黃夢真　柴亞倩　關(guān)思慧　楊元玲　宋娟　唐誠　楊磊　刁明

摘? ? 要：【目的】研究不同低溫脅迫處理下，2個石榴品種枝條生理指標(biāo)的動態(tài)響應(yīng)差異，旨在揭示不同石榴品種的抗寒特性。【方法】以新疆主栽區(qū)的葉城酸石榴（耐寒性強(qiáng)）和引種的突尼斯軟籽石榴1年生枝條為試驗(yàn)材料，采用人工模擬低溫環(huán)境的方法，觀測經(jīng)低溫脅迫后各石榴品種在不同低溫條件（-4、-6、-8、-10、-12 ℃）不同持續(xù)時間（6、12、18、24、30、36、42、48 h）下枝條相對電導(dǎo)率、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性、過氧化氫酶（catalase，CAT）活性、過氧化物酶（peroxidase，POD）活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量等生理指標(biāo)的變化情況，以確定不同石榴品種在各種低溫條件下的最長耐受時間?！窘Y(jié)果】隨著脅迫溫度的下降，突尼斯軟籽和葉城酸1年生枝條的相對電導(dǎo)率、SOD活性、CAT活性、POD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量均呈上升趨勢；同一低溫下SOD活性、CAT活性、POD活性、可溶性蛋白含量隨著低溫持續(xù)時間延長呈現(xiàn)先升高后下降趨勢，相對電導(dǎo)率和可溶性糖含量均呈上升趨勢。隨著脅迫溫度的降低，突尼斯軟籽和葉城酸對低溫的忍耐時間縮短。突尼斯軟籽幼苗在-4 ℃下能忍受48 h以上的低溫脅迫，-6 ℃下能忍受36 h，-8 ℃下能忍受30 h，-10 ℃下能忍受18 h，-12 ℃下能忍受12 h，而葉城酸幼苗在-4 ℃和-6 ℃下能忍受48 h以上的低溫脅迫，-8 ℃下能忍受42 h的低溫脅迫，-10 ℃下忍受36 h，-12 ℃下忍受30 h?！窘Y(jié)論】葉城酸的抗寒性顯著強(qiáng)于突尼斯軟籽，抗寒機(jī)制主要與枝條的抗氧化和滲透調(diào)節(jié)能力有關(guān)。研究結(jié)果為其他地區(qū)的石榴引種、栽培和推廣應(yīng)用提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：石榴；抗寒性；低溫脅迫；抗氧化酶

中圖分類號：S665.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-9980（2024）06-1150-10

Physiological and biochemical response of two pomegranate cultivars to low temperatures

HUANG Mengzhen1， CHAI Yaqian1， GUAN Sihui1， YANG Yuanling1， SONG Juan2， TANG Cheng1*， YANG Lei3， DIAO Ming1*

（1College of Agriculture， Shihezi University， Shihezi 832003， Xinjiang， China; 2College of Forestry and Landscape Architecture， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830000， Xinjiang， China; 3Institute of Horticultural Crops， Xinjiang Academy of Agriculture Sciences， Urumqi 830000， Xinjiang， China）

Abstract： 【Objective】 The study investigated the dynamic variations in physiological indices in two varieties of pomegranate subjected to various low temperature stress treatments， with the aim to elucidate the cold resistance of Tunisia Soft-seed pomegranate. 【Methods】 Using annual branches of Yechengsuan pomegranate（cold-resistant） from the main planting area in Xinjiang and the introduced Tunisia Soft-seed pomegranate as experimental materials， artificially simulated low-temperature conditions were employed. The membrane leakage of branches， activities of superoxide dismutase （SOD）， catalase （CAT）， peroxidase （POD）， soluble proteins， and soluble sugars were analyzed after low-temperature stress under different cold temperatures （-4 ℃， -6 ℃， -8 ℃， -10 ℃， and -12 ℃） and durations （6 h， 12 h， 18 h， 24 h， 30 h， 36 h， 42 h， and 48 h）. The annual branches kept at room temperature served as the control. Physiological and biochemical analyses were performed on the samples 8 hours after cold temperature exposure ended. The determination of membrane leakage was the carried out immediately. For the determination of the other indicators， the branches were flash-frozen in liquid nitrogen after labelling and then stored in a -80℃ freezer for upcoming measurements. The tough bark part of the branch was sampled and three replicated were set for each measurement. The membrane leakage was measured using the electricity conductivity method. The activity of superoxide dismutates （SOD） was measured using the photochemical reduction method with nitrogen blue tetrazole （NBT）. The peroxidase （POD） activity was measured using the guaiacol method. The activity of catalase （CAT） was measured by UV absorption method. The soluble protein content was determined using the Coomassie Brilliant Blue method. The soluble sugar content was determined by the anthrone colorimetric method. Correlation analysis among various physiological indicators was conducted. 【Results】 The result showed that as the temperature decreased the change patterns of physiological and biochemical indicators of Tunisian Soft-seed pomegranate and Yechengsuan pomegranate were basically the same， but the rate and magnitude of changes were different. As the temperature decreased， the membrane leakage， SOD activity， POD activity， CAT activity， and soluble protein and soluble sugar contents in the annual branches of the two varieties all showed an upward trend. Throughout the low-temperature stress treatment， membrane leakage， soluble protein content， and soluble sugar contents in Tunisian Soft-seed pomegranate were higher， while the SOD activity， POD activity， and CAT activity were lower to varying degrees than in Yechengsuan pomegranate. Moreover， membrane leakage， soluble protein content， and soluble sugar content increased at a higher magnitude than those of Yechengsuan pomegranate， while the increase in SOD activity， POD activity， and CAT activity was smaller than that of Yechengsuan pomegranate. With the extension of cold exposure time， the overall change trends of physiological and biochemical indicators of the two pomegranate varieties were similar， but the rate and speed of change varied between the varieties. With the prolongation of stress time， membrane leakage and soluble sugar content showed an upward trend; SOD activity， POD activity， CAT activity， and soluble protein content showed a trend of first increasing and then decreasing. Throughout the experiment， membrane leakage of Tunisian Soft-seed pomegranate was small， with low SOD， POD， and CAT activities. The contents of soluble proteins and soluble sugars were low， and the peak of SOD activity， POD activity， and CAT activity occurred earlier. Based on the analysis of all physiological indicators， the Tunisian Soft-seed pomegranate was able to withstand low temperature stress for more than 48 hours at -4℃， 36 hours at -6℃， 30 hours at -8℃， 18 hours at -10℃， and 12 hours at -12℃. However， Yechengsuan pomegranate could withstand low temperature stress for more than 48 hours at -4℃ and -6℃， 42 hours at -8℃， 36 hours at -10℃， and 30 hours at -12℃. The cold resistance of Yechengsuan pomegranate is stronger than Tunisian Soft-seed pomegranate. 【Conclusion】 Yechengsuan pomegranate is more cold-resistant than Tunisia Soft-seed pomegranate. The stronger cold resistance in Yechengsuan pomegranate is related to its stronger anti-oxidation and osmotic regulation ability. The results provide reference for the introduction， introduction， cultivation and popularization of pomegranate in other areas.

Key words： Pomegranate; Cold resistance; Low temperature stress; Antioxidant enzymes

石榴（Punica granatum L.）為石榴科（Punicaceae）石榴屬（Punica L.）[1]亞熱帶植物，喜溫畏寒，耐貧瘠，適宜在溫暖氣候條件下生長[2]，在低溫氣候條件下容易發(fā)生凍害，凍害原因包括但不僅限于寒潮降溫、持續(xù)低溫、霜凍及“倒春寒”等[3]，當(dāng)溫度低于-15 ℃時，石榴易遭受凍害，而-19 ℃是其露地越冬的臨界低溫[4]。突尼斯軟籽石榴早熟、籽粒大、色澤鮮艷、籽粒軟，深受消費(fèi)者歡迎，但是該品種抗寒性弱，幼苗在氣溫-10 ℃以下易受凍[5]。近幾年，中國北方石榴主產(chǎn)區(qū)在冬季出現(xiàn)異常低溫的情況時有發(fā)生，導(dǎo)致石榴種植業(yè)損失慘重，中國石榴生產(chǎn)與發(fā)展的影響因素之一在于其耐寒性[6]，因此如何采取切實(shí)有效的措施降低凍害發(fā)生，已成為石榴生產(chǎn)急需解決的難題。

國內(nèi)外學(xué)者針對石榴抗寒生理特性進(jìn)行了大量研究，Soloklui等[7]認(rèn)為隨著低溫脅迫的加劇，石榴的抗寒性與可溶性糖含量之間的相關(guān)性顯著高于脯氨酸，同時其電導(dǎo)率、丙二醛（MDA）含量以及脯氨酸（Pro）含量均呈上升趨勢。唐海霞等[8]從生理、形態(tài)和解剖方面結(jié)合田間越冬率對3種抗寒差異顯著的石榴品種進(jìn)行越冬期抗寒性研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)突尼斯軟籽抗寒性最差，田間越冬率為0。雷夢瑤等[9]將4個石榴品種枝條在4 ℃～-15 ℃下低溫下處理24 h，結(jié)合滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及抗氧化酶活性等指標(biāo)，運(yùn)用隸屬函數(shù)法對石榴枝條抗寒性進(jìn)行綜合評價(jià)。羅華等[10]通過模擬低溫脅迫環(huán)境，測定0 ℃～-20 ℃低溫處理下1年生休眠枝條的電導(dǎo)率隨溫度的變化情況，配合Logistic方程計(jì)算LT50，綜合MDA、Pro含量變化，評價(jià)9個石榴新品種的抗寒性。王慶軍等[11]對24個石榴品種進(jìn)行了抗寒性綜合評價(jià)，發(fā)現(xiàn)突尼斯軟籽石榴的半致死溫度最高，達(dá)到了-7.95 ℃，且抗寒能力最差。

目前，對石榴各品種的抗寒性已進(jìn)行了較全面的研究，但研究采用的溫度梯度過大，進(jìn)而影響結(jié)果精確度，而石榴在低溫環(huán)境中所能承受的低溫脅迫持續(xù)時長往往被忽視。針對新疆石榴在生產(chǎn)過程中所遇到的實(shí)際問題，筆者在本試驗(yàn)中以休眠期的1年生突尼斯軟籽和葉城酸枝條為試驗(yàn)材料，通過觀察不同低溫脅迫條件下，2個品種不同時間的枝條生理指標(biāo)變化，確定不同石榴品種在各種低溫條件下的最長耐受時間，以便為其他地區(qū)的石榴引種、栽培和推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為2年生扦插繁育的突尼斯軟籽和葉城酸（對照），均于2022年12月采自石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院的試驗(yàn)站溫室，選取同一休眠時間、直徑1～2 cm、粗度一致、無機(jī)械損傷和無病害的1年生枝條，收集完畢后，迅速用濕潤的紗布將其包裹并放入塑料袋中，然后迅速帶回實(shí)驗(yàn)室備用，指標(biāo)測定的在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將2個品種的枝條分別置于-4、-6、-8、-10、-12 ℃（5個溫度梯度）的低溫培養(yǎng)箱中，每隔6 h取出一組，每個溫度各取8組（6、12、18、24、30、36、42、48 h），每個處理24根枝條，以在室溫條件下受凍時間為0 h的枝條作為對照。解凍8 h后對樣品進(jìn)行生理生化分析。電導(dǎo)率的測定應(yīng)立即進(jìn)行，對其他指標(biāo)的測定，枝條經(jīng)標(biāo)記后用液氮速凍，再置于-80 ℃冰箱內(nèi)，根據(jù)需要進(jìn)行取用和測量。在枝條測定時，選擇枝條的韌皮部，并設(shè)置3次重復(fù)。

1.3 相關(guān)生理指標(biāo)的測定方法

相對電導(dǎo)率采用電導(dǎo)法測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性利用氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原的方法進(jìn)行測定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外光吸收法測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫處理對石榴枝條相對電導(dǎo)率的影響

植物受凍害后，部分細(xì)胞破裂使電解質(zhì)滲出，可以間接表示受損細(xì)胞占比。細(xì)胞膜受損程度隨溫度下降而增大，導(dǎo)致膜透性增加，甚至細(xì)胞死亡，而電導(dǎo)率則逐漸趨于穩(wěn)定[13]。如圖1所示，隨溫度下降，2個石榴品種相對電導(dǎo)率均呈逐漸升高趨勢，這說明溫度下降破壞細(xì)胞膜通透性，促進(jìn)電解質(zhì)滲透使相對電導(dǎo)率升高。-12 ℃時相對電導(dǎo)率最高70%左右，表明該溫度對石榴膜系統(tǒng)破壞最嚴(yán)重，電解質(zhì)外滲較多。與葉城酸相比，突尼斯軟籽相對電導(dǎo)率整體偏高，說明突尼斯軟籽遭受了嚴(yán)重的低溫?fù)p傷，抗寒能力較差。在-4 ℃和-6 ℃低溫脅迫下，突尼斯軟籽一年生枝條相對電導(dǎo)率36 h前基本不變，36 h后明顯上升，48 h到達(dá)最高，分別為54.73%、58.26%；-8 ℃處理下30 h時的電導(dǎo)率最高，為62.48%，36 h后變化不明顯；-10 ℃處理下12 h之前上升幅度變化較大，24 h后緩慢上升，48 h到達(dá)最高67.65%；-12 ℃處理下12 h之前相對電導(dǎo)率急劇上升至69.19%后基本不變。葉城酸一年生枝條相對電導(dǎo)率在-4 ℃低溫脅迫下基本不變，48 h到達(dá)最高49.03%；-6 ℃和-8 ℃處理下42 h后明顯上升，48 h分別到達(dá)最高55.55%、61.84%；-10 ℃處理下18 h前緩慢上升，30 h后急劇升高，36 h達(dá)到最高66.54%后基本不變；-12 ℃處理下相對電導(dǎo)率緩慢上升，至30 h達(dá)最高70.54%后基本不變。葉城酸的相對電導(dǎo)率增幅均低于突尼斯軟籽。

由此可見，突尼斯軟籽在-4 ℃下能忍受48 h以上的低溫脅迫，-6 ℃下能忍受36 h的低溫脅迫，-8 ℃下能忍受30 h，-10 ℃下能忍受18 h，-12 ℃下忍受12 h。葉城酸在-4 ℃和-6 ℃下能忍受48 h以上的低溫脅迫，-8 ℃下忍受42 h，-10 ℃下忍受36 h，-12 ℃下忍受30 h。

2.2 不同低溫處理對石榴枝條SOD活性變化的影響

作為細(xì)胞內(nèi)主要的抗氧化酶，SOD在葉綠體、線粒體和細(xì)胞質(zhì)中廣泛分布，成為植物抗氧化系統(tǒng)的首要屏障。SOD能消除細(xì)胞內(nèi)多余的超氧根陰離子（O2-），促進(jìn)O2-歧化生成H2O2和O2，通過降低細(xì)胞膜脂質(zhì)的過氧化水平，有效地保護(hù)細(xì)胞膜不受自由基傷害，保持植物活性氧代謝的穩(wěn)定[14]。如圖2所示，2個石榴品種在低溫脅迫下，SOD活性隨溫度的下降而上升。-4 ℃低溫脅迫下突尼斯軟籽枝條SOD活性變化不明顯，42 h時到達(dá)最高138.90 U·g-1；在-6、-8、-10和-12 ℃處理下，分別在36、30、18和12 h出現(xiàn)SOD活性最高峰值，分別為178.32、209.76、222.87、269.05 U·g-1；這表明，低溫已經(jīng)啟動了石榴體內(nèi)的凍害防御機(jī)制，促使植株開始主動積累大量的SOD，以消除低溫產(chǎn)生的自由基和活性氧。隨后，SOD活性不可逆轉(zhuǎn)地下降，可能由于低溫打破石榴凍害防御機(jī)制而使植物清除自由基能力降低，動態(tài)平衡失調(diào)而呈現(xiàn)危害，并最終打破機(jī)體代謝平衡[15]。而葉城酸枝條在-4、-6、-8、-10和-12 ℃處理下，分別在48、42、42、36和30 h出現(xiàn)SOD活性最高峰值，分別為174.19、193.99、228.67、234.68、281.53 U·g-1。SOD活性能反映植物對冷逆境反應(yīng)的強(qiáng)度，在相同低溫逆境條件下，突尼斯軟籽SOD活性始終低于葉城酸，表明葉城酸的抗寒性更強(qiáng)。

2.3 不同低溫處理對石榴枝條POD活性變化的影響

POD是廣泛存在于植物體內(nèi)的氧化還原酶，其作用在于維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，增強(qiáng)細(xì)胞的抗衰老能力和對抗不良環(huán)境的影響[16]。如圖3所示，2個石榴品種枝條中POD活性的變化趨勢大致相同，都遵循“單峰”的變化曲線，即先升高后下降。突尼斯軟籽枝條在-4、-6、-8、-10和-12 ℃處理下，分別在42、36、30、18和12 h出現(xiàn)POD活性最高峰值，分別較對照提高46.96%、106.87%、129.22%、134.00%、157.91%，然后下降，這與SOD活性變化相同，表明持續(xù)低溫可引起植物體內(nèi)超氧自由基和其他活性氧含量升高，石榴枝條POD活性在低溫持續(xù)一定時間后不可逆轉(zhuǎn)地下降，石榴枝條表皮皺縮失水，表明受到冷害[17]。葉城酸枝條在-4、-6及-8 ℃處理下，均在42 h出現(xiàn)POD活性最高峰值，分別較對照提高80.34%、97.13%、158.80%；在-10、-12 ℃處理下分別在36、30 h出現(xiàn)POD活性最高峰，分別較對照提高175.35%、183.35%。葉城酸POD活性總體高于突尼斯軟籽，在相同低溫脅迫下，POD活性峰值出現(xiàn)相對更晚，這說明葉城酸的抗寒性強(qiáng)于突尼斯軟籽。

2.4 不同低溫處理對石榴枝條CAT活性變化的影響

作為一種專門去除H2O2的保護(hù)酶，CAT活性與植物的抗逆性息息相關(guān)，當(dāng)H2O2積累時會引發(fā)破壞性氧化反應(yīng)，而CAT與SOD的協(xié)同作用則可有效去除植物體內(nèi)的H2O2含量避免其對植物細(xì)胞膜系統(tǒng)造成破壞[18]。如圖4所示，不同低溫脅迫下突尼斯軟籽枝條CAT活性的變化趨勢一致，都是“單峰”曲線變化，呈先升高后降低的趨勢，與SOD及POD活性變化相似，-4和-6 ℃處理下CAT活性最高值均出現(xiàn)在42 h，較對照分別提高183.50%、202.94%。-8、

-10、-12 ℃處理下CAT活性最高峰值分別出現(xiàn)在30、18和12 h，溫度越低越先出現(xiàn)峰值，分別較對照提高263.50%、286.71%、290.42%，隨后CAT活性明顯降低，說明枝條已經(jīng)受到嚴(yán)重凍害。在-8、-10和-12 ℃的低溫脅迫下，葉城酸枝條CAT活性變化呈“單峰”曲線變化，CAT活性最高峰值分別出現(xiàn)在42、36和30 h，分別較對照提高330.86%、347.00%、397.03%，在-4 ℃和-6 ℃低溫脅迫下，42 h前CAT活性緩慢上升，42 h后急劇上升，48 h達(dá)到最大值，且分別較對照提高187.78%和317.96%。葉城酸CAT活性整體高于突尼斯軟籽，且在相同低溫脅迫下，CAT活性峰值出現(xiàn)較晚，說明葉城酸的抗寒性強(qiáng)于突尼斯軟籽。

2.5 不同低溫處理對石榴枝條可溶性蛋白含量變化的影響

植物的抗寒性與其可溶性蛋白含量密切相關(guān)，在低溫條件下，通過激活相關(guān)蛋白質(zhì)的合成，提高胞內(nèi)束縛水含量，降低冰點(diǎn)、避免細(xì)胞凍結(jié)造成細(xì)胞脫水死亡[19]。如圖5所示，隨著脅迫溫度的降低，突尼斯軟籽和葉城酸枝條可溶性蛋白含量均表現(xiàn)上升的趨勢，但在相同低溫處理下，隨著處理時間的延長，其可溶性蛋白質(zhì)含量逐漸降低。突尼斯軟籽枝條在-4、-6、-8、-10、-12 ℃處理下，可溶性蛋白含量分別在42、36、30、36、42 h有最大值，分別為45.73、47.51、49.92、52.29、53.74 mg·g-1，與對照相比分別升高了22.08%、26.83%、33.26%、39.59%、43.46%，可見，在低溫條件下，石榴中可溶性蛋白的快速合成對植物具有一定的保護(hù)作用，后又緩慢降低，說明此時部分細(xì)胞結(jié)構(gòu)及生理功能可能損壞，蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)受損，蛋白質(zhì)合成受阻[20]。葉城酸枝條在-4、-6、-8、-10、-12 ℃低溫處理下，可溶性蛋白含量分別在48、48、42、48、36 h有最大值，分別為40.79、44.06、47.22、48.15、48.81 mg·g-1，與對照相比分別升高了13.46%、22.56%、31.35%、33.94%、35.77%。葉城酸可溶性蛋白含量總體及增幅均低于突尼斯軟籽。

2.6 不同低溫處理對石榴枝條可溶性糖含量變化的影響

在植物抵抗寒冷的生理過程中，可溶性糖能夠提高細(xì)胞的滲透濃度，降低水勢并增強(qiáng)保水功能，從而使冰點(diǎn)降低。此外，可溶性糖還能保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)體、線粒體和細(xì)胞膜上的敏感性耦聯(lián)因子[21]。如圖6所示，突尼斯軟籽和葉城酸枝條可溶性糖含量均隨脅迫溫度降低和時間延長而升高，在-4 ℃、-6 ℃、-8 ℃、-10 ℃、-12 ℃處理下，突尼斯軟籽可溶性糖含量均在48 h有最大值，分別為5.88%、7.13%、7.10%、7.90%、9.01%，較對照分別顯著升高了78.72%、116.71%、115.81%、140.12%、174.77%，葉城酸可溶性糖含量分別在42、48、48、42、48 h有最大值，分別為5.05%、6.01%、6.57%、6.47%、7.17%，較對照分別顯著升高了69.46%、101.68%、120.47%、117.11%、140.60%。結(jié)果表明，突尼斯軟籽可溶性糖含量增長幅度大于葉城酸，在低溫脅迫下，總體可溶性糖含量高于葉城酸。

3 討 論

3.1 相對電導(dǎo)率與抗寒性

植物受到低溫脅迫時，細(xì)胞膜透性增加，溶液在細(xì)胞內(nèi)不斷向外滲透，從而引起細(xì)胞導(dǎo)電性的變化[22]?；诩?xì)胞外滲液導(dǎo)電性的差異確定膜透性，進(jìn)而推測膜損傷程度及抗寒強(qiáng)度，是植物抗寒性檢測最經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)方法，所以相對電導(dǎo)率可以作為植物抗寒性評價(jià)的一個可靠指標(biāo)[23]。低溫對植株的損傷程度可以通過電導(dǎo)率大小來反映，抗寒能力強(qiáng)的植株損害較小，且其相對電導(dǎo)率的改變較慢，并且可以恢復(fù)到正常水平。相反，抗寒能力弱的植株受害更嚴(yán)重，其相對導(dǎo)電性改變也更快，更難恢復(fù)[24]。突尼斯軟籽與葉城酸在低溫下，隨低溫脅迫程度的加劇以及低溫持續(xù)時間的延長，相對電導(dǎo)率變化趨勢一致，且兩者都有升高的趨勢，突尼斯軟籽電導(dǎo)率變化幅度較大，表明其細(xì)胞膜的損傷程度較嚴(yán)重，抗寒能力較弱。這與王慶軍等[11]研究結(jié)果一致，24種石榴在低溫脅迫下的相對電導(dǎo)率與對照溫度處理相比均有所上升，但上升幅度不同，其中相對電導(dǎo)率最高的突尼斯軟籽抗寒性最差。

3.2 保護(hù)酶與抗寒性

植物受低溫脅迫后會釋放出大量的活性氧自由基。植物在抵御低溫脅迫時，會啟動活性氧清除機(jī)制，阻止脂質(zhì)過氧化作用，提高細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，緩解甚至消除低溫對植株的危害[25]。超氧化物歧化酶（SOD）是植物體內(nèi)最重要的一道防御屏障，可催化O2-歧化為H2O2。為了適應(yīng)低溫環(huán)境，植物的代謝系統(tǒng)需要提高SOD活性，以增強(qiáng)其抗寒能力；當(dāng)植物的耐寒能力達(dá)到極限時，其保護(hù)酶合成系統(tǒng)將被破壞，從而導(dǎo)致SOD活性的降低。POD和CAT均能有效地去除H2O2生成的水分，3種酶的協(xié)同作用將自由基含量控制在較低水平，降低了對植株的毒性[26]。筆者在本研究中的結(jié)果表明，突尼斯軟籽和葉城酸SOD、POD、CAT活性在不同溫度低溫脅迫和時間脅迫處理下均表現(xiàn)為先上升后下降，這表明在一定程度上，石榴可通過增強(qiáng)其保護(hù)性酶的活性來抵抗低溫脅迫，但當(dāng)超出此閾值時，防衛(wèi)機(jī)制將被打破，從而降低保護(hù)性酶的活性。這和關(guān)思慧等[27]對石榴低溫處理后抗氧化酶活性變化趨勢的研究結(jié)果一致。在適當(dāng)?shù)蜏胤秶鷥?nèi)，植物可通過增強(qiáng)抗氧化酶活性來維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，然而持續(xù)低溫則會導(dǎo)致抗氧化酶活性降低，石榴細(xì)胞的自由基生產(chǎn)和代謝平衡被破壞。葉城酸SOD、POD和CAT活性增幅較大，說明在低溫環(huán)境中表現(xiàn)出極強(qiáng)的細(xì)胞抗氧化能力，與突尼斯軟籽相比，葉城酸抗寒性更好，這與徐功勛等[28]的研究結(jié)果相一致，抗寒性越強(qiáng)的品種抗氧化酶活性越高，響應(yīng)低溫的速度越快。Wang等[29]在石榴耐凍性研究中也發(fā)現(xiàn)，石榴可通過激活抗氧化酶活性的方式使植株獲得更強(qiáng)的抗寒性。

3.3 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與抗寒性

可溶性糖是植物的一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，與植物的抗寒能力有著緊密的聯(lián)系。在抗寒生理過程中，植物積累的可溶性糖能夠增加細(xì)胞內(nèi)的液體濃度，降低冰點(diǎn)，從而維持細(xì)胞內(nèi)的滲透壓平衡，同時也有助于維持細(xì)胞膜的正常功能?？扇苄蕴菍€粒體及細(xì)胞膜上的偶聯(lián)因子具有保護(hù)作用，是一種很好的保護(hù)劑。此外，可溶性糖還是一種有效的抗凍劑。低溫鍛煉后植物體內(nèi)可溶性糖含量高于未經(jīng)低溫鍛煉的植物[30]。Soloklui等[31]研究結(jié)果表明，可溶性糖是研究石榴耐寒性最好的指標(biāo)。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，突尼斯軟籽和葉城酸可溶性糖含量隨著溫度降低和脅迫時間延長而增加，在低溫脅迫條件下，可溶性糖積累使細(xì)胞內(nèi)的液體含量升高，從而增強(qiáng)了持水性能和對低溫的耐受力。葉城酸可溶性糖含量增幅小于突尼斯軟籽，低溫脅迫下枝條細(xì)胞組織可溶性糖含量小幅度增加可減輕膜內(nèi)細(xì)胞的低溫?fù)p傷，這與劉貝貝等[32]的研究結(jié)果一致。

植物的抗寒性與可溶性蛋白質(zhì)之間存在著密切的聯(lián)系。一方面，隨著氣溫的降低，植株的可溶性蛋白質(zhì)含量也隨之升高；另一方面，隨著抗寒性的增強(qiáng)，植株中可溶性蛋白含量也隨之增加[33]。可溶性蛋白質(zhì)具有維持低滲透壓、抑制離子吸收、保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)等功能。研究發(fā)現(xiàn)，隨低溫脅迫時間的延長，突尼斯軟籽和葉城酸可溶性蛋白含量呈先升高后降低的變化趨勢。低溫脅迫后期因蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)遭到破壞而使可溶性蛋白含量降低，從而阻礙了蛋白質(zhì)的正常合成，這與楊雪梅等[34]的研究結(jié)果一致。

通過耐寒機(jī)制的探究對引種和栽培新品種都具有十分重要的科學(xué)和實(shí)踐意義，但其中涉及的調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步研究。今后筆者課題組將結(jié)合抗寒基因的鑒定、轉(zhuǎn)錄調(diào)控等方面對本研究中得到的結(jié)論進(jìn)一步驗(yàn)證，為新疆地區(qū)石榴栽培和應(yīng)用提供有效的數(shù)據(jù)支撐和理論參考。

4 結(jié) 論

突尼斯軟籽在-4 ℃下能忍受48 h以上的低溫脅迫，-6 ℃下能忍受36 h的低溫脅迫，-8 ℃下能忍受30 h，-10 ℃下能忍受18 h，-12 ℃下能忍受12 h。而葉城酸在-4 ℃和-6 ℃下能忍受48 h以上的低溫脅迫，-8 ℃下能忍受42 h的低溫脅迫，-10 ℃下忍受36 h，-12 ℃下忍受30 h。因此，突尼斯軟籽抗寒性弱于葉城酸，抗寒機(jī)制主要與枝條的抗氧化和滲透調(diào)節(jié)能力有關(guān)。

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收稿日期：2024-01-29 接受日期：2024-04-03

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)重大科技項(xiàng)目（2021AB015）

作者簡介：黃夢真，女，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)樵O(shè)施園藝。E-mail：3291716112@qq.com

*通信作者 Author for correspondence. E-mail：diaoming@shzu.edu.cn；E-mail：tangcheng1983@163.com