梨抗寒性生理指標(biāo)的篩選

岳 英，魯曉燕，楊小娟，劉 艷，楊玉瓊，白 茹，馬兵鋼，王 蕾

（1石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，石河子832003；2新疆兵團(tuán)農(nóng)二師農(nóng)科所，庫爾勒841000）

梨抗寒性生理指標(biāo)的篩選

岳 英1，魯曉燕1，楊小娟1，劉 艷2，楊玉瓊2，白 茹1，馬兵鋼1，王 蕾1

（1石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，石河子832003；2新疆兵團(tuán)農(nóng)二師農(nóng)科所，庫爾勒841000）

以8個梨品種、2個品系的枝條作為試驗材料，測定不同品種（品系）梨枝條內(nèi)脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白以及自由水和束縛水含量，并分析其與電導(dǎo)率之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，枝條內(nèi)可溶性糖與電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為－0.699，束縛水／自由水比值也與其電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為－0.683，而可溶性蛋白和脯氨酸含量則與電導(dǎo)率相關(guān)性不顯著，相關(guān)系數(shù)分別為－0.433和－0.489。初步判斷可溶性糖和束縛水／自由水比值可以作為梨樹抗寒性鑒定的生理指標(biāo)。

梨；抗寒性；生理指標(biāo)篩選

梨屬于薔薇科（Rosaceae）、梨屬（Pyr us.L.）的落葉果樹。中國是世界上最大的梨果生產(chǎn)國，面積、產(chǎn)量、出口量及品種數(shù)量均居世界前列［1］。在我國，梨是栽培歷史久、分布廣、面積大、產(chǎn)量多的落葉果樹之一。不僅如此，由于我國生態(tài)條件優(yōu)越，加之梨樹具有栽培管理容易、結(jié)果早、壽命長、果實脆甜多汁等特點，而且近年來各地因地制宜，相繼建立了許多高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的梨樹生產(chǎn)基地，且生產(chǎn)的梨果品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量高，我國已成為世界上梨的生產(chǎn)大國，栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位［2］。

果樹的抗寒性是對低溫環(huán)境的長期適應(yīng)中通過自身的遺傳變異和自然選擇而獲得的一種適應(yīng)性，是抗寒越冬的植物所固有的遺傳特性，這種特性只有在一定的生長狀態(tài)和特定的環(huán)境條件誘導(dǎo)下，通過代謝和原生質(zhì)體的改變才能表達(dá)出來［3］。在雜交育種和雜種優(yōu)勢的利用中，如何正確地選擇和選配親本，盡早評價組合的優(yōu)劣，提高育種效果，進(jìn)行多性狀配合力綜合分析是目前通用且有效的方法之一［4］。低溫逆境是梨果生產(chǎn)中的主要自然災(zāi)害之一。新疆庫爾勒香梨常遭受不同程度的低溫傷害，五年一小凍，十年一大凍，導(dǎo)致果品產(chǎn)量下降、品質(zhì)變劣，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致果樹傷亡，損失嚴(yán)重。因此研究梨樹抗寒性的生理指標(biāo)對梨樹適地適栽、正確地選擇和選配親本有十分重要的意義。關(guān)于生理指標(biāo)與抗寒性的關(guān)系已在葡萄［3］、蘋果［5］、樹莓［6］等果樹上做過研究，一致認(rèn)為相對電導(dǎo)率可以作為梨樹抗寒性鑒定的篩選指標(biāo)。前人對柑桔［7］、煙草［8］等作物抗寒性指標(biāo)綜合評價的研究結(jié)果顯示，可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸和丙二醛含量的變化都可以作為抗寒性鑒定的篩選指標(biāo)，而目前對梨抗寒性生理指標(biāo)篩選和評價的報道很少。

本試驗通過測定不同品種（品系）梨枝條電導(dǎo)率、束縛水和自由水、脯氨酸含量、可溶性糖、可溶性蛋白含量，分析這些指標(biāo)與相對電導(dǎo)率的相關(guān)性，旨在為梨抗寒性鑒定指標(biāo)與評價方法體系的建立提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以新疆兵團(tuán)農(nóng)二師農(nóng)科所提供的8個梨品種（庫爾勒香梨、碭山酥梨、鴨梨、大果水晶梨、圓黃梨、愛甘水梨、早生黃金梨、新梨6號）和2個品系（84－1－15（庫爾勒香梨×碭山酥梨）、84－5－58（鴨梨×庫爾勒香梨））的枝條為試驗材料。

供試樹體為生長在同一管理水平下，以杜梨為砧木的16年生梨樹。各樣品均選取樹冠外圍生長健壯、粗細(xì)均勻一致的1年生枝條，取樣時間為2011年3月5日。

1.2 方法

1.2.1 相對電導(dǎo)率的測定

將不同品種（品系）的梨樹枝條用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗數(shù)遍，擦拭晾干后，將枝條剪成2 mm的薄片（避開芽眼），分別稱取0.2 g，放入50 mL三角瓶內(nèi)，加20 mL重蒸餾水，浸泡24 h后用DDS－11 A型電導(dǎo)率儀測定浸提液的電導(dǎo)率。沸水浴30 min后，冷卻至室溫再測定其電導(dǎo)率。測定結(jié)果按下列公式［9］計算：

電解質(zhì)滲出率（%）＝（初始電導(dǎo)率－空白電導(dǎo)率）（煮沸后電導(dǎo)率－空白電導(dǎo)率）－1×100%。

1.2.2 脯氨酸含量測定

取枝條0.5 g，加入10 mL 3%磺基水楊酸，沸水中提取10 min（提取過程中要不斷搖動），冷卻后過濾于干凈試管中，吸取2 mL濾液于另一帶塞試管中，加2 mL冰醋酸，4 mL 2.5%酸性茚三酮顯色液，沸水浴30 min，冷卻后加入5 mL甲苯，充分振蕩，靜置待分層后取甲苯層，4000 r／min離心5 min，吸取上層脯氨酸紅色甲苯溶液，在520 n m波長下比色［9］。

1.2.3 可溶性糖含量測定

取枝條0.2 g，加入10 mL 80%乙醇，塑料薄膜封口，沸水提取40 min，將提取液過濾，并定容至25 mL。吸取1 mL提取液，加入5 mL蒽酮試劑，沸水浴中顯色10 min，冷卻后于630 n m下比色［10］。

1.2.4 可溶性蛋白的測定

取枝條0.2 g，置于三角瓶中，加8 mL蒸餾水，浸提1 h，4000 r／min離心20 min，棄去沉淀，上清液轉(zhuǎn)入容量瓶，以蒸餾水定容至10 mL，待測。吸取1 mL待測液于另外的干凈試管中，加5 mL考馬斯亮藍(lán)G－250溶液，充分混勻，靜置20 min，在595 n m波長下比色［9］。

1.2.5 自由水和束縛水含量測定

取枝條0.2 g，置于烘箱中至枝條重量不再變化，稱量烘干后枝條的重量，用差量法測得總水量。稱取枝條0.2 g，加入5 mL 60%蔗糖溶液，將其在黑暗條件下失水6 h，用阿貝折射儀測定失水后的蔗糖溶液濃度。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種（品系）梨生理指標(biāo)的比較

2.1.1 不同品種（品系）梨枝條相對電導(dǎo)率的比較

由圖1可見，不同品種（品系）梨的相對電導(dǎo)率為55.27μs／c m～75.29μs／c m，鴨梨的電導(dǎo)率最大為75.29μs／c m，大果水晶梨的最小為55.27μs／c m。

大果水晶梨與鴨梨、圓黃梨、碭山梨、愛甘水梨、早生黃金梨、新梨6號、84－5－58的相對電導(dǎo)率存在顯著性差異，圓黃梨與早生黃金梨相對電導(dǎo)率差異不顯著，新梨6號與84－5－58相對電導(dǎo)率差異也不顯著。

圖1 不同品種（品系）梨枝條相對電導(dǎo)率的比較Fig.1 Comparison of relative conductivity of different pear cultivars（strains）

2.1.2 梨不同品種（品系）脯氨酸含量的比較

由圖2可見，不同品種（品系）梨的脯氨酸含量為1.09～8.12μg／g，其中84－5－58脯氨酸含量最高，為8.12μg／g，其次是早生黃金梨為4.77μg／g，而鴨梨的脯氨酸含量最低為1.09μg／g。

由脯氨酸含量的差異顯著性分析可知，愛甘水梨、鴨梨、圓黃梨、84－5－58的脯氨酸含量與其它品種和品系均存在顯著性差異，而庫爾勒香梨與84－1－15的脯氨酸含量差異不顯著，碭山梨與大果水晶梨的脯氨酸含量差異也不顯著。

圖2 不同品種（品系）梨脯氨酸含量的比較Fig.2 Comparison of proline content of different pear cultivars（strains）

2.1.3 梨不同品種（品系）可溶性糖含量的比較

由圖3可見，不同品種（品系）梨可溶性糖含量為1.05～2.11 mg／g。庫爾勒香梨可溶性糖含量最高為2.11 mg／g，其次為大果水晶梨，含量2.02 mg／g，愛甘水梨含量最少，為1.05 mg／g。

對可溶性糖含量差異顯著性分析可知，大果水晶梨與鴨梨、圓黃梨、碭山梨、愛甘水梨、早生黃金梨、84－1－15、新梨6號、84－5－58的可溶性糖含量均存在顯著性差異，而鴨梨、碭山梨、早生黃金梨、84－1－15、新梨6號、84－5－58之間可溶性糖含量差異不顯著，圓黃梨與愛甘水梨可溶性糖含量差異也不顯著。

圖3 不同品種（品系）梨可溶性糖含量比較Fig.3 Comparison of soluble sugar content of different pear cultivars（strains）

2.1.4 梨不同品種（品系）可溶性蛋白含量的比較

由圖4所示可見，不同品種（品系）梨可溶性蛋白含量為34.28～119.98μg／g。其中新梨6號的可溶性蛋白含量最高為119.98μg／g，愛甘水梨含量最少為34.28μg／g。

可溶性蛋白含量的差異顯著性分析可知，新梨6號可溶性蛋白含量與香梨、鴨梨、圓黃梨、碭山梨、愛甘水梨、早生黃金梨、大果水晶梨、84－4－15、新梨6號、84－5－58均存在顯著性差異，而鴨梨、圓黃梨、碭山梨、大果水晶梨、84－1－15，84－5－58可溶性蛋白含量差異不顯著，愛甘水梨與早生黃金梨可溶性蛋白含量差異也不顯著。

圖4 不同品種（品系）梨可溶性蛋白含量比較Fig.4 Comparison of soluble protein content of different pear cultivars（strains）

2.1.5 梨不同品種（品系）束縛水／自由水比值的比較

由圖5可見，不同品種（品系）梨的束縛水／自由水比值為1.45～3.34，其中新梨6號束縛水／自由水比值最高為3.34，鴨梨的最小為1.45。

束縛水／自由水比值差異顯著性分析的結(jié)果見圖5，鴨梨與新梨6號束縛水／自由水比值差異顯著，而庫爾勒香梨、圓黃梨、碭山梨、愛甘水梨、早生黃金梨、大果水晶梨、84－1－15、84－5－58之間束縛水／自由水比值差異不顯著。

圖5 不同品種（品系）梨束縛水／自由水比值比較Fig.5 Comparison of bound water／free water of different pear cultivars（strains）

2.2 相關(guān)生理指標(biāo)與相對電導(dǎo)率的相關(guān)性分析

利用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件對可溶性糖含量、束縛水／自由水比值、脯氨酸含量、可溶性蛋白與相對電導(dǎo)率的相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，可溶性糖含量、束縛水／自由水與相對電導(dǎo)率均呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.699和－0.683。脯氨酸含量與相對電導(dǎo)率的相關(guān)系數(shù)為r＝－0.489，兩者相關(guān)性不顯著；可溶性蛋白含量與相對電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性不顯著，相關(guān)系數(shù)為r＝－0.433。同時，可溶性糖含量與束縛水／自由水呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.793。其他各指標(biāo)之間也呈現(xiàn)一定的相關(guān)性（表1）。

表1 4個指標(biāo)與相對電導(dǎo)率的相關(guān)性分析Tab.1 Correlation of four indexes and relative conductivity

3 討論與結(jié)論

3.1 可溶性糖含量和束縛水／自由水與梨抗寒性的關(guān)系

電解質(zhì)滲出率是植物抗寒性強(qiáng)弱的基本指標(biāo)。前人的研究表明細(xì)胞膜透性與果樹的抗寒性呈負(fù)相關(guān)。溫度脅迫下植物細(xì)胞膜透性增加，抗性較強(qiáng)的植物膜穩(wěn)定性較強(qiáng)，膜透性增加較少，抗性弱的則相反［11］。植物遭受低溫脅迫后，體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)會產(chǎn)生主動積累，以適應(yīng)逆境脅迫［12］。Lyons［13］認(rèn)為植物受低溫影響后，細(xì)胞膜透性發(fā)生不同程度的增大，電解質(zhì)大量外滲，細(xì)胞間的物質(zhì)濃度增大，使電導(dǎo)率值變大，抗寒性較強(qiáng)的品種細(xì)胞受害程度輕，膜透性增大的程度輕，且透性變化可逆轉(zhuǎn)，易恢復(fù)正常。反之，抗寒性差的品種膜透性增加較大，不能恢復(fù)正常。

可溶性糖在植物的抗寒生理中可以提高細(xì)胞的滲透濃度，降低水勢，增加保水能力，從而使冰點下降，而且糖能對原生質(zhì)體、線粒體及膜上敏感偶聯(lián)因子起到保護(hù)作用。在有些植物的抗寒性研究中發(fā)現(xiàn)，可溶性糖含量與植物抗寒性之間呈正相關(guān)，并被用作抗寒生理指標(biāo)。張基德等［14］的研究表明梨樹枝條中可溶性糖含量與電解質(zhì)滲出率呈顯著負(fù)相關(guān)。本試驗對梨枝條在休眠期間的可溶性糖含量及其與相對電導(dǎo)率的相關(guān)性分析表明，不同的梨品種（品系）可溶性糖含量與相對電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r＝－0.699，這與張基德等［14］的實驗結(jié)果一致。

另外，在植物寒害與抗性機(jī)理的研究中，原生質(zhì)膠體特性逐漸受到學(xué)者們的重視。果樹枝條中的水分以束縛水和自由水兩種不同的狀態(tài)存在，自由水與束縛水含量的多少常與生長及抗性密切相關(guān)。許多學(xué)者［15－16］報道，束縛水含量的提高與植物抗寒性的增強(qiáng)有關(guān)，并以束縛水含量的多少來鑒別植物的抗寒性。本研究對梨枝條在休眠期間的束縛水／自由水比值及其與相對電導(dǎo)率的相關(guān)性分析表明，束縛水／自由水比值與相對電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r＝－0.683。

本試驗的結(jié)果表明，可溶性糖含量和束縛水／自由水比值與其電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.699和－0.683，因此可以初步判斷可溶性糖含量和束縛水／自由水比值可以作為梨樹抗寒性鑒定的生理指標(biāo)。

3.2 脯氨酸含量和可溶性蛋白含量與梨抗寒性的關(guān)系

游離脯氨酸的抗寒性作用是調(diào)節(jié)和維持結(jié)凍前融凍后原生質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡，防止水分散失，促進(jìn)蛋白質(zhì)與水的結(jié)合，增加蛋白質(zhì)的可溶性。關(guān)于游離脯氨酸含量與抗寒性的關(guān)系已有許多報道，但觀點尚不統(tǒng)一。Bor man等［8］指出脯氨酸含量的增加可提高煙草的抗冷性，而郭確等［17］認(rèn)為低溫對脯氨酸含量影響不大，美國學(xué)者Yelenosky［7］指出，柑桔枝葉阻止游離脯氨酸含量隨環(huán)境溫度下降而升高，但游離脯氨酸含量變化與不同品種的抗寒性相關(guān)較小。

可溶性蛋白質(zhì)是植物組織的保護(hù)物質(zhì)，其含量增大時，一方面降低了組織或細(xì)胞的冰點溫度，同時也使細(xì)胞的水合度增大，保水能力增強(qiáng)，避免原生質(zhì)在低溫下的脫水傷害［18］。王淑杰等［3］在葡萄上的研究表明，植物在低溫鍛煉期間，細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白含量與抗寒性呈明顯的正相關(guān)，即可溶性蛋白含量隨低溫鍛煉抗凍性的提高而增加。Wallis等［19］的研究表明，遭受低溫脅迫的植物，體內(nèi)可溶性蛋白含量會增加，且細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白和抗寒性之間表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)。

本研究的結(jié)果表明，梨枝條中脯氨酸含量和可溶性蛋白與相對電導(dǎo)率的相關(guān)系數(shù)分別為r＝－0.489和r＝－0.433，因此脯氨酸含量和可溶性蛋白與相對電導(dǎo)率的相關(guān)性不顯著，這說明脯氨酸和可溶性蛋白含量能否作為梨樹抗寒性鑒定的生理指標(biāo)，還需要進(jìn)一步的實驗證明。

［1］張亮，趙邦宏.改革開放30年來我國梨果產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究［J］.西北林學(xué)院學(xué)報，2009，24（4）：234－236.

［2］趙德英，程存剛，曹玉芬，等.我國梨果產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略研究［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（5）：501－504.

［3］王淑杰，王家民，李亞東，等.可溶性全蛋白、可溶性糖含量與葡萄抗寒性關(guān)系的研究［J］.北方園藝，1996（2）：13－14.

［4］王文英，辛建華，陳榮.甜瓜主要農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的配合力分析［J］.石河子大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，12，27（6）：687－690.

［5］梅立新，蔣寶，趙政陽，等.幾種方法測定蘋果矮化砧木枝條抗寒性指標(biāo)的比較［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，17（6）：103－106.

［6］代漢萍，薛志杰，郭修武.樹莓自然越冬枝條生理生化特性研究［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，31（5）：573－577.

［7］Yelenosky G.Accumulation of free proline in Citrus leaves during cold hardening of young tree in controlled temperature regi mes［J］.Physiol Plant，1979，64（3）：425－427.

［8］Bor man H C，Janshan E V N.Nicotianana tabacum callus studies X.ABA increase resistance to cold damage［J］.Physiol Plant，1980，48：491－493.

［9］李玲，李娘輝，蔣素梅，等.植物生理學(xué)模塊實驗指導(dǎo)［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

［10］湯照云，呂明，張霞，等.高溫脅迫對葡萄葉片三項生理指標(biāo)的影響［J］.石河子大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，24（2）：198－200.

［11］郁松林，康喜亮，王果平.溫度脅迫下果樹膜系統(tǒng)變化及其修復(fù)機(jī)制研究進(jìn)展［J］.石河子大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，23（4）：477－481.

［12］和紅云，薛琳，田麗萍，等.低溫脅迫對甜瓜幼苗根系活力及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響［J］.石河子大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，26（5）：583－586.

［13］Lyons J M.Chilling in injury plants［J］.Ann Rev Plant Physical，1975，24：445－446.

［14］張基德，李玉梅，陳艷秋，等.梨品種枝條可溶性糖、脯氨酸含量變化規(guī)律與抗寒性的關(guān)系［J］.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報，2004，26（4）：281－285.

［15］Levitt J.Bound water and frost hardiness［J］.Plant Physiol.1959，34：667－674.

［16］Parker J.Cold resistance in woody plants［J］.Bot Rev，1963，29：123－201.

［17］郭確，潘瑞芝.ABA對水稻幼苗抗冷性的影響［J］.植物生理學(xué)報，1984，10（4）：295－302.

［18］宋鋒惠，史彥江，吳正保，等.棗樹枝條的抗寒性測定分析［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，46（6）：1212－1215.

［19］Wallis F G，Wang H，Guerra D J.Expression of a synthetic antifreeze protein in potato reduces electrolyte release at freezing temperatures［J］.Plant Molecular Biology，1997，35（3）：323－330.

Cold Resistance Indexes Identification of Pear Varieties

YUE Ying1，L U Xiaoyan1，YANG Xiaojuan1，YANG Yuqiong2，LIU Yan2BAI Ru1，MA Binggang1，WANG Lei1
（1College of Agriculture，Shihezi University，Shihezi 832003，China；2 Academy of Agricultural Sciences，Xingjiang Far ming Second Division，Korla 841000，China）

With eight pear cultivars and two strains as test materials，t he content of proline，soluble sugar，soluble protein and bound water／free water in different pear cultivars（strains）shoots was investigated，and the correlation of these indexes and relative conductivity was analyzed.The results indicated t hat soluble sugar content and relative conductivity showed significant negative correlation and the correlation coefficient was－0.699，bound water／free water and relative conductivity showed significant negative correlation，too.The correlation coefficient was－0.683.However，content of soluble protein，proline and relative conductivity showed a little correlation and the correlation coefficient was－0.433 and－0.489 respectively.The data indicated that soluble sugar content and bound water／free water can be selected as cold resistance indexes identification of pear varieties.

pear；hardiness；resistance indexes identification

S661.2

A

1007－7383（2011）05－0551－06

2011－06－09

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)博士基金項目（2010JC05）

岳英（1984－），女，碩士生，專業(yè)方向為果樹種質(zhì)資源與生物技術(shù)；e－mail：yueying1202＠sina.co m。

魯曉燕（1970－），女，副教授，從事果樹學(xué)研究；e－mail：lxyshz＠126.com。