以15年生投产的三倍体浙农无核橙柚与母本二倍体温岭高橙为试材,在冻害调查的基础上,相继利用气孔、电导率、LT50、SOD、CAT、MDA、ABA、PRO对叶片的冻害结果进行检测鉴定。气孔体征研究显示,温岭高橙受冻后的气孔密度增加7.80%、面积减少3.65%,同比,浙农无核橙柚气孔密度增加7.20%、面积减少5.73%。冻害前后母本气孔密度显著大于杂交后代,面积则与之相反。冻害发生后三倍体杂种气孔长轴长于母本,短轴短于母本,逆境时闭合能力强。冻害发生前后,母本电导率分别是杂交后代的1.40倍、1.13倍,形成极显著差异。MDA含量浙农无核橙柚低于温岭高橙。杂交后代的蛋白浓度、SOD含量分别大于母本32.31%、44.87%。浙农无核橙柚ABA浓度和PRO浓度分别高于母本32.66%和7.06%。半致死温度的测定结果表明,浙农无核橙柚低于温岭高橙。综合研究认为,浙农无核橙柚作为三倍体杂种其抗冻性显著强于母本二倍体温岭高橙。三倍体的杂种优势在抗冻性上优势明显,体现了高值亲本的特点。 In this study, 15 years Zhenong seedless orange triploid hybrid breeding and 30 years diploid female parent Wenling Orange are used as test materials, to detect and identify the freezing injury of the leaves based on freezing injury investigation by using stoma, conductivity, SOD, CAT, MDA, ABA, PRO. Stomatal signs showed that the stoma density of Wenling Gaocheng increased by 7.80% and the stoma area decreased by 3.65% after freezing injury, while the stoma density of triploid hybrid Zhenong seedless orange-pomelo increased by 7.20% and the stoma area decreased by 5.73% at the same condition. The stomatal density of female parent was significantly higher than that of the hybrid progeny before and after freezing injury, but the stomatal area was just the opposite. After the freezing injury, the stomatal macroaxis of the triploid hybrid progeny is longer than that of female parent, while the minor axis is shorter than that of female parent, and the stomatal closure ability is stronger in adversity. After that, the electrical conductivity, functional enzyme activity and hormone content were detected and analyzed. Before and after the freezing injury, the female parent’s electrical conductivity was 1.40 times and 1.13 times higher than that of the hybrid progeny, which formed a very significant difference. MDA content of Zhenong seedless orange triploid hybrid was lower than Wenling Orange. The protein concentration and SOD content of the hybrid progeny was greater than that of female parent by 32.31% and 44.87% respectively. ABA content and Pro content were 32.66% and 7.06% higher than Wenling Orange, respectively. Lethal temperature of Zhenong seedless orange-pomelo was lower than Wenling-gaocheng Tangelo. In conclusion, the comprehensive study showed that, as a triploid hybrid, the freezing resistance of Zhenong seedless orange-pomelo was significantly stronger than that of the diploid female parent Wenling-gaocheng Tangelo. Triploid hybrids have obvious advantages in freezing resistance, which reflects the characteristics of high-value parents.
陈方永1*,王 引1,倪海枝1,颜帮国1,王冬米2
1浙江省柑橘研究所,浙江 黄岩
2浙江省台州市农业局,浙江 台州
收稿日期:2018年1月1日;录用日期:2018年1月15日;发布日期:2018年1月22日
以15年生投产的三倍体浙农无核橙柚与母本二倍体温岭高橙为试材,在冻害调查的基础上,相继利用气孔、电导率、LT50、SOD、CAT、MDA、ABA、PRO对叶片的冻害结果进行检测鉴定。气孔体征研究显示,温岭高橙受冻后的气孔密度增加7.80%、面积减少3.65%,同比,浙农无核橙柚气孔密度增加7.20%、面积减少5.73%。冻害前后母本气孔密度显著大于杂交后代,面积则与之相反。冻害发生后三倍体杂种气孔长轴长于母本,短轴短于母本,逆境时闭合能力强。冻害发生前后,母本电导率分别是杂交后代的1.40倍、1.13倍,形成极显著差异。MDA含量浙农无核橙柚低于温岭高橙。杂交后代的蛋白浓度、SOD含量分别大于母本32.31%、44.87%。浙农无核橙柚ABA浓度和PRO浓度分别高于母本32.66%和7.06%。半致死温度的测定结果表明,浙农无核橙柚低于温岭高橙。综合研究认为,浙农无核橙柚作为三倍体杂种其抗冻性显著强于母本二倍体温岭高橙。三倍体的杂种优势在抗冻性上优势明显,体现了高值亲本的特点。
关键词 :亲本,杂交后代,抗冻,生理,研究
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柑橘情同其它植物一样都有一定的抗寒性。柑橘属不同品种,不同栽培水平、不同气候条件对于抗寒能力结果不同。2015年底浙江省遭受重大冻害,极端温度浙江东部达−9℃~10℃,浙西部达−10℃~11℃,且都持续2 d左右,因此全省柑橘冻害发生率达90%以上,不少柑橘受冻致死。冻害在热带地区也存在,2008年初广西发生大面积冻害,全区近70%的柑橘面积受冻,直接损失8亿元。解决或预防冻害最重要的因素是品种,为此人们进行了相关的基础研究。刘绍俊 [
等认为 [
综上所述,冻害对于柑橘的正常生产、生长影响很大,为此,人们采取各种措施予以预防。当然种性是预防的根本。为此,陈方永等 [
2017年1月15日以浙江省柑橘研究所资源圃内15年生投产的“浙农无核橙柚”和高接15年树温岭高橙为试验取材对象,两者均随机取结果枝上一年生的成龄叶为试材。
参照陈方永等 [
取结果枝上一年生叶片,利用人工气候箱−5℃条件下持续10 h后取样,测定电导率值,测定方法参照徐卫平等 [
叶片用蒸馏水冲洗干净后用纱布擦干.每个品种叶片用打孔器打取叶圆片 ,每份三个圆叶片置于试管中,加入6 ml蒸馏水,低温处理设为0℃、−5℃、−10℃、−15℃、−20℃.各保持24 h,然后放入4℃解冻.温度达室温后进行电导率测定.电导率仪于室温下分别测定叶片组织低温处理后和煮沸后的电导率以此计算组织相对电导率 [
先进行蛋白浓度,然后进行各个酶活性检测。蛋白检测参照考马斯亮蓝法操作。SOD活力检测,具体参照荧光法操作。CAT检测,具体参照高锰酸钾滴定法与紫外吸收法操作。MDA检测,具体参照比色法操作。3种测定方法均参照李合生 [
参照植物激素酶连免疫分析法 [
方法参照 [
从表1可见,受冻前温岭高橙气孔密度、面积分别是427.350个/mm2、73.368 um2,气孔长短轴为7.548 um/5.525 um;受冻后气孔密度、面积分别为460.698个/mm2、70.688 um2,气孔长短轴为7.992 um/6.663 um。与此同时,受冻前浙农无核橙柚的气孔密度、面积分别是354.722个/mm2、81.795 um2,气孔长短轴分别为8.301 um、6.795 um;受冻后气孔密度、面积分别为380.249个/mm2、86.479 um2,气孔长短轴分别为8.038 um、6.405 um。
受冻前温岭高橙多为无规则型,少数不等型;受冻后则多为平行型,少数横列型。浙农无核橙柚受冻前后均为无规则型,少数不等型(见图1)。
检测结果表明,在低温处理前后,浙农无核橙柚叶片的电导率分别是3.5551 S/m、4.4629 S/m,温岭高橙的电导率分别为8.5497 S/m、9.5099 S/m。由此可见,冻害前后母本的电导率分别是杂交后代的1.40倍、1.13倍,形成极显著差异(表2)。
由表3可见,浙农无核橙柚的半致死温度为−5.23℃低于温岭高橙−4.99℃的0.24℃,由此可见抗寒性前者 > 后者。
供试材料 | 气孔密度(No./mm2) | 气孔面积(μm2) | 气孔大小(μm) | |
---|---|---|---|---|
长轴 | 短轴 | |||
温岭高橙冻前叶片 | 427.3499b | 73.368b | 7.548b | 5.525b |
温岭高橙冻后叶片 | 460.6989a | 70.688b | 7.992ab | 6.663a |
浙农无核橙柚冻前叶片 | 354.7218d | 81.795a | 8.301a | 6.795a |
浙农无核橙柚冻后叶片 | 380.2488c | 86.479a | 8.038a | 6.405a |
表1. 叶片气孔密度、气孔面积和气孔器大小比较
注:表中英文小写字母表示a = 0.05差异显著性。
图1. 温岭高橙、浙农无核橙柚叶片气孔受冻前后比较。(a) 温岭高橙冻前叶片气孔(3000×); (b) 温岭高橙冻后叶片气孔(3000×); (c) 浙农无核橙柚冻前叶片气孔(3000×); (d) 浙农无核橙柚冻后叶片(3000×); (e) 温岭高橙冻前气孔类型(500×); (f) 温岭高橙冻后气孔类型(500×); (g) 浙农无核橙柚冻前气孔类型(500×); (h) 浙农无核橙柚冻后气孔类型(500×)
材料名称 | P0 | P1 | P2 | P1-P0 | P2-P0 | 相对电导率 |
---|---|---|---|---|---|---|
温岭高橙冻前叶片 | 9.66 | 14.4 | 65.1 | 4.74 | 55.44 | 8.5497c |
温岭高橙冻后叶片 | 10.51 | 16.7 | 75.6 | 6.19 | 65.09 | 9.5099d |
浙农无核橙柚冻前叶片 | 13.08 | 15.26 | 74.4 | 2.18 | 61.32 | 3.5551a |
浙农无核橙柚冻后叶片 | 14.21 | 17.21 | 81.43 | 3.00 | 67.22 | 4.4629b |
表2. 电导率检测结果
P0:蒸馏水电导率;P1:煮沸前电导率;P2:煮沸后电导率。
编号 | Logistic 拟合方程 | LT50 (℃) | 抗寒顺序 |
---|---|---|---|
温岭高橙 | y = 0.72/(1 + 5e − 0.13x) | −4.99a | 2 |
浙农无核橙柚 | y = 0.7/(1 + 4e − 0.15x) | −5.23b | 1 |
表3. 两种材料电导率的Logistic回归方程及半致死温度
浙农无核橙柚叶片(下同)蛋白浓度为1.11 mgprot/ml、温岭高橙为0.84 mgprot/ml,前者大于后者32.31%。SOD:浙农无核橙柚为691.55 U/g,温岭高橙477.33 U/g,前者大于后者44.87%;CAT:浙农无核橙柚10.9755 U/mgprot,温岭高橙12.19 U/mgprot,前者少于后者10.0%;MDA:浙农无核橙柚131.02 nmol/g,温岭高橙137.64l nmol/g,前者少于后者4.80%。
浙农无核橙柚叶片ABA浓度为308.82 ng/g,温岭高橙为207.95 ng/g,前者高于后者32.66%;浙农无核橙柚PRO浓度为1688.46 μg/g,温岭高橙1569.23 g/g,前者高于后者7.06% (表4)。
序号 | 检测名称 | 浙农无核橙柚 | 温岭高橙 |
---|---|---|---|
1 | 蛋白浓度(mgprot/ml) Protein concentration (mgprot/ml) | 1.11 | 0.84 |
2 | SOD活力(U/gFW) SOD content (U/gFW) | 691.55 | 477.33 |
3 | CAT活力(U/mgFW鲜重) CAT content (U/mgFW) | 10.97 | 12.19 |
4 | MDA含量(nmol/gFW组织鲜重) MDA content (nmol/gFW) | 131.02 | 137.64 |
5 | ABA含量(ng/gFW) ABA content (ng/g FW) | 308.82 | 207.95 |
6 | PRO含量(μg/gFW) PRO content (μg/g FW) | 1688.46 | 1569.23 |
表4. 低温处理后生理指标检测结果
植物的抗寒机制是极为复杂的生理变化过程,其中涉及诸多物质相互作用协同变化,单一抗寒指标不足以判断植物对逆境的适应能力 [
酶活性与激素等功能性成分含量的检测是本研究的又一重点,它的研究结果佐证三倍体植株抗冻能力的强弱。从SOD活力与CAT活力比较,前者活性高,抗冻性强,后者则相反,且两者活性相差十分悬殊,因此,以CAT的数据变化作为活性强弱,以此表示抗冻结果并不准确。这个结果与康国章等 [
应该指出,柑橘的冻害问题是种性/适宜区的商数关系。杂交后代或选育种质的后代其抗冻性优于亲本或母体(母本),那么其适宜的栽培区域得到扩大,反之栽培环境变窄,冻害发生的概率高。可见,对于冻害机理的研究与品种选育有着重要的相关性。
陈方永,王 引,倪海枝,颜帮国,王冬米. 温岭高橙三倍体杂种抗冻性研究A Comparative Study on the Freezing Resistance between Triploid Hybrid Breeding and Female Parent Wenling Gaocheng Orange[J]. 农业科学, 2018, 08(01): 48-54. http://dx.doi.org/10.12677/HJAS.2018.81010