不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗抗寒性試驗(yàn)

徐龍 唐燕 王新建

摘要：以河南、山西、陜西、遼寧省不同種源酸棗種子播種得到的一年生實(shí)生苗和新疆本地種源不同樹齡（一年生、二年生）、不同株型（直立枝彎曲型、直立枝開叉型、叢生型）酸棗實(shí)生苗為試驗(yàn)材料，測(cè)定不同低溫處理和冬季自然降溫條件下酸棗實(shí)生苗離體枝條的電導(dǎo)率，計(jì)算得到各處理的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率，應(yīng)用Logistic方程建立回歸模型，通過顯著性檢驗(yàn)，結(jié)合Logistic方程拐點(diǎn)確定了酸棗實(shí)生苗枝條細(xì)胞的低溫半致死溫度，以此作為衡量酸棗抗寒性能的數(shù)量指標(biāo)。結(jié)果表明，酸棗實(shí)生苗枝條的電解質(zhì)相對(duì)外滲率均隨溫度的降低而增加，溫度與枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率之間的關(guān)系呈現(xiàn)“S”型曲線變化；不同外地種源酸棗一年生實(shí)生苗抗寒性的高低排序依次為河北省、山西省、遼寧省、陜西省，本地種源酸棗實(shí)生苗不同樹齡抗寒性的高低排序依次為二年生、一年生，本地種源酸棗實(shí)生苗不同株型抗寒性的高低排序依次為直立枝彎曲型、直立枝開叉型、叢生型。

關(guān)鍵詞：酸棗；實(shí)生苗；抗寒性；半致死溫度

中圖分類號(hào)：S665.1；S604+.3；Q948.112+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）06-1325-05

低溫凍害是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)境因素之一，特別是對(duì)于多年生的果樹來(lái)講，一旦受害將影響未來(lái)數(shù)年的收益，甚至?xí)霈F(xiàn)絕產(chǎn)絕收的嚴(yán)重后果，因此果樹相比其他農(nóng)作物在凍后恢復(fù)生產(chǎn)的難度更大[1]。近年來(lái)，新疆維吾爾自治區(qū)（以下簡(jiǎn)稱新疆）的棗（Ziziphus jujuba Mill.）業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅猛，老產(chǎn)區(qū)擴(kuò)大面積、新產(chǎn)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)園建植正如火如荼展開；采用酸棗[Z. jujuba Mill. var. spinosa（Bunge）Hu ex H.F.Chow.]直播建園、次年嫁接的技術(shù)擴(kuò)大棗樹面積收效顯著、成園快速，因此新疆各地對(duì)酸棗種子的需求逐年擴(kuò)大。作為嫁接砧木，新疆栽植的大部分酸棗種源由不同地方引進(jìn)[2]。由于酸棗種子類型差別較大，受種源影響的實(shí)生苗變異也大，使棗樹在生產(chǎn)上的抗逆性表現(xiàn)有所下降。砧木能否抵擋嚴(yán)寒在新疆是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題[3，4]，而有關(guān)酸棗枝條抗寒能力的研究尚鮮見報(bào)道。為此，試驗(yàn)以不同種源酸棗實(shí)生苗、本地酸棗實(shí)生苗不同樹齡及株型為試材，比較不同低溫處理?xiàng)l件下酸棗實(shí)生苗離體枝條的電導(dǎo)率差異，根據(jù)電導(dǎo)率計(jì)算電解質(zhì)相對(duì)外滲率，結(jié)合Logistic方程擬合曲線，用Logistic方程曲線中的拐點(diǎn)溫度來(lái)估計(jì)酸棗實(shí)生苗枝條組織中的低溫半致死溫度（Semi-lethal temperature，LT50），以此作為衡量酸棗抗寒性能的數(shù)量指標(biāo)。并對(duì)不同種源酸棗實(shí)生苗、本地酸棗實(shí)生苗不同樹齡及株型的抗寒性進(jìn)行了分析對(duì)比，以期篩選出抗寒能力強(qiáng)的酸棗類型，為生產(chǎn)上技術(shù)措施的制訂和棗樹理論研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2011年3月，分別將從河南、山西、陜西、遼寧省的棗產(chǎn)區(qū)引進(jìn)的酸棗種子與新疆阿拉爾市出產(chǎn)的酸棗種子同時(shí)播種在塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院園藝站試驗(yàn)地內(nèi)，不同種源單獨(dú)安排在相鄰的試驗(yàn)小區(qū)，待幼苗出土后，保持正常、統(tǒng)一的田間管理。

1.2 方法

1.2.1 自然降溫條件下枝條處理 在2011年10月、11月、12月和2012年1月、2月、3月，于每個(gè)月的中旬，分別在田間選取從河南、山西、陜西、遼寧省種源得到的生長(zhǎng)一致的一年生實(shí)生苗枝條，本地酸棗分別取一年生、二年生實(shí)生苗（在株型方面還有直立枝開叉型、直立枝彎曲型、叢生型3種類型之分），計(jì)有60個(gè)處理；在避開芽眼后剪取下來(lái)，包在濕紗布（以捏住紗布后擠不出水為度）中保存，迅速帶回塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室里，將所有枝條剪成10～15 cm長(zhǎng)的枝段，用自來(lái)水沖洗，除去表面的污物，然后用去離子水沖洗3次，再用干凈濾紙吸干枝條表面水分后，保存在鋪有濕紗布或濕濾紙的瓷盤中[5]。每個(gè)處理30支枝條，3次重復(fù)，每重復(fù)10支枝條；等待下一步的測(cè)定。

1.2.2 人工低溫處理 2011年10月中旬將田間剪取的不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條在實(shí)驗(yàn)室完成前處理后，于枝條末端實(shí)施蠟封，將蠟封后各個(gè)不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條分成相等的若干份，裝入聚乙烯塑料袋中，放于冰箱中（0～4 ℃）保存?zhèn)溆?。每次測(cè)定電導(dǎo)率時(shí)，在獲得了相關(guān)的對(duì)照數(shù)據(jù)后，取參試的枝條放于WD4005低溫試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行低溫處理，分別設(shè)定箱內(nèi)溫度為

-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40 ℃梯度序列，降溫速度為4 ℃/h，達(dá)到目的處理溫度后維持24 h；然后逐步升溫至室溫，升溫速度亦為4 ℃/h[5-7]。計(jì)有70個(gè)處理，每種處理30支枝條，3次重復(fù)，每重復(fù)10支枝條。

1.2.3 枝條電導(dǎo)率測(cè)定與電解質(zhì)相對(duì)外滲率計(jì)算 將所有做電導(dǎo)率測(cè)定的酸棗實(shí)生苗枝條剪成0.5 cm左右的小段，然后各處理都先稱取1 g試樣分別投入三角瓶中，加入50 mL的去離子水，浸泡24 h后，用DDS-11C型電導(dǎo)儀分別測(cè)定枝條浸出液的電導(dǎo)率，重復(fù)3次得到各處理的對(duì)照電導(dǎo)率；再把經(jīng)低溫處理后的各處理枝條剪成0.5 cm左右的小段，然后各稱取1 g試樣投入三角瓶中，加入50 mL的去離子水，浸泡24 h后測(cè)定各浸出液的電導(dǎo)率，重復(fù)3次，得到各自的不同低溫處理電導(dǎo)率；接下來(lái)將各低溫處理后的枝條放入水浴鍋中煮沸1 h，殺死植物組織，再加去離子水補(bǔ)充到原來(lái)溶液的容量，靜置冷卻1 h后再測(cè)定其各自煮沸后浸出液的電導(dǎo)率[5-7]，重復(fù)3次，取均值；用公式計(jì)算各處理枝條的電解質(zhì)相對(duì)外滲率[8]。

電解質(zhì)相對(duì)外滲率=[（低溫處理電導(dǎo)率-對(duì)照電導(dǎo)率）/（煮沸后電導(dǎo)率-對(duì)照電導(dǎo)率）]×100%。

1.3 Logistic方程擬合和低溫半致死溫度計(jì)算

將不同處理溫度與電解質(zhì)相對(duì)外滲率之間的關(guān)系用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行非線性回歸分析[9]，采用Logistic方程y=Wm/（1+ea+bx）來(lái)擬合；方程中，y為植物組織的電解質(zhì)相對(duì)外滲率，特征值Wm是y的理論上限（極限電解質(zhì)相對(duì)外滲率），x表示處理溫度，a、b是方程的待定系數(shù)[10]；為了確定a和b的數(shù)值，可以將Logistic方程轉(zhuǎn)變成電解質(zhì)相對(duì)外滲率與處理溫度的直線方程y=a+bt，通過直線回歸的方法可求得a、b的數(shù)值及相關(guān)系數(shù)；再將數(shù)據(jù)擬合Logistic方程，達(dá)到極顯著水平后，則由Logistic方程求得二級(jí)導(dǎo)數(shù)，得出t=ln（a/b），此時(shí)的特征值t就是方程曲線的拐點(diǎn)溫度，即低溫半致死溫度（LT50）[5]；用試驗(yàn)得到的Logistic方程中的拐點(diǎn)溫度來(lái)估計(jì)酸棗實(shí)生苗枝條的低溫半致死溫度，以此作為衡量酸棗抗寒性能的數(shù)量指標(biāo)[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

試驗(yàn)中得到的電解質(zhì)相對(duì)外滲率的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003軟件進(jìn)行預(yù)處理，采用SPSS 13.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行鄧肯氏新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)（Duncan′s new multiple-range test），并進(jìn)行多重比較（LSD）分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫處理對(duì)酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率的影響

對(duì)酸棗實(shí)生苗枝條在不同低溫處理?xiàng)l件下得到的電解質(zhì)相對(duì)外滲率取平均值后作圖，得到圖1。從圖1可見，酸棗實(shí)生苗枝條在不同的低溫環(huán)境下，電解質(zhì)相對(duì)外滲率的動(dòng)態(tài)變化呈“S”型曲線。從圖1還可以看出，隨著處理溫度的降低，酸棗實(shí)生苗枝條的電解質(zhì)相對(duì)外滲率不斷增加；在低溫處理高位（-10～-15 ℃），枝條的電解質(zhì)相對(duì)外滲率上升平緩；而在低溫處理中位（-15～-30 ℃），枝條的電解質(zhì)相對(duì)外滲率急劇上升；到低溫處理低位（-30～-40 ℃），枝條的電解質(zhì)相對(duì)外滲率又趨于平緩。在電解質(zhì)相對(duì)外滲率水平急劇增加的-15～-30 ℃區(qū)間，半致死溫度（LT50）就處在其中，說明在這個(gè)低溫范圍內(nèi)，低溫對(duì)酸棗實(shí)生苗枝條細(xì)胞膜的破壞效應(yīng)最大，這與前人的研究結(jié)果是相吻合的[12-14]。

2.2 不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率的差異比較

2.2.1 不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條在自然環(huán)境溫度下電解質(zhì)相對(duì)外滲率的變化 不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條在自然環(huán)境溫度下電解質(zhì)相對(duì)外滲率的動(dòng)態(tài)變化情況見圖2。從圖2可以看出，隨著時(shí)間的進(jìn)程，酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率表現(xiàn)出先上升、后下降的變化趨勢(shì)，在2012年1月達(dá)到峰值，說明在隆冬時(shí)節(jié)的環(huán)境低溫對(duì)酸棗的傷害最大；其中一年生叢生株型酸棗實(shí)生苗在每個(gè)月的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率都高于其他參試材料，說明其抗寒能力最弱；而在同一時(shí)間的二年生叢生株型酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率小于同株型的一年生酸棗實(shí)生苗枝條，說明二年生酸棗的抗寒能力優(yōu)于一年生的。從整體情況看，河北省種源的酸棗抗寒能力強(qiáng)于其他酸棗種源地，不同外地種源酸棗一年生實(shí)生苗抗寒性的高低排序依次為河北省、山西省、遼寧省、陜西省。

2.2.2 不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條在室內(nèi)低溫處理下電解質(zhì)相對(duì)外滲率的變化 不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條在室內(nèi)低溫處理下電解質(zhì)相對(duì)外滲率的動(dòng)態(tài)變化情況見表1，從表1可知，在室內(nèi)低溫脅迫處理下，酸棗實(shí)生苗枝條的電解質(zhì)相對(duì)外滲率隨著低溫脅迫的加大而呈正相關(guān)變化，不同種源、樹齡、株型酸棗實(shí)生苗枝條在同一低溫處理下的電解質(zhì)相對(duì)外滲率各異。其中，河北省種源的一年生酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率小于其他外地種源的，本地種源叢生株型的酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他株型的（同一樹齡），說明叢生株型酸棗的抗寒能力最弱；二年生酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率小于一年生酸棗實(shí)生苗枝條。說明二年生酸棗的抗寒能力大于一年生酸棗，這與在自然環(huán)境溫度下酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率的變化是類似的。

從表1還可見，參試材料在-10 ℃低溫處理下，枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率處在15.79%～27.43%水平，其中本地種源二年生直立枝開叉株型與本地種源二年生直立枝彎曲株型的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率最低，分別為15.79%、16.02%；LSD分析結(jié)果顯示，2材料之間沒有顯著性差異（P>0.05），而與其他參試材料的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率呈極顯著差異水平（P<0.01）。

在-15 ℃低溫處理下，參試材料的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率處在16.49%～31.54%水平，其中本地種源二年生直立枝開叉株型和本地種源二年生直立枝彎曲株型的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率最低，分別為16.49%、17.29%；LSD分析結(jié)果顯示，2材料之間沒有顯著性差異（P>0.05），而與其他大部分參試材料的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率呈極顯著差異水平（P<0.01）。

在-20 ℃低溫處理下，參試材料的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率處在24.41%～38.65%水平，其中河北省、陜西省種源的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率最低，分別為24.41%、24.95%；LSD分析結(jié)果顯示，2材料之間沒有顯著性差異（P>0.05），而與其他大部分參試材料的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率呈極顯著差異水平（P<0.01）。

在-25 ℃低溫處理下，，參試材料的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率接近50%，甚至達(dá)50%以上，說明各處理酸棗枝條的半致死溫度在此附近。而當(dāng)?shù)蜏靥幚沓^-30 ℃后，所有參試材料的枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率都超過了50%。

2.3 不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率的Logistic方程擬合與低溫半致死溫度計(jì)算

試驗(yàn)對(duì)不同種源、樹齡、株型的酸棗實(shí)生苗枝條在低溫處理下電解質(zhì)相對(duì)外滲率的Logistic方程擬合及其特征值進(jìn)行了表征，結(jié)果見表2。由表2可以看出，所有參試材料的曲線相關(guān)系數(shù)（R2）都達(dá)0.92以上。經(jīng)F檢驗(yàn)均達(dá)到了極顯著水平，說明處理溫度與電解質(zhì)相對(duì)外滲率所擬合的Logistic方程擬合度較好；用Logistic方程中的拐點(diǎn)溫度可以估計(jì)酸棗實(shí)生苗枝條組織的低溫半致死溫度，并以此作為酸棗實(shí)生苗抗寒性能的數(shù)量指標(biāo)。從不同外地種源的酸棗實(shí)生苗枝條處理來(lái)看，河北省種源的低溫半致死溫度（-28.05 ℃）略低于山西省、遼寧省、陜西省種源（分別是-27.86、-27.25、-25.64 ℃）的酸棗，反映出其在外地種源中抗寒性最好。從不同樹齡的本地種源酸棗實(shí)生苗枝條處理來(lái)看，二年生的低溫半致死溫度（直立枝開叉株型為-33.82 ℃、叢生株型為-33.33 ℃、直立枝彎曲株型為-34.36 ℃）都低于一年生的（直立枝開叉株型為-30.32 ℃、叢生株型為-21.68 ℃、直立枝彎曲株型為-32.70 ℃），說明二年生的酸棗實(shí)生苗抗寒能力強(qiáng)于一年生的。從不同株型的本地種源酸棗實(shí)生苗枝條處理來(lái)看，以直立枝彎曲株型的低溫半致死溫度最低，其二年生為-34.36 ℃、一年生為-32.70 ℃，說明其抗寒性最強(qiáng)；以叢生株型的低溫半致死溫度最高，其二年生為-33.33 ℃、一年生為-21.68 ℃，顯示出其抗寒性最差。這個(gè)結(jié)果與前面在自然環(huán)境溫度下酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率的動(dòng)態(tài)變化結(jié)論是一致的。

3 小結(jié)與討論

3.1 不同低溫處理對(duì)酸棗實(shí)生苗枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率的影響

植物細(xì)胞膜不僅是細(xì)胞與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換的主要通道，也是感受環(huán)境脅迫最敏感的的器官；當(dāng)植物受逆境（如低溫）影響時(shí)，細(xì)胞膜首先受到傷害，使之透性增大，從而使細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，以致植物細(xì)胞浸提液的電導(dǎo)率增大[15]。電導(dǎo)法是采用人工低溫處理將植物組織凍傷，通過改變其生物膜透性、增加組織滲透液內(nèi)的電導(dǎo)率，再用電導(dǎo)率計(jì)算電解質(zhì)相對(duì)外滲率，從而確定植物抗寒性差異的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)方法[16，17]。試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著處理溫度的降低，參試酸棗各材料枝條由電導(dǎo)率推導(dǎo)出的電解質(zhì)相對(duì)外滲率隨之增加，溫度與枝條電解質(zhì)相對(duì)外滲率之間的關(guān)系呈現(xiàn)“S”型曲線變化，反映出在電解質(zhì)相對(duì)外滲率水平急劇增加的-15～-30 ℃區(qū)間隱含有酸棗實(shí)生苗枝條的半致死溫度。

3.2 酸棗實(shí)生苗抗寒性比較

通過植物種子來(lái)源的對(duì)比試驗(yàn)，能有效地利用不同種源的優(yōu)良性狀。因?yàn)榄h(huán)境是一個(gè)不斷變化的綜合因子，當(dāng)?shù)氐闹参镌诮?jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇、適應(yīng)過程中，可能在某些性狀方面存續(xù)著有利于生存、生長(zhǎng)的遺傳特性，而且差異明顯的種源間其保留的遺傳差異常常是個(gè)體間遺傳差異的若干倍以上[18-20]。通過對(duì)冬季自然降溫以及人工室內(nèi)低溫試驗(yàn)處理下的酸棗實(shí)生苗離體枝條進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)定，結(jié)合電解質(zhì)相對(duì)外滲率的Logistic方程擬合計(jì)算出的低溫半致死溫度，并對(duì)低溫半致死溫度做比較分析，結(jié)果在試驗(yàn)范圍內(nèi)，除本地種源外，不同外地種源酸棗一年生實(shí)生苗抗寒性的高低排序依次為河北省、山西省、遼寧省、陜西?。徊煌瑯潺g本地酸棗實(shí)生苗抗寒性的高低排序依次為二年生、一年生，不同株型本地酸棗實(shí)生苗抗寒性的高低排序依次為直立枝彎曲型、直立枝開叉型、叢生型。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，自然降溫和人工低溫處理得到的試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，證明電導(dǎo)法在確認(rèn)酸棗實(shí)生苗抗寒性上比較準(zhǔn)確，而且操作方便；配合Logistic方程建立的回歸模型求出的酸棗實(shí)生苗低溫半致死溫度可以作為衡量酸棗抗寒能力的指標(biāo)。

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