彩葉風(fēng)箱果無性系抗寒性測定及綜合評價*

董德軍 王有菊 孫忠萍 胡嘯妍

（吉林市林業(yè)科學(xué)研究院，吉林吉林 132013）

彩葉風(fēng)箱果無性系抗寒性測定及綜合評價*

董德軍 王有菊 孫忠萍 胡嘯妍

（吉林市林業(yè)科學(xué)研究院，吉林吉林 132013）

以田間越冬平均凍梢長度、凍害率和凍害指數(shù)三個抗寒指標(biāo)篩選19個抗寒彩葉風(fēng)箱果無性系為試材，初冬時進(jìn)行室內(nèi)低溫脅迫水培恢復(fù)性生長試驗、半致死溫度（LT50）和MDA含量生理指標(biāo)測定，三種方法測定的彩葉風(fēng)箱果抗寒性排序基本一致，最終進(jìn)行綜合評價分析。結(jié)果顯示，共計篩選11個抗寒彩葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系，其中抗寒紫葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系6個；抗寒金葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系5個。其室內(nèi)篩選結(jié)果與田間越冬的觀察結(jié)果基本一致。

彩葉風(fēng)箱果；抗寒性；半致溫度；MDA變化率

彩葉風(fēng)箱果包括紫葉風(fēng)箱果（Physocarpus opulifolius）和金葉風(fēng)箱果（Physocarpus opulifolius var.luteus），均屬薔薇科風(fēng)箱果屬植物。該樹種花、葉、果均具有較高的觀賞價值，但因北方地區(qū)早春的低溫、干旱、凍拔、倒春寒等環(huán)境因子的影響，易使彩葉風(fēng)箱果枝條出現(xiàn)嚴(yán)重的凍梢現(xiàn)象，嚴(yán)重影響觀賞性。為此，選育出抗寒彩葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系種苗成為北方園林綠化亟待解決的技術(shù)問題。

-40℃超低溫脅迫常溫水培恢復(fù)性生長試驗法測定植物抗寒指標(biāo)，此法直觀，簡單易性，已被廣泛應(yīng)用[1-2]。電導(dǎo)法在判斷植物低溫傷害和抗寒性的鑒定中已有廣泛的應(yīng)用，同時配以Logistic方程擬合曲線，其拐點溫度可被認(rèn)為是植物的低溫半致死溫度（LT50），從而將抗寒性量化成數(shù)字，可以更好地區(qū)別出物種或品種間的抗寒性差異[3-4]。在研究抗寒性的過程中，丙二醛（MDA）被認(rèn)為與抗寒性密切相關(guān)，MDA是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物，其含量是逆境生理研究中的一個標(biāo)志脂質(zhì)過氧化程度的重要生理指標(biāo)，MDA積累越多，表明細(xì)胞膜過氧化程度越高[5,10]，對膜質(zhì)傷害越大。

不同品種在抗寒適應(yīng)性上存在差異，用任何單一的形態(tài)或生理指標(biāo)都很難客觀地比較抗寒性的強弱[6]。因此目前多采用多元方法，將多種指標(biāo)綜合起來分析，以比較品種間的抗寒性差異。本研究采用室內(nèi)-40℃超低溫脅迫水培試驗法、電導(dǎo)率法和MDA生理指標(biāo)測定法，對田間越冬篩選的19個抗寒彩葉風(fēng)箱果無性系進(jìn)一步測定，綜合篩選出抗寒性彩葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系，為選育出適宜寒帶地區(qū)栽培的抗寒彩葉風(fēng)箱果提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2015年11月在吉林市林科院植物生理實驗室進(jìn)行。以田間越冬抗寒指標(biāo)篩選的抗寒金葉風(fēng)箱果8個無性系和抗寒紫葉風(fēng)箱果11個無性系和吉林市本地的風(fēng)箱果（CK）的1年生休眠枝條為試驗材料（2年生，平茬后），枝條來自林科院實驗苗圃。

1.2 方法

低溫脅迫水培試驗方法：選取長勢一致，充分成熟的枝條，剪成20 cm長的枝段，洗凈擦干后，將試材裝入聚乙烯袋中貼上標(biāo)簽，全部置于超低溫冰箱中。經(jīng)過-40℃超低溫冰箱處理1天和3天，5℃冰箱中解凍12 h后，將各無性系枝條放置在室內(nèi)25℃條件下水中培養(yǎng)，進(jìn)行恢復(fù)性生長試驗。每天換水1次，30天后調(diào)查發(fā)芽枝數(shù)和凍梢情況，統(tǒng)計萌芽率、平均凍梢長度、凍害率和凍害指數(shù)，并以此作為彩葉風(fēng)箱果是否遭受凍害的指標(biāo)[1-2]。

按照李靜等[2]介紹的方法計算出凍害率和凍害指數(shù)：

表1 彩葉風(fēng)箱果無性系凍害等級與分級標(biāo)準(zhǔn)

采用Excel和SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 -40℃超低溫脅迫處理對彩葉風(fēng)箱果無性系凍害水培試驗測定

由表2、表3可知，經(jīng)過低溫脅迫處理后，每個無性系枝條受凍害程度不同，但隨著-40℃溫度處理天數(shù)的增加，萌芽率、平均凍梢長度、凍害率和凍害指數(shù)逐漸明顯下降，但不同無性系受到影響不同。-40℃低溫處理3天后，紫葉風(fēng)箱果抗寒性表現(xiàn)最好的是6#和39#，其萌芽率、凍梢長度、凍害率、凍害指數(shù)分別是100%、0 mm、0、0，篩選的紫葉風(fēng)箱果抗寒無性系是6#、39#＞33#＞4#＞38#＞34#＞36#，其萌芽率均為100%、平均凍梢長度均小于3 mm、凍害率均小于30%、凍害指數(shù)均小于15%，其中紫葉風(fēng)箱無性系6#、39#、33#和4#抗寒性與風(fēng)箱果（CK）抗寒性相當(dāng)。金葉風(fēng)箱果抗寒性表現(xiàn)最好的是14#，其萌芽率、凍梢長度、凍害率、凍害指數(shù)分別是100%、0.3 mm、4.8%、1.9%，篩選的金葉風(fēng)箱果抗寒無性系是14#＞12#＞15#＞17#＞25#＞20#，其萌芽率均為100%、平均凍梢長度均小于4 mm、凍害率均小于60%、凍害指數(shù)均小于20%，其中金葉風(fēng)箱果無性系14#、12#和15#抗寒性略低于風(fēng)箱果（CK）抗寒性。其他無性系淘汰。

表2 紫葉風(fēng)箱果各無性系枝條-40℃低溫處理1、3天后抗寒指數(shù)調(diào)查結(jié)果

表3 金葉風(fēng)箱果各無性系枝條-40℃低溫處理1、3天后抗寒指數(shù)調(diào)查結(jié)果

2.2 應(yīng)用Logistic方程求出各無性系的拐點溫度

彩葉風(fēng)箱果無性系經(jīng)過不同的低溫處理后，從電解質(zhì)外滲率的變化趨勢來看，隨處理溫度的降低，各參試無性系材料的電解質(zhì)外滲率逐漸升高，呈現(xiàn)緩慢上升的“S”形曲線，規(guī)律較明顯。應(yīng)用Logisitic方程求出彩葉風(fēng)箱果無性系拐點溫度（表4）。

表4 應(yīng)用Logisitic方程求出彩葉風(fēng)箱果無性系的擬合度及拐點溫度（半致死溫度）

回歸方程相關(guān)系數(shù)均在0.965以上，呈極顯著水平，表明低溫處理后彩葉風(fēng)箱果和風(fēng)箱果枝條的電解質(zhì)外滲率遵循Logisitic方程的變化規(guī)律，其擬合結(jié)果十分可靠，精確度較高。

2.3 彩葉風(fēng)箱果無性系的拐點溫度的比較

從表5中可以看出，紫葉風(fēng)箱果無性系拐點溫度最低的是39#，-45.3℃，其次是6#，-45.0℃，兩者拐點溫度與風(fēng)箱果（CK）-45.1℃相當(dāng)；最高的是40#和41#，-43.6℃。根據(jù)測定的結(jié)果，將它們劃分為4類[4]：第一類為抗寒性強品種，半致死溫度小于-44.5℃的有39#、6#、4#、33#；第二類為抗寒性較強品種，在-44.5℃～-44.0℃的有38#、34#、36#和10#；第三類為抗寒性中等品種，在-44.0℃～-43.5℃是40#、41#；第四類為抗寒性低品種，半致死溫度高于-43.5℃。

從表6可以看出，金葉風(fēng)箱果無性系拐點溫度最低的是14#，-44.4℃；最高的是16#，-43.1℃。根據(jù)測定的結(jié)果，將它們劃分為4類：第一類為抗寒性強品種，半致死溫度小于-44.0℃的有14#、15#、12#；第二類為抗寒性較強品種，在于-44.0℃～-43.5℃的有25#、20#和17#；第三類為抗寒性中等品種，在于-43.5℃～-42.5℃的有18#、16#；第四類為抗寒性低品種，半致死溫度高于-42.5℃。

表5 紫葉風(fēng)箱果無性系的拐點溫度的比較

表6 金葉風(fēng)箱果無性系的拐點溫度的比較

2.4 低溫脅迫對彩葉風(fēng)箱果各無性系MDA含量及變化率的影響

由表7和表8可知，彩葉風(fēng)箱果無性系經(jīng)過低溫脅迫處理后，隨處理溫度的降低，各參試的無性系MDA含量呈先增加再減少，然后增加再減少的變化趨勢，均呈現(xiàn)“M”型雙峰現(xiàn)象，峰值均出現(xiàn)在-20℃和-35℃，且第二峰值高于第一個峰值。

經(jīng)方差分析-35℃和-40℃低溫脅迫對紫葉風(fēng)箱果和金葉風(fēng)箱果MDA變化率差異極顯著（P＜0.01）。

表7 低溫脅迫對紫葉風(fēng)箱果無性系MDA含量及變化率α的多重比較

表8 低溫脅迫對金葉風(fēng)箱果無性系MDA含量及變化率α的多重比較

紫葉風(fēng)箱果各無性系間MDA變化率多重比較結(jié)果（表7）表明，紫葉風(fēng)箱果抗寒性強的無性系是39#、6#、4#、33#；抗寒性較強無性系是38#；抗寒性中等的無性系是34#、36#、10#；抗寒性較弱的無性系是40#、41#。

金葉風(fēng)箱果各無性系間MDA變化率多重比較結(jié)果（表8）表明，金葉風(fēng)箱果抗寒性強的無性系是14#和15#；抗寒性較強的無性系是25#和12#；抗寒性中等的無性系是20#和18#；抗寒性較弱的無性系是17#和16#。

2.5 彩葉風(fēng)箱果無性系抗寒性的綜合評價分析

根據(jù)超低溫脅迫水培試驗、電導(dǎo)法（LT50）和MDA測定結(jié)果，綜合評價抗寒紫葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系為39#、6#、4#、33#，屬于抗寒性強無性系，38#、34#屬于抗寒性較強無性系；抗寒金葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系為14#、15#，屬于抗寒性強無性系，12#、25#、20#屬于抗寒性較強無性系，其他彩葉風(fēng)箱果全部淘汰。

3 結(jié)論與討論

3.1 經(jīng)過-40℃低溫脅迫處理及常溫水培試驗，篩選的紫葉風(fēng)箱果抗寒無性系順序為：6#、39#＞ 33#＞4#＞38#＞34#＞36#，其中紫葉風(fēng)箱果無性系6#、39#、33#和4#抗寒性與風(fēng)箱果（CK）抗寒性相當(dāng)；篩選的金葉風(fēng)箱果抗寒無性系順序為：14#＞12#＞15#＞17#＞25#＞20#，其中金葉風(fēng)箱果無性系14#、12#和15#抗寒性略低于風(fēng)箱果（CK）抗寒性。

3.2 依據(jù)測定的半致死溫度LT50比較及拐點溫度分類，把抗寒性強的第一類和抗寒性較強的第二類做為篩選結(jié)果，淘汰中等抗寒性的第三類和低抗寒性的第四類無性系。篩選結(jié)果為：紫葉風(fēng)箱果抗寒性強的無性系為39#、6#、4#、33#，抗寒性較強的無性系為38#、34#、10#、36#；金葉風(fēng)箱果抗寒性強的無性系為14#、15#、12#，抗寒性較強的無性系次序為25#、20#、17#。

3.3 低溫脅迫MDA含量測定中，紫葉風(fēng)箱果抗寒性強的無性系是39#、6#、4#、33#，抗寒性較強的無性系是38#；金葉風(fēng)箱果抗寒性強的無性系是14#和15#，抗寒性較強的無性系是25#和12#，其他彩葉風(fēng)箱果無性系全部淘汰。

3.4 綜合評價抗寒紫葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系為39#、6#、4#、33#，屬于抗寒性強無性系，38#、34#屬于抗寒性較強無性系；抗寒金葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系為14#、15#，屬于抗寒性強無性系，12#、25#、20#屬于抗寒性較強無性系，其他彩葉風(fēng)箱果全部淘汰。

植物的抗寒力雖然是一個遺傳性狀，但其受環(huán)境的影響和塑造較大。植物在自然界受到多種環(huán)境因子和生物因子的綜合作用，其抗寒力也必然受到溫度以外的其他因子的影響[4]。如北方地區(qū)的植物不僅要經(jīng)歷冬季漫長的低溫階段，而且還會受到嚴(yán)重的干旱、凍拔和倒春寒的影響。因此對植物抗寒力評價時，必須綜合考慮，避免對生產(chǎn)和應(yīng)用的錯誤引導(dǎo)。

［1］高國麗,張冰雪,喬光,等.火龍果種質(zhì)資源的耐寒性綜合評價［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,33(3):26-32.

［2］李靜,樊秀成,范廣吉,等.垂榆凍害調(diào)查及其影響因素的分析［J］.吉林林業(yè)科技,2010,39(5):37-40.

［3］朱根海,劉祖祺,朱培仁.應(yīng)用Logistic方程確定植物組織低溫半致死溫度的研究［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1986(3):11-16.

［4］房義福,吳曉星,李長貴,等.電導(dǎo)率對11種常綠闊葉樹種抗寒性的測定［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,35(12):10-11.

［5］肖雯,賈恢先,蒲陸梅.幾種鹽生植物抗鹽生理指標(biāo)的研究［J］.西北植物學(xué)報,2000,20(5):818-825.

［6］楊風(fēng)翔,金芳,顏霞.不同草莓品種抗寒性綜合評價［J］.果樹學(xué)報,2010,27(3):368-372.

［7］李合生,孫群,趙世杰,等.植物生理生化試驗原理和技術(shù)［M］.北京:北京高等教育出版社,2000.

［8］王晶英,敖紅,張杰,等.植物生理生化實驗技術(shù)與原理［M］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社,2003.

［9］王賀正,馬均,李旭毅,等.水稻開花期抗旱性鑒定指標(biāo)的篩選［J］.作物學(xué)報,2005,31(11):1 485-1 489.

［10］董德軍,王有菊,趙則民,等.彩葉風(fēng)箱果優(yōu)良個體及抗寒無性系的選擇［J］.林業(yè)科技,41(6):1-4.

第1作者簡介：董德軍（1966-），男，高級工程師，主要從事森林保護(hù)及園林植物引種馴化研究。

Cold Resistances of Clones and Comprehensive Evaluation of Physocarpus amurensis

DONG Dejun
（Research Institute of Foresty Science Jilin City,Jilin132013）

The material were 19 clones ofPhysocarpus amurensis．The clones have been selected through field wintering,and average frozen tip length,freezing injury rate and cold injury index were indicators.The cold resistances of 19 superior clones branch have been measured in winter after cold stress.The indicators were LT50,the content of MDA and the recovery growth experiment.The results showed that 11 superior clone have been found in 19 clone.There are 6 superior clone ofPhysocarpus opulifolius.There are 5 superior clone of Physocarpus opulifoliusvar.luteus.The result of indoor screening and field observation were consistent.

Physocarpus amurensis;Cold Resistances;LT50;The content of MDA

S 685.12,S 601

A

章編號：1001-9499（2017）01-0001-05

2016-11-20

（責(zé)任編輯：張亞楠）

*吉林市科技支撐計劃項目“園林綠化植物抗寒彩葉風(fēng)箱果優(yōu)良無性系選擇技術(shù)研究”（吉市科字201343），合同編號：2013222003