不同品種石榴抗寒性的研究

不同品種石榴抗寒性的研究

適用于溫帶和亞熱帶地區(qū)。它的性喜歡加熱和感冒。適宜栽培的區(qū)域受到溫度的嚴(yán)重影響。在我國(guó),石榴大田栽培的最北界是河北省保定市南部,石榴栽培區(qū)域很受限制。石榴冬季休眠期能耐-16℃以上的低溫,在-17℃時(shí)會(huì)出現(xiàn)凍害,-20℃時(shí)大部分已凍死。因此,石榴的耐寒性是制約石榴生產(chǎn)發(fā)展的最關(guān)鍵因素之一,如何采取有效措施將凍害損失降至最低水平,是實(shí)際生產(chǎn)中迫切需要解決的問(wèn)題。然而,目前對(duì)石榴抗寒性評(píng)價(jià)的研究甚少,僅靠大田冬季觀察結(jié)果,難以得到準(zhǔn)確的極限低溫。因此,研究石榴抗寒性對(duì)石榴的生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。本試驗(yàn)測(cè)定了園地現(xiàn)有4個(gè)石榴品種的一年生枝條在不同低溫條件下的抗寒性指標(biāo),并應(yīng)用隸屬函數(shù)法對(duì)所測(cè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析,以確定4個(gè)石榴品種的抗寒性強(qiáng)弱及受凍害的程度,建立較全面的石榴抗寒性評(píng)價(jià)方法,為石榴生產(chǎn)中抗寒性品種選擇及抗寒栽培管理提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1曼’和‘泰山三白’石榴枝條的制備試驗(yàn)于2013年3月28日石榴萌芽前進(jìn)行,采樣時(shí)室外溫度為3~6℃,材料取自山東省果樹(shù)研究所試驗(yàn)基地。選取‘泰山紅’、‘牡丹’、‘皮亞曼’和‘泰山三白’4個(gè)石榴品種的1年生健壯枝條,每個(gè)品種取30~40條迅速帶回實(shí)驗(yàn)室,剪成8~10cm的枝段分成5組,自來(lái)水洗凈后吸干水分,蠟封兩端放置在塑料袋中。將分組的枝條置于4℃冰箱預(yù)冷2天,后用控溫冰箱(日本SANYO公司)進(jìn)行梯度冷處理,設(shè)置的溫度梯度分別為0、-5、-10、-15℃,降溫速度為4℃/h,達(dá)到目的處理溫度后維持12h,后逐步升溫,升溫速度亦為4℃/h,以4℃為對(duì)照。1.2初始電導(dǎo)率的測(cè)定將低溫處理后的枝條分為兩部分。一部分避開(kāi)芽眼,剪成2~3mm的薄片,混合均勻,各稱取1g,放入具塞試管中,加入15ml去離子水(含吐溫-80),浸提1.5h后,測(cè)定溶液初電導(dǎo)率,試管蓋塞后于100℃恒溫水浴鍋中煮20min,冷卻至室溫后,測(cè)定終電導(dǎo)率。相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定參考賀普超等超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑(NBT)法將每個(gè)溫度處理后的枝條取15~20條,在20℃下進(jìn)行水培,觀察枝條萌芽情況。1.3石榴石抗寒性評(píng)價(jià)抗寒性綜合評(píng)價(jià)用隸屬函數(shù)法,其計(jì)算公式為:正相關(guān)采用公式A;負(fù)相關(guān)采用公式B。式中:U2結(jié)果與分析2.1低溫處理對(duì)石榴枝條mda含量的影響4個(gè)供試石榴品種相對(duì)電導(dǎo)率隨處理溫度的降低逐漸升高,均呈“S”形上升。在0~-5℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率上升緩慢;-5~-10℃之間相對(duì)電導(dǎo)率迅速增加,-10~-15℃之間變化緩慢。-10℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率‘泰山紅’>‘泰山三白’>‘皮亞曼’>‘牡丹’,說(shuō)明‘泰山紅’對(duì)低溫最敏感(圖1A)。如圖1B所示,4個(gè)石榴品種枝條中MDA含量隨處理溫度降低均呈上升趨勢(shì),4~-10℃時(shí)以‘泰山紅’的MDA含量增幅最大,其它3個(gè)品種的增幅較小;至-10℃時(shí),4個(gè)品種的MDA含量相差不大;至-15℃時(shí)‘牡丹’和‘泰山紅’MDA含量較高,‘皮亞曼’和‘泰山三白’較低。從MDA含量測(cè)定結(jié)果來(lái)看,品種的抗寒性與相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定結(jié)果不太一致,特別是‘牡丹’差別較大。2.2不同品種的早春發(fā)芽前半生溫度表1中4個(gè)石榴品種的半致死溫度(LT2.3紅‘牡丹花’和‘泰山三白’sod活性的變化由圖2看出,SOD活性隨處理溫度的降低呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。至-10℃時(shí),除‘泰山紅’SOD活性較低外,其它3個(gè)品種枝條中的SOD活性均達(dá)最高值,其中以‘牡丹’SOD活性最高,其次為‘皮亞曼’和‘泰山三白’;-10℃之后這3個(gè)品種的SOD活性迅速降低。‘泰山紅’在處理溫度范圍內(nèi)其SOD活性變化幅度最小,說(shuō)明‘泰山紅’的SOD活性對(duì)低溫變化不太敏感。2.4低溫處理對(duì)石榴pod和cat活性的影響4個(gè)石榴品種枝條中POD活性隨處理溫度的降低呈逐漸升高的變化趨勢(shì)(圖3A)。在0~-10℃時(shí)‘泰山紅’的POD活性迅速升高,其他3個(gè)品種升幅較小;-10~-15℃‘牡丹’和‘泰山三白’的POD活性迅速升高,且顯著高于其它2個(gè)品種。在不同時(shí)段4個(gè)品種的POD活性表現(xiàn)不一?！┥郊t’在0~-10℃期間其POD活性變幅最大,表明‘泰山紅’的POD活性對(duì)低溫最敏感。CAT活性隨處理溫度的降低呈先升高后降低的趨勢(shì),至-5℃時(shí)4個(gè)品種的CAT活性均達(dá)峰值,以‘牡丹’石榴值最高,其中,‘牡丹’和‘泰山三白’石榴的CAT活性于-5℃后迅速降低。在處理溫度范圍內(nèi),‘泰山紅’和‘皮亞曼’石榴枝條中CAT活性變化范圍較小(圖3B)。上述結(jié)果表明,4個(gè)品種的POD活性在-15℃、CAT活性在-5℃時(shí)均表現(xiàn)為‘牡丹’>‘泰山三白’>‘皮亞曼’>‘泰山紅’。2.5不同處理對(duì)可溶性蛋白含量的影響由圖4A可以看出,隨著處理溫度的降低,4個(gè)石榴品種枝條中可溶性蛋白含量均呈先升高后略有降低的趨勢(shì)。至-10℃時(shí)4個(gè)品種可溶性蛋白含量均達(dá)最高值,表現(xiàn)為‘牡丹’>‘皮亞曼’>‘泰山紅’>‘泰山三白’。整個(gè)處理溫度范圍內(nèi)以‘牡丹’石榴變化幅度最大。可溶性糖含量隨處理溫度的降低呈先升高后降低的趨勢(shì),4個(gè)石榴品種在-5℃時(shí)含量均達(dá)最高值,之后逐漸下降,其中,在-5℃時(shí),可溶性糖含量‘牡丹’>‘皮亞曼’>‘泰山三白’>‘泰山紅’(圖4B)。2.6種品種萌發(fā)率分析由表2可知,溫度降至-5℃時(shí),‘皮亞曼’枝條萌芽率最高,且除‘皮亞曼’外,其余3個(gè)品種均有所下降,其中以‘泰山三白’萌芽率最低。而在-10℃和-15℃條件下,4個(gè)石榴品種的枝條均未萌芽,表現(xiàn)為部分木質(zhì)部呈水漬狀,髓部變褐至黑色。2.74抗寒性綜合評(píng)價(jià)為了較全面地反映石榴的抗寒性,采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法,選用與抗寒性關(guān)系密切的生理生化指標(biāo),通過(guò)平均隸屬度來(lái)綜合評(píng)價(jià)供試4個(gè)石榴品種的抗寒性。參照廖景容等3結(jié)論和討論3.1膜脂本身及抗氧化酶系統(tǒng)植物的抗逆性與生物膜密切相關(guān),Lyons1973年提出了“膜傷害”假說(shuō),認(rèn)為生物膜隨溫度的降低而發(fā)生相變,植物正常生理狀態(tài)時(shí),需要液晶態(tài)膜狀態(tài),當(dāng)溫度降到一定程度時(shí),一些膜脂由液晶態(tài)變?yōu)槟z態(tài),膜結(jié)合酶活力降低且膜透性增大,這些變化引起胞內(nèi)離子滲漏,失去平衡,進(jìn)而使代謝失調(diào)MDA是膜脂過(guò)氧化作用的主要產(chǎn)物之一,其含量可表示細(xì)胞膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受害的程度3.2植物體內(nèi)的酶系統(tǒng)通常植物體內(nèi)存在著一套負(fù)責(zé)清除活性氧產(chǎn)生的保護(hù)酶系統(tǒng),它能使植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡;在逆境條件下,該保護(hù)酶系統(tǒng)清除活性氧能力下降,這種平衡被打破3.3提高可溶性糖含量植物體自身對(duì)冷凍有一適應(yīng)的過(guò)程,在溫度逐漸下降的過(guò)程中,體內(nèi)淀粉被水解為糖,使可溶性糖含量增多;同時(shí)細(xì)胞內(nèi)積累小分子的蛋白質(zhì)及可溶性蛋白,這類在植物處于逆境條件下合成增多的物質(zhì)可稱為植物體內(nèi)的保護(hù)性物質(zhì),這類物質(zhì)含量增多可提高細(xì)胞液濃度,降低冰點(diǎn),可緩沖細(xì)胞質(zhì)過(guò)度脫水,以保護(hù)細(xì)胞質(zhì)膠體的穩(wěn)定性3.4不同生長(zhǎng)品種石榴的抗寒性植物的表型特征是植物為適宜生存長(zhǎng)期進(jìn)化的表現(xiàn),對(duì)于本試驗(yàn)所采用的4個(gè)石榴品種而言,其表型特征有明顯差異,這些差異在一定程度上與其抗性相關(guān)。從生物學(xué)特性上‘牡丹’石榴為觀賞型樹(shù)種,其雌花數(shù)量較少,多為雄花,以觀花為主,試驗(yàn)中其抗寒性優(yōu)于其他3個(gè)以結(jié)果為主的品種。‘皮亞曼’和‘泰山三白’石榴枝條相對(duì)節(jié)間較短,且枝條上均著生枝刺,但二者相比較‘皮亞曼’石榴長(zhǎng)期生長(zhǎng)在新疆和田一帶,其枝條上枝刺較‘泰山三白’更多且節(jié)間更短,試驗(yàn)中其抗寒性優(yōu)于‘泰山三白’;而‘泰山紅’石榴表現(xiàn)為枝條柔軟,枝刺較少,與‘皮亞曼’石榴相比表型差異大,試驗(yàn)中抗寒性最弱。結(jié)合園地栽培實(shí)際,由于試驗(yàn)園區(qū)位于山坡