梨抗寒性生理指标的筛选

岳 英，鲁晓燕，杨小娟，刘 艳，杨玉琼，白 茹，马兵钢，王 蕾

（1石河子大学农学院，石河子832003；2新疆兵团农二师农科所，库尔勒841000）

梨抗寒性生理指标的筛选

岳 英1，鲁晓燕1，杨小娟1，刘 艳2，杨玉琼2，白 茹1，马兵钢1，王 蕾1

（1石河子大学农学院，石河子832003；2新疆兵团农二师农科所，库尔勒841000）

以8个梨品种、2个品系的枝条作为试验材料，测定不同品种（品系）梨枝条内脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白以及自由水和束缚水含量，并分析其与电导率之间的相关性。结果表明，枝条内可溶性糖与电导率呈显著负相关，相关系数为－0.699，束缚水／自由水比值也与其电导率呈显著负相关，相关系数为－0.683，而可溶性蛋白和脯氨酸含量则与电导率相关性不显著，相关系数分别为－0.433和－0.489。初步判断可溶性糖和束缚水／自由水比值可以作为梨树抗寒性鉴定的生理指标。

梨；抗寒性；生理指标筛选

梨属于蔷薇科（Rosaceae）、梨属（Pyr us.L.）的落叶果树。中国是世界上最大的梨果生产国，面积、产量、出口量及品种数量均居世界前列［1］。在我国，梨是栽培历史久、分布广、面积大、产量多的落叶果树之一。不仅如此，由于我国生态条件优越，加之梨树具有栽培管理容易、结果早、寿命长、果实脆甜多汁等特点，而且近年来各地因地制宜，相继建立了许多高标准、高质量的梨树生产基地，且生产的梨果品质优良、产量高，我国已成为世界上梨的生产大国，栽培面积和产量均居世界首位［2］。

果树的抗寒性是对低温环境的长期适应中通过自身的遗传变异和自然选择而获得的一种适应性，是抗寒越冬的植物所固有的遗传特性，这种特性只有在一定的生长状态和特定的环境条件诱导下，通过代谢和原生质体的改变才能表达出来［3］。在杂交育种和杂种优势的利用中，如何正确地选择和选配亲本，尽早评价组合的优劣，提高育种效果，进行多性状配合力综合分析是目前通用且有效的方法之一［4］。低温逆境是梨果生产中的主要自然灾害之一。新疆库尔勒香梨常遭受不同程度的低温伤害，五年一小冻，十年一大冻，导致果品产量下降、品质变劣，严重时甚至导致果树伤亡，损失严重。因此研究梨树抗寒性的生理指标对梨树适地适栽、正确地选择和选配亲本有十分重要的意义。关于生理指标与抗寒性的关系已在葡萄［3］、苹果［5］、树莓［6］等果树上做过研究，一致认为相对电导率可以作为梨树抗寒性鉴定的筛选指标。前人对柑桔［7］、烟草［8］等作物抗寒性指标综合评价的研究结果显示，可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸和丙二醛含量的变化都可以作为抗寒性鉴定的筛选指标，而目前对梨抗寒性生理指标筛选和评价的报道很少。

本试验通过测定不同品种（品系）梨枝条电导率、束缚水和自由水、脯氨酸含量、可溶性糖、可溶性蛋白含量，分析这些指标与相对电导率的相关性，旨在为梨抗寒性鉴定指标与评价方法体系的建立提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以新疆兵团农二师农科所提供的8个梨品种（库尔勒香梨、砀山酥梨、鸭梨、大果水晶梨、圆黄梨、爱甘水梨、早生黄金梨、新梨6号）和2个品系（84－1－15（库尔勒香梨×砀山酥梨）、84－5－58（鸭梨×库尔勒香梨））的枝条为试验材料。

供试树体为生长在同一管理水平下，以杜梨为砧木的16年生梨树。各样品均选取树冠外围生长健壮、粗细均匀一致的1年生枝条，取样时间为2011年3月5日。

1.2 方法

1.2.1 相对电导率的测定

将不同品种（品系）的梨树枝条用自来水冲洗干净，再用蒸馏水冲洗数遍，擦拭晾干后，将枝条剪成2 mm的薄片（避开芽眼），分别称取0.2 g，放入50 mL三角瓶内，加20 mL重蒸馏水，浸泡24 h后用DDS－11 A型电导率仪测定浸提液的电导率。沸水浴30 min后，冷却至室温再测定其电导率。测定结果按下列公式［9］计算：

电解质渗出率（%）＝（初始电导率－空白电导率）（煮沸后电导率－空白电导率）－1×100%。

1.2.2 脯氨酸含量测定

取枝条0.5 g，加入10 mL 3%磺基水杨酸，沸水中提取10 min（提取过程中要不断摇动），冷却后过滤于干净试管中，吸取2 mL滤液于另一带塞试管中，加2 mL冰醋酸，4 mL 2.5%酸性茚三酮显色液，沸水浴30 min，冷却后加入5 mL甲苯，充分振荡，静置待分层后取甲苯层，4000 r／min离心5 min，吸取上层脯氨酸红色甲苯溶液，在520 n m波长下比色［9］。

1.2.3 可溶性糖含量测定

取枝条0.2 g，加入10 mL 80%乙醇，塑料薄膜封口，沸水提取40 min，将提取液过滤，并定容至25 mL。吸取1 mL提取液，加入5 mL蒽酮试剂，沸水浴中显色10 min，冷却后于630 n m下比色［10］。

1.2.4 可溶性蛋白的测定

取枝条0.2 g，置于三角瓶中，加8 mL蒸馏水，浸提1 h，4000 r／min离心20 min，弃去沉淀，上清液转入容量瓶，以蒸馏水定容至10 mL，待测。吸取1 mL待测液于另外的干净试管中，加5 mL考马斯亮蓝G－250溶液，充分混匀，静置20 min，在595 n m波长下比色［9］。

1.2.5 自由水和束缚水含量测定

取枝条0.2 g，置于烘箱中至枝条重量不再变化，称量烘干后枝条的重量，用差量法测得总水量。称取枝条0.2 g，加入5 mL 60%蔗糖溶液，将其在黑暗条件下失水6 h，用阿贝折射仪测定失水后的蔗糖溶液浓度。

试验数据采用Excel和SPSS18.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种（品系）梨生理指标的比较

2.1.1 不同品种（品系）梨枝条相对电导率的比较

由图1可见，不同品种（品系）梨的相对电导率为55.27μs／c m～75.29μs／c m，鸭梨的电导率最大为75.29μs／c m，大果水晶梨的最小为55.27μs／c m。

大果水晶梨与鸭梨、圆黄梨、砀山梨、爱甘水梨、早生黄金梨、新梨6号、84－5－58的相对电导率存在显著性差异，圆黄梨与早生黄金梨相对电导率差异不显著，新梨6号与84－5－58相对电导率差异也不显著。

图1 不同品种（品系）梨枝条相对电导率的比较Fig.1 Comparison of relative conductivity of different pear cultivars（strains）

2.1.2 梨不同品种（品系）脯氨酸含量的比较

由图2可见，不同品种（品系）梨的脯氨酸含量为1.09～8.12μg／g，其中84－5－58脯氨酸含量最高，为8.12μg／g，其次是早生黄金梨为4.77μg／g，而鸭梨的脯氨酸含量最低为1.09μg／g。

由脯氨酸含量的差异显著性分析可知，爱甘水梨、鸭梨、圆黄梨、84－5－58的脯氨酸含量与其它品种和品系均存在显著性差异，而库尔勒香梨与84－1－15的脯氨酸含量差异不显著，砀山梨与大果水晶梨的脯氨酸含量差异也不显著。

图2 不同品种（品系）梨脯氨酸含量的比较Fig.2 Comparison of proline content of different pear cultivars（strains）

2.1.3 梨不同品种（品系）可溶性糖含量的比较

由图3可见，不同品种（品系）梨可溶性糖含量为1.05～2.11 mg／g。库尔勒香梨可溶性糖含量最高为2.11 mg／g，其次为大果水晶梨，含量2.02 mg／g，爱甘水梨含量最少，为1.05 mg／g。

对可溶性糖含量差异显著性分析可知，大果水晶梨与鸭梨、圆黄梨、砀山梨、爱甘水梨、早生黄金梨、84－1－15、新梨6号、84－5－58的可溶性糖含量均存在显著性差异，而鸭梨、砀山梨、早生黄金梨、84－1－15、新梨6号、84－5－58之间可溶性糖含量差异不显著，圆黄梨与爱甘水梨可溶性糖含量差异也不显著。

图3 不同品种（品系）梨可溶性糖含量比较Fig.3 Comparison of soluble sugar content of different pear cultivars（strains）

2.1.4 梨不同品种（品系）可溶性蛋白含量的比较

由图4所示可见，不同品种（品系）梨可溶性蛋白含量为34.28～119.98μg／g。其中新梨6号的可溶性蛋白含量最高为119.98μg／g，爱甘水梨含量最少为34.28μg／g。

可溶性蛋白含量的差异显著性分析可知，新梨6号可溶性蛋白含量与香梨、鸭梨、圆黄梨、砀山梨、爱甘水梨、早生黄金梨、大果水晶梨、84－4－15、新梨6号、84－5－58均存在显著性差异，而鸭梨、圆黄梨、砀山梨、大果水晶梨、84－1－15，84－5－58可溶性蛋白含量差异不显著，爱甘水梨与早生黄金梨可溶性蛋白含量差异也不显著。

图4 不同品种（品系）梨可溶性蛋白含量比较Fig.4 Comparison of soluble protein content of different pear cultivars（strains）

2.1.5 梨不同品种（品系）束缚水／自由水比值的比较

由图5可见，不同品种（品系）梨的束缚水／自由水比值为1.45～3.34，其中新梨6号束缚水／自由水比值最高为3.34，鸭梨的最小为1.45。

束缚水／自由水比值差异显著性分析的结果见图5，鸭梨与新梨6号束缚水／自由水比值差异显著，而库尔勒香梨、圆黄梨、砀山梨、爱甘水梨、早生黄金梨、大果水晶梨、84－1－15、84－5－58之间束缚水／自由水比值差异不显著。

图5 不同品种（品系）梨束缚水／自由水比值比较Fig.5 Comparison of bound water／free water of different pear cultivars（strains）

2.2 相关生理指标与相对电导率的相关性分析

利用SPSS 18.0统计软件对可溶性糖含量、束缚水／自由水比值、脯氨酸含量、可溶性蛋白与相对电导率的相关性进行分析。结果表明，可溶性糖含量、束缚水／自由水与相对电导率均呈显著负相关，相关系数分别为－0.699和－0.683。脯氨酸含量与相对电导率的相关系数为r＝－0.489，两者相关性不显著；可溶性蛋白含量与相对电导率呈负相关，相关性不显著，相关系数为r＝－0.433。同时，可溶性糖含量与束缚水／自由水呈极显著正相关，相关系数为0.793。其他各指标之间也呈现一定的相关性（表1）。

表1 4个指标与相对电导率的相关性分析Tab.1 Correlation of four indexes and relative conductivity

3 讨论与结论

3.1 可溶性糖含量和束缚水／自由水与梨抗寒性的关系

电解质渗出率是植物抗寒性强弱的基本指标。前人的研究表明细胞膜透性与果树的抗寒性呈负相关。温度胁迫下植物细胞膜透性增加，抗性较强的植物膜稳定性较强，膜透性增加较少，抗性弱的则相反［11］。植物遭受低温胁迫后，体内渗透调节物质会产生主动积累，以适应逆境胁迫［12］。Lyons［13］认为植物受低温影响后，细胞膜透性发生不同程度的增大，电解质大量外渗，细胞间的物质浓度增大，使电导率值变大，抗寒性较强的品种细胞受害程度轻，膜透性增大的程度轻，且透性变化可逆转，易恢复正常。反之，抗寒性差的品种膜透性增加较大，不能恢复正常。

可溶性糖在植物的抗寒生理中可以提高细胞的渗透浓度，降低水势，增加保水能力，从而使冰点下降，而且糖能对原生质体、线粒体及膜上敏感偶联因子起到保护作用。在有些植物的抗寒性研究中发现，可溶性糖含量与植物抗寒性之间呈正相关，并被用作抗寒生理指标。张基德等［14］的研究表明梨树枝条中可溶性糖含量与电解质渗出率呈显著负相关。本试验对梨枝条在休眠期间的可溶性糖含量及其与相对电导率的相关性分析表明，不同的梨品种（品系）可溶性糖含量与相对电导率呈显著负相关，相关系数r＝－0.699，这与张基德等［14］的实验结果一致。

另外，在植物寒害与抗性机理的研究中，原生质胶体特性逐渐受到学者们的重视。果树枝条中的水分以束缚水和自由水两种不同的状态存在，自由水与束缚水含量的多少常与生长及抗性密切相关。许多学者［15－16］报道，束缚水含量的提高与植物抗寒性的增强有关，并以束缚水含量的多少来鉴别植物的抗寒性。本研究对梨枝条在休眠期间的束缚水／自由水比值及其与相对电导率的相关性分析表明，束缚水／自由水比值与相对电导率呈显著负相关，相关系数r＝－0.683。

本试验的结果表明，可溶性糖含量和束缚水／自由水比值与其电导率呈显著负相关，相关系数分别为－0.699和－0.683，因此可以初步判断可溶性糖含量和束缚水／自由水比值可以作为梨树抗寒性鉴定的生理指标。

3.2 脯氨酸含量和可溶性蛋白含量与梨抗寒性的关系

游离脯氨酸的抗寒性作用是调节和维持结冻前融冻后原生质与环境的渗透平衡，防止水分散失，促进蛋白质与水的结合，增加蛋白质的可溶性。关于游离脯氨酸含量与抗寒性的关系已有许多报道，但观点尚不统一。Bor man等［8］指出脯氨酸含量的增加可提高烟草的抗冷性，而郭确等［17］认为低温对脯氨酸含量影响不大，美国学者Yelenosky［7］指出，柑桔枝叶阻止游离脯氨酸含量随环境温度下降而升高，但游离脯氨酸含量变化与不同品种的抗寒性相关较小。

可溶性蛋白质是植物组织的保护物质，其含量增大时，一方面降低了组织或细胞的冰点温度，同时也使细胞的水合度增大，保水能力增强，避免原生质在低温下的脱水伤害［18］。王淑杰等［3］在葡萄上的研究表明，植物在低温锻炼期间，细胞内可溶性蛋白含量与抗寒性呈明显的正相关，即可溶性蛋白含量随低温锻炼抗冻性的提高而增加。Wallis等［19］的研究表明，遭受低温胁迫的植物，体内可溶性蛋白含量会增加，且细胞内可溶性蛋白和抗寒性之间表现出明显的正相关。

本研究的结果表明，梨枝条中脯氨酸含量和可溶性蛋白与相对电导率的相关系数分别为r＝－0.489和r＝－0.433，因此脯氨酸含量和可溶性蛋白与相对电导率的相关性不显著，这说明脯氨酸和可溶性蛋白含量能否作为梨树抗寒性鉴定的生理指标，还需要进一步的实验证明。

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Cold Resistance Indexes Identification of Pear Varieties

YUE Ying1，L U Xiaoyan1，YANG Xiaojuan1，YANG Yuqiong2，LIU Yan2BAI Ru1，MA Binggang1，WANG Lei1
（1College of Agriculture，Shihezi University，Shihezi 832003，China；2 Academy of Agricultural Sciences，Xingjiang Far ming Second Division，Korla 841000，China）

With eight pear cultivars and two strains as test materials，t he content of proline，soluble sugar，soluble protein and bound water／free water in different pear cultivars（strains）shoots was investigated，and the correlation of these indexes and relative conductivity was analyzed.The results indicated t hat soluble sugar content and relative conductivity showed significant negative correlation and the correlation coefficient was－0.699，bound water／free water and relative conductivity showed significant negative correlation，too.The correlation coefficient was－0.683.However，content of soluble protein，proline and relative conductivity showed a little correlation and the correlation coefficient was－0.433 and－0.489 respectively.The data indicated that soluble sugar content and bound water／free water can be selected as cold resistance indexes identification of pear varieties.

pear；hardiness；resistance indexes identification

S661.2

A

1007－7383（2011）05－0551－06

2011－06－09

新疆生产建设兵团博士基金项目（2010JC05）

岳英（1984－），女，硕士生，专业方向为果树种质资源与生物技术；e－mail：yueying1202＠sina.co m。

鲁晓燕（1970－），女，副教授，从事果树学研究；e－mail：lxyshz＠126.com。