4個觀賞石榴品種抗寒性評價

趙麗娜，王慶軍，陳 穎，羅 華，馬 敏，李體松，趙亞偉

（棗莊市石榴研究中心，山東 棗莊277300）

石榴（Punica granatum L.）原產伊朗、阿富汗等地，在長期栽培以及傳播過程中形成了許多變異資源，極大豐富了石榴的遺傳多樣性[1]。而觀賞石榴是普通石榴的栽培變種，統稱花石榴，具有花色豐富、花朵艷麗、花期較長、果形奇特等諸多優點，是公園、城市街道、社區、庭院等綠化，以及制作觀花觀果盆景的優良樹種之一[2-3]。但最近幾年我國北方各石榴產區凍害頻繁發生，嚴重制約了我國石榴產業的發展[4-5]。目前，關于石榴抗寒性的研究主要集中于果用石榴[6-9]，而觀賞石榴抗寒性的研究少見報道。因此，對觀賞石榴品種抗寒性進行系統性研究尤為重要。

植物抗寒性的研究，大多采用人工模擬冷凍環境對植物組織進行低溫處理，進而測定其相對電導率、可溶性糖、丙二醛、游離脯氨酸等與抗寒性相關生理指標的變化來評價其抗寒性[10-12]。本研究以4個觀賞石榴品種1年生枝條為試材，采用人工模擬低溫環境的方法，檢測不同溫度下枝條相對電導率、丙二醛、游離脯氨酸含量的變化，對其抗寒性進行評價，為觀賞石榴的推廣和抗寒育種提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料采集與處理

2017年2月中旬，于棗莊市石榴國家林木種質資源庫內，選擇生長良好，無病蟲害的4個石榴品種（‘嶧城重瓣粉紅甜’、‘嶧城重瓣白花酸’、‘嶧城重瓣瑪瑙’、‘洛陽白馬寺重瓣白’）各5個單株，從樹冠中部的4個不同方位采集生長一致的粗約3cm、長約40cm的1年生枝條，裝袋密封，迅速帶到實驗室。

將供試1年生枝條先用自來水沖洗雜質后，再用蒸餾水沖洗干凈，吸干水分，剪成15cm左右小段，用石蠟將剪口密封，每個品種分8份，每份約10段，將同一溫度處理的各品種枝條用干凈紗布包好，裝入自封袋，置于冰箱中。分別在4℃、0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃、-20℃、-24℃等不同溫度下模擬低溫處理。以4℃·h-1的速度降至所設溫度后維持24h，之后以相同速度升至室溫解凍，測定相關生理指標。

1.2 指標測定與數據分析

相對電導率用電導儀測定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定，脯氨酸含量采用茚三酮比色法測定[13]。試驗重復3次。用Microsoft Excel軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫下觀賞石榴枝條相對電導率的變化

如圖1所示，各觀賞石榴品種枝條的相對電導率隨溫度的降低總體呈“S”形增加趨勢，說明低溫脅迫使細胞膜受損，膜內電解質滲出，電導率增加。在4℃～-12℃之間，相對電導率增加緩慢。隨著溫度的持續降低，在-12℃～-20℃之間，相對電導率迅速增加，說明這個范圍是細胞膜受損的敏感溫度。但不同品種電導率迅速增加的溫度段不同，其中，‘嶧城重瓣瑪瑙’在-12℃～-20℃相對電導率迅速增加，而其余3個品種電導率明顯增加是在-16℃～-20℃。可見，與其它觀賞石榴品種相比，‘嶧城重瓣瑪瑙’抗寒性較弱。在-20℃～-24℃之間，相對電導率緩慢升高并趨于平穩，說明-20℃以下細胞膜已基本被完全破壞。

圖1 低溫處理后枝條相對電導率變化Fig.1 Changes of relative conductivity in branches after low temperature treatments

2.2 低溫脅迫下觀賞石榴枝條丙二醛含量的變化

由圖2可知，隨著脅迫溫度的降低，觀賞石榴枝條MDA含量總體呈上升趨勢。在低溫脅迫初期MDA含量有一個緩慢下降的階段，說明石榴通過自身調節能夠適應稍低的溫度環境，而后期MDA含量的升高，可能與低溫脅迫的程度增加有關。不同溫度下，觀賞石榴品種MDA含量的增加程度不同。其中，在-12℃～-20℃，‘嶧城重瓣瑪瑙’MDA 含量增幅較大，其余三個觀賞石榴MDA含量在-16℃～-20℃開始明顯增加，說明‘嶧城重瓣瑪瑙’的抗寒性較低。在-16℃～-20℃，‘洛陽白馬寺重瓣白’的上升幅度最小，說明其抗寒性較強，其次是‘嶧城重瓣粉紅甜’，而‘嶧城重瓣白花酸’上升幅度較大，說明其抗寒性較低。因此，根據各觀賞石榴品種在-12℃～-20℃的增加趨勢，可將觀賞石榴品種的抗寒性順序排列為：‘洛陽白馬寺重瓣白’＞‘嶧城重瓣粉紅甜’＞‘嶧城重瓣白花酸’＞‘嶧城重瓣瑪瑙’。

圖2 不同低溫處理下枝條丙二醛含量變化Fig.2 Changes of MDA contents in branches atfer low temperature treatments

圖3 不同低溫處理下枝條脯氨酸含量變化Fig.2 Changes of free praline content in branches after low temperature treatments

2.3 低溫脅迫下觀賞石榴枝條游離脯氨酸含量的變化

如圖3所示，低溫脅迫下各觀賞石榴枝條脯氨酸含量呈先升后降的變化規律。表明，前期不同觀賞石榴品種通過體內脯氨酸含量的增加應對低溫環境，而后期其含量下降可能與過度脅迫有關。各觀賞石榴品種脯氨酸含量的峰值出現在不同溫度，其中‘嶧城重瓣瑪瑙’和‘嶧城重瓣白花酸’石榴的峰值出現在-8℃，而‘洛陽白馬寺重瓣白’和‘嶧城重瓣粉紅甜’的峰值出現在-12℃。表明與前兩者相比，‘洛陽白馬寺重瓣白’和‘嶧城重瓣粉紅甜’可以在更低溫度環境中通過保持較高的脯氨酸含量來保護細胞不受破壞。且‘洛陽白馬寺重瓣白’的脯氨酸含量增幅比‘嶧城重瓣粉紅甜’要高；‘嶧城重瓣白花酸’的脯氨酸增幅比‘嶧城重瓣瑪瑙’高。因此，依據脯氨酸峰值出現的溫度和脯氨酸含量的增幅不同，可對觀賞石榴抗寒性強弱進行排序：‘洛陽白馬寺重瓣白’＞‘嶧城重瓣粉紅甜’＞‘嶧城重瓣白花酸’＞‘嶧城重瓣瑪瑙’。

3 討論

3.1 觀賞石榴枝條電導率變化與抗寒性的關系

相對電導率反映了細胞膜的受損程度，可作為抗寒性評價的指標[8-10]。試驗表明，隨著溫度的降低，枝條的相對電導率呈“S”曲線上升，這與前人研究結果一致[8-9]。根據在-12℃～-16℃時，‘嶧城重瓣瑪瑙’的增幅比其它品種較大，可得‘嶧城重瓣瑪瑙’的抗寒性較差。但是其余3個品種抗寒性強弱無法從圖中看出，這需要進一步完善試驗的溫度設計，并根據logistic方程，計算半致死溫度（LT50）才能評價其抗寒性。

3.2 觀賞石榴枝條丙二醛含量變化與抗寒性的關系

低溫脅迫使細胞膜受損，膜脂過氧化程度加重，膜脂過氧化產物MDA含量大量增加，使細胞代謝紊亂，最終導致植物死亡。低溫脅迫下4個觀賞石榴品種的MDA含量變化呈先稍微下降而后上升的變化規律，這與楊雪梅[12]等的研究結果略有不同。前期MDA含量的下降，可能是石榴自身調節對低溫的適應過程，而之后其含量的上升則是低溫持續脅迫的結果。這與姚芳[9]對軟籽石榴、蘇李維[10]對葡萄的研究結果一致。

3.3 觀賞石榴枝條游離脯氨酸含量變化與抗寒性的關系

脯氨酸是細胞內一種滲透調節物質，當植物受到低溫脅迫時，其含量會發生變化[14]。但脯氨酸與植物抗寒性的關系存在不同觀點，李建設等[15]發現茄子體內脯氨酸含量與抗寒性成正相關，而有的學者認為脯氨酸含量不能反映番茄的抗寒性[16]。本試驗低溫脅迫下，4個觀賞石榴品種脯氨酸含量均呈先升后降的變化趨勢，前期脯氨酸含量的升高表明觀賞石榴枝條通過滲透調節來提高其抗寒性，后期隨著溫度的降低，其含量逐漸下降，這可能與低溫超過觀賞石榴枝條的承受范圍，造成其調節能力下降有關。脯氨酸峰值出現的溫度越低，表明該品種滲透調節能力越強，可以更有效的應對低溫環境，因而其抗寒能力也越強，這與姚芳[9]對軟籽石榴、陳雅君等[17]對苜蓿的研究結果一致。

低溫脅迫下，觀賞石榴作為一個有機整體應對低溫環境，其生理指標的變化存在著內在聯系，因此，運用單一指標很難反映觀賞石榴的抗寒性，也不能充分揭示其抗寒機理。為了更全面準確的鑒定觀賞石榴的抗寒性，應對其多個生理指標，如半致死溫度、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、SOD等進行測定，運用主成成分分析、隸屬函數等統計分析方法，并結合田間試驗，才能更好的評價石榴的抗寒性。

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