全 文 ：平欧杂交榛子抗寒生理研究初报
吴正保1 , 2 ,史彦江1 ,宋锋惠1 ,卡得尔1 ,罗青红1
(1.新疆林科院造林治沙所 ,乌鲁木齐　830063;2.新疆农业大学林学院 ,乌鲁木齐　830052)
摘　要:为了解平欧杂交榛子对低温胁迫的生理反应 ,以大田中抗寒性表现差异较大的 8#、20#和 7#三个榛
子品系为试材进行研究。结果表明:(1)随着温度的降低 , 各品系的相对电导率呈现“S”型变化曲线 , 但不同品
系的增幅不同 , 8#品系始终处于最低状态。(2)各品系枝条内脯氨酸含量随着温度的降低而增加。在-40℃
下 , 8#、20#和 7#三个品系的脯氨酸含量较对照分别增加 6.72、4.91 和 2.97 倍。(3)可溶性糖含量与低温度
成正相关 ,但温度达-35℃时 , 各品系的可溶性糖含量增幅放缓 , 8#可溶性糖含量一直高于 20#和 7#。(4)丙
二醛含量随着温度的降低而上升 ,在-40℃低温胁迫下 ,以对照做参照 , 各品系的增幅大小关系为 7#>20#>
8#。
关键词:榛子;抗寒性;相对电导率;脯氨酸;可溶性糖;丙二醛
中图分类号:S664.4;S603.8　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-4330(2008)03-0490-04
A Preliminary Report of Study on Chill-resistance Physiology of
Corylus heterophylla Fischl.ex Trautr×Corylus avellana
WU Zheng-bao1 , 2 ,SHI Yan-jiang1 ,SONG Feng-hui1 ,Kadeer1 , LUO Qing-hong1
(1.Xinjiang Academy of Forestry Sciences , Urumqi 830002 , China;2.College of Forestry , Xinjiang
Agricultural University ,Urumqi 830052 , China)
Abstract:In order to konw the physiological reaction of chill-resistance of hazel , the three harel strains
of 8# ,20# and 7#with great difference of chill-resistance in field were used as test materiats.The results showed
that (1)The relative conductivity of different strains presented curve“S”along with reducing of temperaure.But the
increase of different strains was various , the 8# strain was in the lowest state;(2)The proline content of the three
strains 8
# ,20# and 7# under -40℃was increased by 6.72 times ,4.91 times and 2.97 times respectively;(3)
There was a positive correlation between soluble sugar content and low temperature.But when the temperature
reached -35℃, the soluble sugar content was increased slowly , the 8#soluble sugar content was always higher than
that of 20
#
and 7
#
all the time;(4)MDA content was increased with temperature reducing.As the control contrast ,
different strains were increased by 7#>20#>8#.
Key words:hazel;chill-resistance;relative conductivity;proline;soluble sugar;MDA
榛子属于桦木科(Corylaceae)榛属(Corylus)树种 ,全球约 20种 ,我国有 9种。大果榛子即榛子的栽
培品种 ,包括平欧杂交榛子和欧洲榛子[ 1] 。自 2001年起 ,新疆林科院陆续从东北地区引进 30个平欧杂
交榛子优良品系 ,经过几年田间比较试验 ,发现不同品系在抗寒性方面有较大差异 。因此 ,研究通过选
择在田间试验中表现出抗寒性强 、中和弱的三个品系为试材 ,研究榛树在不同低温胁迫下生理生化指标
的变化 ,为建立平欧杂交榛子抗寒性评价指标体系和选育抗寒性榛子品系奠定基础 ,加快榛子在伊犁河
谷 、天山北坡等不同生态区域优良品系的选育 。
1　材料与方法
1.1　材 料
2007年3月初 ,榛树树液流动前 ,在玛纳斯试验站榛子优良品系汇集圃内 ,选择三个品系 5 ～ 6龄树
收稿日期:2007-11-12
基金项目:新疆维吾尔自治区科技攻关项目“榛子品种选育及栽培技术研究”(200441103)
作者简介:吴正保(1983-),男 ,安徽舒城人 ,在读硕士 ,研究方向为林木遗传育种
通讯作者:史彦江(1961-),男 ,山西柳林人 ,研究员 ,研究方向为林木遗传育种, (E-mai l):syj504@126.com
新疆农业科学　2008 ,45(3):490-493
Xinjiang Agricultural Sciences
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
体中上部 、无病虫害 、长势中庸的 1年生榛子枝条 ,所选的枝条的朝向和部位尽量保持一致 。按品系贴
上标签装入聚乙烯袋中 ,带回新疆农业大学植物逆境生理实验室进行实验分析 。
1.2　方 法
采回的枝条剪成 30 cm左右的长度 ,用自来水冲洗数遍(洗掉泥土 、灰尘等),再用蒸馏水清洗 3次 ,
用吸水纸吸干水分 ,最后将枝条末端蜡封 。将每个品系蜡封后分成 6个等份 ,其中 1份作为对照 ,其余
每份作为 1个低温处理 ,用聚乙烯袋装好放于冰箱(0 ～ 4℃)中保存备用 。每次处理取各参试品系的 1
份枝条于超低温冰箱中进行人工冷冻胁迫 ,冷冻降温速度为 4℃/h ,当达到所需的低温后维持 12 h 。实
验设计的冷冻胁迫温度分别为 CK(0℃)、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃、-40℃六个温度梯度。
1.3　生理生化指标测定
细胞膜透性通过相对电导率法测定[ 2] ;游离脯氨酸采用茚三酮比色法测定[ 3] ,用甲苯作对照;可溶
性糖含量的测定采用蒽酮法测定 ,以蔗糖溶液做标准曲线[ 4] ;丙二醛含量采用双组分分光光度计法 ,分
别在波长 450 、532和 600 nm下测定其消光度值 ,计算其含量[ 3] 。
2　结果与分析
2.1　低温胁迫对细胞电解质渗透率的影响
根据 1970年 Lyons和 Raison提出的低温伤害来自“质膜相变”假说 ,组织受冻时首先细胞膜体系受
破坏 ,细胞膜透性增大 ,电解质渗出增加 ,品种抗寒性减小 。因此 ,电导率大抗寒性弱 ,反之电导率小则
抗寒性强。外渗电导率法可用于多种林木不同器官组织 ,如杏花器官[ 5] 、杏 1年生枝条 、花 、幼果[ 6～ 8] 、
葡萄根系[ 9] 、苹果矮砧[ 10] 、柑橘 、梨 、苹果 1年生枝条[ 11]等 。
经过低温处理的榛子各品系电导率随温度的降低呈现“S”型上升曲线。在 0℃和-20℃时 ,3个品
系的电导率差异不大 。但随着温度的降低 ,细胞膜的伤害程度增加 ,不同品系间电解质外渗率大小发生
变化。7#品系在-20℃后 ,电解质渗出率出现明显的增加现象 ,8#和 20#则在-25℃后开始明显增加。
8#品系相对电导率值始终处于最低状态 , 在-40℃时相对电导率值比 7#和 20#两个品系分别低
15.86%和 17.38%,说明 8#品系较另外两个品系具有更高的抗寒性适应性 。图 1
2.2　低温胁迫对游离脯氨酸含量的影响
脯氨酸普遍存在植物体内 ,通常其在植物体内含量并不高 ,约占植物体内总游离氨基酸百分之几。
但是当植物受到逆境胁迫时 ,其体内游离脯氨酸含量会迅速增加 ,它是植物处于逆境条件下的一种重要
渗透调节物质。脯氨酸的积累主要有以下几个作用:一是降低渗透势 ,起渗透调节作用;二是解毒降低
冰点;三是增加膜中蛋白质分子间的水结合力 ,从而增强膜结构在冰融过程中的稳定性 ,对生物膜有保
护作用。图2
　　脯氨酸的变化趋势可以看出 ,随着温度的下降各品种榛子体内的脯氨酸含量迅速增加。在-40℃
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时 ,各品系比照温度下脯氨酸含量增加明显 , 8#增加 6.72倍 ,20#为 4.91倍 ,7#仅为 2.97倍 。图 2
因此可以看出 ,在低温胁迫下 8#产生的脯氨酸量明显高于 20#和 7# ,进而可以更好的保护自己 ,
防止低温冻害。
2.3　低温胁迫对可溶性糖含量的影响
林木抗寒性是林木在对低温寒冷环境的长期适应中 ,通过自身的遗传变异和自然选择获得的一种
抗寒能力 。淀粉作为储藏物质在秋季严冬来临前大量积累 ,随着温度下降 ,激活了淀粉酶活性 ,从而使
淀粉水解成糖比较旺盛 ,所以当林木遇到低温时 ,枝条体内淀粉含量逐渐减少 ,可溶性糖含量逐渐增加 ,
林木枝条中可溶性糖主要以葡萄糖和果糖形式存在。可溶性糖的增加可以提高细胞液浓度 ,降低冰点
防止脱水后的蛋白质变性 ,还可促进游离ABA含量增加 ,从而引起林木基因表达的改变 ,从本质上增加
了林木抗寒性 ,同时还能加强营养提高锻炼效果 ,是冬季抗寒力提高的一个重要保证 ,故可溶性糖作为
一种抗寒保护物质己被大家所公认 ,且在多种抗寒林木中也证实了抗寒性与可溶性糖含量呈正相关。
在低温胁迫下其枝条内积累的可溶性糖含量与温度成反相关性 ,即温度越低可溶性糖含量越高 ,但
当温度达到-35℃时 ,各品系的可溶性糖含量增幅放缓 。同一低温条件下 , 8#的可溶性糖的含量高于
20
#和 7#。这说明 ,8#在低温胁迫下能产生更多的可溶性糖来增强抵御低温的能力 。图 3
2.4　低温胁迫对枝条内丙二醛(MDA)含量的影响
林木处于逆境条件下 ,细胞内自由基的产生和清除的平衡遭到破坏 ,自由基的增加会导致细胞的伤
害。首先受自由基伤害的是膜系统 ,造成膜脂过氧化。膜脂过氧化最重要的产物MDA含量的变化与植
物的抗寒性呈负相关 ,如果某一品系 MDA含量在低温时剧增出现的早 ,说明抗寒性较差 ,反之 ,抗寒性
就强 。石雪晖等[ 12] 、王华等[ 13]的研究证实了这一点。
随着温度的降低 ,各品系枝条内细胞质膜及内膜结构的破坏趋于严重 ,MDA 含量逐渐增加 ,但各品
系的MDA含量却存在一定差异。7#增幅最大达3.73倍 ,8#最小为2.57倍。通过MDA的变化表明 ,8#
的抗寒能力最高 。图 4
3　结论与讨论
3.1　植物细胞膜的渗透性与抗寒性的关系
质膜是植物受冻害或冷害而损伤的原初部位 ,细胞膜透性的变化是低温胁迫的关键所在 ,低温造成
膜伤害的结果是膜半透性的改变和丧失 ,细胞内物质大量向外渗透 ,并最终引起细胞的死亡。运用电导
法测定林木的抗寒力 ,前人已进行过大量的研究。这种变化大多出现在形态变化之前 ,因而质膜的透性
变化可显示细胞膜结构和功能受损程度[ 14] 。低温胁迫条件下 ,测定的植物组织的相对电导率来表示膜
内电解质渗出率 ,是用来反映细胞膜伤害程度的一个重要指标[ 15] 。
实验中 ,参试的榛子各品系相对电导率的变化趋势总体成“S”型曲线 。随着温度的降低 ,细胞膜伤
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害程度增加 ,相对电导率值也随之增加 ,达到一定温度迅速增加 。不同品系的电导率不同 ,在-35℃以
后 ,各品系相对电导率值差异明显 。抗寒性强的品系变化小于抗寒性弱的品系 。
3.2　低温胁迫下榛树的抗寒性与渗透调节物质的关系
低温胁迫下主要的渗透调节物质有可溶性糖 、脯氨酸等。这些物质在细胞内通过降低水势而起渗
透调节的作用 ,保护植物体细胞内多级结构。
可溶性糖作为植物体冷保护物质已被大家所公认 ,且在多种抗寒林木中也证实了抗寒性与可溶性
糖含量呈正相关 。据报道 ,转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)中蔗糖磷酸合酶的超表达可促进蔗糖水
平的提高 ,同时也提高了植株的耐寒程度[ 16] 。在实验中 ,榛树枝条内可溶性糖含量随着温度的下降而
递增 ,并且抗寒性强的品系可溶性含量高于抗寒性弱的品系 。这与刘艳等[ 17]对梨的研究中可溶性糖含
量变化一致。
脯氨酸在植物抗冻中具有重要作用 ,低温胁迫往往伴随着脯氨酸含量的增加。随着处理温度的降
低 ,榛树枝条中的游离脯氨酸含量呈明显增加趋势 ,抗寒强的品系增加的倍数越高。该结论与王家民
等[ 18]在葡萄上的结果一致 。
3.3　低温胁迫下榛子丙二醛(MDA)含量与抗寒性的关系
低温冻害对林木的影响往往是伴随着细胞质膜及内膜结构的破坏 ,表现为细胞内的电解质大量渗
透出来 。亦有大量研究结果表明 ,林木遭受低温胁迫的破坏原因之一是由细胞(特别是线粒体或叶绿
体)中产生的超氧化物自由基诱导膜质中的不饱和酸发生脂质过氧化作用造成的。丙二醛是脂质过氧
化作用的产物 ,其含量多少可代表膜损伤程度的大小 。丙二醛的表现与膜透性的表现构成一对矛盾的
统一体 ,膜透性直接反映膜伤害程度 ,丙二醛间接表示膜受损状况 ,并兼有反馈作用 。因而 ,丙二醛含量
变化是质膜损伤程度的重要标志之一。
实验中 ,对不同低温胁迫下各品系枝条内丙二醛含量的研究表明:在连续的低温胁迫下 ,榛树枝条
中丙二醛含量增加 ,抗寒性强的品系丙二醛含量比抗寒性弱的品系要低。无论是在哪一个胁迫温度下 ,
其细胞内丙二醛的含量均较前一个胁迫温度中丙二醛含量要高 。这与潘晓云等[ 19]研究扁桃抗寒性中
丙二醛的变化趋势相同。
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·493·3期　　　　　　　　　　吴正保等:平欧杂交榛子抗寒生理研究初报