。在 0 ℃ 到-2 ℃的低溫脅迫下水楊酸處理抗氧化酶SOD、POD活性高于蕓薹素、甜菜堿、山梨醇處理，但是在-2 ℃到 -8 ℃ 的低溫脅迫下，甜菜堿處理的抗氧化酶SOD、POD活性顯著高于水楊酸、蕓薹素和山梨醇。這可能是因為甜菜堿具有維持蛋白結構穩定的功能[10]，低溫脅迫下能更好維持抗氧化酶功能。

3討論

低溫脅迫下植物細胞膜的結構遭受破壞，且破壞程度隨脅迫程度的增加而增大。細胞內電解質外滲率是衡量細胞膜結構破壞程度的指標之一，比較相同脅迫水平下電解質的外滲率，是評價植物抗寒力的一種有效手段[11]。用電解質滲出率及Logistic方程求得半致死溫（LT50），是鑒定植物抗寒性強弱的常用方法，已被廣泛應用[12]。植物處于逆境條件下，細內自由基清除與產生的平衡被打破，活性氧自由基逐漸積累，對細胞結構產生傷害。細胞膜系統首先受傷害，造成膜內離子滲出和膜脂的過氧化。而作為膜脂過氧化的中間產物之一的MDA，使生物膜受到的傷害進一步加劇[13]。SOD和POD是防御膜脂過氧化作用的重要保護被，是清除逆境下產生的活性氧自由基的關鍵酶。提高逆境下植物體內清除活性氧自由基的SOD和POD等保護酶活性，就可以減輕膜脂的過氧化程度，降低活性氧自由基對細胞結構的傷害，提高植物的抗逆性[14]。本試驗中，施用外源蕓薹素、水楊酸、甜菜堿、山梨醇、ABA降低了蘋果花蕾、花朵和幼果的電解質滲出率，SOD和POD酶的活性增強，減緩了MDA的積累，增加了可溶性糖的含量，降低了半致死溫度，提高了蘋果的抗寒性。這在番茄、芝麻、水稻、香蕉等植物上的研究結論基本一致[15-17]。

本研究還發現，外源蕓薹素、水楊酸、甜菜堿、山梨醇、ABA對于提高蘋果抗寒性效果有所差異，在本試驗中，施用外源ABA處理效果最佳，其次是水楊酸。施用甜菜堿處理對于抗氧化酶保護有著顯著的作用，顯著優于蕓薹素、水楊酸、山梨醇，可能是因為甜菜堿具有維持蛋白結構穩定的功能[10]，低溫脅迫下能更好地維持抗氧化酶功能。因此，生產中施用調節劑可以有選擇地進行復配，以提高施用效果。

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