《植物精油對提高葡萄抗寒性的影響研究》論文發(fā)表期刊：《現(xiàn)代園藝》；發(fā)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(chǎn)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(jié)果表明，噴施植物精油后的葡萄植株在低溫和冷害模擬環(huán)境下，其保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量顯著得到提升，并有效降低植株內(nèi)丙二醛含量，說明植物精油能提高葡萄抗寒性。

　　關(guān)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(chǎn)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(zhì)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(qū)的冬季低溫環(huán)境超過抗寒能力極限時，植株則發(fā)生凍害，從而影響翌年的產(chǎn)量及品質(zhì)，凍害嚴(yán)重時會導(dǎo)致樹體死亡1，這對我國葡萄生產(chǎn)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(lǐng)域被賦予不同的名字，如揮發(fā)油、精油和芳香油等。它是廣泛存在于植物體內(nèi)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(zhì)，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(yī)療保健品、保鮮劑及生物農(nóng)藥等領(lǐng)域的應(yīng)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(hù)劑5份、吐溫200.3份、蒸餾水94.7份，其中，植物精油保護(hù)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(yàn)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(dāng)天開始，放置于4C(模擬低溫環(huán)境)和-4℃(模擬凍害環(huán)境)處理。連續(xù)5d取樣檢測。試驗(yàn)采取單株小區(qū)，重復(fù)3次取樣。

　　1.2主要儀器與設(shè)備

　　本試驗(yàn)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(jī)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(chuàng)木酚、茚三酮、蒽酮、冰乙酸、蔗糖、甲苯、濃硫酸、考馬斯亮藍(lán)、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(chuàng)木酚法1，用每1min內(nèi)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(lán)四唑(NBT)光還原法，每個處理準(zhǔn)確稱取3份，每份0.3g，1個活力單位用1g植物鮮質(zhì)量反應(yīng)1min對NBT光化還原產(chǎn)生50%的抑制來表示"。

　　1.3.3 CAT活性的測定。每個處理準(zhǔn)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(lán)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(jié)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?xiàng)l件下，檢測精油處理和對照葉片抗氧化系統(tǒng)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(jié)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P(guān)OD顯著高于未噴施精油植株，并且POD活性在處理3d達(dá)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(chǎn)生的脅迫。

　　2.2植物精油對葡萄葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響在低溫(4℃)和凍害(-)處理?xiàng)l件下，檢測精油處理和對照葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)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(jié)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(diào)節(jié)物質(zhì)，可溶性糖含量與植物抗逆密切相關(guān)，在低溫脅迫環(huán)境下會大量累積，含量越高表明抗寒能力越強(qiáng)。同時，糖類代謝為機(jī)體提供能量，保障生命活動正常進(jìn)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(dá)到1.5%。

　　可溶性蛋白對水有較大的親和能力，有利于細(xì)胞保水，弱化植物體因凍結(jié)原生質(zhì)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�？扇苄缘鞍缀�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(dá)到最大值;對照組中-4C處理在第4d可溶性蛋白含量達(dá)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(wěn)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(nèi)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(yàn)結(jié)果表明，供試葡萄葉片在低溫脅迫下，隨著處理天數(shù)的增加，葉片中MDA含量呈現(xiàn)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(yuǎn)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(qiáng)。

　　3結(jié)論與討論

　　保護(hù)酶在應(yīng)激條件下，可以消除生物氧自由基的產(chǎn)生和積累，從而保護(hù)細(xì)胞避免傷害或增強(qiáng)其抵御能力。許多研究者贊同這樣一種觀點(diǎn)，通過SOD、POD和CAT3種酶的共同協(xié)作，讓自由基在細(xì)胞內(nèi)保持在一個低水平狀態(tài)，以防活性氧積累或其他過氧化物自由基失去平衡，造成細(xì)胞膜系統(tǒng)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(hù)酶的活性，繼而證明噴施植物精油提高葡萄抗寒性。

　　溶質(zhì)的主動積累使細(xì)胞液滲透勢下降，細(xì)胞液不會過度失水，這是滲透調(diào)節(jié)的目的。當(dāng)產(chǎn)生有害環(huán)境因子時，滲透物質(zhì)(如脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等)會在植物體內(nèi)迅速增加，增強(qiáng)了植物滲透調(diào)節(jié)能力。細(xì)胞內(nèi)可溶性糖含量的增加導(dǎo)致細(xì)胞液濃度增大，可使細(xì)胞內(nèi)溶液的凝固點(diǎn)降低，從而增加滲透壓，降低低溫條件下細(xì)胞質(zhì)膠化程度，避免低溫導(dǎo)致的蛋白質(zhì)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(jìn)與抗寒性有關(guān)的其它生理生化反應(yīng)的發(fā)生"，可溶性糖含量與植物抗寒性呈正相關(guān)。同樣，可溶性蛋白對水有較大的親和能力，有利于細(xì)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(diào)節(jié)物質(zhì)同上述可溶性糖具有類似的功能作用，組織或細(xì)胞的冰點(diǎn)的降低減少了原生質(zhì)在低溫下的脫水所造成的傷害，脯氨酸存在于植物細(xì)胞內(nèi)，具有溶解度高、其水溶液具有很高水勢、積累無毒性等特點(diǎn)"。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(jié)合水分子，疏水端能很好地結(jié)合蛋白質(zhì)。在逆境條件下，蛋白質(zhì)親和更多的水，蛋白質(zhì)膠體親水面積增大，能使植物處于低溫時免受傷害，對細(xì)胞起到一定的保護(hù)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?jié)B透物質(zhì)有效積累，增強(qiáng)了植物的抗寒能力。甚至在凍害條件下，這些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量還高于低溫條件下，說明當(dāng)植株受到冷脅迫越嚴(yán)重，植株抗寒性能被激發(fā)得越強(qiáng)。在植物衰老生理和抗性生理研究中，MDA含量是常用指標(biāo)。一是作為膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，引起蛋白質(zhì)、核酸等大分子發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，具細(xì)胞毒性;二是脂氫過氧化物分解也會造成細(xì)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(tǒng)受損程度和反映在逆境條件下植物的抗逆性強(qiáng)弱。由于MDA的積聚越多對質(zhì)膜產(chǎn)生的毒害作用就越強(qiáng)烈，這代表植物所遭受的逆境傷害就會越嚴(yán)重，所以葡萄中MDA含量越高，其抗寒性就越弱。同時，達(dá)到峰值時抗寒性越弱的其增長速率越快，抗寒性越強(qiáng)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(yuǎn)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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