《植物精油對提高葡萄抗寒性的影響研究》論文發表期刊：《現代園藝》；發表周期：2020年24期

《植物精油對提高葡萄抗寒性的影響研究》論文作者信息：陳劍

　　摘要：植物精油是植物體自身的次級代謝產物，具有廣泛用途。植物精油對葡萄抗寒性影響還未見報道。研究了植物精油對葡萄抗寒性的影響，結果表明，噴施植物精油后的葡萄植株在低溫和冷害模擬環境下，其保護酶活性及滲透調節物質含量顯著得到提升，并有效降低植株內丙二醛含量，說明植物精油能提高葡萄抗寒性。

　　關鍵詞：植物精油;葡萄;抗寒性

　　葡萄(Vitis L)屬于葡萄科(Vitaceae)葡萄屬(vitis)，是世界上栽培歷史最長，產量最大的果樹之一，其在我國已有2000多年的栽培歷史-。葡萄是多年生落葉木質藤本冬眠果樹，在其休眠期對寒冷的抵御能力有限，寒冷地區的冬季低溫環境超過抗寒能力極限時，植株則發生凍害，從而影響翌年的產量及品質，凍害嚴重時會導致樹體死亡1，這對我國葡萄生產造成了很大影響"。故而提高葡萄抗寒性也成為了許多科研者的研究方向。

　　植物精油(essential oils)，在不同的領域被賦予不同的名字，如揮發油、精油和芳香油等。它是廣泛存在于植物體內的一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。植物精油屬于次生代謝物質，可以被蒸餾而出，但不能溶于水。植物精油具有抑菌、殺蟲、抗氧化、防腐等多種功能4，在醫療保健品、保鮮劑及生物農藥等領域的應用日益廣泛

　　1材料與方法

　　1.1材料與處理

　　本研究所使用的植物精油試劑組份包括：植物精油保護劑5份、吐溫200.3份、蒸餾水94.7份，其中，植物精油保護劑又包含反式肉桂醛30份、檸檬烯30份、香芹酚40份。

　　供試材料為江蘇主栽的葡萄品種巨峰的盆栽苗。

　　試驗組在寒潮來前1天按照20-30L/667m的量向葡萄植株均勻噴施上述的試劑，對照組噴施等量的水。于噴施當天開始，放置于4C(模擬低溫環境)和-4℃(模擬凍害環境)處理。連續5d取樣檢測。試驗采取單株小區，重復3次取樣。

　　1.2主要儀器與設備

　　本試驗主要儀器：智能人工氣候箱、電子天平、電熱恒溫水槽、紫外可見分光光度計、臺式高速冷凍離心機等。

　　主要試劑：磷酸、磷酸二氫鉀、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、磺基水楊酸、愈創木酚、茚三酮、蒽酮、冰乙酸、蔗糖、甲苯、濃硫酸、考馬斯亮藍、牛血清蛋白、過氧化氫。

　　1.3 葉片 POD，SOD、CAT測定

　　1.3.1 POD活性測定。采用愈創木酚法1，用每1min內AA 470變化0.01為1個過氧化物酶活性單位(U)

　　表示。

　　1.3.2 SOD活性的測定。采用氮藍四唑(NBT)光還原法，每個處理準確稱取3份，每份0.3g，1個活力單位用1g植物鮮質量反應1min對NBT光化還原產生50%的抑制來表示"。

　　1.3.3 CAT活性的測定。每個處理準確稱取3等份，1個活力單位用1min吸光度減少0.01定義來表示11.4葉片可溶性糖、可溶性蛋白含量測定可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定";可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定11.5葉片脯氨酸、MAD含量測定游離脯氨酸含量采用酸性苗三酮染色法測定啊;MDA含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定12結果與分析

　　2.1植物精油對葡萄葉片酶活性的影響

　　在低溫(4C)和凍害(-4C)處理條件下，檢測精油處理和對照葉片抗氧化系統過氧化物酶(POD)，超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)酶活力變化情況，結果表明，噴施植物精油能夠顯著提高這3種酶活力。

　　在低溫(4℃)和凍害(-4)處理后，噴施植物精油藥劑的葡萄植株POD顯著高于未噴施精油植株，并且POD活性在處理3d達到最高，隨后不再上升(圖1);噴施植物精油藥劑的葡萄植株SOD活性也顯著高于未噴施精油植株，前者約為后者的15倍(圖2);噴施植物精油藥劑的葡萄植株CAT活性高于未噴施精油植株，前者約為后者的5倍(圖3)，POD，SOD和CAT活性升高，有助于提高植株抗氧化能力，抵御低溫、凍害產生的脅迫。

　　2.2植物精油對葡萄葉片滲透調節物質的影響在低溫(4℃)和凍害(-)處理條件下，檢測精油處理和對照葉片滲透調節物質可溶性糖含量、可溶性蛋白含量以及脯氨酸含量的變化情況，結果表明，噴施植物精油能夠顯著提高這三者的含量。

　　作為滲透調節物質，可溶性糖含量與植物抗逆密切相關，在低溫脅迫環境下會大量累積，含量越高表明抗寒能力越強。同時，糖類代謝為機體提供能量，保障生命活動正常進行5。對于植物精油處理組和對照組在2種溫度下(圖4)，可溶性糖含量總體精油處理組含量明顯高于對照組，但峰值存在差異。植物精油噴施處理組的可溶性糖含量均超過1.5%以上，而空白對照組則均達到1.5%。

　　可溶性蛋白對水有較大的親和能力，有利于細胞保水，弱化植物體因凍結原生質而造成的傷害，其含量越高，說明低溫脅迫對植物體造成傷害的概率越小，反之越大。可溶性蛋白含量變化如圖5所示，-4℃處理比4℃

　　處理的可溶性蛋白含量更高，并且植物精油處理組含量也均高于對照組，精油處理組均在第3d達到最大值;對照組中-4C處理在第4d可溶性蛋白含量達到峰值。噴施精油藥劑的處理組可溶性蛋白含量約為空白對照組的1.4倍。脯氨酸含量同樣也是噴施植物精油藥劑的葡萄植株明顯高于對照組，但兩者總體趨勢基本一致，在第1d快速增加后基本穩定，噴施精油藥劑的處理組脯氨酸含量約為空白對照組的1.5倍;不過噴施精油后植物體內脯氨酸含量在2種不同溫度處理下差距不大。

　　2.3植物精油對葡萄葉片MAD含量的影響本試驗結果表明，供試葡萄葉片在低溫脅迫下，隨著處理天數的增加，葉片中MDA含量呈現增加趨勢，并且-4℃處理比4℃處理的MDA含量更高，其抗寒性越差，噴施植物精油藥劑的葡萄植株MAD含量遠低于未噴施的植株，僅為后者的0.5倍，MDA含量越低，抗寒性越強。

　　3結論與討論

　　保護酶在應激條件下，可以消除生物氧自由基的產生和積累，從而保護細胞避免傷害或增強其抵御能力。許多研究者贊同這樣一種觀點，通過SOD、POD和CAT3種酶的共同協作，讓自由基在細胞內保持在一個低水平狀態，以防活性氧積累或其他過氧化物自由基失去平衡，造成細胞膜系統變性。本研究表明，噴施植物精油，無論是在冷害條件下，還是在凍害條件下，均能夠顯著提高這3種保護酶的活性，繼而證明噴施植物精油提高葡萄抗寒性。

　　溶質的主動積累使細胞液滲透勢下降，細胞液不會過度失水，這是滲透調節的目的。當產生有害環境因子時，滲透物質(如脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等)會在植物體內迅速增加，增強了植物滲透調節能力。細胞內可溶性糖含量的增加導致細胞液濃度增大，可使細胞內溶液的凝固點降低，從而增加滲透壓，降低低溫條件下細胞質膠化程度，避免低溫導致的蛋白質凝固，有研究表明，增加可溶性糖含量可供給能量及代謝底物，促進與抗寒性有關的其它生理生化反應的發生"，可溶性糖含量與植物抗寒性呈正相關。同樣，可溶性蛋白對水有較大的親和能力，有利于細胞保水，從而提高植物抗寒性，另一方面可溶性蛋白作為滲透調節物質同上述可溶性糖具有類似的功能作用，組織或細胞的冰點的降低減少了原生質在低溫下的脫水所造成的傷害，脯氨酸存在于植物細胞內，具有溶解度高、其水溶液具有很高水勢、積累無毒性等特點"。脯氨酸作為水溶性最大的氨基酸之一，其親水端可很好地結合水分子，疏水端能很好地結合蛋白質。在逆境條件下，蛋白質親和更多的水，蛋白質膠體親水面積增大，能使植物處于低溫時免受傷害，對細胞起到一定的保護作用。在本研究中，噴施精油的葡萄植株的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量都明顯高于未噴施組，顯然噴施植物精油可以使滲透物質有效積累，增強了植物的抗寒能力。甚至在凍害條件下，這些滲透調節物質的含量還高于低溫條件下，說明當植株受到冷脅迫越嚴重，植株抗寒性能被激發得越強。在植物衰老生理和抗性生理研究中，MDA含量是常用指標。一是作為膜脂過氧化最重要的產物之一，引起蛋白質、核酸等大分子發生交聯聚合反應，具細胞毒性;二是脂氫過氧化物分解也會造成細胞損傷P。因此，膜脂過氧化的程度可通過MDA的多少反映，同時可說明膜系統受損程度和反映在逆境條件下植物的抗逆性強弱。由于MDA的積聚越多對質膜產生的毒害作用就越強烈，這代表植物所遭受的逆境傷害就會越嚴重，所以葡萄中MDA含量越高，其抗寒性就越弱。同時，達到峰值時抗寒性越弱的其增長速率越快，抗寒性越強的，其增長速率越小。在本研究中，可看到噴施植物精油的葡萄植株在遇到冷脅迫后，MAD含量雖增加但趨勢

　　較未噴施組平緩許多，并且MAD含量遠低于未噴施組。

　　這都說明噴施植物精油可以有效增加葡萄的抗寒性。

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