引入石河子地区的苹果品种抗寒性检测
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摘要: 【目的】为了检测引进苹果品种在石河子的抗寒适应性，筛选出具有较好抗寒性的品种，【方法】以引入的21个苹果品种为材料，选取苹果品种的1 a枝条分别在4、-15、-20、-25、-30、-35 ℃下进行处理，测定其萌芽率、相对电导率及其logistic曲线并计算临界半致死温度（LT40）、脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白含量。【结果】低温诱导后‘国光’的发芽率显著较高；‘艾达红’、‘寒富’低温诱导后相对电导率和半致死温度都显著较低；‘寒富’、‘贝拉’、‘澳洲青苹’低温诱导后脯氨酸、可溶性蛋白含量显著较高；‘贝当’低温诱导后丙二醛含量显著较低。【结论】21个苹果品种具有较强抗寒能力的有：‘寒富’、‘国光’、‘瑞林’、‘贝拉’、‘澳洲青苹’；抗寒力较弱的品种有：‘老笃’、‘红魁’、‘小黄’、‘甜麦’。
关键词： 苹果； 抗寒性； 相对电导率； 脯氨酸； 可溶性蛋白； 丙二醛
中图分类号：Ｓ６６1．1 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－９９８０?穴２０12?雪０6－1010－０7
苹果属于蔷薇科苹果属（Malus），为多年生落叶果树。世界上苹果属植物约有35种[1]，主要分布在北温带，包括亚洲、欧洲和北美洲。中国原产有24个种[1-2]。目前，我国苹果栽培面积、总产量、人均占有量与出口量均居世界第一[3]，在促进农民脱贫致富，改善农村经济状况，农业产业化方面起到了重大作用[4]。我国苹果生产近10年来得到了快速发展[5]，新疆苹果面积稳中有升，产量持续增长，但灾害性天气发生频繁、管理粗放、科技支撑能力不足等严重影响着新疆苹果产业的良性健康发展，北疆地区周期性冻害一直是当地苹果产业发展的瓶颈[6]。
关于植物的抗寒研究有不少的报道，抗寒生理的研究认为电导率大小与植株的抗寒力呈负相关[7-8]，同时配以Logistic 方程拟合曲线，其拐点温度可被认为是植物的半致死温度，可以更好的区别出物种或品种之间的抗寒性差异[9-11]。在研究抗寒性的过程中，低温胁迫对植物体的生理特性产生明显的影响，细胞膜系统是低温伤害的首要部位[12]，质膜的半透性改变或丧失从而使其透性增大[13]，作为细胞渗透调节物质游离脯氨酸[14]、丙二醛和可溶性蛋白含量等指标用作比较抗寒性的指标或被认为与抗寒性密切相关[15]。新疆北部属于寒地苹果产区，仅适宜一些抗寒力强的苹果类栽培[16]，选择抗寒性较强的品种对扩大苹果经济栽培产区具有重要意义。目前，关于苹果的砧木抗寒[14，17]、苹果品种生物学特性[18]研究很多，但对新疆引进苹果品种抗寒适应性方面的研究报道却不多。
本试验通过人工模拟低温环境的方法，对21个苹果品种的1 a生枝条进行低温诱导，并对苹果枝条萌芽率、相对电导率、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛含量等指标进行测定，为抗寒苹果品种鉴定筛选和应用提供参考。
1 材料和方法
1.1 材料
供试的21个苹果品种栽植于石河子大学试验站，均为5年树龄且生长状况一致。于2011年10月底采集枝条，每品种选取5株树，取中部枝条，每树采集5~6根生长健壮、粗细均匀一致的1 a生休眠枝条。21个品种及原产地见表1。
1.2 低温处理
将采集供试品种1 a生枝条从基部第4芽开始选取保留有10个饱满芽眼15 cm长的枝段，除去枝条表面污垢并且用塑料膜包好。每品种分5份，每份包括枝条15根，用干净纱布包好放入塑料袋中，置于超低温冰箱中人工冷冻处理。共设置-15、-20、-25、-30和- 35 ℃等5个低温梯度，以4 ℃为对照。以4 ℃·h-1的速率降温，到达设定温度后保持6 h，取出置于4 ℃下保持12 h，待用于指标测定，测定时每品种均重复3次。
1.3 试验方法
1.3.1 低温枝条的恢复生长试验 21个品种枝条在-4 ℃贮藏2个月，均达到一般品种低温需冷量[16]，根据枝条的萌芽力测定，每个品种选取3根枝条，浸泡于水桶中，在恒温温室内（20 ℃左右）观测发芽情况，一个月后统计萌芽率，判定恢复生长情况。
1.3.3 生理指标的测定 游离脯氨酸、可溶性蛋白含量及丙二醛活性的测定。每个指标取3根枝条，用去离子水冲洗干净，避开芽眼，剪成3~5 mm的薄片，混合均匀，称取0.5 g，充分研磨。游离脯氨酸量的测定采用茚三酮法，丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸（ TBA）法方法，可溶性蛋白使用考马斯亮蓝G-250染色法。每个品种重复3次。
1.3.4 分析方法 运用SPSS17.0软件进行相同温度下不同指标差异显著性分析，不同生理指标之间的相关性分析，依据相对电导率变化用SPSS17.0软件计算半致死温度。
2 结果与分析
2.1 不同低温处理后苹果品种枝条萌芽率的比较
随着诱导温度的降低21个苹果品种枝条萌芽率差异显著，选取代表性品种变化趋势图如图1所示，苹果品种低温诱导后萌芽率显著降低（以‘发现’为代表）。
另表2显示，在对照4 ℃处理后，‘国光’、‘贝当’品种的萌芽率显著较高；在-15 ℃至-30 ℃低温诱导后品种之间萌芽率差异显著，‘国光’、‘白卡维’萌芽率均相对较高。
2.2 不同低温处理后苹果品种枝条相对电导率的比较
2.4 不同低温处理后苹果枝条可溶性蛋白含量的变化
2.5 不同低温处理后苹果枝条丙二醛含量的变化
2.6 不同生理指标与相对电导率的相关性分析
3 讨 论
植物的耐低温机制相当复杂，衡量一个品种耐逆性不能单纯用一两个标准，而应从多个指标综合进行评估[20]。本文比较引进不同苹果品种的抗寒性，主要采用发芽率、相对电导率及其半致死温度、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、丙二醛含量这些指标。本试验结果表明苹果枝条的相对电导率与丙二醛呈正相关，与脯氨酸、可溶性蛋白含量呈显著负相关，研究结果与在杏[21]和早熟油桃[15]上的一致。苹果抗寒指标相关性的研究报道很少，但本研究采用的脯氨酸相关性未达到极显著水平，其原因可能是用于检测抗寒性的指标本身就涉及复杂的生理过程，受多因素影响[7]。除相对电导率、半致死温度作为传统的抗寒指标具有相对可靠性，本研究结果显示，可溶性蛋白亦可以作为鉴定苹果抗寒性的相关指标。
本试验在-20、-25 ℃部分品种发芽率较低可能是本试验在人工模拟条件下与苹果的自然越冬抗寒能力有一定的差异，选取的枝条粗度、成熟度、木质部充实程度等不可能完全均一也会影响比较结果[22]。
本研究低温胁迫后，可溶性蛋白、丙二醛在21个品种中均显一致性规律，而脯氨酸未显一致性规律，可能是低温胁迫后枝条的脯氨酸参与了蛋白质的合成或者被氧化[23]，在本试验中生理指标出现“S”形变化趋势，其原因可能是在-15 ℃左右的轻度低温胁迫时，苹果枝条较多渗透物质调节细胞渗透压，防止细胞过度脱水而受伤害，当低温超过苹果枝条的半致死温度后，苹果的抗寒胁迫应激反应发生，此时，调节功能增强，内含物外渗量随之降低。但在-30 ℃以下受到胁迫伤害后，调节功能减弱，渗透物质含量显著增加。
4 结 论
通过进行低温诱导，测定21个苹果的萌芽率、相对电导率及其logistic曲线计算临界半致死温度、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、丙二醛含量，研究结果表明‘寒富’、‘国光’、‘瑞林’、‘贝拉’、‘澳洲青苹’在石河子地区抗寒能力较好，可以引入。
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