外源水楊酸對越橘休眠期花芽抗寒性的影響

劉炳含 唐雪東 劉海瀛 范家赫 蔡佳欣 陳國雙

關鍵詞：越橘；休眠期；水楊酸（SA）；花芽；抗寒性

越橘為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccini-um）植物，其藍果類型俗稱藍莓（blueberry）。該屬植物種質資源較為豐富，是一類很有開發利用前景的多年生灌木果樹，其黃酮類化合物種類很多，為本屬植物的主要活性成分。因其果實味道鮮美，藥用價值高，不僅可以直接食用，還可作為罐裝品及凍品進行銷售，在釀酒和制作果醬方面得到廣泛應用。因此近年來我國越橘產業發展較快，栽培面積不斷擴大。

越橘喜愛涼爽濕潤氣候及酸性且含水量稍高的土壤，適合東北地區栽植。但近些年來，吉林地區冬季嚴寒，降水量大幅下降，越橘極易在休眠期發生凍害，主要表現為越冬抽條，多表現在一年生枝條和多年生枝條全部干枯。而其花芽傷害率會隨著枝條的失水抽條而大幅上升，從而影響翌年的花芽分化，直接影響越橘產量。如何安全越冬成為越橘培育發展的一項重要研究。

近年來，外源物質在緩解旱澇、鹽漬、寒冷、高溫、重金屬等非生物逆境對植物造成的毒害方面具有重要的應用價值。應用外源物質來提高植物抵抗非生物逆境的方式，具有見效快、用量少、污染較少等特點，符合現代農業綠色可持續發展理念。水楊酸（salicylic acid，SA）是植物界普遍存在的一種小分子酚類物質。1828年德國科學家Johann A．Buchner從柳樹皮中提取出少量淡黃色物質，并命名為水楊苷。SA與植物的各種抵御脅迫的關系一直是研究的熱點，已經明確的是，SA可作為植物抗病反應所需的信號分子激活植物防御保護機制，在植物信號傳導和抗逆反應中起著關鍵作用。

在寒冷逆境條件下，一般植物的生物膜結構、滲透調節物質、各種酶活性以及抗氧化物質含量等均發生變化，從而影響植物的正常發育，同時低溫脅迫會促進活性氧的產生。在越橘‘北陸休眠期花芽抗寒性的研究中發現，隨著溫度的降低，花芽可溶性糖含量總體呈上升趨勢，可溶性蛋白含量呈升一降一升的趨勢。而適宜濃度的SA可以通過促進植物保護物質積累、抑制電解質外滲、提高植株體內抗氧化酶活性以及減輕植物細胞結構的變化來提高植物的抗寒性。在冷害條件下，王煜等發現0.05g．L-1SA能夠提高水稻種子發芽率和活性指數，降低低溫脅迫對細胞膜的傷害：同樣的結論在舒英杰等對黃瓜萌發種子抗冷性的研究中也有體現。藺經等在對山桃幼苗耐冷性的研究中發現0～8.0mmol·L-1SA處理后，過氧化物酶和超氧化物歧化酶活性增加、丙二醛含量降低、脯氨酸含量增加，其中以8.0mmol·L-1的效果最佳。韓紅霞在對油桃自然休眠的研究中發現，不同時期不同濃度外源SA處理對芽休眠解除的影響效果不同，說明SA對植物有濃度效應。還有研究表明外源SA不僅能影響植物的酶促反應機制，還可以同時參與調節抗壞血酸一谷胱甘肽循環這一非酶促反應機制，以此來提高植物的抗寒性；適宜濃度的外源SA能顯著增強抗壞血酸過氧化物酶活性，提高抗壞血酸、谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽的含量。但目前關于外源SA對越橘抗寒性影響的研究尚鮮見報道。本試驗以六年生半高叢越橘品種‘北陸為材料，研究噴施不同濃度SA對休眠期越橘枝條上花芽各項抗寒性生理指標的影響，并進行主成分分析，以期為越橘休眠期管理提供低成本的抗寒技術和方法。

1材料與方法

1.1供試材料及試驗處理

本試驗在吉林農業大學東山C03冷棚內選擇六年生半高叢越橘成年植株‘北陸作為供試材料，選取發育良好、長勢相同且無病蟲害的一年生休眠期枝條上的飽滿花芽，于休眠前期（2021年11月21日）、休眠中期（2021年12月21日）、休眠后期（2022年1月21日）分3次分別向樹體均勻噴布SA。設3個SA濃度梯度處理，分別為0.1mmol·L-1（A1）、1.0mmol·L-1（A2）、10.0mmol·L-1（A3），以清水為對照（CK）。每處理2株樹，設置3次重復。每次噴施水楊酸7d后進行花芽取樣，用于各項生理生化指標測定，共取樣3次。

1.2測定項目及方法

各項生理生化指標測定均參考張治安等的方法，即可溶性糖（SS）含量用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白（SP）含量用考馬斯亮藍染色法測定，脯氨酸（Pro）含量用茚三酮染色法測定，丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法測定，抗壞血酸（AsA）含量用二聯吡啶顯色法測定，谷胱甘肽（GSH）含量用硝基苯甲酸（DTNB）顯色法測定，超氧化物歧化酶（SOD）活性用氮藍四唑（NBT）顯色法測定，過氧化物酶（POD）活性用愈創木酚比色法測定，抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性用過氧化氫顯色法測定。

1.3數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2016進行數據分析及作圖，SPSS21.0軟件進行數據的顯著性分析（Dun-can's法）。

2結果與分析

2.1不同濃度外源SA對休眠期越橘花芽滲透調節系統的影響

2.1.1對花芽可溶性糖含量的影響 由圖1可以看出，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽可溶性糖含量整體呈先上升后下降的趨勢。噴施不同濃度SA后，休眠前期花芽可溶性糖含量與對照（CK）相比，均有不同幅度的上升，A2、A3處理可溶性糖含量分別為4.97%、4.74%，均顯著高于CK（3.49%）。休目民中期，CK可溶性糖含量比休眠前期上升53%，A1高于CK但差異并不顯著，A2顯著高于其他各處理，A3顯著低于其他各處理。休眠后期，CK可溶性糖含量比休目民前期上升22%，比休眠中期下降20%; A1顯著高于CK，比休眠前期上升50%，比休眠中期下降5%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升17%，比休眠中期下降17%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降27%，比休眠中期下降24%。

2.1.2對花芽可溶性蛋白含量的影響由圖2可以看出，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽可溶性蛋白含量整體呈先上升后稍微下降的趨勢。休眠前期，A1、A2、A3處理可溶性蛋白含量均顯著高于CK（0.53mg·g-1），A2與A3及A1與A3之間差異均不顯著。休眠中期，CK可溶性蛋白含量比休眠前期上升43%：A1高于CK但差異不顯著，比休眠前期上升25%：A2顯著高于CK和A3，比休眠前期上升32%：A3略低于CK，但差異不顯著，比休眠前期下降5%。休眠后期，CK可溶性蛋白含量比休眠前期上升11%，比休眠中期下降22%；A1高于CK但差異不顯著，比休眠前期變化不明顯，比休眠中期下降20%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升18%，比休眠中期下降10%;A3顯著低于A1、A2，比休眠前期下降25%，比休眠中期下降21%。

2.1.3對花芽脯氨酸含量的影響由圖3可知，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽脯氨酸含量整體呈先上升后下降的趨勢。休眠前期，A2脯氨酸含量顯著高于CK（8.39ug·g-1），A1、A3與CK差異不顯著。休眠中期，CK脯氨酸含量比休眠前期上升32%；A1與CK差異不顯著，比休眠前期上升37%; A2脯氨酸含量為13.89ug·g-1，顯著高于其他各處理，比休眠前期上升47%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降15%。休眠后期，CK脯氨酸含量比休眠前期上升13%，比休眠中期下降14%；A2顯著高于其他各處理，比休目民前期上升37%，比休眠中期下降6%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降34%，比休眠中期下降23%。

2.1.4對花芽丙二醛含量的影響由圖4可知，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽丙二醛含量整體呈先上升后稍微下降的趨勢。休目民前期，各處理花芽丙二醛含量均顯著低于CK（2.76umol·g-1）。休眠中期，CK花芽丙二醛含量比休眠前期上升27%：A1顯著低于CK，比休眠前期上升28%：A2顯著低于其他各處理，比休眠前期上升18%;A3顯著高于其他各處理，比休眠前期上升61%。休眠后期，CK花芽丙二醛含量比休眠前期上升6%，比休眠中期下降16%：A1顯著低于CK，比休眠前期上升12%，比休眠中期下降13%：A2顯著低于其他各處理，比休眠前期上升12%，比休眠中期下降4%：A3顯著高于其他各處理，比休眠前期上升32%，比休目民中期下降18%。

2.2不同濃度外源SA對休眠期越橘花芽酶促反應機制的影響

2.2.1對花芽超氧化物歧化酶活性的影響由圖5可知，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽SOD活性整體呈先上升后稍微下降的趨勢。休眠前期，各處理花芽SOD活性與CK（244.80 U·g-1）相比均有提高，A1高于CK但差異不顯著，A2、A3均顯著高于CK。休目民中期，CK花芽SOD活性比休眠前期上升56%；A1顯著高于CK，比休眠前期上升58%;A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升68%;A3顯著低于其他各處理，比休目民前期上升5%。休眠后期，CK花芽SOD活性比休眠前期上升22%，比休眠中期下降22%：A1顯著高于CK，比休眠前期上升24%，比休眠中期下降22%;A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升27%，比休眠中期下降25%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降9%，比休眠中期下降14%。

2.2.2對花芽過氧化物酶活性的影響由圖6可知，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽POD活性整體呈先上升后稍微下降的趨勢。休眠前期，與CK（5.70 U·g-1）相比，噴施不同濃度SA各處理花芽POD活性均有提高，A1高于CK但差異不顯著，A2顯著高于其他處理，A3顯著高于CK和A1。休眠中期，CK花芽POD活性比休眠前期上升60%；A1顯著高于CK，比休眠前期上升65%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升59%;A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降6%。休目民后期，CK花芽POD活性比休眠前期上升35%，比休眠中期下降16%；A1高于CK但差異不顯著，比休眠前期上升32%，比休眠中期下降20%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升35%，比休眠中期下降15%;A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降28%，比休眠中期下降24%。

2.3不同濃度外源SA對休眠期越橘花芽非酶促反應機制的影響

2.3.1對花芽抗壞血酸含量的影響由圖7可以看出，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽抗壞血酸含量整體呈先上升后下降的趨勢。休眠前期，噴施不同濃度SA各處理花芽抗壞血酸含量與CK（44.59ug·g-1）相比均有不同幅度的上升；A2處理花芽抗壞血酸含量為56.19ug·g-1，顯著高于其他處理。休眠中期，CK花芽抗壞血酸含量比休眠前期上升53%：A1與CK無顯著性差異，比休眠前期上升44%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升39%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降10%。休眠后期，CK花芽抗壞血酸含量比休眠前期上升24%，比休眠中期下降19%;A1與CK無顯著差異，比休眠前期上升15%，比休眠中期下降20%：A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升25%，比休眠中期下降10%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降22%，比休眠中期下降13%。

2.3.2對花芽谷胱甘肽含量的影響由圖8可以看出，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽谷胱甘肽含量整體呈先上升后下降的趨勢。休眠前期，噴施不同濃度SA各處理花芽谷胱甘肽含量與CK（163.71ug·g-1）相比均有不同幅度的上升，A1與CK無顯著差異，A2顯著高于其他處理，A3顯著高于CK和A1。休眠中期，CK花芽谷胱甘肽含量比休眠前期上升43%：A1顯著高于CK，比休眠前期上升47%;A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升37%;A3顯著低于其他各處理，比休眠前期上升17%。休眠后期，CK花芽谷胱甘肽含量比休眠前期上升35%，比休眠中期下降5%;A1與CK無顯著差異，比休眠前期上升37%，比休眠中期下降7%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升32%，比休眠中期下降3%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降4%，比休眠中期下降18%。

2.3.3對花芽抗壞血酸過氧化物酶活性的影響

由圖9可知，在整個休眠過程中，隨休眠深度的變化，花芽APX活性整體呈先急劇上升后稍微下降的趨勢。休眠前期，噴施不同濃度SA處理中A1、A2花芽APX活性與CK（1508.33 U.g-1）相比均有提升，但A1與CK差異不顯著：A2顯著高于其他處理；A3顯著低于其他處理。休眠中期，CK花芽APX活性比休眠前期上升247%：A1顯著高于CK，比休眠前期上升271%：A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升405%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期上升130%。休目民后期，CK花芽APX活性比休眠前期上升72%，比休眠中期下降50%；A1與CK無顯著差異，比休眠前期上升96%，比休眠中期下降47%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升362%，比休眠中期下降8%：A3顯著低于其他各處理，比休眠前期上升67%，比休眠中期下降27%。

3討論

當植物進入休眠期，其體內各滲透調節系統、抗氧化系統均會隨著冬季溫度的變化發生變化，植物通過自身形成的滲透調節能力抵御嚴寒。噴施適宜濃度的水楊酸（SA）能夠提高植物對低溫的抵抗能力，幫助植物更安全地度過休眠期。

可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸作為植物體內重要的滲透調節物質，它們的含量與抗寒性之間有著密切關系。多數研究證明，植物在低溫期間，細胞內滲透調節物質含量與抵抗低溫能力之間存在明顯正相關。本試驗中，越橘花芽中的Pro、SS、SP含量隨著休眠時間的變化呈先明顯上升后稍微下降的趨勢，休眠中期達到最高；外施適宜濃度的SA促進這些物質的積累，從而提高越橘花芽細胞膜的滲透保護能力，緩解低溫對越冬越橘的傷害：而過高濃度的外源SA會破壞植物的滲透調節系統，反而加重低溫傷害。韓紅霞對油桃休眠期以及張燁對低溫脅迫下玉米幼苗的研究中也得出相似結論。

植物在遭受低溫等非生物脅迫時會積累大量的活性氧，加速體內0的產生速率，加快細胞膜脂過氧化過程，進而增加MDA含量，使植物細胞膜結構遭到嚴重破壞。SOD、POD等抗氧化酶可以維持膜結構的完整性并且降低活性氧自由基對膜的攻擊。適宜濃度的SA可以通過誘導提升SOD和POD活性而提高植物的抗寒性。本試驗中，越橘花芽SOD、POD活性休眠前期迅速上升，休眠中期活性達到最高，后緩慢下降，而韓紅霞在油桃試驗中得出酶活性休眠中期最低，這可能是由樹種不同所導致：但適宜濃度SA處理下各時期花芽酶活性均高于對照組，所得結果與其具有相似性。適宜濃度的SA可以降低各時期花芽內的MDA含量，說明抗氧化酶系統積極響應低溫脅迫對越橘花芽的傷害：高濃度的SA使其MDA含量不降反增，細胞膜結構破壞加重。這與樊國華等在外施SA對低溫脅迫下草莓抗寒性影響研究中所得的結果（各試驗組MDA含量均高于對照組）不同，可能是由本試驗所用材料處于休眠期且取樣時間也不同所致。

抗壞血酸一谷胱甘肽（AsA-GSH）循環系統是植物體內清除活性氧自由基的重要途徑，谷胱甘肽（GSH）是植物體內有效的非酶抗氧化劑，能使膜蛋白結構穩定，它通過Halliwell-Asada途徑清除過氧化氫，防止與修復膜脂過氧化造成的損傷；在防御自由基對膜脂的過氧化中起重要作用。APX是植物體內清除過氧化氫的重要酶，在逆境脅迫中具有重要的抗氧化作用。SA能夠通過上調AsA-GSH循環，從而提高植物的抗逆性。本試驗中，越橘花芽APX活性、GSH含量和AsA含量休眠前期均迅速上升，休眠中期達到最高值，后有所下降，A2處理（1.0mmol·L-1SA） APX活性更是在休眠中期成倍增加，說明A2處理顯著增加越橘花芽的抗寒性；高濃度SA處理各時期AsA和GSH含量以及APX活性均低于對照，說明AsA-GSH循環被抑制。這與李學玲、黃志等研究所得到的結果相同，即SA處理能提高低溫脅迫后李花與枇杷幼果的GSH和AsA含量并提高APX活性。

4結論

外施水楊酸（SA）可以有效緩解休眠期越橘所受到的低溫傷害，促進滲透調節物質含量增加，上調酶促反應機制與非酶促反應機制，從而提高越橘抗寒性，并且具有明顯的濃度效應，以外施1.0mmol·L-1SA對緩解越橘休眠期低溫傷害的效果最好。