低温胁迫对俄罗斯大果沙棘抗寒生理指标的影响

吴飞 朱生秀 向江湖 李万栋

摘要[目的]探讨不同低温条件下，沙棘抗寒生理指标变化及与抗寒性的关系。[方法]以俄罗斯大果沙棘1年生枝条为试验材料，通过-30～-10 ℃低温胁迫处理，测定其含水量、渗透调节物质、保护酶活性指标与抗寒性的关系。[结果]沙棘在低温条件下，枝条中自由水/束缚水比值较小，丙二醛含量随温度的变化而呈规律性变化；可溶性糖、可溶性蛋白含量随温度呈相反的变化趋势；随着温度的降低，沙棘枝条中保护酶活性增强。[结论]沙棘应对低温能力较强，通过各生理指标调节系统稳定，具有较强的渗透调节能力。

关键词沙棘；低温胁迫；抗寒指标；渗透调节物质；保护酶活性

中图分类号S793.6；Q945.18文献标识码A文章编号0517-6611（2017）10-0013-03

Effects of Low Temperature Stress on Physiological Indexes of Hippophae rhamnoides Hrm.Variety from Russia

WU Fei，ZHU Shengxiu，XIANG Jianghu et al

（Xinjiang Oasis in the Western Ecological Development Co.， Ltd.， Karamay， Xinjiang 834000）

Abstract[Objective] To investigate the physiological indexes of Hippophae rhamnoides and its relationship with cold resistance under the different low temperature.[Method] Oneyear old Russian Hippophae rhamnoides branches was used as experimental materials，and through -30--10 ℃ low temperature stress treatment， measured water content， osmotic adjustment， the relationship protected activity index and cold resistance.[Result] After low temperature treatment， shoots free water / bound water ratio was small， and MDA content changed with temperature regularly； Soluble sugar， soluble protein content with temperature showed the opposite trend； With decreasing temperature， the protection activity of Hippophae rhamnoides increased. [Conclusion] Hippophae rhamnoides has strong cold resistance， regulating system stability through physiological indices， with strong osmotic adjustment ability.

Key wordsHippophae rhamnoides；Low temperature stress；Cold resistance index；Osmotic adjustment；Protective enzyme activity

俄罗斯大果沙棘（Hippophae rhamnoides Linn.variety from Russia）是胡颓子科沙棘属的多年生落叶灌木，是从俄罗斯引进的优良品种[1]。由于其具有广泛的适应性，加之移栽成活率高，生长较快，抗寒性强，耐干旱，耐瘠薄，是防治水土流失、防风固沙、改善生态环境的“生态先锋树种”[2-3]。

沙棘品种较多，目前国内研究、应用较多的是中国沙棘[3]，但由于中国沙棘普通存在枝条刺多、果实小、采摘困难等瓶颈问题，导致沙棘经济效益低，制约了沙棘产业的良性发展。针对以上问题，国内许多科研单位、企业尝试从国外引进果大、口感好的沙棘品种，但由于缺乏对引进品种适应的研究，导致引进的品种栽植成活率低，区域适应性差，品種在国内栽培范围小，没有形成规模。新疆区域辽阔，区域气候差异较大，因此，对于引进品种的适应性尤其是对新疆冬季低温的适应性研究显得极其重要。鉴于此，笔者对俄罗斯大果沙棘品种的1年生休眠枝，利用人工低温胁迫处理，测定枝条内含水量、丙二醛含量、渗透调节物质含量、保护酶活性等生理指标，研究了俄罗斯大果沙棘枝条的几个抗寒生理指标的变化规律与抗寒性的关系，旨在为新疆沙棘栽培品种的选择及推广应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地设在新疆克拉玛依市大农业开发区。地处准噶尔盆地北缘，受古尔班通古特沙漠影响，属典型北温带大陆性干燥荒漠气候，日照时间长，降雨稀少，蒸发强烈，受大风、浮尘、霜冻威胁重。海拔为270～500 m，地区温度年较差34～36 ℃。

1.2试验材料

2015年9月采样，以俄罗斯大果沙棘1年生枝条为试材，要求枝条充分成熟，均匀整齐，剪留长度20 cm。用聚乙烯自封袋包好后立即装入冰盒带回实验室。

1.3试验设计

将供试材料用自来水和蒸馏水冲洗多次后，用塑料袋分装好放在4 ℃的低温冷冻冰箱中冷藏待处理，试验处理温度为-10、-15、-20、-25、-30 ℃，在设定温度下保持4 h，取出后放在4 ℃冷藏冰箱中解冻，测定其相关生理生化指标。每个处理设3个重复。

1.4测定指标与方法

自由水和束缚水的测定参照张志良[4]的方法；丙二醛（MDA）、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸（Pro）含量的测定参照李合生[5]的方法；超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性的测定参照李合生[5]的方法。

1.5数据处理

试验数据的采集与处理采用Excel 2010作图和SPSS 17.0软件中的LSD多重比较法比较数据之间的差异显著性，数据均为平均值。

2结果与分析

2.1沙棘枝条含水量与抗寒性的关系

植物组织中的水分以自由水和束缚水2种状态存在。由表1可知，沙棘枝条中自由水和束缚水含量的比值与温度有密切的关系。随着处理温度的减低，沙棘枝条中的总含水量呈逐渐降低的趋势。在-20～-10 ℃，随处理温度的降低，自由水/束缚水比值逐渐下降；在-30～-20 ℃，随处理温度的降低，自由水和束缚水含量缓慢下降，但自由水/束缚水比值几乎不发生变化。沙棘枝条中自由水/束缚水比值较低，说明细胞液浓度高，保水能力强，抗寒能力较强。

2.2沙棘枝条细胞膜变化与抗寒性的关系

膜质过氧化产物MDA含量的高低与细胞膜的伤害程度在一定程度上呈正相关。由图1可知，当温度在-20～-10 ℃的变化过程中，MDA含量表现缓慢降低的趋势，但变化幅度较小，之后随着处理温度的降低，温度在-25～-20 ℃时沙棘枝条中MDA含量急剧降低，温度在-30～-25 ℃时增幅减小，温度在-30 ℃时表现为最高，为0.18 mmol/g。在不同低温变化过程中，沙棘枝条中MDA含量的变化不同。

表3结论与讨论

生理生化指标如自由水、束缚水、可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸等都与植物抗寒性有密切关系。该研究发现，经过低温胁迫，俄罗斯大果沙棘枝条中各生理指标均会发生一定的改变。在整个低温变化过程中，俄罗斯大果沙棘枝条中的水分含量在46%以上，自由水/束缚水比值较低，表现出较高的抗低温胁迫能力。这与郭修武等[6]的研究结果“抗寒力强的株系保水能力强，抗寒力弱的保水能力差”一致。丙二醛（MDA）是膜脂过氧化的最终产物，对质膜有毒害作用，其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度[7-8]。该研究中，随着处理温度的降低，沙棘枝条中MDA含量逐渐增加，这与曹建东等[9]在葡萄上的研究结果一致。

在逆境条件下，植物细胞会积累大量的渗透调节物质来调节细胞质的渗透势，赋予植物渗透调节的能力以防止细胞过度失水[10]。可溶性糖和可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质，该试验结果表明，随着处理温度的降低，俄罗斯大果沙棘枝条中可溶性糖表现为先升高后缓慢降低的趨势，而可溶性蛋白的含量表现先降低后升高的趋势，二者变化表现相反的变化趋势，维持细胞内渗透调节平衡。

游离脯氨酸含量长期以来一直作为植物抗寒鉴定指标之一，是植物细胞质的渗透调节物质，能防止活性氧对膜脂的过氧化作用[11]。其含量的变化是植物对逆境条件的一种适应性变化或者自卫反应，植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性[12]。该研究结果表明，俄罗斯大果沙棘枝条中脯氨酸含量随温度的降低先降低，后随温度的降低持续上升，但均维持一个较低水平，说明俄罗斯大果沙棘应对低温的能力较强，使渗透调节系统维持在一个相对稳定的状态，保证俄罗斯大果沙棘抵抗低温的能力。

超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）被称为植物细胞防御系统的保护酶。植物抗寒性的高低与细胞防御自由基保护系统能力的高低密切相关[13]。该研究结果表明，俄罗斯大果沙棘枝条中保护酶在植物体内的浓度和活性的高低与植物的抗寒性强弱有密切的关系，胁迫温度较高时，沙棘枝条SOD、POD活性升高；随着温度的降低，SOD、POD活性开始降低，表明胁迫温度较高时，酶活性升高，清除体内自由基能力强，膜伤害程度低，但随着胁迫加重，酶活性降低，体内自由基积累量增加，膜伤害加重，沙棘受到低温伤害。

综上所述，在低温胁迫条件下，俄罗斯大果沙棘表现较强的抗寒性，温度在-30～-10 ℃时，枝条中的渗透调节物质含量增加，保护酶活性表现不规律变化，维持渗透调节系统平衡，降低细胞膜受害程度。

45卷10期吴 飞等低温胁迫对俄罗斯大果沙棘抗寒生理指标的影响

参考文献

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