近几年我国北方茶园种植面积不断扩大，茶叶产量逐渐提高，并已成为一些地区特色经济产业。北方大部分产茶地区属于温带季风气候，冬季寒冷干燥且春季“倒春寒”频发，会使北方茶树易遭受冷害和冻害的威胁，极大地影响了茶叶的产量和质量。
褐藻寡糖因其稳定性高、安全、无毒及具备抗氧化、促生长、抗菌等生物活性特点，近年来受到广泛关注。褐藻寡糖的生物活性与其分子量和浓度有关，褐藻寡糖具体在茶树上的应用效果及机制研究较少。
本文在低温胁迫下通过对茶苗喷施不同分子量和不同浓度的褐藻寡糖溶液，以期筛选出最适宜提高茶树抗寒能力的褐藻寡糖分子量范围和浓度，为探明褐藻寡糖提高茶树抗寒性提供理论依据。
试验设计
试验选取8个不同分子量大小的褐藻寡糖，每个分子量的褐藻寡糖设置5个浓度梯度(表1)，以喷施清水为对照(CK)，每组3个重复。将褐藻寡糖或清水均匀喷施于茶苗叶片正反面，直至叶片滴水为止。
分别设低温处理同时喷施褐藻寡糖溶液处理组(AO)、低温处理前5d喷施褐藻寡糖溶液处理组(AO-5d)、低温处理同时喷施清水空白组(CK)、低温处理前5d喷施清水空白组(CK-5d)。
茶树喷施褐藻寡糖最适分子量范围及浓度
低温胁迫下植物的光化学效率变低，植物光合活性能力下降。由图1可看出，不同分子量范围及浓度的褐藻寡糖φPSII、qP值存在较大差异。T2-1和T6-1处理φPSII和qP值均较大，φPSII值分别是CK的10.06倍和7.08倍，qP值分别是CK的6.89倍和5.44倍。
可见，其中T2-1(分子量为1000~2000Da，浓度为1.0%)处理所对应的褐藻寡糖溶液能够更加有效地降低由于低温而对光系统II反应中心造成的损害以及提高光能利用率。非光化学猝灭系数(NPQ)表示的是一种植物的自我保护机制。
由图1可见，除T6-1处理外低温处理后各组NPQ值都有所升高，这表明褐藻寡糖能够提高茶树在低温胁迫下的热耗散能力进而能够起到保护茶树的作用。在NPQ值上升的处理中，T2-1和T4-0.2处理比CK分别提高204.53%和175.14%。
在低温胁迫下茶苗的电子传递受阻，胁迫程度越大ETR值越低。由图1可看出，T2-1处理茶苗经过低温胁迫以后的ETR值最高(70.56)，远高于CK(12.36)。
这表明T2-1处理的褐藻寡糖溶液可以有效地缓解由于低温胁迫所造成的电子传递受阻的现象进而提升茶树的抗寒能力。
综上可见，褐藻寡糖分子量范围在1000~2000Da、质量浓度为1.0%时抗寒效果最好，可用于后续试验研究。
褐藻寡糖对茶树抗寒作用的影响
对茶树叶片SPAD值的影响
低温胁迫会对茶树叶片中的叶绿素含量产生显著影响。使用分子量范围在1000~2000Da、质量浓度为1.0%的褐藻寡糖对茶树进行喷施。
由图2可看出，随着低温胁迫时间的延长茶树叶片叶绿素SPAD值呈下降趋势。低温处理48h，各处理SPAD值大小依次为AO-5d>AO>CK-5d≈CK，AO-5d与AO差异显著(P<0.05)。
四个处理与处理0d相比分别下降了5.67、10.65、12.48和12.56。可见，在低温胁迫下褐藻寡糖能够明显减慢茶树叶片叶绿素的降解速度，而在低温处理前施用褐藻寡糖对缓解叶绿素降解效果更显著。
对茶树叶片含水量、相对电导率及可溶性糖含量的影响
茶树叶片在受到低温胁迫时含水量会有所降低，严重时叶片会发生萎蔫。由图3可知，与试验初始值相比，低温胁迫后各处理含水量均呈下降趋势。处理48h，AO-5d、AO、CK5d、CK的叶片含水量分别下降4.07%、9.29%、16.85%和16.98%。
在相对电导率方面，随着低温胁迫时间的延长，各处理相对电导率上升；处理12~48h，AO-5d和AO相对电导率显著低于对照，处理48h时AO-5d显著低于AO。
在可溶性糖方面，三个处理在整个诱导期均表现出先升高后降低的趋势；低温胁迫12h，三个处理可溶性糖含量大小依次为AO>AO-5d>CK-5d>CK，AO和AO-5d显著高于CK-5d和CK(P<0.05)；处理48h，AO与AO-5d含量仍高于对照，但两者之间无差异。
对茶树叶片中抗氧化酶活性的影响
由图4可看出，低温处理12h，AO-5d中SOD和CAT酶活性均显著高于AO及对照(P<0.05)。低温胁迫48h，AO-5d和AO处理SOD酶活性显著高于CK-5d和CK(P<0.05)。
POD和CAT酶活性均表现为AO-5d>AO>CK-5d≈CK。AO-5d处理POD酶活性显著高于AO，而在CAT酶活中两处理之间无差异。
由此表明，喷施褐藻寡糖有利于提高低温胁迫环境中茶树叶片中抗氧化酶体系的活性，增强茶树的抗逆性。
对茶树叶片中相关基因表达的影响
当植物体受到低温胁迫时，可通过诱导合成具有渗透调节能力物质和保护蛋白质来增强植物体的抵抗低温胁迫的能力。
由图5可见，低温诱导48h，褐藻寡糖处理(AO-5d、AO)过氧化氢酶基因、超氧化物歧化酶基因、谷氨酸-tRNA还原酶基因、叶绿素合酶基因、蔗糖合成酶基因及蔗糖磷酸合成酶基因相对表达丰度均显著上调。
ICECBF-COR网路是目前研究较为清晰、也是比较公认的与植物低温抗性紧密相关的调控网络。
由图5可见，C-重复序列结合因子或脱水响应元件结合因子(CsCBF)、CBF的上游调控基因(CsICE)以及冷诱导基因(CsCOR)相对表达丰度也显著上调(P<0.001)。
喷施褐藻寡糖处理CsCBF、CsICE和CsCOR基因上调表达倍数均在24倍以上，这表明褐藻寡糖能够强烈诱导一系列与茶树耐寒性相关的基因表达，以增强茶树的抗低温能力。
结 论
结果表明，最适宜的褐藻寡糖分子量范围在1000~2000Da、质量浓度为1.0%且在低温胁迫前施用效果最佳。
褐藻寡糖能够缓解叶片叶绿素的降解和水分的散失，提高叶片中SOD、CAT、POD等抗氧化酶活性和可溶性糖含量，增强CsCAT、CsGluTR、CsChls、CsSPS、CsCu/Zn-SOD、CsSUS4、CsCBF、CsICE及CsCOR等基因在叶片中的表达量。
引 用
赵子昕,赵丽,惠海滨,等. 褐藻寡糖对茶树抗寒性影响的研究[J]. 茶叶通讯,2023,50(1):53-60.
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版权说明
文案 | 来源 赵子昕,赵丽,惠海滨,等. 褐藻寡糖对茶树抗寒性影响的研究[J]. 茶叶通讯,2023,50(1):53-60.
图片 | 来源 赵子昕,赵丽,惠海滨,等. 褐藻寡糖对茶树抗寒性影响的研究[J]. 茶叶通讯,2023,50(1):53-60.
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