葡萄是世界性重要果樹樹種[1],在生產中占有重要位置。我國葡萄產量和栽培面積列居世界第 5 位。
河北省是葡萄的主要產區,栽培歷史悠久,現有葡萄面積 5 萬多公頃,產量近百萬噸,面積和產量居全國第2位。鮮食葡萄由于其味美多汁、營養豐富,具有良好的保健功能,深受消費者喜愛。發展鮮食葡萄生產已成為一種新型的農業產業,經濟效益十分顯著。
目前我國葡萄基地多集中分布于北方冬季嚴寒地帶,近年來葡萄常遭受不同程度的低溫傷害,損失嚴重。關于葡萄抗寒性的鑒定方法及抗寒生理的研究已有很多報道[2,3].本研究以 4 種鮮食葡萄優良品種為試材,對其 1a 生枝條進行不同的低溫冷凍處理,測定其電導率并對枝條恢復性生長進行觀察,旨在為鮮食葡萄的抗寒種質篩選和抗寒栽培提供科學依據。
1 材料與方法
1.1 采樣
選取無病蟲害的健壯葡萄植株,剪取中上部具有代表性的 1a 生枝條。先用自來水沖洗干凈,再用無離子水沖洗 3~5 次,用塑料袋和潔凈濕紗布包裹,于 0℃冰箱儲存備用。品種分別為:愛博欣一號、紅乳、巨峰、美人指。
儀器:Delta326 型電導儀、XS73 型電動吸引器、BD-255LTB 臥式低溫冰柜、智能光照培養箱(25℃,80%的光照度)、萬分之一電子天平、101-2AB 型電熱鼓風干燥箱等。
1.2 研究方法
1.2.1 低溫冷凍處理及電導率測定將紗布包裹的枝條分別置于 0,-5,-10,-15,-20,-25,-30,-35℃8 個處理的低溫冰箱中處理 24h,然后再以 5℃/h 的速度升溫至 0℃后取出枝條,在室溫下解凍 1h,用濾紙吸干水分,將冷凍后的枝條剪成 0.5cm 小段(不含芽部分),稱取 3g 放于試管中,加入 30mL 無離子水,真空滲入 10min,靜置 12h 左右。用 Delta326 型電導儀測定浸提液的電解質滲出率;然后將樣品密封放入 98℃烘箱中加熱 1h,靜置12h 左右測定浸提液的電解質滲出率,其為細胞全部破壞后浸提液的電解質滲出率,以代表離體枝條細胞電解質總量。用自然條件下(0℃)的電解質滲出率為對照,其它測定步驟相同。計算公式如下:
相對電導率(%)=(R1/R2)×100其中 R1 為低溫處理電解質外滲值,R2 為高溫破壞后電解質外滲值傷害度(%)=((R-Rck)(/100-Rck))×100R 為處理相對電導率,Rck 為對照相對電導率Lt50(半致死溫度,℃)為 50%傷害度時的溫度[4].
1.2.2 恢復性生長試驗將冷凍后的枝條在 25℃的智能光照培養箱中水培,每天調查發芽枝數和累計發芽數,當發芽數恒定后,計算存活枝和芽的百分率,作為枝條恢復生長能力的指標。觀察存活的枝條數及其生長情況,計算生根條數和最長根的長度以及葉片數和最長新梢的長度。
2 結果與分析
2.1 低溫處理各品種的電導率及半致死溫度的比較**電導率表示植物在低溫傷害下細胞質膜透性的變化,用相對電導率測定葡萄抗寒性,能較好地反映葡萄細胞質膜透性的變化、葡萄受傷害程度和逆境抗性的差異。此種方法是一種從細胞水平上研究逆境生理過程的有效手段之一[5].植物細胞電解質滲漏的多少常反映了低溫下植物受傷害的嚴重程度,抗寒性強的植物或受害較輕者,不僅透性增大程度較慢,而且透性的變化可以逆轉,易恢復正常。
電導法測定 4 個鮮食葡萄品種枝條的電導率,結果表明:在不同低溫處理下,4 個品種的抗寒性存在一定差異。從圖 1 看出:隨溫度的降低,枝條的傷害程度加重,葡萄品種枝條的相對電導率越來越大,呈增加的趨勢,說明低溫處理使細胞膜受損程度加重。研究發現這 4 種葡萄品種相對電導率隨處理溫度的降低呈現慢-快-慢的增加趨勢。各品種增加的幅度有所差異,從而反映出不同品種間的抗寒性差異。愛博欣一號、巨峰的電導率增加比較緩慢平穩,幅度較小,而紅乳和美人指的變化幅度較大;在-15℃時愛博欣一號、巨峰的電導率分別為40.1%和 41.0%,差異不顯著,紅乳、美人指分別為65.65%和68.08%,差異也不顯著;愛博欣一號、巨峰從-15℃至-20℃電導率增長迅速,分別達到 56.0%和 57.28%,而紅乳、美人指此時增長緩慢,但二者差異極顯著。到-30℃時,愛博欣一號、紅乳、美人指間差異極顯著,紅乳與巨峰差異不顯著,所以愛博欣一號的抗寒性強于巨峰、紅乳和美人指;紅乳與巨峰抗寒性沒有差異(表 1)。從圖 1 中還可以看出 4個葡萄品種的變化幅度從小到大依次為愛博欣一號、巨峰、紅乳、美人指。
用 Lt50(即半致死溫度)也可以有效的評價植物抗寒性[6].表 1 表明:4 個葡萄品種的半致死溫度分別是愛博欣一號-35℃、巨峰-29℃、紅乳-25℃、美人指-15℃。4 個鮮食葡萄品種的半致死溫度不同,它們的大小順序是愛博欣一號(-35℃)<紅乳(-30℃)<美人指(-29℃)<巨峰(-15℃)。所以半致死溫度反映出各品種的抗寒性強弱依次是:愛博欣一號>巨峰>紅乳>美人指。由此看出,葡萄歐美種的抗寒性強于歐亞種。
2.2 枝條恢復性生長與抗寒性
枝條恢復生長法是最先采用的人工抗寒鑒定方法,是指植株或植物的某些器官進行人工冷凍后,在一定條件下讓其恢復生長,通過鑒定其恢復生長的能力來鑒定其抗寒力的大小。它是建立在田間自然鑒定基礎之上的一種鑒定方法。因此,其鑒定結果同樣準確可靠,沒有特異性,適合各種植物種類,且不需要特別復雜儀器設備,成為其他鑒定方法的對照方法[7],因而在抗寒研究中廣泛應用。具體方法:經過低溫處理枝條,在培養箱內水培,觀察其發芽情況,確定致死臨界溫度。
樹體在遭受凍害之后,枝條受凍害后能否存活是評價樹木傷害程度的最直接的方法。而受到凍害后能否存活,主要是通過芽對凍害的敏感性反映出來的[8].因此,每個品種選取 4 個枝條,采用人工冷凍處理的方法對葡萄品種的枝條進行培養,根據恢復生長后枝的成活率,成活枝的發芽率計算不同葡萄品種的抗寒性。枝條存活及發芽生長情況見表 2.
由表 2 可以看出:在 0~-15℃低溫處理時,3 個品種枝條的存活率均為 100%;美人指枝條存活率僅 25%;枝條萌芽率存在一定差異,愛博欣一號的萌芽率為 100%,紅乳、巨峰品種的萌芽率均為75%,美人指的芽不萌發;-25℃處理時愛博欣一號枝條的存活率達 75%,紅乳、巨峰為 50%;愛博欣一號萌芽率為 50%,紅乳、巨峰為 25%;-30℃處理時,愛博欣一號枝條的存活率達 75%,萌芽率為 25%,而紅乳、巨峰的枝條變褐死亡。-35℃處理時,愛博欣一號枝條的存活率仍有 25%. 說明愛博欣一號抗寒性極強,紅乳、巨峰抗寒性居中,美人指抗寒性較差。愛博欣一號、紅乳在-15℃處理新梢有一定生長,巨峰品種在-10℃處理新梢有生長,美人指在-5℃處理新梢有生長。
3 討論與結論
早在 1970 年 Lyons 和 Raison 就提出了植物低溫傷害來自“膜脂相變”的假說。植物在低溫脅迫下,細胞膜的半透性受傷害胞內電解質的外滲量增加,且不同植物的細胞受害程度不同電解質外滲量變化不一樣,所以電解質滲出率可用于反映組織的傷害程度和植物細胞的抗性大小,常用低溫傷害前后的相對電導率來表示膜內電解質的滲透率??购詮姷钠贩N電導率小,而抗寒性弱的品種電導率大,并且抗寒性較強者透性變化幅度越小,抗寒性弱者透性變化幅度較大[9-11].圖 1 表明,隨著處理溫度的降低,傷害程度加重,葡萄品種枝條的相對電導率越來越大,呈增加的趨勢,低溫處理使細胞膜受損程度加重。所以根據不同的低溫處理和它們的電導率的變化值,這 4 個葡萄品種的抗寒性強弱順序依次為:愛博欣一號>巨峰>紅乳>美人指。
宋緒忠等人對茶樹抗寒性研究表明:植物低溫條件下受傷害的程度受到低溫持續時間、變溫強度及低溫溫度本身的影響,用 Lt50(即半致死溫度)可以有效的評價植物抗寒性,由此得出的評價結果較為穩定[12].并且許多研究也表明,在研究果樹的抗寒性時用 Lt50(即半致死溫度)也可以有效的評價植物抗寒性。Lt50(即半致死溫度)高,說明植物的抗寒性差,而 Lt50(即半致死溫度)低,說明植物的抗寒性強。4 個葡萄品種的半致死溫度不同,它們的大小順序是愛博欣一號(-35℃)<巨峰(-29℃)<紅乳(-25℃)<美人指(-15℃),所以抗寒性強弱依次為:愛博欣一號>巨峰>紅乳>美人指。
在枝條恢復性生長試驗中,通過觀察枝條的存活率、萌芽率、生根情況也可以有效的判斷其抗寒性。
其測定結果和電導率法測定結果一致;即抗寒性強弱依次是:愛博欣一號>巨峰>紅乳>美人指。
綜合 3 個指標來看,4 個鮮食葡萄品種的抗寒性強弱為:愛博欣一號>巨峰>紅乳>美人指葡萄。
參 考 文 獻
[1]嚴大義,才淑英。葡萄生產技術大全[M].北京:中國農業出版社,1997.
[2]伊華林,鄒志遠,鄧繼光,等。鄂柑 1 號抗寒力測定與Logistic 方程的應用[J]. 湖北農業科學,1996,(3):46-47.
[3]高愛農,姜淑榮,趙錫溫,等。蘋果品種抗寒性測定研究[J].果樹科學,2000,17(1):17-21.