池敏杰,刘育梅
(厦门华侨亚热带植物引种园/厦门市植物引种检疫与植物源产物重点实验室,福建 厦门 361002)
番荔枝Annona squamosa属番荔枝科番荔枝属落叶小乔木,原产热带美洲,又称释迦果、洋菠萝、佛头果等,是世界五大热带水果之一[1]。番荔枝适合生长于深厚、肥沃、排水良好的沙壤土,喜光、喜温暖湿润气候,不耐寒,生长温度要求全年平均气温22 ℃以上,果实成熟期在6月至11月之间[2]。番荔枝因其果肉白嫩香甜、营养丰富、适应性强,成为我国热带地区重要的水果之一,具有较高的经济价值。
番荔枝引入我国有近 400年历史,关于其育种与栽培研究较多[3—10]。近年来,对于番荔枝的研究多集中于番荔枝中内脂、多糖等对人体有益,尤其是抗癌成分等方面[11—13]。由于我国特殊的地理位置,番荔枝在冬季容易受到寒流的侵袭,造成产量减少,经济损失严重。但是,目前对于番荔枝抗寒性的研究较少[14—15]。本研究对3种番荔枝属植物的抗寒性进行分析,旨在为番荔枝品种选育和利用提供理论基础。
圆滑番荔枝A.glabra和刺果番荔枝A.muricata实生苗,凤梨释迦A.×atemoya嫁接苗,均为厦门华侨亚热带植物引种园种植的2年生苗。每种挑选苗高40~60 cm、长势旺盛、无明显病虫害植株50株,待用。
于11月20日至12月5日期间,用人工气候箱对植株进行低温胁迫处理,处理温度梯度为15 ℃、10 ℃、5 ℃,并以自然状态下生长温度(20 ℃)为对照。每种处理选择5株苗木,在人工气候箱中处理10 d,常规栽培管理。
处理结束后,挑选新鲜成熟叶作为测试材料,每种苗木各处理均采集3个重复样品。采用蒽酮法测定可溶性总糖含量[16];采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量[16];采用试剂盒法测定丙二醛(MDA)含量以及过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,试剂盒货号分别是 MS1401、MS1502、MS1500,均购于上海索桥生物科技有限公司。
低温状态下,植物的过氧化物酶会发生变化,植物抗寒能力的提高与过氧化物酶活性的变化相伴相随。不同低温胁迫下过氧化物酶活性与常温(20 ℃)下比较,结果显示,15 ℃时三种番荔枝POD活性均出现大幅降低。但随着胁迫温度的降低,三种番荔枝POD活性均出现上升趋势,其中圆滑番荔枝上升最为明显,其次是刺果番荔枝,凤梨释迦过氧化物酶上升最慢(表1,图1: A)。
与常温(20 ℃)处理比较,15 ℃时只有圆滑番荔枝SOD活性出现轻微升高,凤梨释迦和刺果番荔枝SOD活性都出现降低。至10 ℃时,凤梨释迦SOD活性降低60%左右,圆滑番荔枝降低30%左右,刺果番荔枝比15 ℃时反而轻微上升,但仍低于对照。5 ℃胁迫温度下,三种番荔枝SOD活性进一步降低,刺果番荔枝SOD活性降幅最小,其次是圆滑番荔枝,降幅最大的是凤梨释迦(表1,图1: B)。
低温胁迫环境下,三种番荔枝MDA含量均较常温(20 ℃)下出现了增长(表1)。15 ℃时,凤梨释迦增长最多,其次是圆滑番荔枝,最后是刺果番荔枝;10 ℃时MDA的增加幅度减小,但是含量最低的仍然是凤梨释迦,圆滑番荔枝和刺果番荔枝MDA值相当(图1: C)。5 ℃时,刺果番荔枝MDA含量突增至最高,圆滑番荔枝和凤梨释迦MDA含量相比10 ℃时只有小幅度提升,但低于15 ℃(表1)。
表1 低温胁迫对3种番荔枝属植物抗寒生理生化指标的影响Table 1 Effect of low temperature stress on physiological indexes of cold resistance to 3 species of Annona
低温胁迫下,三种番荔枝可溶性蛋白含量均高于常温(20 ℃)(表1)。15 ℃时,三种番荔枝可溶性蛋白增长量都在20%以内;10 ℃和5 ℃时,刺果番荔枝的可溶性蛋白增长量明显高于圆滑番荔枝和凤梨释迦(图 1: D)。
低温胁迫下,3种番荔枝的可溶性总糖含量高于常温(20 ℃)对照。10 ℃和5 ℃时,刺果番荔枝的可溶性总糖含量增幅高于圆滑番荔枝和凤梨释迦,凤梨释迦在10 ℃时可溶性总糖含量增幅与圆滑番荔枝相近,但在5 ℃时增幅扩大(图1: E)。
图1 不同低温胁迫对3种番荔枝属植物生理指标的影响Fig.1 Effects of different low temperature stress on physiological indexes of 3 species of Annona
植物遭受低温胁迫后会产生一定的抗逆保护作用,其生理生化指标会发生变化。3种番荔枝属植物的SOD活性、POD活性、MDA含量、可溶性总糖含量、可溶性蛋白含量5项指标在经受低温胁迫后皆发生变化[17—18]。
凤梨释迦、圆滑番荔枝、刺果番荔枝在进行人工低温胁迫后,其POD活性在15 ℃低温胁迫下均出现大幅下降,当低温胁迫达到5 ℃时,刺果番荔枝和圆滑番荔枝POD活性出现明显增加并高于常温水平,只有凤梨释迦POD活性仍然低于常温水平。3种番荔枝在三个低温梯度下的SOD活性接近或低于常温水平,5 ℃下刺果番荔枝SOD活性下降最少,圆滑番荔枝次之,凤梨释迦下降最多。3种番荔枝MDA含量在15 ℃时出现不同程度的增加,增加幅度依次为凤梨释迦>圆滑番荔枝>刺果番荔枝。在低温胁迫下,3种番荔枝可溶性蛋白增加情况为刺果番荔枝增量最大,圆滑番荔枝次之,凤梨释迦增加最少。可溶性总糖的增加情况也是刺果番荔枝增加最大,但其次为凤梨释迦,最低的是圆滑番荔枝。
SOD和POD是植物细胞膜的保护酶,酶活性越高,植物的抗逆性越强。MDA表示逆境胁迫对植物细胞膜的危害程度,MDA越低表示受损害越小。可溶性蛋白和可溶性总糖的含量与植物抗寒性成正比关系。因此,综合上述5项生理生化指标的测定结果,可以得出三种番荔枝的抗寒特性强弱顺序:刺果番荔枝>圆滑番荔枝>凤梨释迦。