王金鑫

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，保定，071000)

王延松

(北京市園林設(shè)計(jì)工程有限公司)

明文

(天亞農(nóng)林科技集團(tuán)有限公司)

王森 王紀(jì)明 李彥慧

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué))

翅果油樹(ElaeagnusmollisDiels.)為胡頹子科胡頹子屬落葉直立喬木或灌木,20世紀(jì)80年代被列為國(guó)家第一批二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物[1]。翅果油樹不僅是我國(guó)特有的優(yōu)良木本油料樹種,還是一種具有觀賞價(jià)值的園林植物,其樹干挺拔、果形奇特、花朵具有特殊香氣、葉片觀賞期長(zhǎng)[2]。果型是對(duì)植物進(jìn)行表型分類的依據(jù)之一,翅果油樹果實(shí)類型多樣,有研究者依據(jù)果實(shí)類型將翅果油樹分為:毛果型、大果型、長(zhǎng)果型及小果型等4種類型,其在果實(shí)形狀、種子千粒質(zhì)量、出仁率、樹冠開張角度等諸多方面有明顯差異[3]。相關(guān)研究表明,同種但不同果型的植物其抗逆性不同[4-5]。

溫度是翅果油樹引種栽培所要面臨的重要環(huán)境因子之一,低溫環(huán)境不僅限制了翅果油樹的地理分布范圍,還嚴(yán)重影響了其生長(zhǎng)發(fā)育過程[6-7]。目前,對(duì)于翅果油樹的研究成果集中在抗旱性[8]、光合特性[9]、繁殖方式[10]以及翅果油的提取和應(yīng)用[11-12]等領(lǐng)域,對(duì)其抗寒性的研究報(bào)道較少。

植物對(duì)低溫的適應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜變化的生理生化調(diào)節(jié)過程,應(yīng)用任何一種單一的形態(tài)或生理指標(biāo)都很難客觀的比較植物抗寒性的強(qiáng)弱,而利用主成分分析和隸屬函數(shù)等方法對(duì)其抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)則更科學(xué)和全面[13-14]。

因此,本試驗(yàn)以4種果型翅果油樹的1年生枝條為材料,測(cè)定其在不同低溫處理下的生理生化指標(biāo)和電阻抗參數(shù),以相對(duì)電導(dǎo)率為依據(jù),探究電阻抗圖譜參數(shù)與抗寒性的關(guān)系,采用主成分分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)各果型翅果油樹的抗寒性進(jìn)行排序,以期為其在園林中合理應(yīng)用及引種栽培提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

供試材料為5年生的毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型翅果油樹,定植于秦皇島市天亞農(nóng)林科技公司育苗基地,露地栽培。材料采集參考劉杜玲[15]的方法。于2022年2月15日從各果型中隨機(jī)選取5株生長(zhǎng)健壯,長(zhǎng)勢(shì)一致的翅果油樹,每株從東南西北4個(gè)方向剪取長(zhǎng)約20 cm,直徑約5～7 mm的發(fā)育正常、充分成熟的當(dāng)年生休眠枝條24根,各果型均120根。

材料處理參考劉興祿[16]的方法。每根枝條先用自來水和去離子水沖洗干凈,之后用吸水紙吸干枝條表面的水分,兩端封蠟。每種果型的枝條隨機(jī)以8根為一份,共5份,試驗(yàn)3次重復(fù)。枝條貼上標(biāo)簽放入聚乙烯(PE)自封袋,放入變溫冰箱中進(jìn)行低溫處理,處理溫度分別設(shè)為4、-10、-20、-30、-40 ℃,其中4 ℃為對(duì)照處理(CK)。除對(duì)照處理外,其他處理均以4 ℃·h-1的速度降溫,達(dá)到設(shè)定溫度后保持12 h,再以4 ℃·h-1的速度升溫,待溫度升至4 ℃后保持12 h,隨后測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

指標(biāo)測(cè)定:丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度采用硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定[17];相對(duì)電導(dǎo)率采用李合生[18]的方法測(cè)定;超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法測(cè)定[17];過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[17];過氧化氫酶(CAT)活性采用高錳酸鉀法測(cè)定[17];脯氨酸(Pro)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用茚三酮顯色法測(cè)定[17];可溶性糖(SS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒽酮乙酸乙酯法測(cè)定[17];可溶性蛋白(SP)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用考馬斯亮藍(lán)-G250染色法測(cè)定[17];電阻抗參數(shù)采用金明麗[19]的方法測(cè)定。

使用SPSS 26對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和多重比較(Duncan)。

相對(duì)電導(dǎo)率曲線與Logistic方程y=k/(1+ae-bt)具有較高的擬合度,通過Logistic方程計(jì)算半致死溫度(TL,50),TL,50=(lna)/b。

抗寒性綜合評(píng)價(jià)參照張則宇[13]的方法,利用主成分分析和隸屬函數(shù)分析比較4種果型間抗寒性差異,具體公式如下:

隸屬函數(shù)值U(Xi)=(Xi-Xi,min)/(Xi,max-Xi,min),i=1、2、3、…、n;

式中:U(Xi)表示各果型第i主成分的隸屬函數(shù)值;Xi表示各果型第i主成分的綜合得分值;Xi,max、Xi,min分別表示第i主成分的最大綜合得分值和最小綜合得分值;Wi表示第i個(gè)主成分在所有主成分中的重要程度即權(quán)重;Pi表示經(jīng)主成分分析所得各果型的第i個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率;D表示低溫脅迫下用隸屬函數(shù)分析所得的抗寒性綜合評(píng)價(jià)值,D值越大,說明該果型抗寒性越強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫處理對(duì)翅果油樹枝條丙二醛質(zhì)量摩爾濃度和相對(duì)電導(dǎo)率的影響

由表1可知,在低溫處理過程中,4種果型翅果油樹枝條的丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度均呈逐漸升高的趨勢(shì)。在-40 ℃低溫處理下,4種果型翅果油樹枝條的丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度均達(dá)到最大值,且毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度比各自對(duì)照處理溫度顯著提高了97.89%、105.36%、62.59%、59.72%,4種果型所有低溫處理的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度均顯著高于對(duì)照處理(P<0.05)。在所有低溫處理下,大果型和長(zhǎng)果型的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度均顯著高于小果型(P<0.05)。在對(duì)照、-10 ℃處理溫度時(shí),毛果型和小果型的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度無顯著差異,但在-20、-30、-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度顯著高于小果型(P<0.05)。

隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的相對(duì)電導(dǎo)率均呈逐漸升高的趨勢(shì)(表1)。除小果型的相對(duì)電導(dǎo)率在-10 ℃時(shí)與其對(duì)照處理無顯著差異外,4種果型翅果油樹枝條的相對(duì)電導(dǎo)率在所有低溫處理下均顯著高于其對(duì)照處理(P<0.05)。長(zhǎng)果型的相對(duì)電導(dǎo)率在所有低溫處理下均顯著高于小果型(P<0.05)。

表1 低溫處理的4種果型翅果油樹枝條的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度和相對(duì)電導(dǎo)率

為進(jìn)一步判斷翅果油樹枝條的半致死溫度,利用相對(duì)電導(dǎo)率結(jié)合Logistic方程對(duì)各果型半致死溫度進(jìn)行擬合(表2)。毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的決定系數(shù)分別為0.958、0.949、0.914、0.849,說明擬合結(jié)果較好,可以反映各果型的抗寒性;長(zhǎng)果型半致死溫度最高,為-24.57 ℃,小果型半致死溫度最低,為-35.18 ℃,毛果型、大果型的半致死溫度介于兩者之間,分別為-34.60、-30.27 ℃;由半致死溫度可知,4種果型抗寒性由高到低依次為小果型、毛果型、大果型、長(zhǎng)果型。

2.2 低溫處理對(duì)翅果油樹枝條保護(hù)酶活性的影響

由表3可知,隨著處理溫度的降低,毛果型、大果型翅果油樹枝條的超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),長(zhǎng)果型、小果型的超氧化物歧化酶活性呈先上升后下降的趨勢(shì)。毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的超氧化物歧化酶活性均在-20℃處理溫度時(shí)達(dá)到最大值,與各自對(duì)照處理溫度(CK)相比分別顯著提高了178.70%、129.73%、109.66%、181.76%(P<0.05)。在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的超氧化物歧化酶活性分別是各自對(duì)照處理溫度的1.90、1.24、0.77、1.26倍。在-20 ℃處理溫度時(shí),大果型超氧化物歧化酶活性顯著高于其余3種果型(P<0.05)。

表2 低溫處理的4種果型翅果油樹枝條相對(duì)電導(dǎo)率的Logistic方程參數(shù)及半致死溫度

隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的過氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降的變化規(guī)律,但不同果型過氧化物酶活性的變化幅度不同(表3)。在-20 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的過氧化物酶活性達(dá)到最大值,與各自對(duì)照處理溫度(CK)相比分別顯著提高了137.94%、80.22%、164.77%、149.53%(P<0.05)。在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的過氧化物酶活性分別是各自對(duì)照處理溫度的0.89、0.57、0.80、0.86倍。小果型在-20、-30、-40 ℃的低溫處理下,過氧化物酶活性顯著高于其他果型(P<0.05)。

表3 低溫處理的4種果型翅果油樹枝條保護(hù)酶活性

溫度/℃過氧化物酶活性/ U·g-1毛果型大果型長(zhǎng)果型小果型CK(7.46±0.35)CDb(9.86±0.43)Ca(6.16±0.33)Bb(9.63±0.55)Ca-10(15.69±0.52)Ba(15.02±1.03)Ba(13.92±1.46)Aa(13.54±0.75)Ba-20(17.75±0.47)Ab(17.77±0.63)Ab(16.31±1.15)Ab(24.03±0.19)Aa-30(8.77±0.59)Cbc(10.00±0.29)Cb(7.79±0.35)Bc(13.33±0.35)Ba-40(6.67±0.81)Dab(5.62±0.69)Db(4.92±0.62)Bb(8.25±0.80)Ca

溫度/℃過氧化氫酶活性/ U·g-1毛果型大果型長(zhǎng)果型小果型CK(1.24±0.01)Da(1.04±0.01)Eb(0.81±0.07)Cc(1.20±0.02)Ca-10(1.75±0.05)Bb(1.52±0.02)Dc(1.59±0.07)Bbc(3.37±0.09)Aa-20(1.54±0.07)Cc(1.97±0.01)Ab(2.04±0.09)Ab(3.24±0.12)Aa-30(2.50±0.02)Ab(1.86±0.02)Bd(2.10±0.09)Ac(3.26±0.09)Aa-40(1.75±0.06)Bb(1.62±0.02)Cbc(1.42±0.10)Bc(2.44±0.08)Ba

隨著處理溫度的降低,大果型、長(zhǎng)果型翅果油樹枝條的過氧化氫酶(CAT)活性均呈先上升后下降的趨勢(shì),毛果型、小果型的過氧化氫酶活性均呈先上升后下降再上升再下降的趨勢(shì)(表3)。不同果型過氧化氫酶活性最大值出現(xiàn)的溫度不同,其中,在-10 ℃溫度處理下,小果型過氧化氫酶活性出現(xiàn)最大值,與其對(duì)照處理溫度(CK)相比顯著提高了180.83%(P<0.05),且與-20、-30 ℃處理溫度相比均無顯著差異;在-20 ℃處理溫度時(shí),大果型過氧化氫酶活性出現(xiàn)最大值,與其對(duì)照處理溫度相比顯著提高了89.42%(P<0.05);在-30 ℃處理溫度時(shí),毛果型、長(zhǎng)果型的過氧化氫酶活性出現(xiàn)最大值,與各自對(duì)照處理溫度相比分別顯著提高了101.61%、159.26%(P<0.05)。除對(duì)照處理溫度外,小果型翅果油樹枝條的過氧化氫酶活性在各低溫處理下均顯著高于其他果型(P<0.05)。

2.3 低溫處理對(duì)翅果油樹枝條滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì)(表4)。不同果型脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值出現(xiàn)的溫度不同,長(zhǎng)果型在-20 ℃處理溫度時(shí)出現(xiàn)最大值,與對(duì)照處理溫度相比顯著提高了217.96%(P<0.05);毛果型、大果型、小果型在-30 ℃處理溫度時(shí)出現(xiàn)最大值,與各自對(duì)照處理溫度(CK)相比分別顯著提高了107.02%、94.57%、70.02%(P<0.05)。在對(duì)照處理溫度時(shí),大果型脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于長(zhǎng)果型,而在-10、-20、-40 ℃處理溫度時(shí),大果型脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著低于長(zhǎng)果型(P<0.05)。在-30 ℃處理溫度時(shí),毛果型和小果型約是大果型和長(zhǎng)果型的1.25倍,差異顯著(P<0.05)。

隨著處理溫度的降低,毛果型、長(zhǎng)果型翅果油樹枝條的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì),大果型、小果型的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降再上升的趨勢(shì)(表4)。大果型和長(zhǎng)果型在-20 ℃處理溫度時(shí)達(dá)到最大值,毛果型在-30 ℃處理溫度時(shí)達(dá)到最大值,小果型在-40 ℃處理溫度時(shí)達(dá)到最大值。在低溫處理過程中,毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值與各自對(duì)照處理溫度相比分別顯著提高了146.37%、70.15%、141.03%、40.60%(P<0.05)。在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是各自對(duì)照處理溫度的2.11、1.00、1.14、1.41倍。在-40 ℃處理溫度時(shí),小果型的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為大果型和長(zhǎng)果型的2.01倍,差異顯著(P<0.05)。

隨著處理溫度的降低,小果型翅果油樹枝條的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降的趨勢(shì),毛果型呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),大果型呈先下降后上升再下降的趨勢(shì),長(zhǎng)果型呈先下降后上升再下降再上升的趨勢(shì)(表4)。不同果型出現(xiàn)最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的處理溫度不同,其中,毛果型在-10 ℃處理溫度時(shí),可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)最大值;在-20 ℃處理溫度時(shí),大果型、長(zhǎng)果型、小果型可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)最大值,且小果型顯著高于毛果型、大果型、長(zhǎng)果型(P<0.05)。毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值與各自對(duì)照處理溫度相比顯著提高了22.11%、42.44%、49.67%、67.46%(P<0.05)。在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是各自對(duì)照處理溫度的1.02、1.00、1.11、1.23倍,大果型顯著低于毛果型和小果型(P<0.05)。

表4 低溫處理的4種果型翅果油樹枝條滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

溫度/℃可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·g-1毛果型大果型長(zhǎng)果型小果型CK(5.37±0.83)Bb(6.03±0.41)BCb(5.46±0.70)Bb(8.72±0.29)Ba-10(7.02±0.95)Bb(6.97±0.21)Bb(6.38±0.63)Bb(10.28±0.71)ABa-20(11.93±0.50)Aab(10.26±0.34)Abc(13.16±0.42)Aa(9.06±0.76)Bc-30(13.23±0.27)Aa(5.91±0.32)Cb(12.20±0.95)Aa(11.76±0.84)Aa-40(11.31±0.34)Aa(6.01±0.17)BCb(6.21±0.46)Bb(12.26±0.07)Aa

溫度/℃可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·g-1毛果型大果型長(zhǎng)果型小果型CK(83.98±2.44)Ba(63.69±3.29)Cb(64.45±4.28)Bb(65.22±2.85)Db-10(102.55±2.63)Aa(56.15±1.22)Cc(61.97±6.32)Bbc(74.65±7.60)CDb-20(94.21±5.23)ABb(90.72±0.41)Ab(96.46±0.83)Ab(109.22±1.73)Aa-30(84.10±3.16)Bab(76.82±4.97)Bb(61.36±0.98)Bc(93.93±1.16)Ba-40(85.80±4.09)Ba(63.55±2.79)Cc(71.54±3.89)Bbc(80.22±0.92)Cab

2.4 低溫處理對(duì)翅果油樹枝條電阻抗參數(shù)的影響

隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的胞外電阻率整體呈降低的趨勢(shì),但從對(duì)照處理溫度(CK)到-20 ℃處理溫度時(shí),不同果型的變化趨勢(shì)不同(表5)。其中,在對(duì)照處理溫度(CK)到-20℃處理溫度時(shí),毛果型、長(zhǎng)果型的胞外電阻率呈降低的趨勢(shì),大果型的胞外電阻率呈先上升后下降的趨勢(shì),小果型呈先下降后上升的趨勢(shì);在-20～-40 ℃處理溫度時(shí),各果型胞外電阻率迅速下降,下降幅度由高到低依次為長(zhǎng)果型(80.77%)、毛果型(67.23%)、小果型(66.53%)、大果型(65.09%);在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的胞外電阻率與各自對(duì)照溫度相比,顯著降低了70.25%、58.86%、83.68%、68.22%(P<0.05)。在低溫處理過程中,毛果型和小果型的胞外電阻率始終顯著高于長(zhǎng)果型(P<0.05)。

隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的胞內(nèi)電阻率整體呈降低的趨勢(shì)(表5)。在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的胞內(nèi)電阻率達(dá)到最小值,與各自對(duì)照處理溫度(CK)相比,顯著降低了79.03%、91.29%、71.28%、91.94%(P<0.05)。大果型和長(zhǎng)果型在所有低溫處理下的胞內(nèi)電阻率與各自對(duì)照處理溫度(CK)相比均差異顯著(P<0.05)。在對(duì)照、-10、-20、-30 ℃處理溫度時(shí),長(zhǎng)果型胞內(nèi)電阻率均顯著低于小果型(P<0.05);在-40 ℃處理溫度時(shí),長(zhǎng)果型胞內(nèi)電阻率均顯著高于小果型(P<0.05)。

隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的弛豫時(shí)間整體呈逐漸降低的變化趨勢(shì)(表5)。在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的弛豫時(shí)間達(dá)到最小值,與各自對(duì)照處理溫度(CK)相比,顯著降低了57.93%、97.47%、75.58%、92.39%(P<0.05)。在-10、-20 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、小果型的弛豫時(shí)間之間無顯著差異,長(zhǎng)果型的弛豫時(shí)間顯著低于毛果型和大果型(P<0.05)。在-30、-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型的弛豫時(shí)間顯著高于其他3種果型(P<0.05)。

隨著處理溫度的降低,大果型、長(zhǎng)果型翅果油樹枝條的弛豫時(shí)間分布系數(shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì),毛果型、小果型的弛豫時(shí)間分布系數(shù)均呈先下降后上升再下降再上升的趨勢(shì)(表5)。在-30 ℃處理溫度時(shí),毛果型、小果型的弛豫時(shí)間分布系數(shù)達(dá)到最小值,分別為0.35、0.37;在-40 ℃處理溫度時(shí),大果型、長(zhǎng)果型的弛豫時(shí)間分布系數(shù)達(dá)到最小值,分別為0.34、0.39。在-40 ℃處理溫度時(shí),毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的弛豫時(shí)間分布系數(shù)與各自對(duì)照處理溫度(CK)相比,降低了6.52%、19.05%、13.33%、19.15%,除毛果型外,其他3種果型在-40 ℃處理溫度時(shí),均顯著低于各自對(duì)照處理溫度(P<0.05)。小果型在-10 ℃處理溫度時(shí)的弛豫時(shí)間分布系數(shù)顯著低于其他果型;毛果型在-40 ℃處理溫度時(shí)的弛豫時(shí)間分布系數(shù)顯著高于其他果型(P<0.05);4種果型在對(duì)照處理溫度(CK)、-30 ℃處理溫度時(shí)均無顯著差異。

表5 低溫處理的4種果型翅果油樹枝條各電阻抗參數(shù)

溫度/℃弛豫時(shí)間/μs毛果型大果型長(zhǎng)果型小果型弛豫時(shí)間分布系數(shù)毛果型大果型長(zhǎng)果型小果型CK(8.01±0.57)Ab(10.66±0.42)Aa(5.65±0.37)Ac(9.59±0.69)Aab(0.46±0)Aa (0.42±0.02)Aa(0.45±0.01)ABa(0.47±0.02)Aa-10(8.93±0.39)Aa(8.66±0.66)Ba(5.84±0.11)Ab(7.29±0.59)Bab(0.45±0.02)Aa(0.44±0.01)Aa(0.46±0.02)Aa(0.39±0.01)Bb-20(5.92±0.48)Ba(6.16±0.62)Ca(3.95±0.51)Bb(7.25±0.17)Ba(0.46±0.01)Aa(0.44±0.01)Aab(0.42±0.01)BCb(0.46±0.01)Aa-30(4.03±0.44)Ca(1.96±0.57)Db(2.44±0.30)Cb(1.47±0.20)Cb(0.35±0.06)Ba(0.41±0.02)Aa(0.40±0.01)Ca(0.37±0.02)Ba-40(3.37±0.12)Ca(0.27±0.11)Ed(1.38±0.06)Db(0.73±0.19)Cc(0.43±0.02)ABa(0.34±0.01)Bc(0.39±0.01)Cb(0.38±0.02)Bbc

2.5 電阻抗參數(shù)與相對(duì)電導(dǎo)率的相關(guān)性

為進(jìn)一步探究電阻抗參數(shù)與翅果油樹抗寒性的關(guān)系,以翅果油樹枝條相對(duì)電導(dǎo)率為依據(jù),對(duì)各個(gè)電阻抗圖譜參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析(表6)。4種果型翅果油樹枝條的相對(duì)電導(dǎo)率與胞外電阻率、胞內(nèi)電阻率、弛豫時(shí)間均呈極顯著負(fù)相關(guān);大果型、小果型的相對(duì)電導(dǎo)率與弛豫時(shí)間分布系數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān);長(zhǎng)果型的相對(duì)電導(dǎo)率與弛豫時(shí)間分布系數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)。對(duì)4種果型翅果油樹枝條的相對(duì)電導(dǎo)率與電阻抗參數(shù)的相關(guān)性綜合分析可知,4個(gè)電阻抗參數(shù)與翅果油樹抗寒性均具有一定的相關(guān)性,各電阻抗參數(shù)均可作為評(píng)價(jià)翅果油樹抗寒性的指標(biāo)。

2.6 翅果油樹枝條各指標(biāo)主成分分析及翅果油樹抗寒性綜合評(píng)價(jià)

本研究測(cè)定的12個(gè)抗寒性指標(biāo)之間均具有較強(qiáng)的相關(guān)性,因此對(duì)4種果型翅果油樹枝條的抗寒性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,結(jié)果表明,進(jìn)行主成分分析后共得到12個(gè)主成分,前3個(gè)主成分的特征值大于1,且累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到83.367%(表7),包含了12個(gè)抗寒指標(biāo)的絕大部分信息,因此選取前3個(gè)主成分作為4種果型翅果油樹抗寒性的重要主成分。

表6 低溫處理的4種果型翅果油樹枝條相對(duì)電導(dǎo)率與電阻抗參數(shù)相關(guān)性

由表7可知,主成分1的特征值為5.337,方差貢獻(xiàn)率為44.471%;相對(duì)電導(dǎo)率(-0.971)、胞外電阻率(0.936)、弛豫時(shí)間(0.923)、胞內(nèi)電阻率(0.921)在主成分1上的載荷較高,說明主成分1主要由相對(duì)電導(dǎo)率、胞外電阻率、胞內(nèi)電阻率、弛豫時(shí)間決定。主成分2的特征值為3.521,方差貢獻(xiàn)率為29.345%;可溶性蛋白(0.787)、過氧化氫酶(0.783)、脯氨酸(0.774)、可溶性糖(0.760)、超氧化物歧化酶(0.725)、過氧化物酶(0.714)在主成分2上的載荷較高,說明主成分2主要由可溶性蛋白、過氧化氫酶、脯氨酸、可溶性糖、超氧化物歧化酶、過氧化物酶決定。主成分3的特征值為1.146,方差貢獻(xiàn)率為9.551%;丙二醛(0.488)、弛豫時(shí)間分布系數(shù)(0.486)在主成分3上的載荷較高,說明主成分3主要由丙二醛、弛豫時(shí)間分布系數(shù)決定。

由主成分分析得出綜合得分值F1、F2、F3(表8)。根據(jù)主成分的方差貢獻(xiàn)率大小及累計(jì)貢獻(xiàn)率,計(jì)算各主成分的權(quán)重(表8),分別為0.533、0.398、0.115。根據(jù)隸屬函數(shù)值及權(quán)重計(jì)算出每種果型的綜合評(píng)價(jià)值,并根據(jù)綜合評(píng)價(jià)值大小對(duì)各果型的抗寒性進(jìn)行排序。其中,小果型的綜合評(píng)價(jià)值最大,為0.931;長(zhǎng)果型的綜合評(píng)價(jià)值最小,為0.196;毛果型和大果型介于兩者之間,分別為0.688和0.342;由綜合評(píng)價(jià)值可知,4種果型翅果油樹的抗寒性由強(qiáng)到弱依次為小果型、毛果型、大果型、長(zhǎng)果型。

表7 低溫處理的各抗寒性指標(biāo)的主成分分析結(jié)果

表8 低溫處理的各果型綜合得分值、隸屬函數(shù)值、綜合評(píng)價(jià)值及抗寒性排序

3 討論與結(jié)論

細(xì)胞膜系統(tǒng)是植物受低溫傷害的原發(fā)部位,植物在低溫處理下,其細(xì)胞膜膜透性增大,使細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)大量外滲,相對(duì)電導(dǎo)率增大,因此相對(duì)電導(dǎo)率可以代表植物細(xì)胞膜受傷害的程度,是檢測(cè)植物耐寒性較為快速和準(zhǔn)確的指標(biāo)[20]。利用Logistic方程對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行擬合,得出植物的低溫半致死溫度可作為比較其抗寒性強(qiáng)弱的依據(jù),這一方法已在彩葉桂[21](Osmanthusfragrans)、單葉刺槐[22](Robiniapseudoacacia)、北美冬青[23](Ilexverticillata)、花椒[24](Zanthoxylumbungeanum)和蘋果[16](Maluspumila)等多種植物中得到廣泛應(yīng)用,且效果良好。本研究中,隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的相對(duì)電導(dǎo)率均呈增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)。本研究利用Logistic方程對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行擬合,得出4種果型的半致死溫度分別為-34.60 ℃(毛果型)、-30.27 ℃(大果型)、-24.57 ℃(長(zhǎng)果型)、-35.18 ℃(小果型)。因此,4種果型翅果油樹的抗寒性由強(qiáng)到弱依次為小果型、毛果型、大果型、長(zhǎng)果型。

低溫處理會(huì)損害植物的膜系統(tǒng),造成膜脂過氧化,其最終產(chǎn)物丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度可作為衡量植物抗寒性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一[25]。馬娟娟等[23]對(duì)北美冬青的抗寒性研究表明,隨著處理溫度的降低,4個(gè)冬青品種的丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度均呈不斷增加的變化規(guī)律,且抗寒性好的品種丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度增加幅度小于抗寒性差的品種。本研究中,4種果型翅果油樹枝條的丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度隨著低溫處理的加強(qiáng)均呈逐漸升高的趨勢(shì),在低溫處理過程中,小果型的丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度增加幅度低于其他果型,說明該果型抗寒性較好。

植物細(xì)胞存在保護(hù)酶系統(tǒng),其作用是能夠清除植物體內(nèi)多余的活性氧(ROS),常見的保護(hù)酶有超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT),超氧化物歧化酶能還原超氧陰離子產(chǎn)生H2O2和O2,過氧化氫酶和過氧化物酶把H2O2進(jìn)一步分解成H2O和O2[26]。本研究表明,隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的過氧化物酶活性均呈先上升后下降的趨勢(shì),大果型、長(zhǎng)果型翅果油樹枝條的過氧化氫酶活性均呈先上升后下降的趨勢(shì),毛果型、小果型過氧化氫酶活性均呈先上升后下降再上升再下降的趨勢(shì),毛果型、大果型翅果油樹枝條的超氧化物歧化酶活性呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),長(zhǎng)果型、小果型的超氧化物歧化酶活性呈先上升后下降的趨勢(shì),這是溫度的急劇降低,細(xì)胞膜受害程度加重,高濃度的自由基超過傷害閾值,導(dǎo)致膜蛋白分子破壞,從而降低了保護(hù)酶活性[16]。毛果型、大果型翅果油樹枝條的超氧化物歧化酶活性在低溫處理后期略微上升,是因?yàn)橹参锸艿降蜏貍笤俅螁?dòng)保護(hù)酶系統(tǒng),超氧化物歧化酶活性上升,但植物保護(hù)酶系統(tǒng)已經(jīng)受到一定程度的損傷,因此超氧化物歧化酶活性上升幅度較小。陳新華等[27]對(duì)甜櫻桃(Cerasuspseudocerasus)的抗寒性研究表明,抗寒性強(qiáng)的品種的保護(hù)酶活性高于抗寒性弱的品種。本研究發(fā)現(xiàn)小果型的過氧化物酶活性和過氧化氫酶活性在-20、-30、-40 ℃處理溫度時(shí)顯著高于其他果型。

植物通過滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來調(diào)節(jié)細(xì)胞液的濃度、降低細(xì)胞冰點(diǎn),增強(qiáng)其抗寒性。低溫處理下的主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)包括可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等物質(zhì),在低溫處理下植物可通過調(diào)節(jié)滲透物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來緩解低溫傷害,因而滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以反映植物抗寒性[28]。劉興祿等[16]研究了蘋果砧木的抗寒性,發(fā)現(xiàn)在低溫處理過程中,可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的砧木抗寒性強(qiáng)。前人對(duì)毛白楊[29](Populustomentosa)、花椒[24]、蠟梅[30](Chimonanthuspraecox)等植物抗寒性的研究表明,脯氨酸、可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加可以增強(qiáng)其對(duì)低溫脅迫的抵抗能力,且與植物的抗寒性呈正相關(guān)。本研究表明,隨著處理溫度的降低,4種果型翅果油樹枝條的脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈先升后降的趨勢(shì),毛果型、長(zhǎng)果型的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì),大果型、小果型的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),小果型的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降的趨勢(shì),毛果型的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降再上升的趨勢(shì),大果型的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先下降后上升再下降的趨勢(shì),長(zhǎng)果型的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先下降后上升再下降再上升的趨勢(shì),說明滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在一定程度低溫處理下,可以穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、提高滲透作用和保水能力、增強(qiáng)抗逆性。本研究在-20～-30 ℃處理溫度時(shí),長(zhǎng)果型的脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)下降,而其他果型脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)大幅上升,這說明長(zhǎng)果型的滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)遭到破壞,使其相關(guān)物質(zhì)的合成受阻,長(zhǎng)果型的抗寒性較差。

目前,電解質(zhì)滲透率法是測(cè)定植物抗寒性最常用的方法,其擬合所得的半致死溫度與植物在自然中表現(xiàn)出的抗寒性基本一致,此方法的缺點(diǎn)是破壞植物材料,且試驗(yàn)周期較長(zhǎng)[22]。電阻抗圖譜法可以用于測(cè)定植物抗寒性,其原理是低溫處理會(huì)使得植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生部分或整體不可逆變化,從而改變細(xì)胞的電學(xué)特性,利用不同頻率的電流通過植物組織時(shí)的電阻變化可以粗略判斷植物細(xì)胞電學(xué)特性的變化,依據(jù)這一變化便可估測(cè)植物的受損狀況及抗寒性強(qiáng)弱[31]。該方法與電解質(zhì)滲透率法相比具有相對(duì)準(zhǔn)確、便捷快速的特點(diǎn),且已經(jīng)在小麥[32](Triticumaestivum)、蘋果[19]、北美豆梨[33](Pyruscalleryana)和單葉刺槐[22]等眾多植物的莖、葉上得到了很好的驗(yàn)證。本研究發(fā)現(xiàn),低溫處理下相對(duì)電導(dǎo)率與胞外電阻率、胞內(nèi)電阻率、弛豫時(shí)間、弛豫時(shí)間分布系數(shù)均具有一定相關(guān)性,這說明各電阻抗參數(shù)均可作為評(píng)價(jià)翅果油樹抗寒性的指標(biāo)。研究表明,植物的胞外電阻率、弛豫時(shí)間、弛豫時(shí)間分布系數(shù)均隨著溫度的降低而減少[34],但是胞內(nèi)電阻率的變化趨勢(shì)卻不盡相同。隨著溫度的降低,單葉刺槐[22]、北美豆梨[33]的胞內(nèi)電阻率呈上升趨勢(shì),而棗[35](Ziziphusjujuba)、蘋果[19]的胞內(nèi)電阻率呈下降趨勢(shì)。在本研究中,隨著溫度的降低,翅果油樹枝條的電阻抗參數(shù)整體均呈下降趨勢(shì)。

本研究利用主成分分析和隸屬函數(shù)法對(duì)低溫脅迫下4種果型翅果油樹枝條丙二醛質(zhì)量摩爾濃度、相對(duì)電導(dǎo)率、保護(hù)酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及電阻抗參數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析,結(jié)果表明,抗寒性從強(qiáng)到弱依次為小果型、毛果型、大果型、長(zhǎng)果型翅果油樹,其與通過相對(duì)電導(dǎo)率擬合Logistic方程計(jì)算得到的抗寒性強(qiáng)弱順序一致,表明試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確可靠。毛果型、大果型、長(zhǎng)果型、小果型的半致死溫度均低于-24 ℃,表明4種果型可以在我國(guó)年最低氣溫不低于-24 ℃的地區(qū)進(jìn)行試栽。本研究表明小果型翅果油樹抗寒性最強(qiáng),且小果型的半致死溫度為-35.18 ℃,說明小果型翅果油樹在更為寒冷地區(qū)會(huì)有更好的抗寒表現(xiàn),但冬季自然條件復(fù)雜多樣,植物在低溫處理下的受損程度受多種因素影響(如處理持續(xù)時(shí)間、升溫、降溫速度等),因此在寒冷地區(qū)引種栽培還需結(jié)合田間試驗(yàn)觀察結(jié)果。