高温胁迫下猕猴桃幼苗相关生理指标的变化

钟敏 张文标 黄春辉 陶俊杰 曲雪艳 吴寒 徐小彪

摘要：以猕猴桃属毛花猕猴桃和中华猕猴桃幼苗为材料，采用不同高温处理，探明高温胁迫对猕猴桃幼苗耐热性相关生理指标的影响。结果表明，两种猕猴桃幼苗随高温胁迫处理温度的升高，其叶绿素含量均表现出持续降低的趋势；脯氨酸（Pro）含量随温度升高呈先下降再上升的规律；丙二醛（MDA）含量则持续增加；过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活力均呈现出先小幅度波动再增加的规律。在高温胁迫下，猕猴桃幼苗会随温度的变化产生相应生理适应变化，植物的耐热性是各耐热生理指标综合作用的结果，且在38～40℃高温条件下，毛花猕猴桃幼苗各项耐热指标综合表现优于中华猕猴桃幼苗。

关键词：毛花猕猴桃；中华猕猴桃；耐热性；生理指标

中图分类号：S663.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）07-0096-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.07.022

Effects of High Temperature Stress on Related Heat-resistance Index

in Kiwifruit Seedlings

ZHONG Mina，b，ZHANG Wen-biaob，HUANG Chun-huib，TAO Jun-jieb，QU Xue-yanb，WU Hanb，XU Xiao-biaoa，b

（a.College of Agronomy；b.Kiwifruit Institute，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China）

Abstract： In order to elucidate the influences of high temperature on the physiological and biochemical indexes of the seedlings of kiwifruit，the seedlings of the A. eriantha and the A. chinensis were treated with different high temperature. The physiological and biochemical levels of The chlorophyll content（CC），proline content，malondialdehyde content（MDA），peroxidase activity（POD），superoxide dismutase activity（SOD） and catalase activity（CAT） were measured. The result indicated that the CC content of the two kiwifruit seedlings increased with the high-temperature stress. The proline content decreased with the lower temperature then increased with higher temperature. The MDA increased continuously； The activity of POD，SOD and CAT showed a small fluctuation before increasing. Under high-temperature stress，the kiwifruit seedlings have physiological and biochemical responses to adapt the change of temperature. Under the condition of 38～40 ℃，the resistance of A. eriantha and seedlings was better than the A. chinensis seedlings.

Key words： A. chinensis；A. eriantha；heat resistance；physiological and biochemical indexes

隨着工业的迅速发展，甲烷、CO2等温室气体的排放量增加，使全球气温呈逐步上升态势。相关研究表明，全球平均温度将每10年升高0.3 ℃[1]。近几年，由于温室效应现象的加剧，全球气温不断上升，高温胁迫已影响到许多地区的农业产业[2，3]，研究植物在受到高温胁迫时的生理变化和抗逆性机制具有重大意义。近年来，植物抗热性研究已成为植物生理研究的热点之一，学者在甘蓝[4]、芍药[5]、苹果[6]等植物上的研究表明，在受到热胁迫时，植物体内的生理指标如叶绿素、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）含量和抗逆相关酶活性都会发生变化，可以作为耐热性研究的指标。

猕猴桃（Actinidia）是一种不耐高温的藤本果树，气温达35 ℃时，叶片和果实就极易发生灼烧而遭受高温伤害[7]。高温可造成枝、叶和茎灼伤，使叶片衰老脱落，抑制芽和根的生长，严重时影响到果实的颜色，甚至导致产量降低。已有研究者对美味猕猴桃进行热处理，探寻高温胁迫对美味猕猴桃的生理效应[8]，但未见对其他猕猴桃种类的耐热性研究。为此，本试验探讨了不同高温胁迫处理对毛花猕猴桃和中华猕猴桃幼苗耐热性相关生理指标的影响，旨在为猕猴桃抗热栽培及耐热机理研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料采自江西省奉新县猕猴桃研究所内的毛花猕猴桃品种赣猕6号和中华猕猴桃庐山香，种子采集后常规层积处理，苗床播种于2015年3月萌发，幼苗移栽于配有营养土的花盆中，待盆栽苗长至功能叶片成熟后，取生长势良好、长势一致的幼苗放入PGX-450C智能光照培养箱（上海谷宁仪器有限公司），在昼/夜12 h/12 h，25、30、35、38、40 ℃下的温度梯度分别处理2 d，每个温度梯度每个品种取6盆。不同温度处理后取成熟一致的叶片为测定样品，分为2份。一份立即测定脯氨酸、叶绿素含量，另一份用液氮处理作为测定MDA含量，过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性的试验材料，试验重复3次。

1.2 方法

1.2.1 叶片贮藏及处理 供试猕猴桃叶片分别用液氮处理后置于超低温冰箱保存，试验时在冰浴条件下加缓冲液碾磨成匀浆，用低温冷冻离心机离心，上清液为制备的粗提液。

1.2.2 各生理指标测定方法 叶绿素含量测定参照Arnon法[9]；Pro含量测定选用酸性茚三酮法[10]；MDA测定参照高俊凤的方法[11]；POD活性采用愈创木酚比色法测定[12]；CAT活性测定选用紫外吸收法[13]；SOD活性测定选用氮蓝四唑（NBT）法[13]进行测定。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理下猕猴桃幼苗叶绿素含量的变化

随着温度的升高，两种猕猴桃幼苗叶绿素含量都表现出持续降低的趋势（图1）。赣猕6号和庐山香幼苗叶绿素含量从25～30 ℃，分别降低6.55 和13.83 mg/100 g；从30～35 ℃，分别降低11.06和11.36 mg/100 g；从35～38 ℃，分别降低4.07和9.74 mg/100 g；从38～40 ℃，分别降低12.73和19.65 mg/100 g。

2.2 不同温度处理下猕猴桃幼苗Pro含量的变化

不同温度处理后，猕猴桃叶片中脯氨酸含量变化见图2。两种猕猴桃幼苗的Pro含量都在25～30 ℃时下降，且庐山香幼苗下降更为明显。温度超过30 ℃之后，Pro含量随着温度的升高而增加，赣猕6号和庐山香叶片中Pro含量在30～35 ℃，分别增加25%和5%；35～38 ℃增幅分别为136%和227%；38～40 ℃增幅分别为221%和173%。

2.3 不同温度处理下猕猴桃幼苗MDA含量的变化

从图3可以看出，两种猕猴桃幼苗的MDA含量都随着温度的升高持续增加，赣猕6号和庐山香叶片中的MDA含量从25～30 ℃增幅分别为22%和12%；从30～35℃增幅分别为2%和14%；从35～38 ℃增幅分别为77%和127%；从38～40 ℃增幅分别为86%和169%。

2.4 不同温度处理下猕猴桃幼苗POD活性的变化

如图4所示，两种猕猴桃幼苗的POD活性隨温度的变化趋势都是先增加后降低再增加，且在25～30 ℃都大幅度增加；赣猕6号幼苗的POD活性在30～35 ℃继续增加，在35～38 ℃降低；而庐山香幼苗的POD活性则在30～38 ℃持续降低。38～40 ℃时，两者都增加，赣猕6号幼苗增加明显，而庐山香幼苗较38 ℃略有增加。

2.5 不同温度处理下猕猴桃幼苗CAT活性的变化

植物体内的代谢以及抗性与其CAT活性有关[14]。CAT活性变化趋势与可溶性蛋白质含量变化相似，赣猕6号和庐山香幼苗的CAT活性变化如图5所示。两种猕猴桃幼苗的CAT活性都在25～30 ℃增加，在30～35 ℃降低，在35～38 ℃再增加，且增幅最大。赣猕6号叶片中CAT活性在38～40 ℃还在大幅度增加，而庐山香的CAT活性则在38～40 ℃开始急剧降低。

2.6 不同温度处理下猕猴桃幼苗SOD活性的变化

SOD的作用主要是把超氧阴离子转化为H2O2和O2[15]。从图6可以看出，两种猕猴桃幼苗中SOD活性均随温度先下降后上升。在25～35 ℃，赣猕6号幼苗SOD活性随温度上升而降低，在35～40 ℃持续增加，在38 ℃后增幅最大，在40 ℃时SOD活性达到1 843.85 U/g，为38 ℃时的3.29倍；庐山香幼苗的SOD活性在25～30 ℃随温度上升而降低，在30～40 ℃随温度上升而增加，且增幅较为稳定。

3 小结与讨论

江西地处亚热带地区，耐热性是猕猴桃品种在长江流域适应性组成的一个重要方面，本研究对毛花猕猴桃赣猕6号幼苗和中华猕猴桃庐山香幼苗的耐热生理指标进行了分析。

由于光合作用对高温最为敏感，而叶绿素是植物进行光合作用的关键物质，高温胁迫会导致叶绿素含量明显降低[16]，叶绿素含量下降幅度小的品种耐热性较强[17-20]。猕猴桃幼苗叶片中叶绿素含量随温度的增加而降低，其中庐山香幼苗叶绿素含量下降幅度明显大于赣猕6号。

高温胁迫下，植物失水严重，可溶性蛋白质具有渗透调节和防止细胞质脱水的作用[21]，Pro能提高原生质的亲水性，利于保护细胞。多数学者认为，耐热性越好的品种，Pro含量上升幅度越明显[22]。两种猕猴桃幼苗中Pro含量随温度升高表现出先下降后上升的过程，这与辛雅芬等[23]在水稻上研究结果一致。

MDA是膜脂过氧化作用的最终产物，其含量高低标志着膜脂过氧化程度，同时间接反映出植物组织抗氧化能力的强弱[24]。有研究表明，植物处于高温胁迫下，体内MDA含量随温度升高而增加，热敏感品种MDA含量上升幅度明显高于耐热性好的品种[23，25]。试验结果表明，随着温度的增加，赣猕6号和庐山香幼苗中MDA的含量均增加，其中庐山香幼苗MDA含量上升幅度大于赣猕6号。

随着胁迫温度持续的增长，两种猕猴桃幼苗中POD、SOD和CAT活力均呈现出先小幅度波动再增加的规律，这与在菊花[26]、观赏凤梨[27]、水稻幼苗[28]上的研究结果一致。植物一般在升温时会通过提高自身抗氧化酶活性来减少或清除活性氧，使细胞尽量维持正常的生理功能，以适应高温逆境，这也被称为植物的保护性应激反应[26，27]。在温度达到38～40 ℃时，中华猕猴桃幼苗中CAT与SOD活力大幅下降，这可能是由于温度过高，超过中华猕猴桃幼苗所能够承受的极限时，酶活性也因活性中心被破坏而下降[28，29]。研究者通过对高温胁迫下抗氧化酶活性来判断植物耐热性强弱，发现不同植物的抗氧化酶活性的变化趋势表现不同[22，26，30-32]，耐热性好的材料其抗氧化酶活性都明显更高[31]。

综合对耐热性相关生理指标的比较，毛花猕猴桃幼苗的耐热性优于中华猕猴桃幼苗。毛花猕猴桃幼苗在40 ℃时综合表现更为优异，所测各项耐热性相关生理指标除叶绿素外均随着温度的升高而增加，并且多项测试指标都表明毛花猕猴桃幼苗可以承受更高温度的高温胁迫。有关猕猴桃幼苗的耐热机理还有待进一步研究。

参考文献：

[1] JONES P D，NEW M，PARKER D E，et al. Surface air temperature and its changes over the past 150 years[J].Rev Geophys，1999，37：173-199.

[2] 施正屏，林玉娟.全球暖化与低碳农业发展战略之路径选择[J].台湾农业研究，2010（5）：6-11.

[3] 张志忠，黄碧琦，吕柳新.蔬菜作物的高温伤害及其耐热性研究进展[J].福建农林大学学报，2001，31（2）：203-207.

[4] 闫圆圆，曾爱松，宋立晓，等.结球甘蓝幼苗耐热性鉴定方法及耐热生理[J].江苏农业学报，2016，32（4）：885-890.

[5] 张佳平，李丹青，聂晶晶，等.高温胁迫下芍药的生理生化响应和耐热性评价[J].核农学报，2016，30（9）：1848-1856.

[6] 庞 勇.高温胁迫对苹果生理效应及耐热性诱导的研究[D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2004.

[7] 张指南，侯志杰.中华猕猴桃的引种栽培与利用[M].北京：中国农业出版社，1999.

[8] 耶兴元.高温胁迫对猕猴桃的生理效应及耐热性诱导研究[D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2004.

[9] 麻明友，麻成金，肖桌柄，等.猕猴桃叶中叶绿素的提取研究[J].食品工业科技，2006（6）：140-143.

[10] 郝建军，康宗利，于 洋.植物生理学实验技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

[11] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2006.

[12] 曹建康，姜微波，赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京：中国轻工业出版社，2007.

[13] 邹 琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社，2004.

[14] 刘德良，赖万年.夏季梅花品种耐热性生理生化指标研究[J].北方园艺，2012（2）：57-61.

[15] 马德华，庞金安，温晓刚，等.黄瓜无毛突变体的生理特性研究[J].园艺学报，2002，29（3）：282-284.

[16] 潘瑞炽.植物生理学[M].第4版.北京：高等教育出版社，2001.

[17] 王才林，仲维功.高温对水稻结实率的影响及其预防对策[J].江苏农业科学，2004（1）：15-18.

[18] 任昌福，陈安和，刘保国.高温影响杂交水稻开花结实的生理生化基础[J].西南农业大学学报，1990（12）：440-443.

[19] 雷东阳，陈立云，李稳香，等.高温对不同杂交稻开花期影响的生理差异[J].农业现代化研究，2005，26（5）：397-400.

[20] TEWARI A K，TRIPATHY B C. Temperature-stress-induced impairment of chloropyll biosynthetic reactions in cucumber and wheat[J]. Plant Physiology，1998，117：851-858.

[21] 杨华庚，颜速亮，陈慧娟，等.高温胁迫下外源茉莉酸甲酯、钙和水杨酸对蝴蝶兰幼苗耐热性的影响[J].中国农学通报，2011， 27（28）：150-157.

[22] 王凯红，刘向平，张乐华，等.5种杜鹃幼苗对高温胁迫的生理生化响应及耐热性综合评价[J].植物资源与环境学报，2011， 20（3）：29-35.

[23] 辛雅芬，石玉波，沈 婷，等.4种植物抗热性比较研究[J].安徽农业科学，2011，39（8）：4431-4432，4501.

[24] 李成琼，宋洪元，雷建军，等.甘蓝耐热性鉴定研究[J]. 西南农业大学学报，1998，20（4）：298-301.

[25] ZHOU W H，XUE D W，ZHANG G P. Identification and physiological characterization of thermo-torerant rice genotypes[J]. Journal of Zhejiang University（Agric & Life Sci.），2012，38（1）：1-9.

[26] 劉易超，杨际双，肖建忠，等.高温胁迫对菊花叶片部分生理参数的影响[J].河北农业大学学报，2011，34（6）：46-49.

[27] 段九菊，王云山，康黎芳，等.高温胁迫对观赏凤梨叶片抗氧化系统和渗透调节物质积累的影响[J].中国农学通报，2010，26（8）：164-169.

[28] 黄显波，严 寒，胡建林，等.高温胁迫下水稻幼苗几个相关生理指标的变化[J].长江大学学报（自然科学版），2008，5（2）：50-53.

[29] 吴友根，林尤奋，李绍鹏，等.热胁迫下菊花生理变化及其耐热性指标的确定[J].江苏农业学报，2009，25（2）：362-365.

[30] 王 进，欧 毅，武 峥，等.高温胁迫对早熟梨生理效应和早期落叶的影响[J].西南农业学报，2011，24（2）：546-551.

[31] 李荣华，郭培国，张 华，等.高温胁迫对不同耐热性菜心材料生理特性的差异研究[J].北方园艺，2012（1）：1-6.

[32] 朱 静，杨再强，李永秀，等.高温胁迫对设施番茄和黄瓜光合特性及抗氧化酶活性的影响[J].北方园艺，2012（1）：63-68.