4个观赏石榴品种抗寒性评价

赵丽娜，王庆军，陈 颖，罗 华，马 敏，李体松，赵亚伟

（枣庄市石榴研究中心，山东 枣庄277300）

石榴（Punica granatum L.）原产伊朗、阿富汗等地，在长期栽培以及传播过程中形成了许多变异资源，极大丰富了石榴的遗传多样性[1]。而观赏石榴是普通石榴的栽培变种，统称花石榴，具有花色丰富、花朵艳丽、花期较长、果形奇特等诸多优点，是公园、城市街道、社区、庭院等绿化，以及制作观花观果盆景的优良树种之一[2-3]。但最近几年我国北方各石榴产区冻害频繁发生，严重制约了我国石榴产业的发展[4-5]。目前，关于石榴抗寒性的研究主要集中于果用石榴[6-9]，而观赏石榴抗寒性的研究少见报道。因此，对观赏石榴品种抗寒性进行系统性研究尤为重要。

植物抗寒性的研究，大多采用人工模拟冷冻环境对植物组织进行低温处理，进而测定其相对电导率、可溶性糖、丙二醛、游离脯氨酸等与抗寒性相关生理指标的变化来评价其抗寒性[10-12]。本研究以4个观赏石榴品种1年生枝条为试材，采用人工模拟低温环境的方法，检测不同温度下枝条相对电导率、丙二醛、游离脯氨酸含量的变化，对其抗寒性进行评价，为观赏石榴的推广和抗寒育种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料采集与处理

2017年2月中旬，于枣庄市石榴国家林木种质资源库内，选择生长良好，无病虫害的4个石榴品种（‘峄城重瓣粉红甜’、‘峄城重瓣白花酸’、‘峄城重瓣玛瑙’、‘洛阳白马寺重瓣白’）各5个单株，从树冠中部的4个不同方位采集生长一致的粗约3cm、长约40cm的1年生枝条，装袋密封，迅速带到实验室。

将供试1年生枝条先用自来水冲洗杂质后，再用蒸馏水冲洗干净，吸干水分，剪成15cm左右小段，用石蜡将剪口密封，每个品种分8份，每份约10段，将同一温度处理的各品种枝条用干净纱布包好，装入自封袋，置于冰箱中。分别在4℃、0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃、-20℃、-24℃等不同温度下模拟低温处理。以4℃·h-1的速度降至所设温度后维持24h，之后以相同速度升至室温解冻，测定相关生理指标。

1.2 指标测定与数据分析

相对电导率用电导仪测定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定，脯氨酸含量采用茚三酮比色法测定[13]。试验重复3次。用Microsoft Excel软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫下观赏石榴枝条相对电导率的变化

如图1所示，各观赏石榴品种枝条的相对电导率随温度的降低总体呈“S”形增加趋势，说明低温胁迫使细胞膜受损，膜内电解质渗出，电导率增加。在4℃～-12℃之间，相对电导率增加缓慢。随着温度的持续降低，在-12℃～-20℃之间，相对电导率迅速增加，说明这个范围是细胞膜受损的敏感温度。但不同品种电导率迅速增加的温度段不同，其中，‘峄城重瓣玛瑙’在-12℃～-20℃相对电导率迅速增加，而其余3个品种电导率明显增加是在-16℃～-20℃。可见，与其它观赏石榴品种相比，‘峄城重瓣玛瑙’抗寒性较弱。在-20℃～-24℃之间，相对电导率缓慢升高并趋于平稳，说明-20℃以下细胞膜已基本被完全破坏。

图1 低温处理后枝条相对电导率变化Fig.1 Changes of relative conductivity in branches after low temperature treatments

2.2 低温胁迫下观赏石榴枝条丙二醛含量的变化

由图2可知，随着胁迫温度的降低，观赏石榴枝条MDA含量总体呈上升趋势。在低温胁迫初期MDA含量有一个缓慢下降的阶段，说明石榴通过自身调节能够适应稍低的温度环境，而后期MDA含量的升高，可能与低温胁迫的程度增加有关。不同温度下，观赏石榴品种MDA含量的增加程度不同。其中，在-12℃～-20℃，‘峄城重瓣玛瑙’MDA 含量增幅较大，其余三个观赏石榴MDA含量在-16℃～-20℃开始明显增加，说明‘峄城重瓣玛瑙’的抗寒性较低。在-16℃～-20℃，‘洛阳白马寺重瓣白’的上升幅度最小，说明其抗寒性较强，其次是‘峄城重瓣粉红甜’，而‘峄城重瓣白花酸’上升幅度较大，说明其抗寒性较低。因此，根据各观赏石榴品种在-12℃～-20℃的增加趋势，可将观赏石榴品种的抗寒性顺序排列为：‘洛阳白马寺重瓣白’＞‘峄城重瓣粉红甜’＞‘峄城重瓣白花酸’＞‘峄城重瓣玛瑙’。

图2 不同低温处理下枝条丙二醛含量变化Fig.2 Changes of MDA contents in branches atfer low temperature treatments

图3 不同低温处理下枝条脯氨酸含量变化Fig.2 Changes of free praline content in branches after low temperature treatments

2.3 低温胁迫下观赏石榴枝条游离脯氨酸含量的变化

如图3所示，低温胁迫下各观赏石榴枝条脯氨酸含量呈先升后降的变化规律。表明，前期不同观赏石榴品种通过体内脯氨酸含量的增加应对低温环境，而后期其含量下降可能与过度胁迫有关。各观赏石榴品种脯氨酸含量的峰值出现在不同温度，其中‘峄城重瓣玛瑙’和‘峄城重瓣白花酸’石榴的峰值出现在-8℃，而‘洛阳白马寺重瓣白’和‘峄城重瓣粉红甜’的峰值出现在-12℃。表明与前两者相比，‘洛阳白马寺重瓣白’和‘峄城重瓣粉红甜’可以在更低温度环境中通过保持较高的脯氨酸含量来保护细胞不受破坏。且‘洛阳白马寺重瓣白’的脯氨酸含量增幅比‘峄城重瓣粉红甜’要高；‘峄城重瓣白花酸’的脯氨酸增幅比‘峄城重瓣玛瑙’高。因此，依据脯氨酸峰值出现的温度和脯氨酸含量的增幅不同，可对观赏石榴抗寒性强弱进行排序：‘洛阳白马寺重瓣白’＞‘峄城重瓣粉红甜’＞‘峄城重瓣白花酸’＞‘峄城重瓣玛瑙’。

3 讨论

3.1 观赏石榴枝条电导率变化与抗寒性的关系

相对电导率反映了细胞膜的受损程度，可作为抗寒性评价的指标[8-10]。试验表明，随着温度的降低，枝条的相对电导率呈“S”曲线上升，这与前人研究结果一致[8-9]。根据在-12℃～-16℃时，‘峄城重瓣玛瑙’的增幅比其它品种较大，可得‘峄城重瓣玛瑙’的抗寒性较差。但是其余3个品种抗寒性强弱无法从图中看出，这需要进一步完善试验的温度设计，并根据logistic方程，计算半致死温度（LT50）才能评价其抗寒性。

3.2 观赏石榴枝条丙二醛含量变化与抗寒性的关系

低温胁迫使细胞膜受损，膜脂过氧化程度加重，膜脂过氧化产物MDA含量大量增加，使细胞代谢紊乱，最终导致植物死亡。低温胁迫下4个观赏石榴品种的MDA含量变化呈先稍微下降而后上升的变化规律，这与杨雪梅[12]等的研究结果略有不同。前期MDA含量的下降，可能是石榴自身调节对低温的适应过程，而之后其含量的上升则是低温持续胁迫的结果。这与姚芳[9]对软籽石榴、苏李维[10]对葡萄的研究结果一致。

3.3 观赏石榴枝条游离脯氨酸含量变化与抗寒性的关系

脯氨酸是细胞内一种渗透调节物质，当植物受到低温胁迫时，其含量会发生变化[14]。但脯氨酸与植物抗寒性的关系存在不同观点，李建设等[15]发现茄子体内脯氨酸含量与抗寒性成正相关，而有的学者认为脯氨酸含量不能反映番茄的抗寒性[16]。本试验低温胁迫下，4个观赏石榴品种脯氨酸含量均呈先升后降的变化趋势，前期脯氨酸含量的升高表明观赏石榴枝条通过渗透调节来提高其抗寒性，后期随着温度的降低，其含量逐渐下降，这可能与低温超过观赏石榴枝条的承受范围，造成其调节能力下降有关。脯氨酸峰值出现的温度越低，表明该品种渗透调节能力越强，可以更有效的应对低温环境，因而其抗寒能力也越强，这与姚芳[9]对软籽石榴、陈雅君等[17]对苜蓿的研究结果一致。

低温胁迫下，观赏石榴作为一个有机整体应对低温环境，其生理指标的变化存在着内在联系，因此，运用单一指标很难反映观赏石榴的抗寒性，也不能充分揭示其抗寒机理。为了更全面准确的鉴定观赏石榴的抗寒性，应对其多个生理指标，如半致死温度、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、SOD等进行测定，运用主成成分分析、隶属函数等统计分析方法，并结合田间试验，才能更好的评价石榴的抗寒性。

参考文献：

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