第一作者简介：曲凌慧(1983 )，女，在读硕士，现主要从事植物逆境生理方向研究工作。E  mail:lhqu@163 。通讯作者：刘新(1966 )，女，山东莱阳人，博士，教授，现从事植物逆境生理与分子生物学方向研究工作。E  mail:liux in6080@ya  hoo 。
基金项目：农业部948资助项目(2006 G26)。收稿日期:2008-12-20
三个葡萄品种叶片中激素变化与抗寒性关系的研究
曲凌慧，林志强，车永梅，谢 鹏，刘 新
(青岛农业大学生命科学学院，山东青岛266109)
摘 要：以贝达(抗寒性较强)、赤霞珠(抗寒性中)和梅鹿辄(抗寒性较弱)3个葡萄品种的1a 生枝条为材料，测定不同低温胁迫(-15、5 )下叶片中4种内源激素ABA 、IAA 、GA 、iPA 含量及比值的变化。结果表明：低温条件下,3个葡萄品种叶片中ABA 呈现先升高后降低的趋势，而IAA 、GA 、iPA 则显示出先降低后有所升高的变化;ABA 与IAA 、GA 、iPA 的比值总体表现出先升高后降低的趋势，并且其变化数值与温度呈负相关。抗寒性强的品种贝达叶片中ABA/GA 、ABA/IAA 均大于抗寒性差的品种梅鹿辄，其中ABA/GA 和AB A/IAA 的变化与抗寒性关系最为密切。据此推断,AB A/GA 和AB A/IAA 可以作为判断葡萄品种抗寒性的指标。
关键词：葡萄;1a 生枝条叶片；抗寒性；激素
中图分类号:S 663.1 文献标识码:A  文章编号:1001-0009(2009)06-0001-05
葡萄是多年生藤本果树，其产量和栽培面积在果品生产中一直居于首位。世界上80%以上的葡萄用于酿酒。葡萄对低温敏感，而全世界95%的葡萄栽培于北半球。近几年我国北方地区葡萄冻害常有发生，给生产造成较大经济损失。因此，研究葡萄对低温的适应性及其机理，探明与葡萄抗寒性密切相关的生理指标，对提高其抗寒性和培育抗寒品种等具有重要意义。
激素是植物体正常代谢活动的产物，调节着植物的生长发育、成熟、衰老以及参与对环境胁迫的应答等生理过程。目前，激素与植物抗逆性关系的研究已有较多报道。研究表明，脱落酸(Abscisic acid,ABA)是传递胁迫信息(如低温等)的重要信使[1 3]，能够增强植物体对多种逆境的抵抗能力。杨广东等[4]
研究了8、12 下辣椒内源ABA 含量的变化，表明抗性较强的品种温度越低其ABA 含量越高。同时单一激素与葡萄抗逆性关系的研究亦有报道，如受到较严重的水分胁迫时，不仅在田
间葡萄各营养器官中均发现AB A 的积累[5]
，而且在 全
球红 葡萄试管苗上也发现ABA 含量急速上升[6]
。生长素(Indole  3 acetic acid,IAA)、赤霉素(Gibberellin,GA)和细胞分裂素(Cytokinin,CTK)均为促生长类激素，对植物的生长发育主要起促进作用。而逆境条件下植物
一般需要降低生长速度以渡过不良环境[7]。有报道，植物通过降低蒸腾流中CTK 浓度适应低温、干旱等逆境[8]。黄涛等[9]
研究证明抗寒性强的植物品种比抗寒性弱的植物品种GA 含量低。GA 在葡萄上主要用于增大果实，促使果实无核化，但是近几年研究发现外施GA 能延缓葡萄叶片衰老。谭瑶等[10]对棚内葡萄喷施GA 后，叶绿素和可溶性蛋白降解明显降低，有效地延缓了叶片的衰老。
目前关于单一激素与植物抗寒性的关系已有报道，但激素间平衡与抗寒性关系的研究还较少，而植物的生理过程主要是由各激素间的平衡来调节的，该试验以抗寒性不同的3个葡萄品种为材料，研究其在不同低温胁迫下，激素含量及比值的变化，探求内源激素平衡与葡萄抗寒性之间的关系，以期为抗寒葡萄品种的培育、提高酿酒葡萄抗寒性等提供理论依据和技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料
抗寒性较强的贝达(Beta)、抗寒性中等的赤霞珠(Cabernet Sauvignon)和抗寒性较弱的梅鹿辄(Merlot)1a 生枝条，所有材料取自常规田间管理的华东葡萄庄园。
1.2 处理
用-15、5、25 对3个葡萄品种的1a 生枝条进行处理，分别在处理后的0、3、6、9、12、24h 取枝条基部第6叶位叶片，称重，液氮速冻，于-20 保存备用,3次重复。测定结果用DPS 数据处理系统作方差分析。小写字母不同表示在0.05水平上相差显著(P <0.05)，字母相同表示两者相比差异不显著。
1
1.3 试验方法
80%甲醇提取激素,ELISA 法测定激素含量[11]，试剂盒购自中国农业大学化控研究室。
2 结果与分析
2.1 不同温度对贝达1a 生枝条叶片中ABA 、IAA 、iPA 和GA 含量的影响
贝达为抗寒性强的葡萄砧木，能够抵御较强的低温胁迫(根系可耐-12 的低温，枝条可耐约-30 的低温)。
图1~4表明，不同温度对贝达1a 生枝条叶片中4种激素的影响明显不同。低温处理下AB A 的变化规律为先升高后降低，而IAA 、GA 、iPA 则呈先降低后升高的趋势。同样低温胁迫下梅鹿辄、赤霞珠1a 生枝条叶片中4种激素变化趋势与贝达相一致(数据未列出)，但是变化幅度仍有差异(表1)。
表13个葡萄品种叶片中4种激素最大变化幅度与抗寒性的相关分析
Table1Correlation analyse between four hormones  the biggest change range and grape cold resistance in the leaves of three grape varieties
激素H ormones 品种Vari etie s        ABA GA IAA i PA 赤霞珠Cabernet Sauvi gnon
-15 51.4% 4.2%b 59.3% 6.4%b 42.8% 3.5%b 36.0% 6.3%b 5 34.3% 3.8%b 39.5% 2.8%b 21.7% 1.2%b 16.5% 1.9%b 梅鹿辄Merlot -15 69.6% 3.3%a 45.6% 3.7%c 27.8% 2.8%c 46.4% 3.5%a 5 51.7% 6.9a 35.6% 23.9%c 16.4% 0.9%c 21.3% 2.1%a 贝达Be t a
-15 69.3% 4.2%a 82.6% 6.6%a 61.3% 4.9%a 24.7% 4.9%c 5
52.0% 3.4a
65.2% 3.1%a
47.6% 2.3%a
17.9% 2.4%ab\
注：表中数据为平均值 标准误；不同品种同一温度同一列内小写字母不同表示差异达显著水平(P <0.05)，下表同。
Note :The data is
the mean  standard error in t he table ,there i s the different l owe rca se le t te rs within the same col um n,it i ndi cate d signifi ca nt diffe renc es(P <0.05)with different va ri etie s in the same temperature,the same bel ow.
植物激素参与调控植物对逆境胁迫的响应，低温可迫使植物激素的含量发生变化，但种与种之间又存在差异。由表1可知，在5 下，与抗寒性较弱的品种赤霞珠和梅鹿辄相比，贝达中ABA 和iPA 最大变化幅度没有
2
显著差异(P <0.05),GA 和IAA 却均表现出显著的差异。由此推测,GA 和IAA 的变化可能与葡萄的抗冷关系密切。在-15 下，与赤霞珠和梅鹿辄相比，贝达中ABA 最大变化幅度没有显著差异(P <0.05),GA 、IAA 和iPA 却均表现出显著的差异，但iPA 最大变化幅度最小,GA 、IAA 和iPA 均是生长类激素，由此进一步推测GA 和IAA 的变化可能与葡萄的抗冻性关系密切。2.2 不同温度下3个葡萄品种1a 生枝条叶片中ABA 与IAA 、iPA 和GA 比值的变化
2.2.1 不同温度下3个葡萄品种1a 生枝条叶片中ABA/IAA 的变化 图5~7表明，与对照相比3个葡萄品种叶片中ABA/IAA 均呈现先升高后降低的变化趋势，且温度越低变化幅度越大。在抗性较强的品种贝达中ABA/IAA 变化快且幅度大。5 下贝达叶片中ABA/IAA 升至为对照的180.9%，赤霞珠为59.6%，抗性最弱的梅鹿辄升高幅度相对最小，仅为57.9%。-15 下贝达叶片中的ABA/IAA 进一步升至对照的299.8%，赤霞珠叶片为144.5%，梅鹿辄叶片中只为对照的135.1%。
2.2.2 不同温度下3个葡萄品种1a 生枝条叶片中AB A/iPA 的变化 由图8~10表明,3个葡萄品种叶片中AB
A/iPA 均先达到峰值后有所回落。5 下贝达叶片中ABA/iPA 升高幅度最大，增幅为79.7%，梅鹿辄和赤霞珠叶片中ABA/iPA 升高幅度均比贝达小分别为76.1%,49.7%。-15 下贝达叶片的ABA/iPA 为对照的105.6%，赤霞珠叶片的ABA/iPA 升高幅度为对照的118.5%，与贝达的AB A/iPA 变化相近，梅鹿辄叶片的AB A/iPA 值升高幅度最大，为对照的18
3.1%。
2.2.3 不同温度下3个葡萄品种1a 生枝条叶片中AB A/GA 的变化 在测定时间24h 内3个葡萄品种叶片中ABA/GA 的变化规律为先升高再降低(图11~13),5 下贝达叶片AB A/GA 升高幅度最大，增幅为对照的32
3.7%，梅鹿辄叶片ABA/GA 增幅为对照的18
4.7%，赤霞珠叶片ABA/GA 值增幅相对最小，仅为106.7%。在-15 下贝达、赤霞珠和梅鹿辄叶片的AB A/GA 分别为对照的791.0%、271.6%和13
5.7%。表明温度越低叶片ABA/GA 与葡萄抗寒性关系越
密切。
3
表23个葡萄品种叶片中3种激素比值最大增幅与抗寒性的相关分析
Table2
Correlation analys e betw een the biggest c hange range of three hormones rati o values and grape col d resistance i n the leaves of three grape varieties
激素比Hormones rati o 品种Varieti es
赤霞珠Caberbet Sauvi gnon 梅鹿辄Mrlot
贝达Beta
-15 5 -15 5 -15 5 ABA/IAA 144.5% 4.2%b 59.6% 6.7%b 135.1% 11.6%b 57.9% 1.3%b 299.8% 16.6%a 180.9% 3.8%a AB A/i PA 118.5% 5.5%b 49.7% 4.6%b 183.1% 3.5%a 76.1% 8.6%a 105.6% 3.1%b 79.7% 8.9%a ABA/GA
271.6% 18.4%b
106.7% 8.3%b
184.7% 33.7%b
135.8% 12.3%b
791.0% 61.2%a
323.7% 77.4%a
2.2.4 3种激素比值与抗寒性相关分析
植物的生长发育由多种激素共同调控，且存在动态平衡，在逆境下这一平衡显得尤为重要。在-15 下，贝达与赤霞珠和梅鹿辄相比,ABA/IAA 、ABA/GA 最大变化幅度均有显著差异(P <0.05),ABA/iPA 却未表现出差异性。推测,ABA/IAA 、ABA/GA 可能与葡萄的抗冻性关系密切。在5 下，贝达中ABA/iPA 最大变化幅度无显著差异,ABA/IAA 和ABA/GA 最大变化幅度显著差异(P <0.05)，且与品种的抗寒性密切相关。初步推断ABA/IAA 和ABA/GA 较为适合作为葡萄抗寒性鉴定指标;ABA/iPA 在低温下变化差异不显著，不适于作葡萄抗寒性鉴定指标。
图13 3种温度下贝达叶片中ABA/GA 含量
Fig.13 The changes of ABA/GA content of in the leaves
of Beta i n three kinds of temperature
3 讨论
植物激素调节植物体生长发育并参与逆境的应答[12]
。在逆境条件下ABA 的水平往往增加，而IAA 、GA 和CTK 的含量下降。结果表明，低温胁迫下贝达叶片中ABA 含量大量增加，而IAA 和GA 水平明显降低(图2、4)，进一步表明ABA 、IAA 和GA 参与了葡萄对低温的应答。已有研究证明低温能造成植物体质膜的损伤，而ABA 含量的增加能提高膜的稳定性和原生质体活力[13]。低温胁迫可促使可溶性蛋白含量升高，叶绿素降解加速，而GA 可延缓叶绿素的降解和蛋白质的升高，由此GA 可能影响葡萄的抗寒性。但抗寒性不同的葡萄品种均表现了同样的变化趋势，通过单一激素的变化难以分析其与抗寒性之间的关联(表1)。
植物体内任何生理过程不是由单一激素调控的，而是由多种激素共同调控的，激素间具有复杂的相互作用，如协同作用(一种激素加强另一种激素的作用)和拮抗作用(一种激素削弱或抵消另一种激素的作用)，另外，一种激素还可以影响另一种激素的合成或释放，因此研究激素间平衡比单一激素的作用更为重要。植物体的抗性表现是其体内发生的一系列生理生化过程的综合表现，激素间平衡比单一激素的变化更能表现植物体对低温的应答反应。沈漫[14]
利用露地栽培的常春藤为材料研究内源ABA/GA 3、ABA/IAA 、ABA/(Z+ZR)与抗寒性的关系，表明这几个激素比与温度成负相关。黄涛[9]研究发现ABA/GA 在抗寒性中的作用比ABA 或GA 的绝对含量更重要，抗性强的水稻品种AB A/GA 比抗性弱的品种变化幅度大，且变化时间早；低温胁迫下随ABA/GA 的升高，柑橘的抗寒力也逐步增强[15]。该试验结果表明，随温度降低,3个葡萄品种的ABA/GA 、ABA/IAA 、ABA/iPA 几种激素比总体变化为先升高后降低，并且温度越低，变化幅度越大(图5~13)。逆境条件下，植物体需要以较弱的代谢活动去适应不良环境,IAA 、iPA 和GA 的主要作用为促进生长，而ABA 则抑制生长，并可以诱导许多逆境相关基因的表达，可以提高植物对多种逆境的抵抗能力，因此低温下ABA/GA 、ABA/IAA 、ABA/iPA 几种激素比的大幅度上升，是植物对温度胁迫的适应，有利于提高植株的抗寒性。同时表明ABA/GA 变化幅度大于AB A/IAA 、ABA/iPA(表2)。
目前ABA 与GA 比值在植物发育中的相互关系是研究的热点，已知植物的生长与休眠主要是由GA/ABA 来调节的，并且其可以与细胞的程序死亡也密切相关[16]
，那么植物的生长与抗性是否也主要取决于AB A/GA,ABA 与GA 的合成前体均为甲瓦龙酸，低温条件下ABA 合成的增多必然导致GA 合成的减少，可能这也是低温条件下AB A/GA 变化幅度大的原因之一。该试验结果表明，抗寒性强的贝达品种叶片中AB A/IAA 、ABA/GA 变化幅度显著大于抗寒性小的品种梅鹿辄；分析3个葡萄品种叶片中3种激素比与低温之间的关系，表明AB A/GA 和ABA/IAA 的变化与抗寒性关系最为密切。据此推断,ABA/IAA 和AB A/GA 可以作为判断葡萄品种抗寒性的主要指标之一。
那么，植物体是如何通过调节各种激素的代谢实现对逆境胁迫的应答,ABA 和GA 在葡萄抗寒性反应中的作用机制怎样，还有待于进一步研究。
4
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S tu dy on Relationsh ip of Hormon e C han ges and C hilling Resistance in
Leaves from O ne  year  old T w igs of G ra pe C u ltivars
QU L ing  hui,LIN Zhi  qiang,CH E Yong  mei,XIE Peng,L IU Xin
(College of L i fe Sciences,Qingdao Agr icultural U niversity,Qingdao,Shandong 266109,China)
A bstract:One  year  old tw igs of Vitis vinif er a Beta (chilling tolerant),Cabernet Sauvignon (chilling resistance)and Mer
lot (chilling sensitive)were used to measure the changes of content and ratio of 4hormones (ABA,IAA,GA,iPA)under low temperature stresses (-15,5 ).The results showed that the trend of changes in ABA,ABA/GA,ABA/iPA,AB A/IAA on the w hole firstly rose then went dow n with decreasing temperature,but the trend of changes in IAA,GA and iPA went down then rose,and the changes of hormone ratios had negative correlation with temperature.The ratio of AB A/GA,ABA/IAA in the leaves was higher in B eta than that in Merlot,and the changs of ABA/GA and ABA/IAA were most closely correlated with cold resistance.So it w as speculated that AB A/GA and ABA/IAA can be used as guide lines in the research of cold resistance of Vitis vinifera.Key words:Vitis vinif era.;Leaves from one  year  old tw igs;Cold resistance;
Hormones
5