12個(gè)云南栽培核桃品種葉片解剖結(jié)構(gòu)及其抗寒性綜合評(píng)價(jià)

馬 婷，肖良俊，賀 娜，徐 田，李 靜，寧德魯

（云南省木本油料工程技術(shù)研究中心/云南省木本油料研發(fā)省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)/云南省林業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)林研究所，云南 昆明 650201）

12個(gè)云南栽培核桃品種葉片解剖結(jié)構(gòu)及其抗寒性綜合評(píng)價(jià)

馬 婷，肖良俊，賀 娜，徐 田，李 靜，寧德魯

（云南省木本油料工程技術(shù)研究中心/云南省木本油料研發(fā)省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)/云南省林業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)林研究所，云南 昆明 650201）

采用石蠟切片法，對(duì)12個(gè)云南栽培核桃品種的葉片解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測對(duì)比，應(yīng)用變異系數(shù)、聚類分析和相關(guān)分析篩選出影響抗寒性的主要指標(biāo)，并采用隸屬函數(shù)對(duì)各品種的抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，葉片組織結(jié)構(gòu)疏松度、海綿組織厚度和葉片厚度是影響核桃抗寒性能的重要指標(biāo)，12個(gè)核桃品種的抗寒性高低表現(xiàn)為：哈特利＞強(qiáng)特勒＞云新云林＞云新301＞麗53＞鐵核桃＞云新高原＞云新306＞三臺(tái)＞漾泡＞自元＞維2號(hào)；強(qiáng)特勒和哈特利為高抗類型，云新高原、云新云林、鐵核桃、麗53、云新301為中抗類型，云新306、三臺(tái)和漾泡為低抗類型，維2號(hào)和自元為不抗寒類型。

核桃；葉片組織；解剖結(jié)構(gòu)；抗寒性；隸屬函數(shù)

馬婷，肖良俊，賀娜，等.12個(gè)云南栽培核桃品種葉片解剖結(jié)構(gòu)及其抗寒性綜合評(píng)價(jià)［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（5）：55-59.

云南是我國核桃主產(chǎn)大省，截至2014年底全省核桃種植面積達(dá)273.33萬hm2、產(chǎn)量77萬t、產(chǎn)值239億元，無論在面積、產(chǎn)量還是質(zhì)量上均居全國首位。云南氣候類型多樣，傳統(tǒng)的核桃良種只適宜在部分區(qū)域發(fā)展，不能完全滿足全省核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。云南屬冷涼地區(qū)，尤其是滇東北、滇西北等高寒山區(qū)的晚霜和倒春寒，使得部分新栽植的核桃林大面積死亡，成林核桃樹體生長受到影響，可見，低溫凍害和晚霜已經(jīng)成為云南核桃發(fā)展的瓶頸。研究不同核桃品種的抗寒性能，從而篩選出適宜冷涼地區(qū)種植的核桃品種，是目前云南核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須解決的難題。

葉片是植物進(jìn)化過程可塑性較強(qiáng)的器官，對(duì)環(huán)境變化極其敏感，在不同環(huán)境條件下已形成各種適應(yīng)類型，葉片結(jié)構(gòu)特征最能體現(xiàn)環(huán)境因子的影響和植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力［1］。通過研究葉片解剖結(jié)構(gòu)與環(huán)境適應(yīng)性的相關(guān)性，是判斷植物抗逆性的一種簡單可靠的方法［2］，在陸生植物中已得到廣泛應(yīng)用［3-6］。不少學(xué)者也曾研究葉片解剖結(jié)構(gòu)與核桃抗寒性能之間的關(guān)系［7-10］，但對(duì)云南主栽核桃品種葉片解剖結(jié)構(gòu)與抗寒性能的關(guān)系未見報(bào)道。本研究以云南省12個(gè)核桃栽培品種為材料，通過觀測葉片形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)，對(duì)其抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為云南不同地區(qū)選擇適宜的核桃品種提供科學(xué)依據(jù)和應(yīng)用參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

葉片材料采自云南省林業(yè)科學(xué)院昆明樹木園內(nèi)的核桃種質(zhì)資源收集圃，12個(gè)品種分別為漾泡、三臺(tái)、鐵核桃、維2號(hào)、麗53號(hào)、自元、強(qiáng)特勒、哈特利、云新301、云新303、云新高原和云新云林。

1.2 試驗(yàn)方法

2015年5月下旬，從樹體管理?xiàng)l件一致、樹齡相同、長勢(shì)相似且無明顯病蟲害的成年核桃（樹齡15～20年）樹體中部陽面的樹冠上剪取1個(gè)小枝，每小枝至少帶有3對(duì)葉片，帶回實(shí)驗(yàn)室后用自來水沖洗干凈，晾干水分備用。用刀片切取葉片中部以主脈為中心、兩側(cè)長約0.8～1.0 cm 的片段，每個(gè)品種10個(gè)片段，混合均勻后迅速放入FAA固定液中，真空抽氣，固定48 h后放入70%乙醇中保存。用番紅-固綠對(duì)染，采用石蠟制片法制片［11］。

使用Leica DM4000B型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察、測量和顯微拍照，利用Photoshop CS 6.0圖像處理軟件，測量指標(biāo)包括角質(zhì)層、上表皮、柵欄組織、海綿組織、下表皮和葉片厚度，每個(gè)品種的各指標(biāo)均測定30個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)算葉片組織結(jié)構(gòu)緊密度CTR（%）、葉片組織結(jié)構(gòu)疏松度SR（%）和柵欄組織/海綿組織值：

采用Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行聚類分析、方差分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 12個(gè)云南栽培核桃品種葉片解剖結(jié)構(gòu)特征比較

從12個(gè)核桃品種葉片橫切面（圖1，封二）可以看出，每個(gè)品種柵欄組織和海綿組織分化較為明顯，屬于異面葉。柵欄組織層數(shù)以1～3層不等，細(xì)胞為長柱狀，靠近上表皮的第1層?xùn)艡诮M織細(xì)胞間隙較小，排列緊密且較規(guī)則，而第2、第3層相對(duì)間隙變大。海綿組織細(xì)胞大多為短柱狀，位于柵欄組織和下表皮之間，細(xì)胞間排列緊密程度各品種不一致。

從表1可以看出，葉片組織結(jié)構(gòu)9個(gè)指標(biāo)在12個(gè)核桃品種間均有顯著差異。其中，云新306核桃的角質(zhì)層最厚、為3.92 μm，自元核桃最?。?.06 μm）；哈特利核桃的上表皮最厚（18.96 μm），云新306最?。辉菩赂咴颂业臇艡诮M織最厚、達(dá)95.38 μm，云新306最薄為55.49 μm；海綿組織最厚的是哈特利，最薄為自元核桃；麗53號(hào)的下表皮最厚（13.20 μm），漾泡最薄、為8.93 μm；葉片厚度最厚是哈特利品種（232.16 μm），最薄為維2號(hào)；葉片結(jié)構(gòu)緊密度以云新高原最大（0.48），哈特利最小為0.33；葉片結(jié)構(gòu)疏松度以強(qiáng)特勒最大、為0.53，自元品種最小、為0.35；柵海比以自元最大為1.32，云新云林最小為0.82。

圖2 葉片組織結(jié)構(gòu)9個(gè)指標(biāo)的變量聚類分析

2.2 12個(gè)云南栽培核桃品種的抗寒性綜合評(píng)價(jià)

2.2.1 葉片抗寒性組織結(jié)構(gòu)指標(biāo)篩選 為得到抗寒性評(píng)價(jià)的最優(yōu)指標(biāo)，必須選擇彼此獨(dú)立、具有代表性的指標(biāo)［10］。對(duì)12個(gè)核桃品種的9個(gè)葉片解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖2，9個(gè)指標(biāo)明顯聚為3類：第1類包括CTR、SR、柵海比、角質(zhì)層厚度、上表皮厚度和下表皮厚度6個(gè)指標(biāo)；第2類包括柵欄組織厚度和海綿組織厚度2個(gè)指標(biāo)；第3類僅葉片厚度1個(gè)指標(biāo)。圖2顯示，3類指標(biāo)之間的距離都較大，說明各類指標(biāo)間相關(guān)性不大。統(tǒng)計(jì)學(xué)原理認(rèn)為，在一組指標(biāo)中選擇相關(guān)指數(shù)較大的有利于合理評(píng)價(jià)，因此可從每類指標(biāo)中選出一個(gè)相關(guān)性最大的指標(biāo)用于抗寒性的綜合評(píng)價(jià)。

各類指標(biāo)中典型指標(biāo)的選擇根據(jù)相關(guān)指數(shù)大小確定，計(jì)算公式為：

式中，Ri2為每類每個(gè)指標(biāo)的相關(guān)指數(shù)，n為每類指標(biāo)個(gè)數(shù)，i=1，2，…n，r為同類指標(biāo)中某指標(biāo)與其他指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)（表2），指標(biāo)的相關(guān)指數(shù)越大，代表性越強(qiáng)［10］。根據(jù)9個(gè)指標(biāo)的相關(guān)矩陣和相關(guān)指數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算各類指標(biāo)中每個(gè)指標(biāo)的相關(guān)指數(shù)并對(duì)其進(jìn)行排序，結(jié)果見表3。由表3可知，在第1類指標(biāo)中，SR（葉片組織結(jié)構(gòu)疏松度）的相關(guān)指數(shù)最大，確定為該類型的典型指標(biāo)；第2類指標(biāo)中，柵欄組織厚度和海綿組織厚度相關(guān)指數(shù)相等，海綿組織變異系數(shù)較大為26%（表1），故選其為典型指標(biāo)；第3類僅葉片厚度1個(gè)指標(biāo)，確定為典型指標(biāo)。

表1 12個(gè)云南栽培核桃品種的葉片組織結(jié)構(gòu)指標(biāo)測定結(jié)果

表2 葉片組織結(jié)構(gòu)9個(gè)指標(biāo)的相關(guān)矩陣

表3 各類中相關(guān)指標(biāo)及排序

2.2.2 抗寒性綜合評(píng)價(jià) 綜合以上選出的葉片組織結(jié)構(gòu)疏松度、海綿組織，利用模糊隸屬函數(shù)法［12］綜合評(píng)價(jià)12個(gè)品種核桃抗寒性的強(qiáng)弱，隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為：

式中，Xi，j植物種 j 性狀值，Xjmin為 j性狀最小值，Xjmax為j 性狀最大值，Ui，j為 i 植物種j性狀的抗寒隸屬函數(shù)值［10］。如某一指標(biāo)與抗寒性為負(fù)相關(guān)，可用反隸屬函數(shù)計(jì)算其抗寒隸屬函數(shù)值：

根據(jù)隸屬函數(shù)公式計(jì)算出12個(gè)品種3個(gè)指標(biāo)的平均隸屬度（表4），以平均隸屬度來評(píng)價(jià)核桃品種的抗寒性，平均隸屬度越大，則抗寒性越強(qiáng)。表4顯示，12個(gè)核桃品種的抗寒性能由高到低表現(xiàn)為：哈特利＞強(qiáng)特勒＞云新云林＞云新301＞麗53＞鐵核桃＞云新高原＞云新306＞三臺(tái)＞漾泡＞自元＞維2號(hào)。按照平均隸屬度將12個(gè)核桃品種的抗寒性能分為5個(gè)類型：0.70～1.00為高抗，0.60～0.69為抗，0.40～0.59為中抗，0.30～0.39為低抗，0.00～0.29為不抗［10］?？梢姡瑥?qiáng)特勒和哈特利為高抗類型，云新高原、云新云林、鐵核桃、麗53和云新301為中抗類型，云新306、三臺(tái)和漾泡為低抗類型，維2號(hào)和自元為不抗寒類型。

表4 12個(gè)云南栽培核桃品種的抗寒性綜合評(píng)價(jià)

3 結(jié)論與討論

眾多學(xué)者對(duì)不同植物的葉片解剖結(jié)構(gòu)及抗寒性能進(jìn)行了研究，大多認(rèn)為葉片厚度、海綿組織厚度、CTR、SR和柵/海比均與植物抗寒性有重要關(guān)系［9-10，13-17］。因?yàn)椴煌参镌诮馄式Y(jié)構(gòu)上的抗寒機(jī)制可能不同，影響抗寒性能的主要指標(biāo)也可能不一致，完全利用前人的研究結(jié)果選擇已有抗寒指標(biāo)來對(duì)云南栽培核桃品種的抗寒性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有可能降低抗寒鑒定的準(zhǔn)確性。鑒于此，本研究利用聚類分析、相關(guān)性分析篩選出葉片組織結(jié)構(gòu)疏松度、海綿組織和葉片厚度等3個(gè)指標(biāo)作為抗寒性綜合評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。而劉杜玲等［10］在早實(shí)核桃上的研究認(rèn)為，葉片厚度為表示早實(shí)核桃抗寒性能的3項(xiàng)指標(biāo)之一，這一觀點(diǎn)在本研究中得到進(jìn)一步驗(yàn)證，說明核桃葉片厚度與抗寒性之間有一定聯(lián)系。

國內(nèi)對(duì)不同核桃品種的抗寒性能進(jìn)行了一些研究，但均以本地核桃種為試驗(yàn)對(duì)象，白重炎等［8］、劉杜玲等［9］的研究對(duì)象為普通核桃（Juglans regia L.），潘莉等［18］、李小琴等［19］的研究對(duì)象為深紋核桃（J.sigillata L.），而對(duì)普通核桃、深紋核桃和雜交核桃等幾個(gè)種的綜合研究并未見報(bào)道。本研究對(duì)3個(gè)種共12個(gè)云南栽培核桃品種的葉片解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，哈特利、強(qiáng)特勒兩個(gè)北方核桃品種抗寒性較強(qiáng)，云新云林、云新301、云新高原、云新306等雜交核桃（J.sigillata× J.regia）抗寒性居中，鐵核桃、三臺(tái)、漾泡、自元、維2號(hào)等深紋核桃的抗寒性較差。本研究首次對(duì)3類核桃品種的抗寒性能進(jìn)行簡單評(píng)價(jià)。然而，要準(zhǔn)確評(píng)價(jià)核桃的抗寒性，還需結(jié)合分子生物學(xué)、抗寒生理生化等，并結(jié)合田間凍害及凍害后的生長情況加以綜合考慮。

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（責(zé)任編輯 張輝玲）

Analysis of anatomical leaf structure and cold resistance of 12 walnut cultivars in Yunnan province

MA Ting，XIAO Liang-jun，HE Na，XU Tian，LI Jing，Ning De-lu
（Woody Oil Engineering Research Center of Yunnan Province /Oil Research and Development of Provincial Innovation Team /Economic Forest Institute，Yunnan Academy of Forestry，Kunming 650201，China）

To study the cold resistence of 12 walnut cultivars planted in Yunnan province，leaf tissue structure indexes were observed by using paraffin section methods.Leaf tissue structure indexes were screened via coefficient of variation，analysis of correlation and hierarchical cluster analysis，and comprehensive evaluation on cold resistance for each variety was done by subordinate function.The results showed that： organizational structure loose degree，spongy tissue and leaf thickness were the main factors related to the hardiness；the cold resistance of 12 cultivars was in the order of： Hartely ＞ Chandler ＞Yunxin yunlin＞Yunxin301＞Li 53＞Tie hetao＞Yunxingaoyuan＞Yunxin 306＞Santai＞Yangpao＞Ziyuan＞W(wǎng)ei 2；according to the cold hardiness，Hartely and Chandler had high cold resistance；Yunxin yunlin，Yunxin301，Li 53，Tie hetao，Yunxingaoyuan had medium cold resistance；Yunxin 306，Santai，Yangpao had low cold-tolerance；Ziyuan and Wei2 had no cold resistance.

walnut；leaf tissue；anatomical structure；cold resistance；subordinate function

S664.1

A

1004-874X（2016）05-0055-05

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.05.011

2015-10-30