池敏杰,劉育梅
(廈門華僑亞熱帶植物引種園/廈門市植物引種檢疫與植物源產(chǎn)物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361002)
番荔枝Annona squamosa屬番荔枝科番荔枝屬落葉小喬木,原產(chǎn)熱帶美洲,又稱釋迦果、洋菠蘿、佛頭果等,是世界五大熱帶水果之一[1]。番荔枝適合生長于深厚、肥沃、排水良好的沙壤土,喜光、喜溫暖濕潤氣候,不耐寒,生長溫度要求全年平均氣溫22 ℃以上,果實(shí)成熟期在6月至11月之間[2]。番荔枝因其果肉白嫩香甜、營養(yǎng)豐富、適應(yīng)性強(qiáng),成為我國熱帶地區(qū)重要的水果之一,具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
番荔枝引入我國有近 400年歷史,關(guān)于其育種與栽培研究較多[3—10]。近年來,對(duì)于番荔枝的研究多集中于番荔枝中內(nèi)脂、多糖等對(duì)人體有益,尤其是抗癌成分等方面[11—13]。由于我國特殊的地理位置,番荔枝在冬季容易受到寒流的侵襲,造成產(chǎn)量減少,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。但是,目前對(duì)于番荔枝抗寒性的研究較少[14—15]。本研究對(duì)3種番荔枝屬植物的抗寒性進(jìn)行分析,旨在為番荔枝品種選育和利用提供理論基礎(chǔ)。
圓滑番荔枝A.glabra和刺果番荔枝A.muricata實(shí)生苗,鳳梨釋迦A.×atemoya嫁接苗,均為廈門華僑亞熱帶植物引種園種植的2年生苗。每種挑選苗高40~60 cm、長勢(shì)旺盛、無明顯病蟲害植株50株,待用。
于11月20日至12月5日期間,用人工氣候箱對(duì)植株進(jìn)行低溫脅迫處理,處理溫度梯度為15 ℃、10 ℃、5 ℃,并以自然狀態(tài)下生長溫度(20 ℃)為對(duì)照。每種處理選擇5株苗木,在人工氣候箱中處理10 d,常規(guī)栽培管理。
處理結(jié)束后,挑選新鮮成熟葉作為測(cè)試材料,每種苗木各處理均采集3個(gè)重復(fù)樣品。采用蒽酮法測(cè)定可溶性總糖含量[16];采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量[16];采用試劑盒法測(cè)定丙二醛(MDA)含量以及過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,試劑盒貨號(hào)分別是 MS1401、MS1502、MS1500,均購于上海索橋生物科技有限公司。
低溫狀態(tài)下,植物的過氧化物酶會(huì)發(fā)生變化,植物抗寒能力的提高與過氧化物酶活性的變化相伴相隨。不同低溫脅迫下過氧化物酶活性與常溫(20 ℃)下比較,結(jié)果顯示,15 ℃時(shí)三種番荔枝POD活性均出現(xiàn)大幅降低。但隨著脅迫溫度的降低,三種番荔枝POD活性均出現(xiàn)上升趨勢(shì),其中圓滑番荔枝上升最為明顯,其次是刺果番荔枝,鳳梨釋迦過氧化物酶上升最慢(表1,圖1: A)。
與常溫(20 ℃)處理比較,15 ℃時(shí)只有圓滑番荔枝SOD活性出現(xiàn)輕微升高,鳳梨釋迦和刺果番荔枝SOD活性都出現(xiàn)降低。至10 ℃時(shí),鳳梨釋迦SOD活性降低60%左右,圓滑番荔枝降低30%左右,刺果番荔枝比15 ℃時(shí)反而輕微上升,但仍低于對(duì)照。5 ℃脅迫溫度下,三種番荔枝SOD活性進(jìn)一步降低,刺果番荔枝SOD活性降幅最小,其次是圓滑番荔枝,降幅最大的是鳳梨釋迦(表1,圖1: B)。
低溫脅迫環(huán)境下,三種番荔枝MDA含量均較常溫(20 ℃)下出現(xiàn)了增長(表1)。15 ℃時(shí),鳳梨釋迦增長最多,其次是圓滑番荔枝,最后是刺果番荔枝;10 ℃時(shí)MDA的增加幅度減小,但是含量最低的仍然是鳳梨釋迦,圓滑番荔枝和刺果番荔枝MDA值相當(dāng)(圖1: C)。5 ℃時(shí),刺果番荔枝MDA含量突增至最高,圓滑番荔枝和鳳梨釋迦MDA含量相比10 ℃時(shí)只有小幅度提升,但低于15 ℃(表1)。
表1 低溫脅迫對(duì)3種番荔枝屬植物抗寒生理生化指標(biāo)的影響Table 1 Effect of low temperature stress on physiological indexes of cold resistance to 3 species of Annona
低溫脅迫下,三種番荔枝可溶性蛋白含量均高于常溫(20 ℃)(表1)。15 ℃時(shí),三種番荔枝可溶性蛋白增長量都在20%以內(nèi);10 ℃和5 ℃時(shí),刺果番荔枝的可溶性蛋白增長量明顯高于圓滑番荔枝和鳳梨釋迦(圖 1: D)。
低溫脅迫下,3種番荔枝的可溶性總糖含量高于常溫(20 ℃)對(duì)照。10 ℃和5 ℃時(shí),刺果番荔枝的可溶性總糖含量增幅高于圓滑番荔枝和鳳梨釋迦,鳳梨釋迦在10 ℃時(shí)可溶性總糖含量增幅與圓滑番荔枝相近,但在5 ℃時(shí)增幅擴(kuò)大(圖1: E)。
圖1 不同低溫脅迫對(duì)3種番荔枝屬植物生理指標(biāo)的影響Fig.1 Effects of different low temperature stress on physiological indexes of 3 species of Annona
植物遭受低溫脅迫后會(huì)產(chǎn)生一定的抗逆保護(hù)作用,其生理生化指標(biāo)會(huì)發(fā)生變化。3種番荔枝屬植物的SOD活性、POD活性、MDA含量、可溶性總糖含量、可溶性蛋白含量5項(xiàng)指標(biāo)在經(jīng)受低溫脅迫后皆發(fā)生變化[17—18]。
鳳梨釋迦、圓滑番荔枝、刺果番荔枝在進(jìn)行人工低溫脅迫后,其POD活性在15 ℃低溫脅迫下均出現(xiàn)大幅下降,當(dāng)?shù)蜏孛{迫達(dá)到5 ℃時(shí),刺果番荔枝和圓滑番荔枝POD活性出現(xiàn)明顯增加并高于常溫水平,只有鳳梨釋迦POD活性仍然低于常溫水平。3種番荔枝在三個(gè)低溫梯度下的SOD活性接近或低于常溫水平,5 ℃下刺果番荔枝SOD活性下降最少,圓滑番荔枝次之,鳳梨釋迦下降最多。3種番荔枝MDA含量在15 ℃時(shí)出現(xiàn)不同程度的增加,增加幅度依次為鳳梨釋迦>圓滑番荔枝>刺果番荔枝。在低溫脅迫下,3種番荔枝可溶性蛋白增加情況為刺果番荔枝增量最大,圓滑番荔枝次之,鳳梨釋迦增加最少??扇苄钥偺堑脑黾忧闆r也是刺果番荔枝增加最大,但其次為鳳梨釋迦,最低的是圓滑番荔枝。
SOD和POD是植物細(xì)胞膜的保護(hù)酶,酶活性越高,植物的抗逆性越強(qiáng)。MDA表示逆境脅迫對(duì)植物細(xì)胞膜的危害程度,MDA越低表示受損害越小??扇苄缘鞍缀涂扇苄钥偺堑暮颗c植物抗寒性成正比關(guān)系。因此,綜合上述5項(xiàng)生理生化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果,可以得出三種番荔枝的抗寒特性強(qiáng)弱順序:刺果番荔枝>圓滑番荔枝>鳳梨釋迦。