植物精油对提高葡萄抗寒性的影响研究

《植物精油对提高葡萄抗寒性的影响研究》论文发表期刊：《现代园艺》；发表周期：2020年24期

《植物精油对提高葡萄抗寒性的影响研究》论文作者信息：陈剑

　　摘要：植物精油是植物体自身的次级代谢产物，具有广泛用途。植物精油对葡萄抗寒性影响还未见报道。研究了植物精油对葡萄抗寒性的影响，结果表明，喷施植物精油后的葡萄植株在低温和冷害模拟环境下，其保护酶活性及渗透调节物质含量显著得到提升，并有效降低植株内丙二醛含量，说明植物精油能提高葡萄抗寒性。

　　关键词：植物精油;葡萄;抗寒性

　　葡萄(Vitis L)属于葡萄科(Vitaceae)葡萄属(vitis)，是世界上栽培历史最长，产量最大的果树之一，其在我国已有2000多年的栽培历史-。葡萄是多年生落叶木质藤本冬眠果树，在其休眠期对寒冷的抵御能力有限，寒冷地区的冬季低温环境超过抗寒能力极限时，植株则发生冻害，从而影响翌年的产量及品质，冻害严重时会导致树体死亡1，这对我国葡萄生产造成了很大影响"。故而提高葡萄抗寒性也成为了许多科研者的研究方向。

　　植物精油(essential oils)，在不同的领域被赋予不同的名字，如挥发油、精油和芳香油等。它是广泛存在于植物体内的一类具有芳香气味的油状液体的总称。植物精油属于次生代谢物质，可以被蒸馏而出，但不能溶于水。植物精油具有抑菌、杀虫、抗氧化、防腐等多种功能4，在医疗保健品、保鲜剂及生物农药等领域的应用日益广泛

　　1材料与方法

　　1.1材料与处理

　　本研究所使用的植物精油试剂组份包括：植物精油保护剂5份、吐温200.3份、蒸馏水94.7份，其中，植物精油保护剂又包含反式肉桂醛30份、柠檬烯30份、香芹酚40份。

　　供试材料为江苏主栽的葡萄品种巨峰的盆栽苗。

　　试验组在寒潮来前1天按照20-30L/667m的量向葡萄植株均匀喷施上述的试剂，对照组喷施等量的水。于喷施当天开始，放置于4C(模拟低温环境)和-4℃(模拟冻害环境)处理。连续5d取样检测。试验采取单株小区，重复3次取样。

　　1.2主要仪器与设备

　　本试验主要仪器：智能人工气候箱、电子天平、电热恒温水槽、紫外可见分光光度计、台式高速冷冻离心机等。

　　主要试剂：磷酸、磷酸二氢钾、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、磺基水杨酸、愈创木酚、茚三酮、蒽酮、冰乙酸、蔗糖、甲苯、浓硫酸、考马斯亮蓝、牛血清蛋白、过氧化氢。

　　1.3 叶片 POD，SOD、CAT测定

　　1.3.1 POD活性测定。采用愈创木酚法1，用每1min内AA 470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(U)

　　表示。

　　1.3.2 SOD活性的测定。采用氮蓝四唑(NBT)光还原法，每个处理准确称取3份，每份0.3g，1个活力单位用1g植物鲜质量反应1min对NBT光化还原产生50%的抑制来表示"。

　　1.3.3 CAT活性的测定。每个处理准确称取3等份，1个活力单位用1min吸光度减少0.01定义来表示11.4叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量测定可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定";可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定11.5叶片脯氨酸、MAD含量测定游离脯氨酸含量采用酸性苗三酮染色法测定啊;MDA含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定12结果与分析

　　2.1植物精油对葡萄叶片酶活性的影响

　　在低温(4C)和冻害(-4C)处理条件下，检测精油处理和对照叶片抗氧化系统过氧化物酶(POD)，超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)酶活力变化情况，结果表明，喷施植物精油能够显著提高这3种酶活力。

　　在低温(4℃)和冻害(-4)处理后，喷施植物精油药剂的葡萄植株POD显著高于未喷施精油植株，并且POD活性在处理3d达到最高，随后不再上升(图1);喷施植物精油药剂的葡萄植株SOD活性也显著高于未喷施精油植株，前者约为后者的15倍(图2);喷施植物精油药剂的葡萄植株CAT活性高于未喷施精油植株，前者约为后者的5倍(图3)，POD，SOD和CAT活性升高，有助于提高植株抗氧化能力，抵御低温、冻害产生的胁迫。

　　2.2植物精油对葡萄叶片渗透调节物质的影响在低温(4℃)和冻害(-)处理条件下，检测精油处理和对照叶片渗透调节物质可溶性糖含量、可溶性蛋白含量以及脯氨酸含量的变化情况，结果表明，喷施植物精油能够显著提高这三者的含量。

　　作为渗透调节物质，可溶性糖含量与植物抗逆密切相关，在低温胁迫环境下会大量累积，含量越高表明抗寒能力越强。同时，糖类代谢为机体提供能量，保障生命活动正常进行5。对于植物精油处理组和对照组在2种温度下(图4)，可溶性糖含量总体精油处理组含量明显高于对照组，但峰值存在差异。植物精油喷施处理组的可溶性糖含量均超过1.5%以上，而空白对照组则均达到1.5%。

　　可溶性蛋白对水有较大的亲和能力，有利于细胞保水，弱化植物体因冻结原生质而造成的伤害，其含量越高，说明低温胁迫对植物体造成伤害的概率越小，反之越大。可溶性蛋白含量变化如图5所示，-4℃处理比4℃

　　处理的可溶性蛋白含量更高，并且植物精油处理组含量也均高于对照组，精油处理组均在第3d达到最大值;对照组中-4C处理在第4d可溶性蛋白含量达到峰值。喷施精油药剂的处理组可溶性蛋白含量约为空白对照组的1.4倍。脯氨酸含量同样也是喷施植物精油药剂的葡萄植株明显高于对照组，但两者总体趋势基本一致，在第1d快速增加后基本稳定，喷施精油药剂的处理组脯氨酸含量约为空白对照组的1.5倍;不过喷施精油后植物体内脯氨酸含量在2种不同温度处理下差距不大。

　　2.3植物精油对葡萄叶片MAD含量的影响本试验结果表明，供试葡萄叶片在低温胁迫下，随着处理天数的增加，叶片中MDA含量呈现增加趋势，并且-4℃处理比4℃处理的MDA含量更高，其抗寒性越差，喷施植物精油药剂的葡萄植株MAD含量远低于未喷施的植株，仅为后者的0.5倍，MDA含量越低，抗寒性越强。

　　3结论与讨论

　　保护酶在应激条件下，可以消除生物氧自由基的产生和积累，从而保护细胞避免伤害或增强其抵御能力。许多研究者赞同这样一种观点，通过SOD、POD和CAT3种酶的共同协作，让自由基在细胞内保持在一个低水平状态，以防活性氧积累或其他过氧化物自由基失去平衡，造成细胞膜系统变性。本研究表明，喷施植物精油，无论是在冷害条件下，还是在冻害条件下，均能够显著提高这3种保护酶的活性，继而证明喷施植物精油提高葡萄抗寒性。

　　溶质的主动积累使细胞液渗透势下降，细胞液不会过度失水，这是渗透调节的目的。当产生有害环境因子时，渗透物质(如脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等)会在植物体内迅速增加，增强了植物渗透调节能力。细胞内可溶性糖含量的增加导致细胞液浓度增大，可使细胞内溶液的凝固点降低，从而增加渗透压，降低低温条件下细胞质胶化程度，避免低温导致的蛋白质凝固，有研究表明，增加可溶性糖含量可供给能量及代谢底物，促进与抗寒性有关的其它生理生化反应的发生"，可溶性糖含量与植物抗寒性呈正相关。同样，可溶性蛋白对水有较大的亲和能力，有利于细胞保水，从而提高植物抗寒性，另一方面可溶性蛋白作为渗透调节物质同上述可溶性糖具有类似的功能作用，组织或细胞的冰点的降低减少了原生质在低温下的脱水所造成的伤害，脯氨酸存在于植物细胞内，具有溶解度高、其水溶液具有很高水势、积累无毒性等特点"。脯氨酸作为水溶性最大的氨基酸之一，其亲水端可很好地结合水分子，疏水端能很好地结合蛋白质。在逆境条件下，蛋白质亲和更多的水，蛋白质胶体亲水面积增大，能使植物处于低温时免受伤害，对细胞起到一定的保护作用。在本研究中，喷施精油的葡萄植株的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量都明显高于未喷施组，显然喷施植物精油可以使渗透物质有效积累，增强了植物的抗寒能力。甚至在冻害条件下，这些渗透调节物质的含量还高于低温条件下，说明当植株受到冷胁迫越严重，植株抗寒性能被激发得越强。在植物衰老生理和抗性生理研究中，MDA含量是常用指标。一是作为膜脂过氧化最重要的产物之一，引起蛋白质、核酸等大分子发生交联聚合反应，具细胞毒性;二是脂氢过氧化物分解也会造成细胞损伤P。因此，膜脂过氧化的程度可通过MDA的多少反映，同时可说明膜系统受损程度和反映在逆境条件下植物的抗逆性强弱。由于MDA的积聚越多对质膜产生的毒害作用就越强烈，这代表植物所遭受的逆境伤害就会越严重，所以葡萄中MDA含量越高，其抗寒性就越弱。同时，达到峰值时抗寒性越弱的其增长速率越快，抗寒性越强的，其增长速率越小。在本研究中，可看到喷施植物精油的葡萄植株在遇到冷胁迫后，MAD含量虽增加但趋势

　　较未喷施组平缓许多，并且MAD含量远低于未喷施组。

　　这都说明喷施植物精油可以有效增加葡萄的抗寒性。

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