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仁用杏抗寒机理研究与抗寒物质筛选

魏安智  
【摘要】: 仁用杏(Prunus armeniaca×sibirica )是我国北方地区重要的干果树种。近年来,在国家退耕还林工程中得到大面积栽植,许多地区建成了规模化生产基地,仅西北、华北、东北地区仁用杏面积就达1000多万亩。但是,由于仁用杏开花早,花期晚霜危害严重,每年因花果期冻害而造成的产量损失在30%-40%左右,已成为制约仁用杏产业发展的限制因子。因此,研究仁用杏的抗寒机理、寻求防治冻害的有效方法,已成为仁用杏科学研究的重大课题。目前,国内外许多学者虽然在杏树抗寒机理、抗寒性鉴定、抗寒资源评价及抗寒育种等方面作了一些非常有益的探索,但由于对杏树花期抗寒生理机理研究不够深入,缺乏系统的理论指导,使得仁用杏花期冻害防治技术难有大的突破。至今,仁用杏花期的冻害问题仍未从根本上得到解决。本研究以目前生产上主栽的龙王帽、优一、白玉扁、一窝蜂等仁用杏品种为试材,研究了从休眠到开花座果生育过程中枝条和生殖器官的电解质渗出率、可溶性糖、可溶性蛋白质、MDA含量和SOD、POD活性及内源激素等生理生化指标的变化规律,同时研究了外源ABA、外源GA3和杏花防冻剂、天达-2116、冻害必施等5种抗寒物质对仁用杏抗寒性的作用机理。其主要结论如下: (1)在低温胁迫下,随着温度的逐渐降低,抗寒性较强的一窝蜂电解质渗出率变化幅度最小,抗寒性较弱的龙王帽电解质渗出率的变化幅度最大,优一居中。仁用杏电解质渗出率、半致死温度与抗寒性成负相关。 (2)在低温胁迫下,仁用杏能够通过调节枝条组织中可溶性糖、可溶性蛋白质、MDA含量和SOD、POD活性以提高抗寒性。可溶性糖和可溶性蛋白质含量以及SOD和POD酶活性与仁用杏抗寒性呈正相关;MDA含量与仁用杏抗寒性呈负相关。SOD和POD酶活性受低温伤害的临界温度分别为-28℃和-32℃。 (3)采用模糊隶属度法对仁用杏3个品种的抗寒性进行综合评价,发现一窝蜂抗寒性最强,优一次之,龙王帽抗寒性较差。评价结果能够如实地反映3品种的实际抗寒性,评价方法是可行的。 (4)在仁用杏从休眠到开花座果过程中,生殖器官内源ABA总体呈“M”字形变化,分别于休眠期的2月10日和末花期的3月25日出现峰值。仁用杏花芽的休眠有赖于ABA含量的增加;降低ABA含量是仁用杏花芽休眠觉醒的重要条件。ABA含量的迅速升高是导致花瓣脱落的重要因素;内源GA3含量呈倒“V”字形变化趋势。在休眠期花芽中GA3缓慢增加,在花芽膨大期来临前5天出现峰值,随后迅速下降,末花期之后下降趋势变缓。GA3具有促进花芽休眠解除的作用。 (5)在仁用杏从休眠到开花座果过程中,内源IAA含量在休眠期处于较高水平,在花芽膨大前5天IAA达到最高值,在花芽膨大期IAA含量下降到低谷,随后在开花期又出现峰值;到末花期,IAA含量降到较低水平,至幼果期缓慢下降;内源ZT含量在休眠期保持较平稳的高水平,在临近花芽膨大前5天迅速下降,至花芽膨大期和显蕾期ZT保持中等水平状态。进入盛花期后ZT含量又迅速下降,至幼果期保持较低水平。 (6)在仁用杏从休眠到开花结果的过程中, ABA /GA3、ABA/ZT值发生有规律的变化,分别在花芽膨大来临前5天(2月10日)和末花期(3月25日)出现两个峰值,第1个峰值小于第2个峰值。并且在变化时间上基本一致。ABA/GA3、ABA/ZT值的降低有利于花芽膨大和幼果的生长,是花芽膨大和幼果生长的诱发因子。 (7)外施杏花防冻剂和ABA能够通过提高内源ABA含量、降低内源GA3含量,增大ABA/GA3值,促使可溶性糖、可溶性蛋白质提高, SOD、POD酶活性增强,仁用杏电解质渗出率及MDA含量降低,导致仁用杏抗寒性提高;5种抗寒物质中以杏花防冻剂抗寒效果最好,其次为ABA。外施GA3能够提高仁用杏电解质渗出率、半致死温度和MDA含量,降低可溶性糖、可溶性蛋白质含量,抑制SOD、POD酶活性,导致仁用杏抗寒性减弱。冻害必施和天达-2116对仁用杏抗寒性影响不稳定。


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