不同發(fā)育時期的荔枝花芽冷敏感性比較

魯勇　吳楚彬　陳厚彬　胡志群　張思　周碧燕

摘 要： 【目的】為了探明不同發(fā)育時期的荔枝（Litchi chinensis Sonn.）花芽的冷敏感性差異，【方法】以發(fā)生在2008年1月下旬至2月下旬的極端低溫作為低溫處理的條件，研究了低溫對 ‘妃子笑與‘糯米糍2個品種的“白點”（一級側(cè)花序原基）和初生花序（花序軸伸長的一級側(cè)花序，長1～2 cm）2種不同發(fā)育時期的花芽相對電導(dǎo)率、過氧化氫（H2O2）含量、花芽表面茸毛以及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響?！窘Y(jié)果】結(jié)果表明，低溫使花芽的H2O2含量升高，相對電導(dǎo)率增大，無論是低溫期間還是溫度回升后，‘妃子笑“白點”的相對電導(dǎo)率低而且變化幅度小。受冷害的初生花序的茸毛較雜亂，表面有裂痕和碎片，但‘糯米糍的裂痕和碎片相對較多。受冷害的“白點”茸毛排列較初生花序有序，表面也有裂痕，但‘糯米糍的“白點”表面裂痕較多。而未受冷害的花芽茸毛致密而有條理，沒有裂痕。2個品種受害細(xì)胞的細(xì)胞壁變得模糊，液泡膜出現(xiàn)破損，細(xì)胞質(zhì)滲漏到液泡中，而沒有受害的初生花序或“白點”上的細(xì)胞壁、液泡膜清晰?！窘Y(jié)論】研究結(jié)果顯示花序比“白點”對低溫更敏感。

關(guān)鍵詞： 荔枝；花芽；冷敏感性

中圖分類號：S667.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-9980？穴2013？雪01-0115-06

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是我國熱帶亞熱帶地區(qū)廣泛栽培的特產(chǎn)果樹，具有極高的經(jīng)濟(jì)價值，但荔枝不耐寒，在我國南亞熱帶經(jīng)濟(jì)栽培區(qū)經(jīng)常遭受低溫傷害。關(guān)于荔枝耐寒性的研究，佘文琴等[1-2]觀測了荔枝葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密度、荔枝葉片膜透性和束縛水與耐寒性的關(guān)系。本課題組曾利用人工氣候室研究了處于花序原基分化時期的盆栽荔枝遭受低溫傷害過程中葉片內(nèi)源激素含量的變化以及水分相關(guān)生理指標(biāo)的變化，并發(fā)現(xiàn)脫落酸和多效唑處理提高荔枝的抗寒性，當(dāng)把受冷害植株轉(zhuǎn)移到氣候室外令其繼續(xù)生長，發(fā)現(xiàn)脫落酸和多效唑處理的植株花序原基能較好地發(fā)育，植株成花枝率明顯高于未處理的植株[3-5]。但有關(guān)不同品種和不同發(fā)育狀態(tài)花芽冷敏感性的比較未有報導(dǎo)。本課題組過去未就該問題展開研究，主要原因是測定花芽冷害相關(guān)生理指標(biāo)時需要采集大量的花芽，而人工氣候室低溫處理所需的盆栽苗未能提供足夠的試材，因此需要利用果園栽培的較大植株進(jìn)行研究，并且需要足以造成顯著低溫傷害的環(huán)境條件。

2008年1月下旬至2月中下旬，強寒潮襲擊華南地區(qū)，包括荔枝主產(chǎn)區(qū)的華南大部分地區(qū)出現(xiàn)了80年一遇的持續(xù)低溫天氣，此時荔枝正處于花芽分化的關(guān)鍵時期，極端低溫使荔枝各器官，特別是分化中的花芽遭受不同程度的冷害。我們抓住了這次研究花芽冷害的時機，比較了‘妃子笑和‘糯米糍 2個名優(yōu)品種不同分化階段的花芽細(xì)胞膜透性、過氧化氫含量，以及荔枝花芽的外部形態(tài)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)差異，以期探討花芽的發(fā)育進(jìn)程與抗冷的關(guān)系，為花芽分化期間防寒措施的制定提供一定的依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

實驗在2008年1月下旬至2月下旬強寒潮發(fā)生期間進(jìn)行，以地處廣州市的華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院實驗基地的荔枝（Litchi chinensis Sonn.） （品種為‘糯米糍和‘妃子笑）為研究材料。選取花芽處于不同發(fā)育時期的‘糯米糍和‘妃子笑植株，分別以3株為一組作為采樣單元，重復(fù)3組，采集“白點”期（一級側(cè)花序原基出現(xiàn)，圖版Ⅰ-a）和1～2 cm 長的初生花序形成期（一級側(cè)花序的花序軸伸長的時期， 圖版Ⅰ-b）2種狀態(tài)的芽，在1月27日強寒潮發(fā)生初期、2月3日和2月13日寒潮發(fā)生期間、2月23日溫度回升期間采集花芽測定相對電導(dǎo)率和過氧化氫含量。在2月13日溫度回升前采集受害花芽，用4%戊二醛固定，利用透射電鏡觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)和掃描電鏡觀察芽體表面形態(tài)，沒有受害的花芽取自強寒潮發(fā)生前轉(zhuǎn)入控溫室中的未受害植株。

1.2 相對電導(dǎo)率

相對電導(dǎo)率含量測定參照Zhou等[6]的方法。

1.3 H2O2含量的測定

H2O2含量的測定參照Zhou等[7]的方法。

1.4 掃描電鏡觀察

以4%戊二醛為固定液，加入0.5%的抗壞血酸，裝于干凈的小瓶中，置于冰壺中帶至田間。取荔枝花芽，放入小瓶中，抽真空后密封，7 d后用磷酸緩沖液（pH 7.2， 0.2 mol·L-1）沖洗3次，用1% （w/v） 鋨酸4 ℃處理2 h，磷酸緩沖液沖洗后在一系列80%～100%的乙醇中脫水（v/v），醋酸異戊脂處理15 min，樣品干燥后涂上電導(dǎo)膠，在FEI-XL30環(huán)境掃描電鏡下觀察拍照。

1.5 透射電鏡觀察

參照Zhou等[8]的方法。以4%戊二醛為固定液，加入0.5%的抗壞血酸，裝于干凈的小瓶中，置于冰壺中帶至田間。取荔枝花芽小塊，放入小瓶中，抽真空后密封，7 d后用磷酸緩沖液（pH 7.2， 0.2 mol·L-1）沖洗3次，用1% （w/v） 鋨酸4 ℃處理2 h，磷酸緩沖液沖洗后在一系列80%～100%的乙醇中脫水（v/v），然后用環(huán)氧樹脂包埋，超微切片機切片（Leica Ultracut UCT），厚度為80 nm。2%醋酸鈾染色后在電子顯微鏡（Philips EM400）下觀察拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 實驗基地溫度變化

2008年1月下旬，特大寒潮襲擊華南地區(qū)，圖1示2008年1月20日至2月23日實驗基地的溫度變化。從圖中可以看出，1月20日開始降溫， 1月25日至2月13日的日平均溫度在4～10 ℃，2月14日至2月20日平均溫度在10～15 ℃。2月17日，溫度開始緩慢上升，2月21～23日溫度從16 ℃上升至19 ℃，溫度明顯回升。該次寒潮低溫持續(xù)時間長、溫度低，其中1月26日至2月3日的日平均溫度只有4～6 ℃，最低溫度為3.6℃。

2.2 低溫對不同發(fā)育時期的花芽相對電導(dǎo)率和H2O2含量的影響

在低溫發(fā)生的初期，花芽的相對電導(dǎo)率均超過20%，至2月13日，‘妃子笑初生花序、 ‘糯米糍初生花序和 “白點”的相對電導(dǎo)率均有較大幅度的增加，溫度回升后下降，但仍比1月27日低溫發(fā)生初期的高。無論是低溫期間還是溫度回升后，‘妃子

笑“白點”的相對電導(dǎo)率低而且變化幅度小，其值在

31%～38%略有波動。比較升溫后2個品種相近發(fā)育狀態(tài)花芽的相對電導(dǎo)率，結(jié)果顯示‘妃子笑比‘糯米糍低（圖2）。

與1月27日低溫發(fā)生初期的各種狀態(tài)花芽H2O2含量相比，2月3日的含量均有較大幅度的提高，之后下降。升溫后‘妃子笑和‘糯米糍的“白點”H2O2含量相對低于初生花序的H2O2含量（圖3）。

2.3 低溫對不同發(fā)育時期的花芽表面茸毛的影響

圖版Ⅰ-c～j示不同發(fā)育時期的‘妃子笑和‘糯米糍受冷害和未受冷害的花芽表面茸毛的掃描電鏡圖，從圖中可以看出，無論是‘妃子笑還是‘糯米糍，受冷害的初生花序的茸毛都比較雜亂，表面有裂痕和碎片，但‘糯米糍的裂痕和碎片相對較多（圖版Ⅰ-c ， g），而未受冷害的初生花序茸毛致密而有條理，沒有裂痕（圖版Ⅰ-e ， i）?！有汀疵佐偈芾浜Φ摹鞍c”茸毛排列較初生花序有序，表面有裂痕，但‘糯米糍的“白點”表面裂紋較多，并附有較多的碎片（圖版Ⅰ-d ， h），而未受冷害的初生花序茸毛致密而有條理，沒有裂痕（圖版Ⅰ-f ， j）。

2.4 低溫對不同發(fā)育時期花芽細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響

如圖版Ⅱ所示，受低溫傷害的花芽細(xì)胞結(jié)構(gòu)都受到不同程度的影響，2個品種受害細(xì)胞的細(xì)胞壁變得模糊?！有Τ跎ㄐ蚣?xì)胞質(zhì)滲漏到液泡上，細(xì)胞壁變得模糊不清（圖版Ⅱ-a），在有些細(xì)胞中可觀察到多而小的液泡（圖版Ⅱ- b）。受害‘糯米糍初生花序細(xì)胞壁模糊、液泡包圍細(xì)胞溶質(zhì)和細(xì)胞核（圖版Ⅱ-e），細(xì)胞膜和液泡膜出現(xiàn)斷裂口，細(xì)胞溶質(zhì)滲漏到細(xì)胞外以及液泡中（圖版Ⅱ-f）。受害‘妃子笑“白點”的細(xì)胞壁模糊（圖版Ⅱ-i），部分細(xì)胞液泡膜較清晰（圖版Ⅱ-j）；在受害的‘糯米糍“白點”的細(xì)胞中，可觀察到細(xì)胞質(zhì)滲漏到液泡中，同時也觀察到較清晰的液泡膜（圖版Ⅱ-l， m， n）。無論是‘妃子笑還是‘糯米糍荔枝，沒有受到低溫傷害的花序或“白點”上的細(xì)胞輪廓清晰，細(xì)胞壁和液泡膜清晰（圖版Ⅱ- c， d， g， h， k， o， p）。

3 討 論

環(huán)境脅迫誘發(fā)的氧化脅迫與活性氧產(chǎn)生和清除的平衡受到破壞有關(guān)[9]，植物的防御系統(tǒng)在低溫逆境條件下會被破壞，使活性氧大量積累，活性氧會使生物膜受到嚴(yán)重?fù)p害[10-11]。質(zhì)膜透性直接反應(yīng)植物膜系統(tǒng)受傷的程度，植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)大量外滲，外滲的程度與膜受傷害的程度有密切的關(guān)系，而相對電導(dǎo)率的大小反映質(zhì)膜透性的大小[12]。本研究結(jié)果表明，極端低溫使荔枝花芽相對電導(dǎo)率增大，表明膜透性增大，膜受損，但‘妃子笑的“白點”在低溫期間以及溫度回升恢復(fù)生長期間的相對電導(dǎo)率較初生花序低，并且變化幅度小，說明膜受傷程度較初生花序輕。H2O2是活性氧的組成部分，本研究的測定結(jié)果表明，升溫后‘妃子笑和‘糯米糍的“白點”H2O2含量相對低于初生花序的H2O2含量。綜合不同發(fā)育時期、不同品種花芽經(jīng)受低溫傷害過程中的相對電導(dǎo)率和H2O2含量的測定結(jié)果，可以初步認(rèn)為“白點”受害程度較初生花序輕，而‘妃子笑的“白點”受害程度較‘糯米糍輕。

為了進(jìn)一步分析比較不同品種、不同發(fā)育時期花芽的冷敏感性差異，我們還對受害‘妃子笑和‘糯米糍2個品種的“白點”和初生花序表面進(jìn)行了掃描電鏡觀察，并對這些花芽中的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析比較。結(jié)果顯示，2個品種的“白點”和初生花序的表面都出現(xiàn)不同程度的傷害癥狀，初生花序茸毛排列無序并有裂痕或碎片，而“白點”排列相對較有序但也有裂痕或碎片，顯示初生花序表面受害較“白點”嚴(yán)重，對低溫更敏感。對同一發(fā)育狀態(tài)的花芽進(jìn)行品種間的比較結(jié)果表明，‘妃子笑2種花芽的茸毛的裂痕或碎片相對較少，顯示‘妃子笑的花芽表面受傷程度相對較輕，對低溫具有較強的抵御能力。對2個品種的“白點”和初生花序細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果表明，低溫對這些花芽都造成不同程度的傷害，細(xì)胞壁變得模糊，液泡膜出現(xiàn)破損，細(xì)胞質(zhì)滲漏到液泡中。細(xì)胞的膜系統(tǒng)是保證細(xì)胞之間、細(xì)胞內(nèi)各細(xì)胞器之間能夠分隔開，行使不同的功能，這是細(xì)胞能進(jìn)行正常新陳代謝的基礎(chǔ)，低溫使得這2個品種的膜系統(tǒng)受損，結(jié)構(gòu)受到破壞，結(jié)果是導(dǎo)致代謝出現(xiàn)紊亂。

綜合分析本研究結(jié)果，我們認(rèn)為“白點”受害程度較初生花序輕，而‘妃子笑的“白點”和初生花序受害程度較‘糯米糍輕?！有汀疵佐偈悄壳皬V泛栽培的名優(yōu)品種，‘妃子笑生長速度快，結(jié)果母枝粗壯，而‘糯米糍生長速度相對較慢，結(jié)果母枝相對較細(xì)弱，2種類型的結(jié)果母枝上抽生的花芽的冷敏感性的差異可能與枝條的粗壯程度有一定的關(guān)系。由于‘妃子笑和‘糯米糍的初生花序比“白點”對低溫更敏感，生產(chǎn)上可以根據(jù)這2個品種花芽的發(fā)育進(jìn)程采取相應(yīng)的防寒措施。

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