NaCl預(yù)處理提高兩種鐵線子屬果樹耐寒性的研究

劉育梅 金亮 宋志瑜 周爽

摘 要： 古巴牛乳樹和人心果是鐵線子屬具有開發(fā)前景的熱帶珍稀果樹。為了將這兩種果樹在亞熱帶地區(qū)推廣種植，該研究在已知這兩種果樹具有較高耐鹽性的研究基礎(chǔ)上，采用盆栽試驗法，對3年生幼苗設(shè)置10‰、20‰的NaCl預(yù)處理，一定時間后依次進行9 ℃、3 ℃的低溫脅迫，分析比較其葉片中多種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及抗氧化酶活性的變化。結(jié)果表明：兩種果樹葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及抗氧化酶活性的變化趨勢是一致的。在9 ℃、3 ℃的低溫脅迫下，10‰、20‰ NaCl預(yù)處理葉片中的游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性均明顯高于對照組，同一低溫條件下，耐寒性強弱依次為 10‰ > 20‰ > 對照（CK）。因此推斷NaCl預(yù)處理可以有效提高鐵線子屬果樹的耐寒性，其中以10‰預(yù)處理最為理想，此時古巴牛乳樹和人心果的實際盆土鹽度分別為2.46‰、1.14‰。

關(guān)鍵詞： 古巴牛乳樹， 人心果， NaCl預(yù)處理， 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)， 抗氧化酶， 耐寒性

中圖分類號： Q945.78 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-3142（2018）08-1056-06

Abstract： Manilkara roxburghiana and M. zapota are precious tropical fruit trees with good development prospect. Based on the results that they had higher salt tolerance， three-year seedlings were treated under 9 ℃ and 3 ℃ cold stress after 10‰ and 20‰ NaCl pretreatment， and the changes of osmoregulation substance contentments and antioxidant enzyme activities were studied. The results showed that changing tendency was the same between the two species. The contentments of proline， soluble sugar， soluble protein and the activities of SOD， POD and CAT in the groups under 10‰ and 20‰ NaCl pretreatments were higher than those in the contrast. The capacities of cold tolerance were as followed： 10‰ > 20‰ > CK. It was deduced that NaCl pretreatments might effectively improve the cold tolerance of the two species. 10‰ NaCl pretreatment was most effective when the soil salinity of M. roxburghiana and M. zapota were 2.46‰ and 1.14‰ respectively. The results provided the theory direction and technology support for spread growth of the two species.

Key words： Manilkara roxburghiana， M. zapota， NaCl pretreatment， osmoregulation substance， antioxidant enzyme， cold tolerance

低溫是植物北移種植推廣的關(guān)鍵限制因素，如何提高植物的抗寒性至關(guān)重要。已有研究通過不同預(yù)處理可以有效提高光葉葉子花（張永福等，2016）、花生（陳小姝等，2017）、棉花（辛慧慧等，2015）等植物的耐寒性，施用外源物質(zhì)措施的研究也較充分（梁瑞和張喜春，2010；劉建新等，2017；李學(xué)玲等，2017）。自從植物的“交叉適應(yīng)”（張俊環(huán)和黃衛(wèi)東，2003）被發(fā)現(xiàn)后，通過逆境鍛煉誘導(dǎo)以提高植物的抗逆性漸漸成為研究熱點（曹婧等，2015；Qiao & Fan，2008；Sysoeva et al，2011）。低鹽處理可以提高水稻幼苗（曾韶西和李美茹，1999）、扶芳藤幼苗（趙黎芳等，2004）等的抗寒性在較早時間被報道過，但有關(guān)低鹽預(yù)處理對果樹抗寒性的影響研究并不多見（劉育梅等，2017b）。

古巴牛乳樹和人心果隸屬于山欖科 （Sapotaceae）鐵線子屬（Manilkara），為熱帶珍稀果樹資源，它們在亞熱帶地區(qū)的推廣種植過程中，溫度是其生長和產(chǎn)量的重要限制因素。目前，課題組對山欖科果樹的引種馴化和生理特性研究已取得一定的研究成果（劉育梅等，2016， 2017a），古巴牛乳樹和人心果為山欖科中耐鹽性較強的樹種，2年苗齡的苗木可以分別在NaCl濃度2.42‰、1.98‰內(nèi)生長良好（劉育梅等，2011）。本研究基于植物的“交叉適應(yīng)”、山欖科的相關(guān)基礎(chǔ)研究及NaCl預(yù)處理對低溫下古巴牛乳樹葉片生理生態(tài)指標的影響（宋志瑜等，2014），進一步探討NaCl 預(yù)處理對這兩種果樹耐寒性相關(guān)指標影響的規(guī)律，旨在為提高果樹的耐寒性提供依據(jù)，為推廣這兩種優(yōu)良的熱帶果樹提供切實可行的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

材料： 3年生的古巴牛乳樹和人心果幼苗。

方法： 將3年生規(guī)格一致的古巴牛乳樹、人心果幼苗各分成3組，其中2組分別進行10‰、20‰的NaCl預(yù)處理，3～5 d澆灌一次，自來水為對照，處理在恒溫育苗室（溫度為25 ℃）進行，每個處理5個重復(fù)，處理時間為2016年10月8—30日。處理結(jié)束后取各處理盆中3～5 cm處的土樣測試盆土實際鹽度，之后將盆苗放置于SRG-2000智能人工氣候箱（杭州碩聯(lián)儀器有限公司），第一階段為光照80%、濕度為70%培養(yǎng)12 h；第二階段為光照0%，濕度60%培養(yǎng)12 h；兩個階段循環(huán)培養(yǎng)，先設(shè)置9 ℃低溫?zé)捗?2 h，后調(diào)至3 ℃低溫脅迫24 h，對2個不同低溫下不同處理的苗木進行表觀特征觀察和拍照，從稍部起第3～5個葉片進行取樣并測試各項生理指標。采用丙酮-乙醇混合液法（張治安和陳展宇，2008）。POD、CAT、可溶性糖及丙二醛的測定采用張志良和瞿偉菁（2003）的方法。SOD、游離脯氨酸、可溶性蛋白的測定參照李合生（2001）的方法。采用SPSS17.0分析處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理在不同低溫脅迫下的表觀特征及盆土實際鹽度

經(jīng)過0、10‰、20‰ NaCl預(yù)處理的古巴牛乳樹、人心果幼苗在9 ℃低溫時表觀特征差異不大，但隨著時間延長，到了3 ℃時，各預(yù)處理之間出現(xiàn)了一定的差異（圖1）。由圖1可知，在同一個低溫條件下，經(jīng)過10‰、20‰ NaCl預(yù)處理的兩種果樹的葉片表現(xiàn)均較對照好，其中10‰ NaCl預(yù)處理的葉片表現(xiàn)為最佳。對照、10‰、20‰ NaCl預(yù)處理的古巴牛乳樹盆土實際鹽度依次為0.04、2.46、3.48，而人心果依次為0.01、1.14、2.25。

2.2 NaCl預(yù)處理對低溫下古巴牛乳樹、人心果葉片生理指標的影響

從表1可以看出，對照和各處理的兩種果樹葉片脯氨酸含量隨著溫度的降低而升高。9 ℃條件下， 20‰ NaCl預(yù)處理下人心果葉片脯氨酸含量低于對照， 10‰、20‰NaCl預(yù)處理下古巴牛乳樹及10‰ NaCl預(yù)處理下人心果葉片的脯氨酸含量均顯著高于對照，依次為對照的2.62倍、1.26倍、2.38倍，3 ℃條件下，各處理的兩種果樹葉片脯氨酸含量均顯著高于對照，10‰、20‰的NaCl預(yù)處理下古巴牛乳樹分別為對照的2.85倍、1.14倍，人心果的分別為對照的2.24倍、1.18倍。這說明一定濃度NaCl預(yù)處理可以提高葉片脯氨酸的含量，其中以10‰ NaCl預(yù)處理效果最為明顯。

同一低溫條件下，NaCl預(yù)處理對低溫下葉片可溶性蛋白的影響在兩種果樹中的表現(xiàn)有所差異（表1）。由表1可知，9 ℃低溫條件下，10‰ NaCl預(yù)處理下古巴牛乳樹葉片和10‰、20‰的NaCl預(yù)處理下的可溶性蛋白含量均明顯高于對照，20‰ NaCl預(yù)處理下的古巴牛乳樹葉和對照沒有顯著差異，但也是高于對照。3 ℃低溫條件下，各處理的兩種果樹葉片可溶性蛋白均顯著高于對照。NaCl預(yù)處理對低溫下兩種果樹葉片可溶性蛋白的影響有共同點：10‰ NaCl預(yù)處理均明顯提高其可溶性蛋白含量。

25～9 ℃溫度范圍內(nèi)， 兩種果樹葉片可溶性糖含量隨溫度降低而增加，隨著溫度進一步降低至3 ℃，對照的古巴牛乳樹葉片和10‰ NaCl預(yù)處理下人心果葉片的可溶性糖含量減少外，其他處理的含量依然增加。同一低溫條件下，10‰、20‰ NaCl預(yù)處理下的兩種果樹葉片可溶性糖含量均顯著高于對照（表1）。由表1可知，9 ℃條件下，10‰、20‰ NaCl預(yù)處理下古巴牛乳樹葉片可溶性糖含量分別為對照的1.33倍、1.24倍，人心果的分別為對照的1.44倍、1.26倍；3 ℃條件下，10‰、20‰ NaCl預(yù)處理下古巴牛乳樹葉片可溶性糖含量分別為對照的1.64倍、1.38倍，人心果的分別為對照的1.30倍、1.22倍。同一低溫條件下，NaCl預(yù)處理對兩種果樹葉片的脯氨酸含量的影響及其對可溶性糖含量的影響是一致的。

MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物。低溫脅迫下， 兩種果樹葉片丙二醛含量隨溫度降低而增加，表明細胞膜脂發(fā)生過氧化，同一低溫條件下，10‰、20‰ NaCl預(yù)處理下的兩種果樹葉片丙二醛含量低于對照，其中除20‰ NaCl預(yù)處理的人心果葉片和對照沒有顯著差異外，10‰ NaCl預(yù)處理的人心果葉片、10‰、20‰ NaCl預(yù)處理的古巴牛乳樹葉片的丙二醛含量均顯著低于對照（表1）。表1分析結(jié)果表明經(jīng)過處理的葉片細胞所受的低溫傷害較對照的輕。

25 ℃條件下，兩種果樹葉片的SOD、POD、CAT活性在各處理間均無顯著差異，隨著溫度降低，SOD、POD、CAT活性在各處理間表現(xiàn)出一定的差異性，NaCl預(yù)處理對兩種果樹葉片SOD、POD、CAT活性的影響也表現(xiàn)出一定的規(guī)律性（表2）。由表2可知，9 ℃、3 ℃條件下，兩種果樹葉片的SOD、POD、CAT活性在10‰預(yù)處理下均顯著高于對照，在20‰預(yù)處理下有所回落。9 ℃條件下，古巴牛乳樹、人心果葉片的SOD、POD、CAT活性在10‰預(yù)處理下達到最高，古巴牛乳樹依次為1.26、1.74、1.83，人心果葉片的依次為1.64、0.36、1.43。3 ℃條件下，古巴牛乳樹、人心果葉片的SOD、POD、CAT活性同樣在10‰預(yù)處理下達到最高，古巴牛乳樹的依次為1.91、2.35、3.93，人心果葉片的依次為2.83、0.47、1.94。分析可知，一定濃度的NaCl預(yù)處理可以有效提高古巴牛乳樹、人心果葉片的SOD、POD、CAT活性，以10‰ NaCl預(yù)處理最佳。

3 討論和結(jié)論

植物遭遇逆境脅迫時，通過滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累可以降低細胞滲透勢減輕環(huán)境脅迫對細胞的傷害（Mo et al，2011）。在相同的低溫溫度條件下，耐寒性強的金花茶種質(zhì)積累較多的可溶性糖和游離脯氨酸，有利于減輕低溫脅迫對植株的傷害（李吉濤等，2016）。苜蓿根頸在鉀肥作用下通過脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉的積累， 抗寒能力得到很大程度的提高（沈祥軍等，2017）。我們在前期研究中得知，游離脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)在人心果、古巴牛乳樹受NaCl脅迫過程中起重要作用（劉育梅等，2011）。本研究通過不同濃度NaCl預(yù)處理對低溫下古巴牛乳樹、人心果葉片游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量的影響，結(jié)果推斷，一定濃度NaCl可以有效提高兩種果樹葉中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量，從而提高其在低溫脅迫下的抗寒能力。

兩種果樹葉片SOD、POD、CAT活性在NaCl脅迫下的變化規(guī)律因樹種不同而不同（劉育梅等，2011）。本研究中，分析得出NaCl預(yù)處理對低溫下抗氧化酶活性變化的影響有共同點，即在同一低溫條件下，NaCl預(yù)處理可以有效提高古巴牛乳樹和人心果葉片的SOD、POD、CAT活性。綜合表觀特征、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗氧化酶等指標得出：NaCl預(yù)處理可以有效提高鐵線子屬果樹的耐寒性，同一低溫條件下，耐寒性強弱依次為 10‰ > 20‰ > CK ?？梢?，提高耐寒性以10‰ NaCl預(yù)處理最佳，此時古巴牛乳樹和人心果的實際盆土鹽度分別為2.46‰、1.14‰。本研究只是針對3年生的幼苗，提高其它苗齡的盆苗耐寒性所需最佳處理濃度和時間還有待進一步研究。

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