低温胁迫下菠萝幼苗生长与生理特性变化

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西北植物学报,2010,30(10):2054-2060ActaBot.Boreal.󰀁Occident.Sin.󰀁󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁文章编号:1000󰀁4025(2010)10󰀁2054󰀁07

低温胁迫下菠萝幼苗生长与生理特性变化

陆新华1,3,孙德权1,叶春海2,李映志2,孙光明1,3*

(1中国热带农业科学院南亚热带作物研究所,广东湛江524091;2广东海洋大学农学院,广东湛江524088;3国家重要热带作

物工程技术研究中心,海南海口571101)

摘󰀁要:以国内外10个菠萝品种幼苗为材料,研究了它们在低温胁迫下的生长及其渗透调节物质、细胞膜透性的

变化特征,并综合评价它们的耐寒性。结果表明:(1)随低温处理时间的延续,各品种幼苗单株干重虽然均呈逐渐

增加趋势,但不同品种生物量增加幅度存在显著差异。(2)随着低温处理时间的延长,各品种叶片脯氨酸含量和细

胞膜相对透性逐渐升高;可溶性蛋白含量总体上初期升高后期降低,而 巴厘!、 珍珠!、 台农17号!、 台农19号!

和 MD󰀁2!的可溶性蛋白在处理末期又有所上升;可溶性糖含量变化趋势复杂。(3)低温胁迫处理9d后,各菠萝

品种叶片中的脯氨酸和可溶性蛋白含量及细胞膜相对透性均增加;可溶性糖含量除 珍珠!略有减少外,其余均增

加。(4)经过各指标赋分分级综合评价后认为, MD󰀁2!和 巴厘!品种耐寒性最强; 台农17号!、 台农16号!、 巴

厘突变体!、 台农13号!、 台农19号!和 无刺卡因!耐寒性中等; 珍珠!和 台农6号!耐寒性最弱。研究发现,菠

萝耐寒性强弱可根据干物质积累结合其它生理指标来综合评判。

关键词:菠萝;低温胁迫;生长;渗透调节;细胞膜透性

中图分类号:Q945.78文献标识码:A

Growth,PhysiologicalCharacteristicsandEvaluationofCold

ToleranceofPineappleSeedlingsunderLowTemperatureStress

LUXin󰀁hua1,3,SUNDe󰀁quan1,YEChun󰀁hai2,LIYing󰀁zhi2,SUNGuang󰀁ming1,3*

(1SouthSubtropicalCropsResearchInstituteofCATAS,Zhanjiang,Guangdong524091,China;2CollegeofAgronomy,Guang󰀁

dongOceanUniversity,Zhanjiang,Guangdong524088,China;3NationalCenterofImportantTropicalCropsEngineeringand

TechnologyResearch,Haikou,Hainan571101,China)

Abstract:Tostudythecoldtoleranceof10pineapplevarieties,thegrowth,osmoregulationsubstancesand

cellmembranepermeabilityweredeterminedunderlowtemperaturestress.Theresultsshowedthatthedry

weightofallseedlingsincreaseddramaticallyafterlowtemperaturetreatment,andsignificantdifferencesof

biomassaccumulationamongvarietieswereobserved.Underlowtemperaturetreatment,theprolinecon󰀁

tentsandrelativemembranepermeabilityincreasedwiththepassageoftime.Ingeneral,thesolubleprotein

contentsincreasedfirstly,thendecreased,butitincreasedagainatterminalstageinthevarietiesof Comte

deParis!, Pearl!, TainongNo.17!, TainongNo.19!and MD󰀁2!;Whilethechangesofsolublesugar

contentswerecomplicated.Theprolinecontents,solubleproteincontentsandrelativemembranepermea󰀁

bilityincreasedinleavesofall10pineapplevarietiesafter9daysoflowtemperaturestress,whilethesolu󰀁

blesugarcontentsinalltheleavesincreasedexceptfor Pearl!inwhichitdecreasedslightly.Accordingto

thevariationoftherelatedparameters,thecomprehensiveevaluationwasmadeandtheresultsshowedthat

󰀂收稿日期:2010󰀁04󰀁26;修改稿收到日期:2010󰀁08󰀁19基金项目:农业部948项目[2006󰀁G34(A)];农业行业计划(nyhyzx07󰀁030);中央级公益研究院所基本业务费专项(sscri201003)作者简介:陆新华(1975-),女(汉族),硕士,助理研究员,主要从事菠萝种质资源鉴定评价。E󰀁mail:sdqlxh@yahoo.com.cn*通讯作者:孙光明,硕士,研究员,主要从事热带果树研究。E󰀁mail:gm󰀁sun@163.com10pineapplevarietieswereclassifiedinto3groups:strongcoldtolerance( MD󰀁2!and ComtedeParis!),

moderatecoldtolerance( TainongNo.17!, TainongNo.16!, MutantofComtedeParis!, TainongNo.

13!, TainongNo.19!and SmoothCayenne!)andweakcoldtolerance( Pearl!and TainongNo.6!).

Thecoldtoleranceofpineappleseedlingscouldbeproperlyevaluatedbycomprehensiveindexesofdry

weightaccumulationcombinedwithotherphysiologicalcharacteristics.

Keywords:pineapple;lowtemperaturestress;growth;osmoregulation;cellmembranepermeability

󰀁󰀁菠萝[Ananascomosus(L.)Merrill]原产于南

美洲巴西、阿根廷和巴拉圭一带的热带雨林地区。

中国是世界菠萝生产大国之一,但目前国内菠萝栽

培品种单一,品种老化退化严重,产量低。另外,由

于中国菠萝产区冬季多处于霜冻和寒害威胁之下,

每隔数年要遭受一次寒冻害,因而低温是限制中国

菠萝产业发展的一个重要因素,提高耐寒性是中国

菠萝新品种选育中的紧迫任务和重要目标。

植物受到环境胁迫时,一方面需要降低细胞质

离子浓度,另一方面可通过植物体内生理生化反应,

如形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质和脱落酸含量

等方式[1],增强细胞的渗透压,稳定细胞质膜及酶类

结构,提高细胞对各种逆境的抵抗能力。目前,有关

菠萝耐寒性的研究报道特别少,仅有的几篇文献也

主要是针对菠萝受寒害后的外观形态及个别生理指

标进行描述[2󰀁4],并没有对菠萝幼苗生长、生理特性

变化及其耐寒性进行深入、系统的研究。本试验以

国内外收集的优良品种和国内主栽品种为试材,研

究低温胁迫对菠萝幼苗植株生长、叶片渗透调节物

质和细胞膜透性的影响,并对各种质的耐寒性进行

比较科学的综合评价,旨在为菠萝种质资源的引种

筛选和耐寒育种提供理论依据。

1󰀁材料和方法

1.1󰀁材󰀁料

供试材料选用 巴厘!、 无刺卡因!2个目前国

内主栽品种,以及 巴厘突变体!(红色冠芽)、 珍

珠!、 台农6号!、 台农13号!、 台农16号!、 台农

17号!、 台农19号!、 MD󰀁2!等8个从国内外引进

的优良菠萝品种。2008年初进行了田间寒害调查,

上述品种( 台农16号!和 巴厘突变体!于2008年

10月引入)耐寒性级别分别为: MD󰀁2!2级, 台农

13号!、 台农17号!、 台农19号!2~3级, 巴

厘!、 无刺卡因!3级, 台农6号!3~4级, 珍珠!

5级,级别越小,耐寒性越强[5]。所有材料均取自中

国热带农业科学院南亚热带作物研究所菠萝种质圃。试验于2008年10月~12月分别在大棚和实验室进行。

1.2󰀁材料培养与处理

分别选取10个菠萝品种健康母株上大小一致、

长约20cm的吸芽或托芽。栽种于塑料盆中,盆上

口直径18cm,高13cm,每盆装土2kg,每盆定植

1株。所用土壤为大田表土,速效氮8.31mg/kg,

速效磷0.01mg/kg,速效钾33mg/kg,pH值4.63。

每品种26盆,共260盆。栽种后每周浇水2次,保

持盆中土壤湿润。待幼苗培养30d,根已布满整个

塑料盆时准备进行低温处理。

将试验材料放在人工气候培养箱中,采用人工

控制低温模拟冬春低温阴冷气候条件,设置温度为

5∀,湿度80%,光照时间8h,光照度为1500lx。

在处理后0和9d分别随机取幼苗5株,测定幼苗

干重。同时于处理后0、1、3、5、7、9d采样进行相关

指标测定。采样部位为离心叶附近完全展开的第1

至3片叶。每个处理采集3株,采后立即用重蒸水

清洗,擦干备用。

1.3󰀁测定指标及方法

叶片脯氨酸含量的测定用酸性茚三酮比色法;

可溶性糖含量的测定用蒽酮比色法;可溶性蛋白含

量的测定用考马斯亮蓝G󰀁250法;细胞膜透性采用

电导法测定。以上指标的具体测定方法见参考文

献[6]。每项指标测定均为3次重复。

1.4󰀁数据分析

采用Excel软件和DPS数据处理系统对实验

数据进行统计分析。

2󰀁结果与分析

2.1󰀁低温胁迫对菠萝幼苗生长的影响

从表1可以看出,10个菠萝品种幼苗单株干重

在处理前存在显著差异,其中 珍珠!的干重最大,而

MD󰀁2!的干重最小,这与菠萝不同品种特性有关。

本实验虽然选取了大小一致的吸芽或托芽,但是由

于不同品种单株叶片数存在明显差异,从而导致幼

苗单株干重不一致。低温胁迫9d后,各品种的干

重仍存在显著差异,其大小顺序与低温处理前不尽205510期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁陆新华,等:低温胁迫下菠萝幼苗生长与生理特性变化