枣休眠与解除过程中生理生化变化的研究

杨小曼，谭智军，张川疆，梁文锋，林敏娟

（1 塔里木大学植物科学学院/南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程试验室/新疆生产建设兵团南疆特色果树生产工程试验室，新疆阿拉尔 843300；2 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护与利用重点试验室，新疆阿拉尔）

枣树休眠是其生长发育过程中的一个暂停现象，是植物经过长期演化而获得的一种对环境条件及季节性变化的生物学适应性[1]。其中糖类物质作为果树重要的生命物质，通过体内不断积累糖类物质进行代谢来维持休眠期树体的生命活动。其间的糖代谢受休眠深度、外界环境因素的影响及树种本身遗传物质的调控[2]，其糖含量在休眠前期积累迅速，休眠中期积累逐步达到最高值，而后在休眠后期至打破休眠的萌芽前迅速降低[3]。在低温条件下糖类作为植物体内的重要能源和保护物质在自然越冬期间其含量变化与芽安全越冬有关[4]。碳水化合物在果树的休眠过程中可以显著提高果树的抗逆性、抗寒性并在果树体内碳水化合物代谢途径会发生相应的变化以适应低温环境，而其中作为贮藏养分的碳水化合物种类及量的变化是较为敏感的生理指标之一[5-6]。周延[7]研究发现米枣花芽可溶性蛋白质含量在越冬初期下降，而在越冬中期出现高峰期。脯氨酸不仅与抗寒锻炼有关,而且与打破休眠、萌芽有关[8]。且在冬季果树休眠中，花芽内游离氨基酸从自然休眠到被迫休眠花芽萌发呈明显升高趋势。通过新疆北部地区果树抗寒性的研究表明[9]，果树在低温胁迫条件下脯氨酸含量逐渐降低，所以枣枝条形成层内的脯氨酸含量随着低温累积也应该呈现降低趋势。

因此，本试验以不同需冷量的3 个品种屯屯枣、胎里红、尜尜枣枝条为研究对象，对其枣枝条自然休眠过程中的可溶性蛋白质、脯氨酸、淀粉、可溶性糖以及糖组分进行较为全面的研究，以得出枣树休眠过程中生理生化变化规律，为揭示枣休眠解除的生理生化标志及休眠机理提供理论支持，同时也为枣树设施栽培中打破休眠提供部分基础资料,制定出有效的果树栽培措施，并对生产上推迟或提早枣树的萌芽开花进行周年生产具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验选取塔里木大学园艺试验站红枣资源圃内需冷量不同的3 个品种：屯屯枣、胎里红、尜尜枣的当年生枣头枝。从枣树落叶后的10 月底至第2 年的1 月中旬，每7d 取1 次样，从枣树树冠的外围中上部选取具有代表性的一年生枣头枝。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理。将采回的样品进行以下处理：首先清洗试材，自来水→2 次自来水→3 次蒸馏水→2 次去离子水；然后把材料剪成1～2mm 的圆片，用打样机研磨成均匀粉末后用液氮处理置于超低温冰箱保存备用。

1.2.2 生理生化指标测定方法。碳水化物含量的测定：可溶性糖含量、淀粉的测定采用蒽酮比色法；葡萄糖、蔗糖、果糖含量采用高效液相色谱法测定；可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝G-250 法；脯氨酸含量采用酸性茚三酮测定（每项指标各重复3 次）。

1.3 数据处理

运用Excel 软件进行数据处理，用DPS9.01 统计软件作方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同枣品种休眠期间生理生化变化的研究

2.1.1 休眠期间可溶性糖含量变化。从图1 可以看出，供试材料可溶性糖含量总体呈‘上升-下降-上升-下降-上升-下降’的变化趋势。‘尜尜枣’枝条内可溶性糖含量在11 月5 日达到最大，10 月29 日最低，11 月5 日～11 月12 日、11 月19 日～12 月3 日、12 月10 日～12 月17 日以及12 月24 日～12 月31 日直线下降，10 月29 日～11 月5 日、12 月3 日～12 月10 日、12 月17 日～12 月24 日直线上升；‘屯屯枣’枝条内可溶性糖含量在11 月5 日达到最大，11 月19 日最低，10 月29 日～11 月5 日、11 月19 日～12 月3 日以及12 月31 日～翌年1 月7 日直线上升，11 月12 日～11月19 日直线下降；‘胎里红’枝条内可溶性糖含量在12 月24 日达到最大，11 月12 日达到最低，11 月26日～12 月3 日、12 月17 日～12 月24 日以及12 月31日～翌年1 月7 日直线上升，12 月24 日～12 月31日、1 月7 日～1 月14 日直线下降。

10 月29 日枝条内可溶性糖含量‘尜尜枣’和‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’；11 月5 日、11 月12 日、11月26 日枝条内可溶性糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’，‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’；11 月19 日、12 月10 日枝条内可溶性糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’和‘胎里红’；12 月17 日枝条内可溶性糖含量‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’；1 月14 日枝条内可溶性糖含量‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’。

图1 休眠期间可溶性糖含量变化

2.1.2 休眠期间果糖含量变化。从图2 可以看出，供试材料果糖含量总体上呈“上升-下降”的变化趋势。‘尜尜枣’枝条内果糖含量在11 月5 日达到最大，12 月17日最低，10 月29 日～11 月5 日直线上升，12 月10 日～12 月17 日直线下降；‘屯屯枣’枝条内果糖含量在11月26 日达到最大，11 月19 日最低，10 月29 日～11 月5 日、11 月19 日～11 月26 日以及12 月24 日～12 月31 日直线上升，11 月12 日～11 月19 日、11 月26 日～12 月24 日直线下降；‘胎里红’枝条内果糖含量在12月3 日最大，11 月12 日达到最低，11 月12 日～12 月3 日直线上升，12 月3 日～12 月10 日直线下降。

图2 休眠期间果糖含量变化

10 月29 日、11 月19 日、12 月10 日枝条内果糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’和‘胎里红’；11 月5日枝条内果糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’，‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’；11 月12 日、11 月26 日枝条内果糖含量‘尜尜枣’和‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’。

2.1.3 休眠期间葡萄糖含量变化。从图3 可以看出，供试材料葡萄糖含量总体上呈“上升-下降”的变化趋势。‘尜尜枣’枝条内葡萄糖含量在11 月5 日达到最大，12 月17 日最低，10 月29 日～11 月5 日、11 月12日～11 月26 日直线上升，11 月5 日～11 月12 日、11月26 日～12 月3 日、12 月10 日～12 月17 日直线下降；‘屯屯枣’枝条内葡萄糖含量在11 月5 日达到最大，11 月19 日最低，10 月29 日～11 月5 日、11 月19日～12 月3 日直线上升，11 月12 日～11 月19 日、12月3 日～12 月10 日直线下降；‘胎里红’枝条内葡萄糖含量在翌年1 月14 日达到最大，11 月12 日最低，11月12 日～11 月19 日、11 月26 日～12 月3 日、12 月24 日～12 月31 日、1 月7 日～1 月14 日直线上升，11月5 日～11 月12 日、12 月3 日～12 月10 日直线下降。

10 月29 日、12 月24 日枝条内葡萄糖含量‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’；11 月5 日枝条内葡萄糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’，‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’；11 月12 日枝条内葡萄糖含量‘尜尜枣’和‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’；11 月19 日、11 月26 日、12 月10 日枝条内的葡萄糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’和‘胎里红’；12 月17 日枝条内葡萄糖含量‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’。

图3 休眠期间葡萄糖含量变化

2.1.4 休眠期间蔗糖含量变化。从图4 可以看出，供试材料在休眠期间蔗糖含量总体上呈‘上升-下降-上升-下降-上升-下降’的变化趋势。‘尜尜枣’枝条内蔗糖含量在12 月24 日达到最大，10 月29 日达到最低，10 月29 日～11 月5 日、12 月3 日～12 月10 日、12 月17 日～12 月24 日、12 月31 日～翌年1 月7 日直线上升，11 月19 日～11 月26 日、12 月24 日～12 月31 日、1 月7 日～1 月14 日直线下降；‘屯屯枣’枝条内蔗糖含量在1 月7 日达到最大，11 月26 日最低，12 月17 日～12 月24 日、12 月31 日～翌年1 月7 日直线上升，12 月24 日～12 月31 日、1 月7 日～1 月14 日直线下降；‘胎里红’枝条内蔗糖含量在12 月24 日达到最大，10 月29 日达到最低，11 月12 日～11 月19 日、12月10 日～12 月24 日、12 月31 日～翌年1 月7 日直线上升，11 月19 日～11 月26 日、12 月24 日～12 月31 日、1 月7 日～1 月14 日直线下降。

10 月29 日枝条内蔗糖含量‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’；1 月5 日、11 月12 日枝条内蔗糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’，‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’；11 月19 日、12 月10 日枝条内蔗糖含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’和‘胎里红’；12 月17 日枝条内蔗糖含量‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’，‘胎里红’显著高于‘屯屯枣’；12 月24 日枝条内蔗糖含量‘尜尜枣’和‘胎里红’显著高于‘屯屯枣’；1 月7 日、1 月14 日枝条内蔗糖含量‘屯屯枣’显著高于‘尜尜枣’和‘胎里红’。

图4 休眠期间蔗糖含量变化

2.1.5 休眠期间淀粉含量变化。从图5 可以看出，供试材料淀粉含量总体上呈‘上升-下降-上升-下降-上升’的变化趋势。‘尜尜枣’枝条内淀粉含量在11 月15 日达到最大，12 月24 日达到最低，12 月3 日～12月10 日直线下降，12 月24 日～12 月31 日直线上升；‘屯屯枣’枝条内淀粉含量在12 月10 日达到最大，12月24 日达到最低，12 月10 日～12 月17 日直线下降，12 月24 日～12 月31 日直线上升；‘胎里红’枝条内淀粉含量在12 月10 日达到最大，12 月17 日达到最低，12 月10 日～12 月17 日直线下降，12 月24 日～12 月31 日直线上升。

10 月29 日枝条中的淀粉含量‘屯屯枣’和‘胎里红’显著高于‘尜尜枣’；11 月5 日枝条中的淀粉含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’和‘胎里红’；11 月12 日枝条中的淀粉含量‘胎里红’显著高于‘屯屯枣’；11 月19 日枝条中的淀粉含量‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’；12 月10 日枝条中的淀粉含量‘胎里红’显著高于‘屯屯枣’和‘尜尜枣’，‘屯屯枣’显著高于‘尜尜枣’；12 月31 日枝条中的淀粉含量‘屯屯枣’和‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’；1 月7 日枝条中的淀粉含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’；1 月14 日枝条中的淀粉含量‘屯屯枣’显著高于‘胎里红’。

图5 休眠期间淀粉含量变化

2.1.6 休眠期间蛋白质含量变化。从图6 可以看出，供试材料蛋白质含量总体上呈“上升-下降-上升”的变化趋势。‘尜尜枣’枝条内蛋白质含量在11 月5 日达到最大，12 月31 日最低，11 月5 日～11 月26 日、11月26 日直线下降，10 月29 日～11 月5 日、12 月31 日～1 月7 日直线上升；‘屯屯枣’枝条内蛋白质含量在11月12 日达到最大，11 月26 日最低，11 月5 日～11 月12 日、12 月17 日～12 月24 日以及12 月31 日～1 月14 日直线上升，11 月12 日～11 月26 日以及12 月24日～12 月31 日直线下降；‘胎里红’枝条内蛋白质含量在11 月12 日达到最大，12 月31 日最低，11 月5 日～11 月12 日直线上升，11 月12 日～11 月19 日直线下降。

10 月29 日枝条内的蛋白质含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’和‘胎里红’；11 月5 日枝条内的蛋白质含量‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’；‘胎里红’又显著高于‘屯屯枣’；11 月12 日枝条内蛋白质含量‘屯屯枣’和‘胎里红’显著高于‘尜尜枣’；11 月19 日、11 月24 日、1 月7 日和1 月14 日枝条内蛋白质含量‘屯屯枣’显著高于‘尜尜枣’，‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’。

图6 休眠期间蛋白质含量变化

2.1.7 休眠期间脯氨酸含量变化。从图7 可以看出，供试材料脯氨酸含量总体上呈“上升-下降”的变化趋势。‘尜尜枣’枝条内脯氨酸含量在11 月12 日达到最大，12 月24 日达到最低，10 月29 日～11 月5 日、11月12 日～12 月3 日以及12 月10 日～12 月24 日直线下降，11 月5 日～11 月12 日以及12 月3 日～12 月10日直线上升；‘屯屯枣’枝条内脯氨酸含量在11 月26日达到最大，12 月31 日达到最低，10 月29 日～11 月12 日、11 月19 日～11 月26 日以及12 月31 日～1 月7 日直线上升，11 月12 日～11 月19 日、12 月3 日～12月10 日、12 月24 日～12 月31 日以及1 月7 日～1 月14 日直线下降；‘胎里红’枝条内脯氨酸含量在12 月3日达到最大，10 月29 日最低，10 月29 日～11 月5 日直线上升，12 月3 日～12 月10 日直线下降。

图7 休眠期间脯氨酸含量变化

10 月29 日、11 月12 日、11 月26 日、12 月10 日、12 月17 日、12 月31 日枝条内的脯氨酸含量‘尜尜枣’显著高于‘屯屯枣’和‘胎里红’；11 月5 日、11 月19 日枝条内脯氨酸含量‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’，‘胎里红’显著高于‘屯屯枣’；1 月7 日枝条内脯氨酸含量‘屯屯枣’显著高于‘尜尜枣’和‘胎里红’；1 月14 日枝条内脯氨酸含量‘屯屯枣’和‘尜尜枣’显著高于‘胎里红’。

3 讨论与结论

3.1 碳水化合物含量变化与休眠的关系

糖类物质是果树重要的生命物质，果树的代谢以糖代谢为中心，休眠初期树体内不断积累糖类物质，休眠期的生命活动主要靠体内贮藏的糖类物质代谢来维持[2]。随着枣树进入休眠期，供试材料枝条中的可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉发生一系列变化，其中可溶性总糖、葡萄糖和果糖含量在‘屯屯枣’和‘尜尜枣’中呈现升高-降低-升高-降低趋于平缓的变化，在‘胎里红’中升高-降低-升高趋于平缓；蔗糖含量在3 种试材中升高-降低-最高-降低-升高，都在12 月24 日达到最高；淀粉含量在3 种试材中呈先急剧增加然后急剧骤降后上升平缓。说明碳水化合物随着休眠期都会进入缓慢积累迅速达到最高，然后再迅速降低，上述结论与李秀珍[5]和郑鹏华等[10]研究结论相一致。

3.2 蛋白质和脯氨酸含量变化与休眠的关系

随着枣树进入休眠期，供试材料枝条中的可溶性蛋白和脯氨酸含量发生系列的变化，可溶性蛋白在初期迅速上升之后迅速下降趋于平缓之后缓慢上升，说明在休眠期间酶活性趋于平稳。脯氨酸在初期上升之后下降趋于平缓，说明脯氨酸与休眠期有一定的关联。上述结论与周延和王力荣等的结论相一致[7-8]。

3.3 结论

本试验得到葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉和可溶性蛋白含量等指标可以判断部分枣树的休眠期的终始。