核桃低溫脅迫下的生理反應(yīng)及鈣信使系統(tǒng)的適應(yīng)性變化.pdf

1、核桃是喜溫樹種，寒害時(shí)有發(fā)生。本研究通過對(duì)核桃種質(zhì)休眠期枝條和展葉期葉片的抗寒性評(píng)價(jià)，明確了種質(zhì)之間的抗寒性差異，確定了簡(jiǎn)單實(shí)用的抗寒性篩選指標(biāo)；利用展葉期抗寒性差異明顯的三個(gè)品種，從低溫脅迫下膜保護(hù)酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量以及Ca2+信使系統(tǒng)的適應(yīng)性變化等方面研究了核桃的抗寒機(jī)理；利用Ca2+信使系統(tǒng)的促進(jìn)劑和抑制劑處理葉片，研究了Ca2+信使系統(tǒng)在春季核桃抗寒性中的功能。旨在為篩選抗寒性強(qiáng)的核桃種質(zhì)，明確核桃的抗寒機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。

2、結(jié)果如下: 1.不同核桃種質(zhì)休眠期的抗寒性差異顯著，尤其是種間差異大，抗寒性強(qiáng)弱依次為黑核桃>核桃楸≈河北核桃>普通核桃。電導(dǎo)法、枝條或芽褐變法以及氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法均可作為休眠期枝條抗寒性的鑒定指標(biāo)；在接近大部分核桃種質(zhì)LT50溫度下測(cè)定的相對(duì)電導(dǎo)率可以較準(zhǔn)確的反映休眠期枝條的抗寒性。皮層與木栓層在莖結(jié)構(gòu)中所占比率可作為核桃休眠期枝條抗寒性鑒定的形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)。 2.電導(dǎo)法研究表明展葉期不同核桃種質(zhì)問抗寒性

3、差異較大，但種間抗寒性差異較小。在接近大部分核桃種質(zhì)LT50的溫度下測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率可以較準(zhǔn)確的反映不同種質(zhì)葉片的抗寒性。柵欄組織厚度和葉片總厚度可作為鑒定核桃葉片抗寒性的形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)。核桃休眠期枝條和展葉期葉片的抗寒性不盡相同。 3.低溫脅迫前后核桃葉片中超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性變化趨勢(shì)一致，抗寒性強(qiáng)的哈特雷葉片中兩種酶的活性始終保持最高，超氧陰離子含量最低；而抗寒性差的晉龍二號(hào)葉片中SOD和POD活性

4、下降速度最快，脅迫72h時(shí)，其超氧陰離子含量最高。SOD對(duì)低溫反應(yīng)敏感，是核桃葉片抗氧化酶系統(tǒng)中的核心酶；而POD活性的增加需要更低的溫度誘導(dǎo)。低溫脅迫過程中抗寒性強(qiáng)的品種比抗寒性差的品種具有更高的淀粉酶活性和可溶性糖含量。 4.核桃葉肉細(xì)胞中明顯可見葉綠體融合現(xiàn)象，抗寒性差的品種細(xì)胞中葉綠體融合現(xiàn)象出現(xiàn)早而且較普遍，抗寒性強(qiáng)的品種出現(xiàn)晚且少。隨著低溫脅迫，線粒體數(shù)量增加。線粒體和細(xì)胞核的冷穩(wěn)定性明顯強(qiáng)于葉綠體和質(zhì)膜。低溫脅迫下

5、，抗寒性強(qiáng)的品種葉片的超微結(jié)構(gòu)明顯比抗寒性差的品種穩(wěn)定。 5.展葉期核桃幼葉細(xì)胞中Ca2+主要分布于液泡和細(xì)胞間隙中，低溫脅迫可以使葉肉細(xì)胞中Ca2+濃度迅速升高。葉綠體也起著細(xì)胞內(nèi)臨時(shí)鈣庫(kù)的作用；抗寒性強(qiáng)的品種中葉綠體吸收Ca2+的情況出現(xiàn)早，它的活性在低溫脅迫下較穩(wěn)定。線粒體在低溫脅迫過程中也起到了鈣庫(kù)的作用，而且它吸收Ca2+速度快。核桃葉肉細(xì)胞中的鈣調(diào)素(CaM)主要定位于細(xì)胞核和葉綠體中:線粒體中也有一定量的CaM存在

6、。低溫脅迫初期葉肉細(xì)胞中CaM含量增加，后期抗寒性差的品種下降迅速。 6.低溫脅迫后期，不同處理核桃葉片中脯氨酸含量存在明顯差異，以乙二醇雙乙胺醚-N，N1-四乙酸(EGTA)處理的脯氨酸含量最高，水處理的次之，CaCl2處理的最低。CaCl2和水處理的展葉期葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量較低，而抑制劑處理的蛋白質(zhì)含量較高。低溫脅迫下，Ca2+-CaM信使系統(tǒng)促進(jìn)劑和抑制劑處理的核桃葉片中可溶性糖的含量均高于水處理的。 7.核桃葉片的冷

7、害癥狀與細(xì)胞中持續(xù)高濃度的游離Ca2+密切相關(guān)。適宜濃度的CaCl2溶液處理能夠提高葉片的抗寒性，而各種Ca2+-CaM信使系統(tǒng)的抑制劑處理降低了葉片的抗寒性。 8.核桃葉肉細(xì)胞中Ca2+-ATPase定位于質(zhì)膜、細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙中，以質(zhì)膜上活性最強(qiáng)。CaCl2和LaCl3溶液預(yù)處理增強(qiáng)了質(zhì)膜上的Ca2+-ATPase活性；而三氟拉嗪(TFP)和EGTA處理對(duì)酶活性影響較小。低溫脅迫下以CaCl2溶液處理的葉片中始終保持較高的C