電解質(zhì)滲出率配合Logistic方程鑒定7個(gè)平歐雜種榛品種（系）的抗寒性

梁鎖興，席海源，王文平，侯東梅，孟慶仙，張明麗

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，山西太谷030815）

電解質(zhì)滲出率配合Logistic方程鑒定7個(gè)平歐雜種榛品種（系）的抗寒性

梁鎖興，席海源，王文平，侯東梅，孟慶仙，張明麗

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，山西太谷030815）

低溫凍害是影響平歐榛生長發(fā)育的最主要因素之一。為研究不同平歐雜種榛品種（系）之間抗寒性的差異性，采用人為低溫脅迫誘導(dǎo)，對(duì)平歐雜種榛不同品種（系）休眠期成熟一年生枝進(jìn)行電解質(zhì)滲出率的測定，配合logistic方程進(jìn)行變化曲線擬合，以計(jì)算各品種（系）低溫半致死溫度(LT50)，鑒定7個(gè)平歐雜種榛品種（系）的抗寒性，并與田間露地越冬試驗(yàn)進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，隨著溫度的下降，平歐雜種榛各試驗(yàn)品種（系）電解質(zhì)滲出率逐漸增大，曲線變化趨勢基本一致，但增幅有所不同，各品種曲線拐點(diǎn)溫度（低溫半致死溫度）分別為‘06-21’（品系）-19.224℃、‘達(dá)維’-18.942℃、‘82-11’（品系）-16.630℃、‘金鈴’-16.246℃、‘遼榛3號(hào)’-16.139℃、‘魁香’-15.859℃、‘84-572’（品系）-15.248℃。綜上分析說明7個(gè)平歐雜種榛品種（系）的抗寒性由強(qiáng)至弱順序?yàn)椤?6-21’＞‘達(dá)維’＞‘82-11’＞‘金鈴’＞‘遼榛3號(hào)’＞‘魁香’＞‘84-572’，與田間試驗(yàn)基本吻合，說明平歐雜種榛半致死溫度可作為抗寒性鑒定評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。

平歐雜種榛；電解質(zhì)滲出率；半致死溫度；抗寒性

0 引言

近年平歐雜種榛在全國各地引種推廣逐漸興起，在北方冬季較寒冷地區(qū)部分品種（系）出現(xiàn)凍害，適地抗寒品種的選育已成為重要工作。露地休眠期抗寒性鑒定周期長、可控度低，而室內(nèi)鑒定則通過理化指標(biāo)和生物物理指標(biāo)的測定分析，人為進(jìn)行模擬冰凍試驗(yàn)，用以彌補(bǔ)露地試驗(yàn)的不足[1]。前人大量試驗(yàn)表明，在低溫發(fā)生時(shí)植物細(xì)胞生物膜首先受低溫傷害，出現(xiàn)生物相的變化，由液晶相轉(zhuǎn)為凝膠相，使得膜透性增大，電解質(zhì)滲出率增加[2]。電解質(zhì)滲出率法是在不同的人為低溫條件下測定植物電解質(zhì)滲出率，是依據(jù)質(zhì)膜透性原理鑒定植物抗寒性[3-5]，該方法曾被用來對(duì)不同植物如榛子[6]、核桃[7]、扁桃[8]等樹種的抗寒性進(jìn)行測定分析，利用電導(dǎo)法測定相對(duì)電導(dǎo)率，可判斷電解質(zhì)外滲與低溫傷害程度的關(guān)系[9]。Raiashekar等[10]利用Logistic曲線描述低溫對(duì)植物細(xì)胞膜的傷害過程，電解質(zhì)透出率達(dá)到50%的低溫點(diǎn)作為植物的半致死溫度(LT50)，在溫度與相對(duì)電導(dǎo)率的“S”曲線上的拐點(diǎn)溫度，較直觀準(zhǔn)確反映植物抗低溫的能力[11-13]。目前該方法在蘋果[14]、杏樹[15]、扁桃[16]等許多樹種的抗寒能力研究中得到了廣泛應(yīng)用，但用電解質(zhì)滲出率配合Logistic方程鑒定平歐雜種榛品種（系）的抗寒能力，尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)對(duì)7個(gè)平歐雜種榛品種（系）進(jìn)行人工低溫脅迫測定電解質(zhì)滲出率，協(xié)同Logistic方程計(jì)算其拐點(diǎn)溫度，確定不同品種（系）的半致死溫度，鑒定其抗寒性，并結(jié)合露地田間試驗(yàn)，旨在為平歐雜種榛在北方地區(qū)的抗寒性選育及引種栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

平歐雜種榛各品種（系）枝條，采自山西省農(nóng)科院果樹研究所榛子試驗(yàn)園，于2015年12月30日選不同品種（系）的4年生樹5株，在樹體中部的東南西北分別剪取發(fā)育充實(shí)，粗度較為一致，無病蟲為害，無機(jī)械損傷的一年生枝條，同一品種（系）充分混合。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料及低溫處理 將采取好的枝條首先用自來水沖洗3次，除去表面泥土及污物，再用去離子水沖洗1次，用濾紙吸干枝條表面水分，剪成長度為10 cm的枝段，每個(gè)品種（系）平均分6份，其中1份用作對(duì)照，5份用作每一低溫處理。然后將枝條兩端用蠟封，放于聚乙烯自封袋中，其上貼好標(biāo)簽，放入超低溫冰箱進(jìn)行低溫處理，每處理有參試品種（系）枝段各1份。以溫度0℃為對(duì)照，設(shè)定的冷凍低溫梯度分別為0(CK)、-5、-10、-15、-20、-25℃，每2個(gè)低溫降溫過程30 min，并在達(dá)到的低溫處理持續(xù)24 h，然后將各低溫處理后的枝段置于0～4℃冰箱中緩慢解凍12 h。

1.2.2 電解質(zhì)滲出率的測定 采用電導(dǎo)率儀法測定電解質(zhì)滲出率[17]。對(duì)低溫處理后的每一品種（系）枝段，取出后剪去蠟封頭，剪成1 mm左右厚的小片段并混勻，稱取3份，每份2.0 g，分別置于100 mL三角瓶中，并分別在三角瓶瓶頸處標(biāo)明各品種（系）及3次重復(fù)號(hào)a、b、c，加入20 mL蒸餾水，用真空泵抽氣20 min，將其取出在室溫下靜置10 h，用電導(dǎo)儀分別測其電導(dǎo)率值，接著放入100℃水浴鍋中30 min，取出冷卻10 h，再分別測其電導(dǎo)率值，計(jì)算如式(1)[18]，每處理3次重復(fù)。

1.2.3 Logistic方程及低溫半致死溫度(LT50)為分析在不同溫度下平歐雜種榛各品種（系）電解質(zhì)滲出率與抗寒性的關(guān)系，應(yīng)用Logistic方程y=k/(1+ae-bx)來擬合各低溫處理下的電解質(zhì)滲出率的變化趨勢，其中y為電解質(zhì)滲出率，x為各處理溫度，a、b、k為參數(shù)。求該方程的二階導(dǎo)數(shù)并令其為0，則可獲曲線的拐點(diǎn)X=lna/b，即為該植物的半致死溫度(LT50)[19]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理方法 采用Excel計(jì)算電解質(zhì)滲出率并繪制各低溫處理與電解質(zhì)滲出率的曲線。利用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行非線性回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間越冬試驗(yàn)

不同平歐雜種榛品種（系），休眠期田間越冬試驗(yàn)在山西省農(nóng)科院果樹研究所榛子試驗(yàn)園進(jìn)行，如表1所示。

由表1可以看出部分品種（品系）一年生枝有著不同程度抽條，而‘06-21’及‘達(dá)維’未表現(xiàn)抽條現(xiàn)象，供試品種抗寒強(qiáng)弱順序?yàn)椋骸?6-21’、‘達(dá)維’、‘82-11’、‘金鈴’、‘遼榛3號(hào)’、‘魁香’、‘84-572’。

2.2 不同品種（系）平歐雜種榛的電解質(zhì)滲出率

7個(gè)不同品種（系）平歐雜種榛在各低溫下的電解質(zhì)滲出率如表2所示，變化趨勢如圖1所示。

由圖1可看出，隨著低溫的增加，7個(gè)平歐雜種榛品種（系）電解質(zhì)滲出率變化趨勢基本一致，呈“S”形曲線上升，均是先開始（即0～-5℃）為緩慢增加，說明在此溫度期間能較好適應(yīng)，后（即-5～-20℃）為急劇提高，最后（即-20～-25℃）趨于穩(wěn)定，說明在此時(shí)植物細(xì)胞已受到嚴(yán)重傷害。

表1 不同品種平歐雜種榛樹越冬試驗(yàn)

表2 7個(gè)不同品種（系）在不同溫度下電解質(zhì)滲出率 %

圖1 7個(gè)不同品種（系）在不同溫度下電解質(zhì)滲出率變化趨勢

由表2可知，隨著溫度降低，7個(gè)平歐雜種榛品種（系）滲出率均出現(xiàn)增加，但增值有所不同。當(dāng)溫度由0℃降至-25℃時(shí)，‘06-21’、‘達(dá)維’、‘82-11’、‘遼榛3號(hào)’、‘魁香’、‘84-572’和‘金鈴’的電解質(zhì)滲出率分別增加了35.4%、36.9%、43.9%、49.1%、49.7%、49.8%和44.3%。從增加值可以看出，‘06-21’增幅最小，細(xì)胞傷害最輕；其次為‘達(dá)維’，電解質(zhì)滲出率增幅也較小，且‘06-21’和‘達(dá)維’在各低溫下電解質(zhì)滲出率均較小?！?4-572’電解質(zhì)滲出率和增幅均最大。綜合推斷7個(gè)平歐雜種榛品種（系）的抗寒性強(qiáng)弱順序依次為：‘06-21’、‘達(dá)維’、‘82-11’、‘金鈴’、‘遼榛3號(hào)’、‘魁香’和‘84-572’。

2.3 不同品種（系）平歐雜種榛的Logistic方程及低溫半致死溫度

不同品種（系），不同低溫電解質(zhì)滲出率求得Logistic方程及低溫半致死溫度如表3所示。

由表3可知，所有Logistic方程擬合度均大于0.900，均呈顯著水平，說明擬合結(jié)果是可靠的，且精確度也較高。在低溫處理下，供試材料的LT50在-15.248～-19.224℃，從7個(gè)品種（系）的半致死溫度來看，抗寒性強(qiáng)弱順序依次為‘06-21’、‘達(dá)維’、‘82-11’、‘金鈴’、‘遼榛3號(hào)’、‘魁香’和‘84-572’，該結(jié)果與7個(gè)品種（系）的電解質(zhì)滲出率結(jié)果一致。

3 結(jié)論與討論

榛子是是中國北方重要的堅(jiān)果樹種之一，全國各地已有大面積栽培，但低溫凍害是制約榛子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素[20]。因而選育適宜北方冬季及早春易發(fā)寒害地區(qū)栽培的優(yōu)良榛子品種已成為相關(guān)科研單位及工作者的重要工作。這就需要對(duì)所選育及引種的品種（系）進(jìn)行抗寒性分析。目前，有關(guān)木本植物抗寒性的研究方法主要有組織褐變法、生長恢復(fù)法、電解質(zhì)滲出率法、熱分析法、電阻抗圖譜法等[21]，其中電解質(zhì)滲出率法是植物抗寒性鑒定中最常用的方法，已在多種植物上展開研究[6-8]。低溫脅迫下，植物細(xì)胞膜發(fā)生物相的變化，生物膜的透過性增大，細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，電導(dǎo)法就是通過該原理來鑒定植物的抗寒性的[22]。植物抗寒性與其相對(duì)電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著溫度降低，相對(duì)電導(dǎo)率越小的品種，其抗寒性能越高[23]。本研究結(jié)果表明平歐雜種榛7個(gè)品種（系）枝條的電解質(zhì)滲出率均隨著溫度的降低，呈現(xiàn)出上升的趨勢，這也與茶樹和核桃的研究結(jié)果相一致[24-25]。然而，在低溫試驗(yàn)區(qū)間內(nèi)，供試的平歐雜種榛7個(gè)品種（系）電解質(zhì)滲出率變化趨勢基本一致，但其增幅值差異較大，其中‘06-21’增加最少，為35.4%；‘84-572’增加最多，達(dá)44.3%，這主要是由于果樹抗寒性是微效多基因控制，且受不同品種（系）自身遺傳物質(zhì)影響較大[26]。較多試驗(yàn)也表明，在相同低溫下電解質(zhì)滲出率的大小與植物品種（系）抗寒性有著一定的相關(guān)性，抗寒性強(qiáng)的品種（系），電解質(zhì)滲出率也相對(duì)小一些[27]。

表3 供試各品種（系）電解質(zhì)滲出率Logistic方程及半致死溫度

大量研究表明，半致死溫度是直觀反映植物的抗寒能力強(qiáng)弱的一個(gè)重要生態(tài)指標(biāo)[28]。Rajashekar等[29]在前人研究基礎(chǔ)上，采用Logistic方程曲線描述低溫對(duì)植物細(xì)胞膜的傷害過程，提出曲線拐點(diǎn)為拐點(diǎn)溫度（半致死溫度）LT50的觀點(diǎn)。本研究由此方法計(jì)算出7個(gè)平歐雜種榛品種（系）的LT50，得到7個(gè)品種（系）抗寒性強(qiáng)弱順序依次為‘06-21’、‘達(dá)維’、‘82-11’、‘金鈴’、‘遼榛3號(hào)’、‘魁香’和‘84-572’，結(jié)果與田間越冬試驗(yàn)觀察結(jié)果較為一致。由此表明利用電解質(zhì)滲出率配合Logistic方程可較好鑒定平歐雜種榛不同品種（系）抗寒性的強(qiáng)弱，該方發(fā)操作簡便，客觀靈敏，可認(rèn)為是鑒定平歐雜種榛不同品種（系）抗寒性的重要指標(biāo)之一。

本研究采用的是植物離體枝條在人為低溫脅迫下抗寒性方面的表現(xiàn)，但是植物的抗寒性在實(shí)際中受多種環(huán)境因子及自身發(fā)育狀況內(nèi)部的生物因素等綜合因子的作用，因而抗寒性也一定會(huì)受到溫度之外的其他因子的影響，如多數(shù)北方地區(qū)的植物，在越冬期間還受嚴(yán)重的低濕干旱、多風(fēng)蒸發(fā)量大等影響，同時(shí)即使在同一地區(qū)的相同植物，栽培條件及管理水平有所不同，對(duì)植物的抗寒性也有所影響。今后仍需深入進(jìn)行平歐雜種榛抗寒性機(jī)理研究，更好挖掘平歐雜種榛抗寒性強(qiáng)的種質(zhì)資源。

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Determination of Cold-Resistance for 7 Flat-European Hazel Cultivars Through Electrical Permeation Rate Combining Logistic Equation

Liang Suoxing,Xi Haiyuan,Wang Wenping,Hou Dongmei,Meng Qingxian,Zhang Mingli
(Pomology Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Taigu 030815,Shanxi,China)

Freezing injury is one of the main factors influencing the growth and development for European hazel.To study the cold-resistance for different European hazel cultivars,artificial low temperature stress was used,and the electrical permeation rates of mature one-year-old shoots of 7 flat-European hazel cultivars were determined during the dormant period.Then combining logistic equation and curve-fitting,semi-lethal low temperature(LT50)and cold-resistance of the 7 cultivars were calculated and appraised,which were compared with the results of field over-wintering test.Results showed that with the fall of temperature,the electrical permeation rate of the 7 cultivars increased,and the changing curves were almost the same.Yet the increasing extentwasdifferent.Thesemi-lethallowtemperature(LT50)was-19.224℃for‘06-21’,-18.942℃for‘Davey’,-16.630℃ for‘82-11’,-16.246℃ for‘Jinling’,-16.139℃ for‘Liaozhen 3’,-15.859℃ for‘Kuixiang’and-15.248℃for‘84-572’,respectively,which showed that the order of cold-resistance of‘06-21’＞‘Davey’＞‘82-11’＞‘Jinling’＞‘Liaozhen 3’＞‘Kuixiang’＞‘84-572’.This result was almost the same as that of the field test,which indicated that the semi-lethal low temperature(LT50)could be used as animportant index for evaluating cold-resistance of flat-European hazel cultivars.

Flat-European Hazel;Electrical Permeation Rate;Semi-lethal Low Temperature(LT50);Coldresistance

S664.4

A論文編號(hào)：cjas16100022

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目“榛子引種馴化培育技術(shù)研究”(2007031070-1)；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目“抗寒、豐產(chǎn)榛子新品種選育及配套栽培技術(shù)研究”(20100311021)；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目“抗春旱、早果平歐榛品種選育”(20130311022-5)；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目“雄花優(yōu)、抗抽條平歐雜種榛新品種選育”(201603D221015-4)。

梁鎖興，男，1964年出生，山西太原人，副研究員，本科，主要從事榛子的育種與栽培研究。通信地址：030815山西太谷山西省農(nóng)科院果樹研究所，Tel：0354-6215028，E-mail：suoxingling@163.com。

2016-10-19，

2016-12-26。