以電導(dǎo)法評(píng)價(jià)12個(gè)石榴品種的抗寒性

劉 霞 ，侯樂(lè)峰 ，郝兆祥 ，畢潤(rùn)霞，李昭慧，馬 敏 ，張立華

（1.棗莊市石榴研究中心，山東 棗莊 277300；2.棗莊學(xué)院 棗莊市石榴工程技術(shù)研究中心，山東 棗莊 277160）

以電導(dǎo)法評(píng)價(jià)12個(gè)石榴品種的抗寒性

劉 霞1，侯樂(lè)峰1，郝兆祥1，畢潤(rùn)霞1，李昭慧1，馬 敏1，張立華2

（1.棗莊市石榴研究中心，山東 棗莊 277300；2.棗莊學(xué)院 棗莊市石榴工程技術(shù)研究中心，山東 棗莊 277160）

凍害是目前石榴商業(yè)化生產(chǎn)中最重要的限制因子之一。為給抗寒石榴種質(zhì)的挖掘與篩選、石榴抗寒機(jī)理的深入研究和抗寒石榴的栽培生產(chǎn)提供理論依據(jù)，使用電導(dǎo)法測(cè)定了12個(gè)石榴品種1年生休眠枝在不同低溫處理下的相對(duì)電導(dǎo)率，并擬合Logistic方程，計(jì)算了其半致死溫度。結(jié)果表明：隨著處理溫度的降低即低溫脅迫的加強(qiáng)，枝條組織的相對(duì)電導(dǎo)率呈“S”型曲線增長(zhǎng)，各處理溫度下不同品種的相對(duì)電導(dǎo)率間有顯著性差異；供試石榴品種的半致死溫度范圍為－7.59～－12.60 ℃；供試的12個(gè)石榴品種其抗寒性的強(qiáng)弱次序?yàn)椋簬F城三白甜＞嶧城青皮崗榴＞臨潼凈皮甜＞寧津青皮酸＞嶧城復(fù)瓣白＞寧津三白酸＞太行紅＞嶧城大青皮甜＞嶧城青皮馬牙甜＞嶧城大紅皮甜＞新疆和田甜＞突尼斯軟籽。

石榴；電導(dǎo)率；抗寒性；半致死溫度

石榴Punica granatumL.原產(chǎn)于伊朗、阿富汗等國(guó)，喜溫畏寒，不能長(zhǎng)期生存在低于－15 ℃的環(huán)境中[1]。近年來(lái)，我國(guó)氣候異常，石榴凍害時(shí)有發(fā)生，給石榴生產(chǎn)帶來(lái)了很大的損失，降低凍害損失是當(dāng)前石榴生產(chǎn)中亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。目前，有關(guān)石榴抗寒性的研究報(bào)道較少[2-3]，特別是對(duì)石榴主產(chǎn)區(qū)、主栽品種抗寒性的研究報(bào)道更少。因此，測(cè)定不同石榴品種的抗寒性，篩選抗寒性石榴品種，對(duì)石榴產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

植物抗寒性的評(píng)定方法很多，電解質(zhì)滲出率法是目前植物抗寒性鑒定中最常用的方法之一[4-6]。本研究用電導(dǎo)法測(cè)定了12個(gè)石榴品種1年生休眠枝條在不同低溫條件下的電解質(zhì)滲出率，評(píng)價(jià)了不同石榴品種的抗寒性，以期為抗寒石榴種質(zhì)的挖掘與篩選、石榴抗寒機(jī)理的深入研究和抗寒石榴的栽培生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗(yàn)材料取自山東省棗莊市嶧城區(qū)中國(guó)石榴種質(zhì)資源圃。供試石榴品種為山東嶧城的嶧城三白甜、嶧城青皮崗榴、嶧城大紅皮甜、嶧城大青皮甜、嶧城馬牙甜、嶧城復(fù)瓣白，寧津三白酸、寧津青皮酸；河北主栽品種太行紅；陜西主栽品種臨潼凈皮甜；新疆主栽品種和田甜；還有國(guó)外石榴品種突尼斯軟籽。供試12個(gè)石榴品種及其產(chǎn)區(qū)詳見(jiàn)表1。于2014年2月22日隨機(jī)選取栽培管理基本相同、粗細(xì)均勻一致的1年生休眠枝，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

表1 供試石榴品種及其產(chǎn)區(qū)Table 1 Cultivars and origins of the tested pomegranate

1.2 方 法

1.2.1 低溫脅迫處理

將采集的枝條分別剪成10 cm左右的小段，每個(gè)供試品種各分成9份，將其中8份（每個(gè)處理溫度1份）的兩端蠟封，用保鮮膜包裹，置于高低溫濕熱試驗(yàn)箱（BAGW-100）內(nèi)，進(jìn)行梯度降溫冷凍處理。溫度梯度分別設(shè)置為－8、－10、－12、－14、－16、－18、－20、－24 ℃，將室溫設(shè)為對(duì)照溫度。降溫速度為 2 ℃/h，將處理溫度降至目的溫度后維持24 h，然后取出1份枝條恢復(fù)至室溫，對(duì)其余枝條仍繼續(xù)進(jìn)行降溫處理。

1.2.2 相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定方法

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將處理好的枝條避開(kāi)芽眼、節(jié)點(diǎn)，剪成5 mm的小段，稱取0.5 g，放入25 mL的具塞試管中，加入15 mL去離子水。放入震蕩儀中，在25 ℃條件下震蕩90 min，用電導(dǎo)率儀（上海雷磁DDSJ-308F型）測(cè)定各試管內(nèi)溶液的初始電導(dǎo)率值，然后封口于沸水中煮20 min，冷卻至室溫后測(cè)定其終電導(dǎo)率值。每個(gè)處理3次重復(fù)。

相對(duì)電導(dǎo)率(%)＝初電導(dǎo)率/終電導(dǎo)率×100。

1.2.3 拐點(diǎn)溫度的計(jì)算方法

參照王文舉等人[7]的計(jì)算方法，將各處理溫度下的相對(duì)電導(dǎo)率（y）和各處理溫度（x）的關(guān)系用Logistic方程y＝k/(1＋ae－bx) （e為自然對(duì)數(shù)）進(jìn)行擬合。當(dāng)擬合度（R）顯著時(shí)計(jì)算拐點(diǎn)溫度（即半致死溫度LT50）。通過(guò)擬合求出k、a、b各參數(shù)的值，然后計(jì)算拐點(diǎn)溫度，計(jì)算公式如下：

采用Execl（2003）和SPSS（16.0）軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫下不同石榴品種的電導(dǎo)率

不同低溫處理下各石榴品種枝條相對(duì)電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)如圖1所示。隨著處理溫度的降低，12個(gè)供試品種的相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)出先緩慢升高，隨著溫度的繼續(xù)下降其相對(duì)電導(dǎo)率陡增，然后再緩慢上升，漸漸趨于平穩(wěn)的“S”型變化曲線。這一測(cè)定結(jié)果說(shuō)明，隨著溫度的降低，細(xì)胞膜的損傷程度加重，其膜透性增加，直到最后細(xì)胞死亡，電導(dǎo)率趨于平穩(wěn)。

圖1 低溫處理下12個(gè)品種石榴枝條的相對(duì)電導(dǎo)率Fig. 1 Relative electrical conductivities of branches of 12 pomegranate cultivars under low temperature treatments

在各處理溫度下12個(gè)品種的相對(duì)電導(dǎo)率間存在顯著性差異（見(jiàn)表2）。其中，突尼斯軟籽品種在各處理溫度下的相對(duì)電導(dǎo)率均高于其他品種，突尼斯軟籽在未經(jīng)低溫處理時(shí)的相對(duì)電導(dǎo)率為42.3%，其電導(dǎo)率在－8 ℃時(shí)為43.5%，從－10 ℃降至－18 ℃，其電導(dǎo)率自47.7%陡增至78%。嶧城三白甜在各處理溫度下的相對(duì)電導(dǎo)率則較其他品種低。未經(jīng)低溫處理時(shí)嶧城三白甜的相對(duì)電導(dǎo)率為30.1%，從－10 ℃至－20 ℃，其電導(dǎo)率從32.3%增至60.0%，至－24 ℃時(shí)緩增至61.0%。其余各品種其相對(duì)電導(dǎo)率間的差異不大。

表2 不同品種石榴枝條在不同處理溫度下的相對(duì)電導(dǎo)率?Table 2 Relative electric conductivities of branches of different pomegranate cultivars at different treating temperatures

2.2 不同品種石榴的半致死溫度

在經(jīng)過(guò)一系列的低溫處理后，石榴枝條組織的相對(duì)電導(dǎo)率與不同處理溫度間呈明顯的“S”型相關(guān)變化曲線。用Logistic方程擬合，12個(gè)供試石榴品種均達(dá)到極顯著水平（R＝0.9154～0.981 8，R0.017＝0.797 7），說(shuō)明在不同低溫處理下各供試品種的相對(duì)電導(dǎo)率遵循Logistic方程的變化規(guī)律，與半致死溫度呈線性關(guān)系，擬合結(jié)果可靠，精確度高。在供試的12個(gè)品種中，半致死溫度最低的為嶧城三白甜（－12.6 ℃），其后是嶧城青皮崗榴（－10.9 ℃）、臨潼凈皮甜（－10.5 ℃）、寧津青皮酸（－10.4 ℃）、嶧城復(fù)瓣白（－10.4 ℃）；較高的有寧津三白酸（－9.87 ℃）、太行紅（－9.74 ℃）、嶧城大青皮甜（－9.18 ℃）、嶧城青皮馬牙甜（－9.10 ℃）、嶧城大紅皮甜（－9.06 ℃）；最高的是新疆和田甜（－8.08 ℃）和突尼斯軟籽（－7.59 ℃）。半致死溫度最低的嶧城三白甜其半致死溫度比突尼斯軟籽的低5.01 ℃。

3 結(jié)論與討論

3.1 處理溫度與石榴1年生休眠枝組織細(xì)胞膜透性的關(guān)系

植物受低溫影響后其細(xì)胞膜透性會(huì)不同程度地增大，電解質(zhì)外滲，胞間物質(zhì)濃度增大，植物細(xì)胞浸取液的電解質(zhì)濃度增大，使得電導(dǎo)率值變大。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著處理溫度的降低各石榴品種的相對(duì)電導(dǎo)率增加（見(jiàn)表2），說(shuō)明隨著溫度降低石榴枝條組織細(xì)胞膜透性不斷增加，各處理溫度的相對(duì)電導(dǎo)率均呈明顯的“S”型曲線變化（如圖1），這與宋尚偉等人[8]、楊雪梅等人[4]的研究結(jié)果吻合。高志紅等人[9]也認(rèn)為，植物組織遭受低溫傷害時(shí)，其膜透性增加，且溫度不同遭受傷害的程度也不同，膜透性的變化也不一樣，輕度傷害后膜的透性尚可恢復(fù)。因此，膜傷害存在一個(gè)臨界溫度。膜透性可逆與否取決于所受低溫與臨界溫度的關(guān)系，即高于這個(gè)溫度時(shí)，膜透性的破壞是可逆或半可逆的，反之，則不可逆。本研究中將各處理溫度下的相對(duì)電導(dǎo)率和處理溫度用Logistic方程進(jìn)行擬合，計(jì)算出了各供試品種石榴的臨界溫度即半致死溫度，可為果農(nóng)在石榴生產(chǎn)過(guò)程中防寒防凍提供理論依據(jù)。

3.2 石榴的抗寒性與其品種的關(guān)系

抗寒性是植物在對(duì)低溫環(huán)境的長(zhǎng)期適應(yīng)中通過(guò)本身的遺傳變異和自然選擇而獲得的一種抗寒能力。不同石榴品種的抗寒性可能不同，抗寒性較強(qiáng)的品種其細(xì)胞受害程度輕；反之，抗寒性差的品種其膜透性增加得大，不能恢復(fù)正常[10]，受害較重。半致死溫度的高低與抗寒力的強(qiáng)弱之間呈負(fù)相關(guān)性，即半致死溫度越低其抗寒力越強(qiáng)，半致死溫度越高其抗寒力越弱。

表3 12個(gè)品種石榴枝條在低溫處理下相對(duì)電導(dǎo)率的回歸方程及其低溫半致死溫度?Table 3 Regression equation of relative electrical conductivities and half-lethal temperatures of 12 pomegranate cultivars under low temperature treatments

12個(gè)供試石榴品種的半致死溫度不同，說(shuō)明其抗寒性有差異。在12個(gè)供試石榴品種中，半致死溫度最低的為嶧城三白甜石榴（－12.6 ℃），其抗寒性最強(qiáng)；半致死溫度最高的為突尼斯軟籽石榴（－7.59 ℃），其抗寒性最弱，這與宋尚偉等人[8]的研究結(jié)果吻合；其余品種的半致死溫度為－10.40～－8.08 ℃，其抗寒性介于嶧城三白甜和突尼斯軟籽石榴之間。從理論上講，新疆和田甜應(yīng)屬于抗寒性強(qiáng)的品種，但文中的研究結(jié)果顯示，其半致死溫度為－8.8 ℃，說(shuō)明其屬于抗寒性弱的品種，這可能與其在新疆長(zhǎng)期匍匐栽植、整株埋土越冬的栽培方式有關(guān)[11]。雖然試驗(yàn)中各品種的半致死溫度相差不是很大，但在冬天實(shí)際的低溫環(huán)境下，半致死溫度低的品種其生長(zhǎng)表現(xiàn)明顯優(yōu)于半致死溫度高的其他石榴品種，因此，對(duì)抗寒機(jī)制的深入研究將有助于解決實(shí)際種植中石榴不耐寒的問(wèn)題。

本試驗(yàn)材料為離體枝條，加之影響植物抗寒性的因素較多，因此在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中低溫變化對(duì)石榴抗寒性的影響問(wèn)題還有待進(jìn)一步的研究。盡管如此，本研究從測(cè)定的12個(gè)供試品種石榴枝條組織在不同低溫脅迫下的相對(duì)電導(dǎo)率入手，求出其半致死溫度，確定了其寒害的臨界溫度，這為今后研究石榴抗寒性弱的分子機(jī)理，尋找提高石榴耐寒性的新途徑提供了理論依據(jù)。

[1]Ali Akbar, Ghasemi Soloklui, Ahmad Ershadi. Evaluation of cold hardiness in seven Iranian commercial pomegranate (Punica granatumL) cultivars [J].HORTSCIENCE,2012,47(12):1821－1825.

[2]Azzarello E, Mugnai S, Pandolfi C,et al.Comparing image(fractal analysis) and electrochemical (impedance spectroscopy and electrolyte leakage) techniques for the assessment of the freezing tolerance in olive [J].Trees: Structure and Function,2009, 23(1): 159－167.

[3]田景花,王紅霞,高 儀,等.核桃屬植物休眠期的抗寒性鑒定[J].園藝學(xué)報(bào),2013,40(6):1051－1060.

[4]楊雪梅,苑兆和,尹燕雷,等.不同石榴品種抗寒性綜合評(píng)價(jià)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,46(2):46－51.

[5]劉廣平,王仕海,趙寶軍,等.核桃1年生枝條的抗寒性[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2010,28(4):108－111.

[6]賀 磊,游 凱,李遠(yuǎn)芳,等.5種典型熱帶引種園林植物幼苗抗寒性研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(2):65－70.

[7]王文舉,張亞紅,牛錦鳳,等.電導(dǎo)法測(cè)定鮮食葡萄的抗寒性[J].果樹(shù)學(xué)報(bào),2007,24(1):34－37.

[8]宋尚偉,劉程宏,張芳明,等.不同石榴品種抗寒性的研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,46(2):143－146.

[9]高志紅,張 鎮(zhèn),韓振海.果梅種質(zhì)枝條抗寒性鑒定[J].果樹(shù)學(xué)報(bào),2005,2(6):709－711.

[10]張 倩,劉崇懷,郭大龍,等.5個(gè)葡萄種群的低溫半致死溫度與其抗寒適應(yīng)性的關(guān)系[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013,41(5):149－154.

[11]郝 慶,吳名武,陳先榮.新疆石榴栽培與內(nèi)地的差異[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,42(增刊):41－42.

Evaluation of cold resistances of 12Punica granatumcultivars by conductivity method

LIU Xia1, HOU Le-feng1, HAO Zhao-xiang1, BI Run-xia1, LI Zhao-hui1, MA Min1, ZHANG Li-hua2
(1.Zaozhuang Pomegranate Research Center, Zaozhuang 277300, Shandong, China; 2. Pomegranate Engineering Technology Research Center of Zaozhuang City, Zhaozhuang University, Zaozhuang 277160, Shandong, China)

Freezing injury was one of the most important limiting factors in commercial production of pomegranate. In order to provide a theoretical basis for digging and screening of pomegranate germplasm with cold resistance, intensive study of cold resistance mechanism of pomegranate, and cultivation and production of pomegranate with cold resistance,taking annual dormant branches in 12 pomegranate cultivars as materials, the relative electrical conductivities were determined at different low-temperatures, and half-lethal temperature were calculated by using logistic equation. The results showed that relative electrical conductivities of branch tissues were increased like “S” curve with treating temperature decreased, and relative electrical conductivities of different cultivars had significant differences at each treating temperature. The half-lethal temperatures of the cultivars were from － 7.59 ℃ to － 12.6 ℃ . The order of the 12 cultivars based cold resistance from high to low were Yicheng Sanbaitian, Yicheng Qingpigangliu, Lintong Jingpitian, Ningjin Qingpisuang, Yicheng Fubanbai, Ningjin Sanbaisuan, Taihanghong, Yicheng Daqingpitian, Yicheng Qingpimayatian, Yicheng Dahongpitian, Xingjiang Hetiantian, Tunisia Ruanzi.

Punica granatum; electrical conductivity; cold resistance; half-lethal temperature

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.03.028 http: //qks.csuft.edu.cn

2014-07-24

國(guó)家公益行業(yè)專項(xiàng)“特色小漿果良種選育及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范”（201204402）；國(guó)家林木種苗工程項(xiàng)目“棗莊市嶧城區(qū)中國(guó)石榴種質(zhì)資源圃建設(shè)”（〔2012〕1888號(hào)）；山東省農(nóng)業(yè)良種工程計(jì)劃項(xiàng)目（魯科字〔2014〕96號(hào)）。

劉 霞，碩士。

侯樂(lè)峰，研究員。E-mail：houlefeng@126.com

劉 霞,侯樂(lè)峰,郝兆祥,等.以電導(dǎo)法評(píng)價(jià)12個(gè)石榴品種的抗寒性[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2015,33(3):150－153.

S665.4

A

1003—8981(2015)03—0150—04

[本文編校：伍敏濤]