冬季自然降温对三种蓝莓抗寒生理指标的影响

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇冬季自然降温对三种蓝莓抗寒生理指标的影响范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：在东北地区冬季自然低温条件下，以蓝莓（Vaccinium spp.）3个品种美登、北村、圣云为材料，研究了蓝莓一年生枝条内渗透调节物质及保护酶活性的变化，探究蓝莓冬季自然降温过程中的御寒机理。结果表明，整个冬季随着气温降低，蓝莓枝条内可溶性糖含量呈上升趋势；降温初期可溶性蛋白质的积累与抗寒性发展有关，但后期蓝莓不同品种变化趋势各不相同；脯氨酸含量先上升后下降，其积累对圣云的影响大于美登和北村；保护酶活性明显变化，其中过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性均呈先上升后下降的趋势。

关键词：蓝莓（Vaccinium spp.）；自然低温；抗寒生理

中图分类号：S663；Q945.78 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）09-2142-04

蓝莓（Vaccinium spp.）又称越橘、蓝浆果，为杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vaccinium L.）灌木类浆果果树，果实中富含氨基酸、维生素、矿物质元素和花色苷[1]，被国际粮农组织列为人类五大健康食品之一。目前蓝莓已成为中国最具发展潜力的新兴果树树种之一。

东北地区露地栽培蓝莓时需要采取保护措施才能安全越冬，这不仅增加了生产中的成本，而且防寒过程中易造成枝条损伤[2]。蓝莓抗寒性问题已经制约了东北地区蓝莓产业的发展，但是关于蓝莓抗寒性及其相关生理的报道很少[3-5]。试验通过对东北地区蓝莓露地栽培品种――美登、北村、圣云枝条中的保护酶活性和渗透调节物质含量进行比较分析，旨在研究蓝莓在冬季自然降温过程中抗寒生理指标的变化规律，为解决东北地区蓝莓越冬问题提供理论依据，并为选育耐寒品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地设在东北农业大学园艺试验站，温带大陆性季风气候，年平均温度3.6 ℃，极端最高气温36.2 ℃，最低气温-41.4 ℃，年无霜期150 d。年最高温度出现在7月，最低温度在1月。

蓝莓试验品种为美登（Blomidon）、北村（Northcountry）、圣云（St. Cloud）。各蓝莓品种在试验地随机采取生长良好的一年生枝条。采样时间为2012年9、10、11、12月和翌年1月的8：00～9：00。为保证蓝莓能够安全越冬，10月进行防寒处理，内部用树枝木板支撑，外部用草帘覆盖埋土。

1.2 试验方法

可溶性糖含量测定采用蒽酮法[6]；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝-G250染色法[6]；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用NBT（氮蓝四唑）还原法[7]；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[7]； 过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外吸收法[8]；脯氨酸含量测定采用茚三酮显色法[8]。

2 结果与分析

2.1 渗透调节物质的分析

2.1.1 可溶性糖含量 从图1可以看出，3种蓝莓的可溶性糖含量随时间变化呈明显上升趋势。9～10月美登和圣云可溶性糖含量分别上升53%和51%，而北村仅上升30%。10～12月三者可溶性糖含量变化幅度较大，可溶性糖的积累主要发生在10～11月。12月至翌年1月三者可溶性糖含量的可溶性糖含量趋于稳定。不同月份间可溶性糖含量变化明显，品种间可溶性糖含量差异不显著，说明蓝莓能够通过调节自身可溶性糖的含量来降低水势和抵御严寒。

2.1.2 可溶性蛋白质含量 从图2可以看出，3种蓝莓可溶性蛋白质含量变化不一致。但9～11月，三者的可溶性蛋白质含量均升高，其中9～10月北村蛋白质含量上升23.7%，圣云蛋白质含量上升18.9%，上升幅度均大于美登蛋白质含量的8.5%；圣云蛋白质含量的上升趋势一直持续到12月，而此时的美登和北村蛋白质含量已经开始下降；美登的蛋白质含量从11月的最高值43.51 mg/g下降到1月的33.25 mg/g，降幅达23.6%，北村蛋白质含量下降缓慢，仅降低了2 mg/g左右。11月至翌年1月，气温继续降低，美登的蛋白质含量显著降低，北村蛋白质含量未发生明显变化，圣云蛋白质含量升高后又降低。

2.1.3 脯氨酸含量 从图3可以看出，不同品种蓝莓脯氨酸含量变化趋势不同。9～10月脯氨酸含量均显著上升，圣云脯氨酸含量达到19.2 μg/g，其上升幅度和含量均高于美登和北村。美登脯氨酸含量的上升期是9～12月，随着温度的降低，12月达到最高值22.1 μg/g，上升持续时间大于其他两个品种。北村和圣云的脯氨酸含量在11月至翌年1月处于下降期，变化显著，下降幅度在30%左右。

2.2 保护酶活性的分析

2.2.1 超氧化物歧化酶（SOD）活性 如图4，9～11月进入冬季驯化阶段，美登的SOD活性逐渐上升，北村和圣云的略下降后又上升，三者均在11月达到峰值。北村的SOD活性明显低于美登和圣云，但美登和北村的上升幅度较小，都在10%左右，圣云的上升幅度较低。11月至翌年1月蓝莓3个品种的SOD活性均明显下降。

2.2.2 过氧化物酶（POD）活性 如图5，3种蓝莓的POD活性呈先上升后下降的趋势，均在12月达到最大值。9～10月北村和圣云的POD活性大幅度上升，分别上升91.4%和86.2%，同一时期的美登只上升48.1%。10～11月圣云POD活性虽有上升但没有上一时期增加的多，上升幅度仅为59.3%。北村POD活性在10～11月期间也升高，但幅度低于美登和圣云。12月至翌年1月，三者POD活性均明显下降，在此期间北村的下降幅度大于美登和圣云。

2.2.3 过氧化氢酶（CAT）活性 如图6，3种蓝莓的 CAT活性均呈先上升后下降的趋势。美登和圣云12月CAT活性达到最高值，而北村11月就达到峰值。9～10月3种蓝莓CAT活性均上升10%左右；10～11月美登CAT活性上升29.1%，大于北村（21.0%）和圣云（20.7%）的上升幅度；11～12月北村的CAT活性降低，美登与圣云CAT活性持续上升；12月至翌年1月三者CAT活性均呈下降趋势。整个试验过程中，北村的CAT活性平均为169.6 U/g，美登为195.9 U/g，圣云为196.5 U/g。

3 小结与讨论

可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸是植物中重要的渗透调节物质。可溶性糖使细胞冰点下降，保护原生质体[9]。严海燕等[10]、林宁等[11]认为可溶性糖含量随温度的降低不断升高，与本试验结果一致。试验发现在降温初期美登可溶性糖含量上升速率最快。实际生产中，美登的抗寒性要好于其他两个品种。因而认为，在以可溶性糖为基准评价植物抗寒性时，不能单一地比较可溶性糖含量的高低，还应该注重温度降低时其他生理指标的表现。

低温冷害引起植物组织可溶性蛋白质含量增加是植物产生抗寒性的重要过程[12]。试验中降温初期3种蓝莓可溶性蛋白质含量均有增加，但是后期不同品种变化不一致。分析结果认为，降温初期可溶性蛋白质含量与抗寒性形成相关，后期不相关或相关性小。与何云等[13]研究的岩生草可溶性蛋白质含量与抗寒性呈正相关的结果有差异，可能是因为试验方法不同所致。

脯氨酸可以降低冰点和减弱低温胁迫对植物的伤害，脯氨酸的积累有助于增强植物抗寒力。董然等[14]、张永泉等[15]研究证明，随着处理温度降低脯氨酸含量呈明显上升趋势。何西凤[16]、杨国柱等[17]认为脯氨酸含量最大值出现在越冬结束后温度回升的初期，在抗寒中的作用表现为滞后性。试验中，降温初期脯氨酸含量呈上升趋势，其最大值出现在11～12月。此后随着温度降低脯氨酸含量逐渐下降，未表现出滞后性。分析认为脯氨酸可能受到其他物质的调控而发生降低或者转移，尚需进一步研究。

保护酶系统以SOD、POD、CAT为主，其活性和含量与植物抗寒性密切相关[18]。大部分研究认为逆境胁迫下保护酶活性会增强。王燕凌等[19]测定结果显示葡萄枝条内SOD的活性随着自然温度降低呈上升趋势。郭祥泉[20]研究表明，SOD活性在低温临界点以上表现出上升趋势，超过临界低温点后开始急剧下降。试验结果显示，在降温初期蓝莓的SOD活性呈上升趋势，后期深冬时期温度过低，蓝莓深度休眠，SOD活性降低。

POD的活性变化滞后于SOD的活性变化，稍晚达到峰值。SOD活性的增强促进了CAT活性的提高。因此试验中9～11月SOD活性增强的这段时间CAT的活性也随之增强，但随后温度的进一步降低超出CAT的活性变化范围所以下降。另外，吴建慧等[21]认为保护酶的活性不仅受温度影响，与光照也有一定的关系。试验11月以后采取防寒措施，光照受到限制，这也可能是后期SOD、CAT活性下降的原因之一。有关酶活性变化尚需在分子水平上作进一步探索。

参考文献：

[1] 申 健，杨国亭，刘德江.木醋喷施对蓝莓植株抗寒性的影响[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2013，39（3）：270-273.

[2] 魏 鑫，刘 成，王兴东，等.6个高丛越橘品种低温半致死温度的测定[J].果树学报，2013，30（5）：798-802.

[3] ARORA R，ROWLAND L J，LEHMANN J S，et al.Genetic analysis of freezing tolerance in blueberry（Vaccinium section Cyanococcus）[J]. Theoretical and Applied Genetics，2000， 100（5）：690-696.

[4] 吴 林，李亚东，张志东，等.高丛、半高丛和矮丛越橘越冬冻害研究[J].果树学报，2004，21（4）：341-345.

[5] 黄国辉，姚 平，赵凤军，等.越橘越冬伤害机理的初步研究[J].东北农业大学学报，2012，43（10）：45-49.

[6] 高俊凤.植物生理学实验技术[M].西安：世界图书出版公司，2000.

[7] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2006.

[8] 王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社， 2006.

[9] 崔 红，于 晶，高秀芹，等.3个紫斑牡丹品种的抗寒生理特性研究[J].东北农业大学学报，2009，40（7）：24-27.

[10] 严海燕，董 然，于向丽，等.常绿阔叶灌木富贵草越冬过程中抗寒性生理指标的动态变化[J].北方园艺，2012（24）：70-73.

[11] 林 宁，谢安德，王凌晖，等.低温胁迫对观光木幼苗离体叶片生理特性的影响[J].湖北农业科学，2012，51（16）：3524-3527.

[12] 王 毅，杨宏福，李树德.园艺植物冷害和抗冷性的研究――文献综述[J].园艺学报，1994，21（3）：239-244.

[13] 何 云，李贤伟，李 西，等.2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量对低温胁迫的响应[J].安徽农业科学，2008，36（18）：7552-7553.

[14] 董 然，李金鹏，刘洪章，等.低温胁迫对3种彩叶灌木抗寒生理指标的影响[J].湖北农业科学，2012，51（9）：1819-1821.

[15] 张永泉，梁隐泉，李思平.低温胁迫对仁用杏花器官抗寒性的影响[J].河北林果研究，2010，25（3）：244-248.

[16] 何西凤.自然越冬过程中花椒抗寒性的发育与机理研究[D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2009.

[17] 杨国柱，温小成，杨予海，等.冷季紫花苜蓿根系可溶性碳水化合物和脯氨酸含量变化动态的研究[J].草业与畜牧，2007（2）：19-21.

[18] EDERLI L，REALE L，FERRANTI F，et al.Responses induced by high concentration of cadmium in Phragmites australis roots[J].Physiologia Plantarum，2004，121（1）：66-74.

[19] 王燕凌，廖 康，刘 君，等.越冬前低温锻炼期间不同品种葡萄枝条中渗透性物质和保护酶活性的变化[J].果树学报，2006，23（3）：375-378.

[20] 郭祥泉.用膜透性、SOD酶活性和膜脂肪酸成分探讨林木抗寒性[J].西南林业大学学报，2012，32（4）：6-11.

[21] 吴建慧，杨 玲，孙国荣.低温胁迫下玉米幼苗叶片活性氧的产生及保护酶活性的变化[J].植物研究，2004，24（4）：456-459.