《植物精油對(duì)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(duì)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(jí)代謝產(chǎn)物，具有廣泛用途。植物精油對(duì)葡萄抗寒性影響還未見(jiàn)報(bào)道。研究了植物精油對(duì)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(shuō)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(zhǎng)，產(chǎn)量最大的果樹(shù)之一，其在我國(guó)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(shù)，在其休眠期對(duì)寒冷的抵御能力有限，寒冷地區(qū)的冬季低溫環(huán)境超過(guò)抗寒能力極限時(shí)，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(shí)會(huì)導(dǎo)致樹(shù)體死亡1，這對(duì)我國(guó)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(lèi)具有芳香氣味的油狀液體的總稱(chēng)。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(chóng)、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(lái)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(duì)照組噴施等量的水。于噴施當(dāng)天開(kāi)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(cè)。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(jiàn)分光光度計(jì)、臺(tái)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(guò)氧化氫。

　　1.3 葉片 POD，SOD、CAT測(cè)定

　　1.3.1 POD活性測(cè)定。采用愈創(chuàng)木酚法1，用每1min內(nèi)AA 470變化0.01為1個(gè)過(guò)氧化物酶活性單位(U)

　　表示。

　　1.3.2 SOD活性的測(cè)定。采用氮藍(lán)四唑(NBT)光還原法，每個(gè)處理準(zhǔn)確稱(chēng)取3份，每份0.3g，1個(gè)活力單位用1g植物鮮質(zhì)量反應(yīng)1min對(duì)NBT光化還原產(chǎn)生50%的抑制來(lái)表示"。

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

　　2.1植物精油對(duì)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(cè)精油處理和對(duì)照葉片抗氧化系統(tǒng)過(guò)氧化物酶(POD)，超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)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(duì)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(cè)精油處理和對(duì)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(huì)大量累積，含量越高表明抗寒能力越強(qiáng)。同時(shí)，糖類(lèi)代謝為機(jī)體提供能量，保障生命活動(dòng)正常進(jìn)行5。對(duì)于植物精油處理組和對(duì)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(duì)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(guò)1.5%以上，而空白對(duì)照組則均達(dá)到1.5%。

　　可溶性蛋白對(duì)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(shuō)明低溫脅迫對(duì)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(duì)照組，精油處理組均在第3d達(dá)到最大值;對(duì)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(duì)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(duì)照組，但兩者總體趨勢(shì)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(duì)照組的1.5倍;不過(guò)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(duì)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(shì)，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(guò)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(gè)低水平狀態(tài)，以防活性氧積累或其他過(guò)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(wú)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(dòng)積累使細(xì)胞液滲透勢(shì)下降，細(xì)胞液不會(huì)過(guò)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(shí)，滲透物質(zhì)(如脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等)會(huì)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(duì)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(lèi)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(shì)、積累無(wú)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(shí)免受傷害，對(duì)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(shuō)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(guò)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(guò)氧化物分解也會(huì)造成細(xì)胞損傷P。因此，膜脂過(guò)氧化的程度可通過(guò)MDA的多少反映，同時(shí)可說(shuō)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(duì)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(huì)越嚴(yán)重，所以葡萄中MDA含量越高，其抗寒性就越弱。同時(shí)，達(dá)到峰值時(shí)抗寒性越弱的其增長(zhǎng)速率越快，抗寒性越強(qiáng)的，其增長(zhǎng)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(shì)

　　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(shuō)明噴施植物精油可以有效增加葡萄的抗寒性。

　　參考文獻(xiàn)

　　[]賀普超，羅國(guó)光.葡萄學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1994.

　　[2]乳慶山，中國(guó)葡萄志[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2004

　　[3]焦曉博，紀(jì)蔽，葡萄抗寒機(jī)制研究進(jìn)晨[J]·中外葡萄與葡萄酒，

　　2019(05);63-68.

　　[4]楊豫，張曉爛，丁琦，等.葡萄越冬凍害研究進(jìn)展[.江蘇農(nóng)業(yè)科

　　學(xué)，2020，48(01)：54-60.

　　[5]Bakkali P.Averbeck S.Averbeck D，et al.Biologial effects of essential oils:a review].Food and Chemical Toxicology，2008，46(2)：446-475.

　　[6]Feng W，Zheng X D.Essential oils to control Alternaria alternate in vitro ang in vivoll.Food Control，2007，18(9)：1126-1130.

　　7]江志利.植物精油殺蟲(chóng)作用及制劑研究[DI.西北農(nóng)林科技大學(xué).2013.

　　[8]王蘭，陳代文，余冰，等植物精油對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能、抗氧化能力和免疫機(jī)能的影響11，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2019，31(02)：831-838.

　　[四李鳳清，植物精油的抑菌評(píng)價(jià)及其應(yīng)用[D).南京師范大學(xué)，2014.

　　[10]鄒琦.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000163-165.

　　[11]張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2003：268-269.

　　[12]BILAL H，HASSAN S A.KHAN I A.solation and efficacy of entomopathogenic fingus(Metarhizium anisopliae)for the control of Aedes albopictus Skuse larvae:suspected dengue vector in Pakistan[I.Asian Padific Journal of Tropical Biomedicine，2012，2(4)：298-300.

　　[13]李合生，孫群，趙世杰，等.植物生理生化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，200：14-165.

　　[14]張志良，翟偉菁，李小芳植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)(4版)[M.北京：高等教育出版社，209：7.

　　[15羅堯本，郭榮榮，李雪雪，等基于隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)7個(gè)鮮食葡藥品種的抗寒性1]，貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46(06)38-44.

　　[16]李桂榮，連槍會(huì)，程珊珊，等.低溫脅迫對(duì)山葡萄等6個(gè)葡萄品種抗震性的影響.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47(08)：130-134.

　　[17]范宗民，孫軍利，趙寶龍，等不同酷木"赤霞珠，葡萄枝條抗寒性比較11.果樹(shù)學(xué)報(bào)，2020，37(02)：215-225.[18]呂春晶，孫凌俊，魏滿(mǎn)，等，可溶性糖與葡萄抗寒性的關(guān)系研究進(jìn)晨[1].過(guò)寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017(4)：50-53.

　　[19]蘇李雛，李勝，馬紹英，等.葡萄抗寒性綜合評(píng)價(jià)方法的建立11.草業(yè)學(xué)報(bào)，2015，24(03)：70-79.

　　[20]鄒乾棟，呂曉貞，威德奎，等植物抗寒生理研究進(jìn)晨[].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(08)：53-57.

　　[21]石峰，低濫對(duì)園林植物體內(nèi)滲透物質(zhì)與丙二醛含量的影響01.山東林業(yè)科技，2011，41(05)：85-87+80.

　　[22]管建東，陳佰鴻，王利軍，等，葡藥抗寒性生理指標(biāo)篩選及其評(píng)價(jià)[].西北植物報(bào)，2010，30(11)2232-2239.[23]陳仁偉，張曉煜，楊豫，等.賀蘭山東麓六個(gè)釀酒葡萄品種抗寒性比較[1].北方園藝，2020(06)：43-48.