油棕幼苗对低温胁迫的生理响应及其抗寒力评价

摘 要 在0～15℃温度范围内，测定10个油棕种质的叶绿素、游离脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛含量及相对电导率等与抗寒性大小有关的生理生化指标，利用SAS8.1统计主成分分析法，对10份油棕种质的抗寒能力进行综合评价，结果表明：（1）丙二醛和相对电导率是反映油棕低温胁迫的最重要指标，其次是叶绿素和脯氨酸含量，再次为可溶性糖和蛋白质含量。（2）主成分分析结果表明，低温胁迫处理的10个油棕种质的综合抗寒力为：RYL38>RYL36>RYL31>RYL33>RYL39>RYL34>RYL32>RYL37>RYL40>RYL35。

关键词 油棕 ；低温胁迫 ；生理响应 ；抗寒力评价

分类号 S565

Physiological Responses of Oil Palm Seedlings to Low Temperature Stress

and Cold Hardiness Evaluation

CAO Jianhua1） LI Jing2） TAO Zhonliang1） CHENG Junming1） XIE Guishui1）

（1 Rubber Research Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737

2 Guangzhou Trial Station， CATAS， Guangzhou， Guangdong 510140）

Abstract The indicators related to the cold hardiness， chlorophyll， free proline， soluble protein， soluble sugar， malondialdehyde （MDA） content and relative conductivity， were determined under conditions of low temperature stress （0～15℃） for 10 oil palm germplasms， and evaluated their integrated cold hardinesses by principal component analysis. The result showed that： （1） It was the most important index to reflect the low temperature stress on oil palm for the MDA and relative conductivity. The second was the chlorophyll and proline content， soluble sugar and protein content in again. （2） The principal component analysis could provide a quantitative evaluation of the different physiological indices for the seedlings under low temperature stress， which indicated that the order of drought resistance of the ten seedlings was： RYL38>RYL36>RYL31>RYL33>RYL39>RYL34>RYL32>RYL37>RYL40>RYL35.

Keywords oil palm ； low temperature stress ； physiological response ； cold hardiness evaluation

油棕（Elaeis guineensis Jacg）起源于热带非洲，性喜温暖湿润环境，其适宜生长温度为24～29℃，最适温度为28℃。温度是发展油棕产业的一个重要限制因子，当年均温在22℃以下时，油棕开花结果受影响，产量较低；当气温低于18℃时，生长显著缓慢，果实发育不良；当气温低于12℃时，枝叶几乎停止生长，当气温降至5～8℃达数天时，嫩叶出现冻斑、冻块和叶缘干枯[1]。

我国热带北缘地区由于纬度较高，每年常有季节性低温气候。海南和西双版纳年均气温约22℃或以上，常年无霜，但冬季常出现10～15℃低温、甚至3～5℃的极端低温天气，在很大程度上制约了我国油棕产业的发展。因此，要在我国热带北缘地区发展油棕，选育耐寒品种是关键措施之一。

低温和寒害会引起细胞质膜损伤，膜透性增加，叶绿素破坏，酶活性降低，细胞内蛋白质和可溶性物质含量变化。国内外学者通过低温胁迫后测定植物细胞质膜损伤情况、叶绿素含量和酶活性变化，细胞内蛋白质和可溶性物质含量大小来测定植物的抗寒力[2-15]。在油棕抗寒生理方面，开展了低温胁迫对油棕生理生化特性的影响研究[16-23]，并从解剖结构、分子生物学方面探讨了油棕的抗寒机理[24-27]，为油棕抗寒品种的筛选提供了参考依据。然而，在这些生理生化指标中，哪些指标与油棕抗寒性关系更密切，如何利用这些生理生化指标对油棕的抗寒性进行鉴定、评价，是一个值得探讨的课题。这不仅是抗寒油棕品种选育的基础工作，也可缩短抗寒品种的选育时间，还能根据环境条件和种质抗寒力大小进行合理的区域布局栽培试验，为下一步的推广利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

油棕种质为RYL31～RYL40，共10个品种。本试验选择苗龄8个月、平均抽叶7～8片、长势健壮、无病虫害的袋苗作为试验材料。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

利用人工气候室（长×宽×高=5 m×4 m×3 m）进行低温胁迫处理。各处理中每一油棕种质袋苗数量共计80株，其中重复3次（每一重复20株），对照20株。设置4种人工温度胁迫：T1（15℃）、T2（10℃）、T3（5℃）、T4（0℃）；人工气候室光照强度139.89 lx，光照12 h、黑暗12 h；对照为常温环境，试验期间日均温约25～30℃；试验时，将试验材料置于T1（15℃）环境，连续处理t=120 h（5 d）后采集成熟叶片样品（相同品种、相同处理、同一重复的20株油棕叶片样混合），同时采集对照叶片，样品用冰盒带回实验室处理；之后将环境气温降至T2（10℃）环境，处理时间t及采样同T1；之后分别将环境温度降至T3（5℃）、T4（0℃），处理时间t及采样同T1。

1.2.2 指标测定

叶绿素含量测定参照文献[28]，可溶性糖、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量测定参照文献[29]，叶片质膜透性测定参照文献[30]。

1.2.3 油棕抗寒性综合评价

低温胁迫下植物生理生化指标的变化与其抗寒力有相关性，为了鉴定不同油棕种质抗寒力大小，采用SAS8.1统计主成分分析法[31-32]进行各指标的分析与综合评价。SAS统计分析中的主成分分析法，具有全面性、可比性、合理性和可行性的优点，其评价结果较为准确，可信度高[33]。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫对油棕生理生化指标的影响

从表1可知，低温胁迫下，油棕叶片叶绿素含量呈波动变化，且重度胁迫时含量急剧上升；轻度胁迫时，脯氨酸含量快速上升，随着胁迫加重又急剧下降；可溶性蛋白含量呈缓慢上升，重度胁迫时RYL38和RYL39明显高于其它种质；可溶性糖含量整体上呈上升趋势，且都明显高于对照；轻度胁迫时，MDA含量略先呈上升趋势，随着胁迫加重又急剧下降，且RYL37-40下降趋势更明显；相对电导率整体上呈上升趋势，在重度胁迫下，种质RYL33、RYL37-40相对电导率急剧升高。

2.2 油棕抗寒评价生理生化指标筛选

利用SAS8.1多元统计分析对低温胁迫下不同油棕品种6项生理生化指标值进行主成分分析，结果表明，第1、2、3和4主成分的贡献率达95.30%，第1主成分中丙二醛和相对电导率系数最大，第2主成分系数最大的是叶绿素和脯氨酸含量，第3主成分系数最大的是可溶性糖含量，第4主成分中可溶性蛋白含量系数最大（表2）。说明丙二醛和相对电导率是反映低温胁迫的最重要指标，其次是叶绿素和脯氨酸含量，再次为可溶

2.3 油棕种质抗寒力综合评价

根据生理指标与抗寒性的联系，由主成分的特征向量可计算出每个油棕种质的主成分得分。本研究以选取的第1、第2、第3和第4主成分及其方差贡献率α1、α2、α3和α4作为权数，构建综合评价模型如下：

将各油棕种质生理生化指标测定值，代入上述模型方程式，计算得出主成分的综合得分（表3），得分高的油棕种质其抗寒性强。由表3可知，低温胁迫处理的10个油棕种质的综合抗寒性大小由高到低依次为：RYL38>RYL36>RYL31>RYL33>RYL39>RYL34>RYL32>RYL37>RYL40>RYL35。

3 结论与讨论

植物抗寒力大小是植物对外界低温胁迫综合表现的结果，用单一指标不能客观的反映植物的抗寒能力。对油棕抗寒性的评价，当涉及到多个品种、多个指标的情况时，各指标所表达的油棕抗寒性顺序往往不一致。因此，利用一般的简单方法很难得出确切结果。

本实验中，在低温胁迫下，油棕的多个生理生化指标都会发生应激响应。在一定的低温胁迫强度下，这种应激响应朝着有利于保护油棕免受或少受伤害的方向发展。但当低温胁迫超过一度的界限时，生理生化指标向着不可逆的方向变化，表现出来的就是植株受到冻害、叶片干枯，甚至整株死亡。因此，需要利用多个生理生化指标对油棕的抗寒力进行综合评价，才更为科学。本研究运用主成分分析对10个油棕新品种的6个抗寒生理指标进行了综合评定，主成分中各因子的负荷量大小说明，低温胁迫下抗寒性强的油棕品种可维持较高的组织蛋白和糖含量，束缚水增加，细胞膜伤害率低，对活性氧的清除能力强。从研究结果来看，丙二醛和相对电导率是反映油棕低温胁迫的最重要指标，其次是叶绿素和脯氨酸含量，再次为可溶性糖和蛋白质含量。

对10个油棕新品种的抗寒力综合评价表明，种质RYL38抗寒力最强，建议作为我国热带北缘地区主要的油棕试验试种品种，如果后期产量表现良好，则可作为我国引进推广品种加以利用。其次是种质RYL31、RYL36和RYL33，可以在海南、云南景洪州及粤西南地区进行试验试种，如果后期产量表现良好，则可作为区域性试验推广品种加以利用；种质RYL34和RYL39抗寒力中等、种质RYL32和RYL40抗寒力一般，可以在海南地区进行试验试种，如果后期产量表现良好，则可在海南地区进行试验推广品种小规模利用；种质RYL35和抗寒力最差，不宜作为试验试种品种。

参考文献

[1] 曹建华，林位夫，张以山. 中国油棕产业发展战略研究[M]. 北京：中国农业出版社，2012：1-8

[2] 刘慧英，朱祝军，吕国华﹒低温胁迫对嫁接西瓜耐冷性和活性氧清除系统的影响[J]﹒应用生态学报，2004，5（4）：659-662

[3] 陈贻竹，李晓萍，夏 丽，等﹒叶绿素荧光技术在植物环境胁迫研究中的应用[J]﹒热带亚热植物学报，1995，3（4）：79-86

[4] 郭发华，李碧秋，李美茹﹒6个玉米品种幼苗耐冷力鉴定[J]. 广东农业科学，1998（6）：8-9

[5] 陈少裕.膜脂过氧化对植物细胞的伤害[J]. 植物生理学通讯，1991，27（2）：84-90