核桃低溫脅迫下的生理反應及鈣信使系統(tǒng)的適應性變化.pdf

1、核桃是喜溫樹種，寒害時有發(fā)生。本研究通過對核桃種質(zhì)休眠期枝條和展葉期葉片的抗寒性評價，明確了種質(zhì)之間的抗寒性差異，確定了簡單實用的抗寒性篩選指標；利用展葉期抗寒性差異明顯的三個品種，從低溫脅迫下膜保護酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量以及Ca2+信使系統(tǒng)的適應性變化等方面研究了核桃的抗寒機理；利用Ca2+信使系統(tǒng)的促進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的核桃種質(zhì)，明確核桃的抗寒機理提供科學依據(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，抗寒性強弱依次為黑核桃>核桃楸≈河北核桃>普通核桃。電導法、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；在接近大部分核桃種質(zhì)LT50溫度下測定的相對電導率可以較準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。 2.電導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的溫度下測定相對電導率可以較準確的反映不同種質(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。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)活性變化趨勢一致，抗寒性強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葉片中SOD和POD活性

4、下降速度最快，脅迫72h時，其超氧陰離子含量最高。SOD對低溫反應敏感，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。低溫脅迫過程中抗寒性強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.核桃葉肉細胞中明顯可見葉綠體融合現(xiàn)象，抗寒性差的品種細胞中葉綠體融合現(xiàn)象出現(xiàn)早而且較普遍，抗寒性強的品種出現(xiàn)晚且少。隨著低溫脅迫，線粒體數(shù)量增加。線粒體和細胞核的冷穩(wěn)定性明顯強于葉綠體和質(zhì)膜。低溫脅迫下

5、，抗寒性強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.展葉期核桃幼葉細胞中Ca2+主要分布于液泡和細胞間隙中，低溫脅迫可以使葉肉細胞中Ca2+濃度迅速升高。葉綠體也起著細胞內(nèi)臨時鈣庫的作用；抗寒性強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的作用，而且它吸收Ca2+速度快。核桃葉肉細胞中的鈣調(diào)素(CaM)主要定位于細胞核和葉綠體中: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.核桃葉肉細胞中Ca2+-ATPase定位于質(zhì)膜、細胞壁和細胞間隙中，以質(zhì)膜上活性最強。CaCl2和LaCl3溶液預處理增強了質(zhì)膜上的Ca2+-ATPase活性；而三氟拉嗪(TFP)和EGTA處理對酶活性影響較小。低溫脅迫下以CaCl2溶液處理的葉片中始終保持較高的C