3個辣木品種耐寒性評價

程習(xí)梅

(福建省林業(yè)科技試驗中心，福建 南靖 363600)

辣木(Moringaoleifera)為辣木屬多年生熱帶落葉喬木,原產(chǎn)印度北部喜馬拉雅山南麓，耐干旱、耐貧瘠、生長迅速、適應(yīng)性強，是熱帶和亞熱帶地區(qū)主要的速生樹種。在印度及東南亞地區(qū)辣木葉和嫩果可食用，種子富含油脂，有凈水功能[1-2]。辣木還具有保健功效，可治療多種疾病[3-4]，有“奇跡之樹”、“生命之樹”等稱號。近年來，我國辣木種植發(fā)展迅速，在云南、海南、廣東、四川、福建和貴州等地區(qū)已有較大面積種植，其中云南產(chǎn)量最大，占全國辣木種植面積一半以上[5]，廣東、福建等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)在企業(yè)和科研機構(gòu)的推動下，也已形成大規(guī)模的種植基地[6]。

辣木作為新型的保健食品被廣泛開發(fā)利用，對其化學(xué)成分、藥理活性、安全性及栽培等研究已見報道[2-4,7]，但有關(guān)辣木耐寒性的研究鮮見報道。當(dāng)前辣木約有13個種，其中較常食用的品種有：印度傳統(tǒng)辣木、印度改良種辣木和非洲辣木(M.stenopetala)，印度改良種辣木種植比例最高的是印度改良辣木PKM1、PKM2兩個品種[5]。目前，福建省辣木主要分布在東南沿海城市，包括福州、莆田、漳州等地。結(jié)合辣木在福建省的種植情況，本文以印度改良辣木PKM1、PKM2及印度傳統(tǒng)辣木葉片為研究對象，測定其在低溫脅迫下生理生化指標(biāo)變化，并比較不同辣木品種的耐寒性，以期為辣木耐寒品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試?yán)蹦痉謩e為印度傳統(tǒng)辣木、印度改良辣木PKM1和PKM2，為福建省林業(yè)科技試驗中心五板橋基地培育4個月的容器袋苗。育苗基質(zhì)為純黃心土，點播，采用常規(guī)的育苗措施，及時拔草、噴水，保持基質(zhì)濕潤無雜草，根據(jù)苗木生長情況噴施多菌靈、苯醚甲環(huán)唑等農(nóng)藥。選擇長勢一致(苗高50 cm，地徑0.30 cm)、無病蟲害的健康植株葉片作為研究材料，于2016年8月在福建農(nóng)林大學(xué)工業(yè)原料林研究所進行低溫脅迫及各項指標(biāo)的測定。每個品種12盆，重復(fù)3次。

1.2 低溫處理及指標(biāo)測定

將3個辣木品種置于恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)4個溫度梯度：25、5、0、-2 ℃，降溫速度為10 ℃·h-1。處理12 h后取出，備用。

丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法[8]測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法[9]測定；游離脯氨酸(proline, Pro)含量采用酸性茚三酮比色法[8]測定；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性釆用氮藍四唑(NBT)光還原法[8]測定。

1.3 耐寒性綜合評價

目前應(yīng)用比較廣泛的抗逆性綜合評定法是模糊隸屬函數(shù)評價法[9-11]。本文采用模糊數(shù)學(xué)的隸屬度公式，計算各生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值：若指標(biāo)與耐寒性呈正相關(guān)，則X(u)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；若呈負相關(guān)，則X(u)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。其中，X(u)為某一生理指標(biāo)的耐寒性隸屬函數(shù)值；X為某一生理指標(biāo)的測定值；Xmax、Xmin分別為各處理中指標(biāo)的最大和最小測定值。根據(jù)MDA含量與抗逆性呈負相關(guān)，可溶性糖、Pro含量及SOD活性與抗逆性呈正相關(guān)[11]，可計算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值并取平均值。辣木品種隸屬度越大，抗性越強，則耐寒性越高。

1.4 統(tǒng)計與分析

采用Excel和SPSS分析軟件進行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對辣木葉片MDA含量的影響

MDA是植物在逆境脅迫下對細胞膜脂質(zhì)過氧化水平的反映，能引起蛋白質(zhì)、核酸和多糖的氧化破壞，導(dǎo)致細胞膜嚴(yán)重損傷，其含量反映了細胞膜脂過氧化和細胞受傷害的程度，且與耐寒性呈負相關(guān)[8,12]。由圖1可知，隨著溫度的降低，3個辣木品種MDA含量總體呈先下降后升高的趨勢。在5～25 ℃之間，3個品種的MDA含量隨著溫度的降低不斷下降，變化幅度為：改良辣木PKM1<改良辣木PKM2<傳統(tǒng)辣木；在0～5 ℃之間，2個改良品種MDA含量有所升高，傳統(tǒng)辣木稍有下降；在-2～0 ℃之間，3個品種的MDA含量均隨著溫度的降低而上升，變化幅度為：改良辣木PKM2<改良辣木PKM1<傳統(tǒng)辣木。在25和-2 ℃時，傳統(tǒng)辣木MDA含量與改良辣木PKM1、PKM2差異顯著，改良辣木PKM1與PKM2間差異不顯著；在5和0 ℃時，3個辣木品種間MDA含量差異均不顯著。綜合來看，隨著溫度的降低，傳統(tǒng)辣木MDA含量提升較快。

圖1 不同溫度處理下辣木葉片MDA含量Figure 1 MDA content of M.oleifera leaves under four different temperatures

2.2 不同溫度處理對辣木葉片可溶性糖含量的影響

可溶性糖是冷害和凍害條件下細胞內(nèi)的保護物質(zhì)，其含量與多數(shù)植物的耐寒性呈正相關(guān)[9]。由圖2可知，隨著溫度的降低，3個辣木品種可溶性糖含量總體呈先升高后下降的趨勢。不同品種間可溶性糖含量變化幅度不同，在0～5 ℃之間，改良辣木PKM1和PKM2變化明顯，變化幅度為22.47%和27.79%，傳統(tǒng)辣木變化幅度較低，僅14.74%；3個品種在5～25 ℃及-2～0 ℃之間變化幅度不大，均在10%以內(nèi)。不同溫度處理下3個辣木品種可溶性糖含量差異均不顯著。

圖2 不同溫度處理下辣木葉片可溶性糖含量Figure 2 Soluble sugar content of M.oleifera leaves under four different temperatures

2.3 不同溫度處理對辣木葉片Pro含量的影響

Pro是水溶性最大的氨基酸。正常情況下植物體內(nèi)Pro含量不高，但在逆境脅迫時，其含量會迅速上升，從而增加細胞液濃度，對細胞器起保護作用[8-9]。由圖3可知，隨著溫度的降低，3個辣木品種Pro含量總體呈先下降后升高的趨勢。不同品種間Pro含量變化幅度不同，在5～25 ℃之間，改良辣木PKM1和傳統(tǒng)辣木Pro含量均大幅度下降，變化幅度為52.71%和52.29%，改良辣木PKM2變化幅度不大，僅36.62%；在0～5 ℃間，3個辣木品種Pro含量變化幅度相近，分別為21.62%、21.24%、15.72%；在-2～0 ℃之間3個辣木品種Pro含量均大幅度上升，變化幅度為103.59%、125.96%和80.97%，變化比較明顯。綜合來看，改良辣木PKM2在-2 ℃時Pro含量最高，表明其受低溫的影響相對較小。在-2 ℃時，傳統(tǒng)辣木Pro含量與改良辣木PKM2、PKM1差異顯著，改良辣木PKM1與PKM2間差異不顯著；其他處理溫度下各辣木品種Pro含量差異均不顯著。

圖3 不同溫度處理下辣木葉片Pro含量Figure 3 Proline content of M.oleifera leaves under four different temperatures

2.4 不同溫度處理對辣木葉片SOD活性的影響

逆境下植物可以通過激活活性氧產(chǎn)生系統(tǒng)，降低保護酶活性，從而啟動植物自身的防御系統(tǒng)，達到抗逆的效果。植物耐寒性與保護酶活性水平有關(guān)，即耐寒性強的品種SOD活性會相應(yīng)升高[8]。由圖4可知，隨著溫度的降低，3個辣木品種SOD活性總體呈先下降后升高的趨勢，在5 ℃時均最低?？傮w來看，3個辣木品種SOD活性依次為：改良辣木PKM2>改良辣木PKM1>傳統(tǒng)辣木。在-2 ℃時，傳統(tǒng)辣木SOD活性與改良辣木PKM1、PKM2間差異顯著，改良辣木PKM1與PKM2之間差異不顯著；其他處理溫度下各辣木品種SOD活性差異均不顯著。

圖4 不同溫度處理下辣木葉片SOD活性Figure 4 SOD activity of M.oleifera leaves under four different temperatures

2.5 耐寒性綜合評價

3個辣木品種各生理指標(biāo)隸屬度見表1。由表1可知，改良辣木PKM2平均隸屬度最大，為0.707 1；其次是改良辣木PKM1，為0.613 3；傳統(tǒng)辣木較小，僅0.558 4。綜合評價可溶性糖、Pro、MDA含量及SOD活性等生理指標(biāo)，得出3個辣木品種耐寒性依次為：改良辣木PKM2>改良辣木PKM1>傳統(tǒng)辣木。

表1 3個辣木品種耐寒性綜合評價Table 1 A comprehensive evaluation of cold resistance in three M.oleifera cultivars

3 討論與結(jié)論

本研究表明，隨著溫度的降低，3個辣木品種葉片MAD含量呈先降低后升高的趨勢，這與白三葉[8]、裸仁南瓜[13]和油桃花[14]等低溫處理后的研究結(jié)果一致，其中改良辣木PKM2變化幅度較小，傳統(tǒng)辣木則較大；可溶性糖含量總體呈先升高后降低的趨勢，這與崔帥[9]、吳繼林[15]、馬娟等[16]的研究結(jié)果一致，其中改良辣木PKM2增幅較大；Pro含量呈先降低后升高趨勢，這與Asghari et al[7]、韓瑞超等[10]、李彩霞等[12]研究結(jié)果基本一致，其中改良辣木PKM2的Pro含量在-2 ℃時最高，說明其受低溫影響相對較??；SOD活性總體呈先降低后升高的趨勢，這與高婷婷[8]、吳繼林[15]、馬娟等[16]的研究結(jié)果一致，3個辣木品種SOD活性依次為：改良辣木PKM2>改良辣木PKM1>傳統(tǒng)辣木。處理溫度為-2 ℃時，傳統(tǒng)辣木MDA、Pro含量和SOD活性與改良辣木PKM1、PKM2差異顯著，改良辣木PKM1與PKM2間差異不顯著；可溶性糖含量不同溫度處理下各品種間差異均不顯著。相同處理溫度下，不同辣木品種生理指標(biāo)差異不同，這可能與各樹種耐寒特異性表現(xiàn)有關(guān)。

綜上所述，通過對3個辣木品種葉片MAD、可溶性糖、Pro含量及SOD活性等耐寒性生理指標(biāo)測定并結(jié)合綜合評價結(jié)果，認為3個辣木品種耐寒性為：改良辣木PKM2>改良辣木PKM1>傳統(tǒng)辣木。這與本課題組研究3個辣木品種室外越冬的耐寒性表現(xiàn)結(jié)果一致。