橡膠無性系湛試327—13苗期生長(zhǎng)及抗寒生理研究

賀軍軍 姚艷麗 戴小紅 程儒雄 羅萍 李維國(guó)

摘 要 通過對(duì)橡膠無性系湛試327-13生產(chǎn)性系比試驗(yàn)區(qū)和高級(jí)系比試驗(yàn)區(qū)苗期生長(zhǎng)及抗寒性調(diào)查，并對(duì)葉片抗寒生理指標(biāo)進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：湛試327-13生長(zhǎng)速度與93-114相等，比GT1快；湛試327-13寒害級(jí)別比GT1輕0.32～1.25級(jí)，比93-114輕0.01～0.73級(jí)。在自然低溫條件下，湛試327-13葉片抗寒生理指標(biāo)中可溶性糖含量、淀粉含量、SOD活性及MDA含量均高于對(duì)照93-114，而可溶性蛋白質(zhì)含量和POD活性略低于93-114。綜上所述，湛試327-13的抗寒性和增粗與93-114相等，比GT1抗寒性好且增粗快。

關(guān)鍵詞 湛試327-13；幼苗生長(zhǎng)；抗寒性；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào) S794.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

天然橡膠為四大工業(yè)原料之一，是重要的戰(zhàn)略性物資，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[1]。橡膠樹原產(chǎn)于南美洲亞馬遜河流域，屬于熱帶雨林樹種，是喜高溫喜濕作物。自新中國(guó)成立以來，橡膠樹已成功在中國(guó)的海南、云南和廣東獲得大面積種植[1]。隨著中國(guó)的新品種選育及抗寒種植材料篩選，橡膠種植業(yè)已得到鞏固和提高，種植面積與產(chǎn)量位于世界的第4位和第6位[2]。

但在中國(guó)，尤其是2007～2008年嚴(yán)重寒害以來，近幾年的氣候變化異常，出現(xiàn)極端低溫，寒冷災(zāi)害加重，橡膠種植業(yè)受到嚴(yán)重阻礙，每年都會(huì)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失[3-6]，嚴(yán)重影響橡膠生產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，而該影響以廣東墾區(qū)最為嚴(yán)重。因此，研究橡膠樹的抗寒性對(duì)穩(wěn)定中國(guó)尤其是廣東墾區(qū)的橡膠產(chǎn)業(yè)具有重要意義。

橡膠無性系湛試327-13是南亞熱帶作物研究所1973年人工授粉，其親本為93-114×PR107，前期部分研究材料證明湛試327-13是一個(gè)速生、抗寒性好、產(chǎn)量高的新品系，無不良副性狀；該品系雖然在前期進(jìn)行了前哨點(diǎn)的抗寒試驗(yàn)，但未在不同區(qū)域進(jìn)行生產(chǎn)性的多點(diǎn)試驗(yàn)[7]。2008年初寒害過后進(jìn)行的多點(diǎn)調(diào)查證明了該品系的抗寒性良好，但試驗(yàn)布置不夠規(guī)范，幼樹也未設(shè)置與93-114的對(duì)照[8]。因此，有必要進(jìn)一步通過規(guī)范設(shè)計(jì)對(duì)湛試327-13的生長(zhǎng)及抗寒性進(jìn)行研究，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

橡膠樹抗寒能力的評(píng)價(jià)仍然以自然低溫條件下的形態(tài)特征表現(xiàn)為主，根據(jù)橡膠樹寒害后的外部形態(tài)特征判斷受害程度[9-10]。但在低溫條件下，橡膠樹生理生化和基因表達(dá)方面都發(fā)生了一定規(guī)律的變化： （1）原生質(zhì)膜的變化及電導(dǎo)率[11-15]； （2）細(xì)胞生理與形態(tài)特征[16-19]； （3）產(chǎn)生的有害物質(zhì)MDA、H2O2、NO等[20-21]； （4）滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸、可溶性糖和蛋白質(zhì)等[22]； （5）保護(hù)酶SOD、POD、酯酶等[23-25]； （6）水分及物質(zhì)代謝[26-28]； （7）基因表達(dá)[29-33]。上述研究結(jié)果表明，通過對(duì)橡膠樹生理生化等方面的綜合研究，可以對(duì)橡膠樹的寒害變化和受害機(jī)理進(jìn)行深入研究。

本研究在湛試327-13無性系前期研究的基礎(chǔ)上，在廣東、廣西不同生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行區(qū)域試種，并規(guī)范設(shè)計(jì)對(duì)照；對(duì)其幼樹的生長(zhǎng)情況和抗寒性進(jìn)行跟蹤調(diào)查；在2010～2011年冬春低溫條件下，對(duì)試驗(yàn)區(qū)葉片的抗寒生理指標(biāo)進(jìn)行分析測(cè)試；可為該無性系的種植適應(yīng)性、品種審定及大面積推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品系湛試327-13、GT1（對(duì)照1）和93-114（對(duì)照2）的芽條分別取自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院湛江實(shí)驗(yàn)站橡膠增殖圃，砧木為GT1膠園種子所培育的苗木。2009年分別在廣西農(nóng)墾火光農(nóng)場(chǎng)、廣東省卅嶺農(nóng)場(chǎng)和三葉農(nóng)場(chǎng)等建立了湛試327-13生產(chǎn)性系比試驗(yàn)區(qū)，2010年在廣東省紅十月農(nóng)場(chǎng)建立了湛試327-13高級(jí)系比試驗(yàn)區(qū)。膠園撫管按照生產(chǎn)常規(guī)管理。

1.2 方法

1.2.1 數(shù)據(jù)和樣品采集 橡膠樹莖圍：在距地面1 m處用皮尺測(cè)量橡膠樹圍莖。

橡膠樹寒害調(diào)查：參照華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)主編的《橡膠栽培學(xué)》（第3版）[1]。

根據(jù)天氣溫度變化，在2011年11月10日、12月3日和12月26日對(duì)標(biāo)記的固定橡膠幼樹進(jìn)行葉片采集，所經(jīng)受最低溫度分別是15、9和7 ℃，空氣濕度分別為71%、57%和73%，采集的葉片為穩(wěn)定葉，放封口袋中用冰盒保存到試驗(yàn)室，置于零下40 ℃低溫保存。

1.2.2 測(cè)試指標(biāo)及方法 MDA含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定；淀粉含量采用碘顯色法測(cè)定；可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)G250測(cè)定；SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定；POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)的平均值，采用Microsoft Excel 2003和SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncans進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 橡膠樹幼樹生長(zhǎng)調(diào)查

由表1可知，通過對(duì)生產(chǎn)系比試驗(yàn)區(qū)苗木調(diào)查結(jié)果顯示，2010～2011年度，湛試327-13莖圍平均增粗5.31 cm，GT1平均增粗3.61 cm，93-114平均增粗5.11 cm；2011～2012年度，湛試327-13莖圍平均增粗8.01 cm，GT1平均增粗5.37 cm，93-114平均增粗6.01 cm。說明湛試327-13苗期生長(zhǎng)速度于GT1和93-114。而高級(jí)系比試驗(yàn)區(qū)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：湛試327-13年度平均增粗比93-114慢0.067 cm（按3 a計(jì)算）（表2）。

2.2 橡膠樹幼樹寒害情況

2010～2011年冬春低溫寒害調(diào)查結(jié)果顯示：湛試327-13平均寒害級(jí)別比GT1輕0.32～1.25級(jí)，4～6級(jí)所占比例少4.44%～13.34%；比93-114輕0.64～0.73級(jí)，4～6級(jí)所占比例少6.3%～16.11%（表3）。高級(jí)系比試驗(yàn)區(qū)湛試327-13在2010～2011年度冬春寒害中比93-114輕0.01級(jí)（表4）。

2.3 自然低溫條件下橡膠樹幼樹生理生化指標(biāo)變化

2.3.1 可溶性糖含量的變化 由圖1可知，隨著溫度的降低，可溶性糖含量表現(xiàn)為先降后升的變化趨勢(shì)，下降幅度高于上升幅度。不同溫度條件下，湛試327-13可溶性糖含量高于93-114。15 ℃條件下，湛試327-13可溶性糖含量較對(duì)照93-114高30%，差異顯著；9和7 ℃低溫條件下，湛試327-13分別比對(duì)照高7%和9%，差異不顯著。

2.3.2 可溶性蛋白質(zhì)含量的變化 由圖2可以看出，橡膠幼樹不同品種（系）不同溫度條件下，可溶性蛋白質(zhì)含量的變化趨勢(shì)不同。隨著溫度降低，湛試327-13可溶性蛋白質(zhì)含量變化幅度較小，差異不顯著。對(duì)照93-114可溶性蛋白質(zhì)含量隨著溫度的降低而升高，低溫7 ℃較15、9 ℃分別提高了43.6%和21.3%。15和9 ℃條件下，2品種（系）可溶性蛋白質(zhì)含量差異不顯著，7 ℃條件下，對(duì)照93-114可溶性蛋白質(zhì)含量較湛試327-13高34.5%。

2.3.3 淀粉含量的變化 由圖3可知，湛試327-13和對(duì)照93-114中淀粉含量隨著溫度的降低，表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢(shì)。同一溫度條件下，湛試327-13淀粉含量分別較對(duì)照93-114高18.6%、51.8%和171.5%。方差分析結(jié)果表明，除15 ℃條件下差異不顯著外，在9和7 ℃條件下，湛試327-13淀粉含量與對(duì)照93-114差異極顯著。

2.3.4 MDA含量的變化 由圖4可以看出，橡膠幼樹MDA含量隨著溫度的降低而升高。同一溫度條件下，湛試327-13中MDA含量高于對(duì)照93-114，15、9和7 ℃分別比對(duì)照高15.8%、43.8%和0.7%。

2.3.5 SOD活性的變化 由圖5可以看出，隨著溫度的降低，SOD活性表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢(shì)。在15 ℃條件下，湛試327-13與對(duì)照93-114的SOD活性基本一致，差異不顯著。在9 ℃條件下，湛試327-13的SOD活性較對(duì)照提高了14.9%，差異顯著。在7 ℃條件下，湛試327-13較對(duì)照提高了7.6%。整體來看，對(duì)照93-114的SOD活性較穩(wěn)定，波動(dòng)幅度較小。

2.3.6 POD活性的變化 由圖6可知，隨著溫度的降低，橡膠幼樹中POD活性的變化趨勢(shì)與SOD活性的變化趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢(shì)，但其變化幅度不同。在15 ℃條件下，湛試327-13的POD活性較對(duì)照低42.8%；溫度降至9 ℃，湛試327-13的POD活性迅速提高，與對(duì)照93-114的POD活性基本一致。溫度再降至7 ℃，湛試327-13的POD活性的下降幅度大于對(duì)照93-114，較對(duì)照降低了14.1%。

3 討論與結(jié)論

1～3齡幼樹期湛試327-13的生長(zhǎng)速度比GT1快，與93-114相等。湛試327-13具有較強(qiáng)的抗寒能力，其寒害級(jí)別比GT1輕0.32～1.25級(jí)，比93-114輕0.01～0.73級(jí)。試驗(yàn)結(jié)果與李土榮等[7-8]報(bào)道的結(jié)果基本一致。

生理生化指標(biāo)的鑒定是根據(jù)低溫脅迫下，植物為了適應(yīng)低溫而產(chǎn)生一系列復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，抗寒能力不同的植物表現(xiàn)出不同的生理生化指標(biāo)的變化，但植物的生理過程是復(fù)雜的，并且各種生理生化變化之間相互作用、相互影響，單一指標(biāo)不能反映植物的真正抗寒能力，因此許多研究者用生理生化指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)植物的抗寒性，取得了一定的成果[20-22，24]。對(duì)湛試327-13生產(chǎn)性系比試驗(yàn)區(qū)在2010～2011年冬春前后（最低溫度分別是15、9和7 ℃）葉片抗寒生理指標(biāo)進(jìn)行的分析測(cè)試，評(píng)價(jià)了該品系在自然條件下的抗寒性：隨著溫度的降低，湛試327-13葉片可溶性蛋白保持穩(wěn)定、93-114逐步升高；湛試327-13和93-114淀粉含量表現(xiàn)為先升高后下降；可溶性糖含量湛試327-13和93-114表現(xiàn)出先下降后升高的趨勢(shì)；葉片MDA含量隨著溫度的降低而升高，最低溫度在7 ℃時(shí)，湛試327-13和93-114的MDA含量分別比15 ℃時(shí)增加了11.1%、107.9%、102.3%和139.9%，湛試327-13的MDA含量增加的幅度最小，說明其細(xì)胞膜受損害程度較??；2品種（系）POD和SOD活性表現(xiàn)出一致的變化趨勢(shì)。

綜上所述，湛試327-13在自然低溫條件下，細(xì)胞保護(hù)性物質(zhì)保持維持穩(wěn)定狀態(tài)，并在較強(qiáng)酶系統(tǒng)的保護(hù)下，能及時(shí)清除破壞性物質(zhì)，從而維持正常代謝，降低低溫寒害造成的傷害。MDA是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，對(duì)質(zhì)膜有毒害作用，其含量可反映植物遭受逆境傷害的程度。隨著溫度的降低，湛試327-13 MDA含量增加的幅度最小，說明其具有較強(qiáng)的抗寒性。這與李明謙[24]和莫廷輝等[9]對(duì)橡膠樹新品種抗寒性進(jìn)行生理鑒定結(jié)果相似。在低溫脅迫條件下，一方面湛試327-13通過代謝增加可溶性糖和可溶性蛋白含量，保護(hù)細(xì)胞免受或減弱傷害；另一方面，通過增強(qiáng)POD、SOD和CAT酶的活性，及時(shí)清除超氧自由基和過氧化氫等有毒物質(zhì)，從而降低對(duì)細(xì)胞膜的損傷。

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