我國東北寒冷地區(qū)李種質(zhì)資源抗寒力測定

林存學(xué)，楊曉華，劉海榮，劉濱，李鋒，于澤源

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江157041；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，吉林公主嶺136100；3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，哈爾濱150030）

我國東北寒冷地區(qū)李種質(zhì)資源抗寒力測定

林存學(xué)1，楊曉華1，劉海榮1，劉濱1，李鋒2，于澤源3*

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江157041；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，吉林公主嶺136100；3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，哈爾濱150030）

應(yīng)用電導(dǎo)率法測定34個李品種枝條在不同低溫處理下相對電導(dǎo)率，擬合Logistic方程，計算各品種半致死溫度。結(jié)果表明，隨處理溫度降低，枝條組織相對電導(dǎo)率呈“S”型曲線變化，供試?yán)钇贩N半致死溫度范圍為-26.19～-36.54℃，俄羅斯引進品種總體抗寒性較好，其次為地方資源品種，人工培育個別品種抗寒力相對較弱?？购^強品種：龍園蜜李、俄2、俄13、秋甜李、巴彥大紅袍、綏李3號；抗寒力較弱品種：矮甜李、吉林6號、大淡果、長李15、牡紅甜李。

李；抗寒力；相對電導(dǎo)率；Logistic方程；半致死溫度

林存學(xué),楊曉華,劉海榮,等.我國東北寒冷地區(qū)李種質(zhì)資源抗寒力測定[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2017,48(4):22-29.

Lin Cunxue,Yang Xiaohua,Liu Hairong,et al.Measurementof co ld to lerance in plum varielies o f cold region in northeast China conductivity method[J].Journal of NortheastAgricu lturalUniversity,2017,48(4):22-29.(in Chinese w ith English abstract)

李在我國東北部寒冷地區(qū)水果生產(chǎn)中占有重要地位。東北地區(qū)屬溫帶大陸季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，一月份氣溫達-30℃以下，黑龍江最北部甚至出現(xiàn)-52.3℃極端低溫天氣，周期性冬季凍害對李生產(chǎn)影響嚴(yán)重[1-2]。因此，栽培品種選擇和資源抗寒能力鑒定評價在李生產(chǎn)中具有重要意義。

植物抗寒力評定方法較多，包括全株冰凍測試法、電解質(zhì)滲出率法、葉綠素?zé)晒夥?、電阻抗圖譜法等[3-4]。電解質(zhì)滲出率法為目前植物抗寒力鑒定中最常用方法之一[5-6]，可靠性較高。王娜等應(yīng)用電導(dǎo)率法測定4種常綠闊葉樹電導(dǎo)率，結(jié)合半致死溫度評價其抗寒性順序[7]。陸致成等對黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院漿果研究所李種質(zhì)資源作田間調(diào)查，確定無凍害李品種（系）13個，輕、中度凍害李品種（系）48個[1]。楊紅麗等應(yīng)用電導(dǎo)率法及Lo?gistic方程測定新疆阿克蘇地區(qū)6個杏李品種抗寒性，認為各品種電解質(zhì)滲出率呈典型S型曲線，與低溫呈顯著負相關(guān)[8]。應(yīng)用電導(dǎo)率法測定植物抗寒性廣泛應(yīng)用于楊桃[9]、葡萄[10]、核桃[11]等抗寒性測定。但電導(dǎo)率法系統(tǒng)測定東北寒地李種質(zhì)資源抗寒性研究較少，本研究應(yīng)用電導(dǎo)法測定東北寒冷地區(qū)34個李品種1年生休眠枝條在不同低溫條件下電解質(zhì)滲出率，評價不同李品種抗寒力，為李種質(zhì)資源評價、抗寒鑒定、抗寒遺傳育種研究等提供量化依據(jù)，為李區(qū)劃分布、栽培品種選擇、生產(chǎn)推廣等提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 材料

取自黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院李資源圃，供試?yán)钇贩N按照來源分為地方資源品種、人工培育品種和國外引進品種。

地方資源品種：巴彥大紅袍、牛心李；人工培育品種：牡紅甜李、矮甜李、牡豐李、秋甜李、82-2-335、82-2-157、大淡果、龍園桃李、龍園蜜李、園藝所11-1、龍園秋李、早李、吉林6號、九臺晚李、長李15、晚金玉、綏棱紅、綏李3號；國外引進品種：俄2、俄8、俄9、俄11、俄12、俄13、俄14、俄15、俄16、俄17、俄18、俄黃李、AE李、紅心李。各品種產(chǎn)區(qū)來源等見表1。

表1 李品種及來源Table 1 Plum variety and origin

續(xù)表

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品采集與制備

每個品種選取生長健壯、長勢一致，一年生休眠枝，采集枝條取中部分別剪成10 cm左右小段，每個供試品種各分成9份，將枝條兩端剪口蠟封，蒸餾水沖洗干凈，保鮮膜包裹，以防失水，備用。

1.2.2 冷凍處理

處理好枝條分別放入自封袋中，置于超低溫冰箱內(nèi)，降溫冷凍處理。溫度梯度分別設(shè)置為-5、-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40℃，將室溫設(shè)為對照溫度。降溫速度為5℃·h-1，將處理溫度降至目的溫度24 h后取出1份枝條室溫下解凍12 h。

1.2.3 相對電導(dǎo)率測定

將處理枝條去除蠟封點，避開芽眼、節(jié)點，剪成1～2mm小段，稱取0.5 g，放入50mL具塞三角瓶中，加入40mL去離子水。室溫條件下震蕩90min，電導(dǎo)率儀（DDS-11A型）測定各試管內(nèi)溶液初始電導(dǎo)率值E1和空白電導(dǎo)值C1，然后封口于沸水浴中煮30min，組織死亡和電解質(zhì)釋放穩(wěn)定后冷卻靜置6 h，測定其終電導(dǎo)率值E2和空白電導(dǎo)值C2。每個處理3次重復(fù)。

相對電導(dǎo)率REC(%)=(E1-C1)/(E2-C2)×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫處理下各李品種相對電導(dǎo)率

不同低溫處理下各李品種枝條相對電導(dǎo)率變化趨勢見圖1～3，降溫初期（由室溫降至-5℃），34個供試?yán)钇贩N相對電導(dǎo)率均出現(xiàn)不同程度下降，因為植物組織對低溫產(chǎn)生防御反應(yīng)，修復(fù)細胞膜[12]，適當(dāng)?shù)蜏劐憻捒稍鰪娎钪l抗寒力。隨著溫度繼續(xù)降低，34個供試品種相對電導(dǎo)率呈先緩慢后急劇升高，最后趨于平穩(wěn)“S”型變化趨勢。結(jié)果說明，隨著溫度降低，細胞膜損傷程度逐漸加重，膜透性增加，直到最后細胞死亡，電導(dǎo)率趨于平穩(wěn)。

圖1 不同低溫處理下地方資源品種李枝條相對電導(dǎo)率Fig.1 Relativeelectricalconductivitiesof localplum resourcesunder different low temperature treatments

圖2 不同低溫處理下人工培育品種李枝條相對電導(dǎo)率Fig.2 Relativeelectricalconductivitiesofartificial cultivation plum under different low temperature treatments

圖3 不同低溫處理下引進品種李枝條相對電導(dǎo)率Fig.3 Relative electricalconductivitiesof introduced p lum under different low temperature treatments

隨著溫度降低，不同品種李枝條相對電導(dǎo)率差異顯著（P＜0.05），樹體抗寒力與相對電導(dǎo)率呈負相關(guān)。當(dāng)溫度由室溫逐漸降至-40℃時，34個品種李枝條抗寒力表現(xiàn)（見表2）。

其中，俄羅斯引進品種抗寒力較好，因其引種地俄羅斯緯度高，冬季氣溫寒冷，品種抗寒力較強。以上結(jié)果除個別品種外，均與田間觀察抗寒力排序一致。

2.2 低溫處理下不同李品種Logistic方程建立及半致死溫度確定

低溫處理后，李枝條相對電導(dǎo)率與不同處理溫度間呈“S”型變化，根據(jù)李枝條相對電導(dǎo)率擬合Logistic方程，確定不同李品種低溫半致死溫度，結(jié)果見表3。

表2 不同低溫處理下34個品種李枝條的相對電導(dǎo)率Table2 Relativeelectricalconductivitiesof branchesof 34 p lum cu ltivarsunder different low temperature treatments

續(xù)表

表3 不同低溫處理下34個品種李枝條Logistic回歸方程和半致死溫度Tab le3 Logistic regression equation and half-lethal temperaturesof 34 plum cu ltivarsunder different low temperature treatments

續(xù)表

由Logistic方程擬合結(jié)果可知，34個品種李枝條半致死溫度（LT50）為-26.19～-36.54℃，相關(guān)系數(shù)R2為0.902～0.984，方差分析結(jié)果顯著或極顯著。說明Logistic方程擬合結(jié)果可靠，精確度較高。龍園蜜李半致死溫度最低，為-36.54℃，牡紅甜李半致死溫度最高，為-26.19℃，說明龍園蜜李抗寒力最強，牡紅甜李抗寒力最弱。

3 討論與結(jié)論

抗寒力是植物在對低溫環(huán)境長期適應(yīng)中通過本身遺傳變異和自然選擇獲得的抗寒能力[13]，抗寒力強品種在極端低溫環(huán)境條件下，細胞損傷程度輕，反之，抗寒力差品種在低溫環(huán)境中，細胞膜透性加大，甚至失去活性，損傷嚴(yán)重[14-15]。

植物受低溫影響其細胞膜透性不同程度增大，電解質(zhì)外滲，細胞浸提液電解質(zhì)濃度增大，電導(dǎo)率值變大。本研究當(dāng)溫度降至-5℃時，34個供試品種相對電導(dǎo)率均呈下降趨勢，隨著溫度降低，相對電導(dǎo)率呈先緩慢后急劇升高，當(dāng)溫度降至-35℃時，相對電導(dǎo)率變化趨于平穩(wěn)。電導(dǎo)率變化趨于“S”型曲線，與任群紅等[16]、劉慧民等[17]研究結(jié)果一致。但本研究中一些品種“S”型曲線不明顯，即各處理溫度間相對電導(dǎo)率值變化幅度不大，例如巴彥大紅袍、俄2、綏李3號等。說明溫度降低后，其細胞膜透性變化幅度不大，品種抗寒力較強，即相對電導(dǎo)率變化幅度小品種抗寒力強?？购εc相對電導(dǎo)率呈負相關(guān)。隨著溫度降低，不同品種李枝條的相對電導(dǎo)率差異顯著。

根據(jù)李枝條相對電導(dǎo)率擬合Logistic方程，確定不同李品種的低溫半致死溫度，34個品種李枝條半致死溫度（LT50）為-26.19～-36.54℃，抗寒力強龍園蜜李的半致死溫度最低，為-36.54℃，抗寒力弱的牡紅甜李的半致死溫度最高，為-26.19℃。

多數(shù)試驗李品種S曲線中具有急劇上升段，此時細胞膜完全破裂，電解質(zhì)滲出，各品種半致死溫度處于該區(qū)段，與劉霞[18]等、韓玲玲[19]等研究石榴和海棠半致死溫度在S曲線上對應(yīng)區(qū)段結(jié)果一致。因此也可根據(jù)相對電導(dǎo)率變化中急劇上升區(qū)段初步判斷半致死溫度。本文通過相對電導(dǎo)率和半致死溫度指標(biāo)評價供試34個李品種的抗寒力強弱，結(jié)果表明龍園蜜李、俄2、俄13、秋甜李、巴彥大紅袍、綏李3號、AE李、九臺晚李、82-2-335等品種抗寒力較強，俄羅斯品種大多具有較強抗寒力，矮甜李、吉林6號、大淡果、長李15、牡紅甜李等品種抗寒力較弱。

從遺傳學(xué)角度，父母本或其中之一為抗寒力強品種，其后代具有一定抗寒力，田景花等發(fā)現(xiàn)普通核桃與抗寒性較強核桃雜交后，獲得品種抗寒性明顯高于普通核桃子代[20]。本試驗中82-2-335、龍園蜜李、龍園桃李抗寒力排序相對靠前，可能遺傳其母本巴彥大紅袍和橫道河子大紅李抗寒力強特性。另外，俄羅斯品種抗寒力整體較強，即高寒地區(qū)品種具有較高抗寒力。

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Measurement of cold tolerance in p lum varielies of cold region in northeast China conductivity method/LIN Cunxue1,YANG Xiaohua1,LIU Hairong1,LIU

Bin1,LIFeng2,YU Zeyuan3
(1.Mudan jiang b ranch o f Heilong jiang Academ y of Agricu ltural Sciences, Mudanjiang Heilongjiang 157041;2.Pomology Institute of Jilin Academy o f Agricultural Sciences, Gongzhuling Jilin 136100;3.Schoolof Horticulture and Landscape Architecture,Northeast Agricultura l University,Harbin 150030,China)

Determ ined the electrical conductivity of 34 plum varieties in different branches relative conductivity under low temperature,and fitted Logistic equation to calculate the lethal temperature of each species.The results showed that the relative electrical conductivities of branches of 34 p lum cultivars increased as a S-curves w ith the decrease o f tem perature,the sem i-letha l tem perature was-26.19℃ to-36.54℃,cold resistance of Russia introduced were the best,followed by local resource varieties,cold resistance of artificial breeding varieties were the poorest.The front of cold hardiness were Longyuanm ili, E2,E13,Qiutian li,Bayandahongpao,Suili3.Aitian li,Jilin6,Dadanguo,Chang li15,Muhongtian liwere in the back ofcold hardiness.

p lum;cold tolerance;relative electric conductivity;Logistic equation;sem i-lethal tem perature

S662.3

A

1005-9369（2017）04-0022-08

時間2017-4-24 6:19:49[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170424.0619.008.html

2017-03-01

國家科技支撐計劃（2013AD02B00）；黑龍江省果樹工程技術(shù)研究中心（PG13B02）

林存學(xué)（1987-），男，研究實習(xí)員，碩士，研究方向為寒地果樹育種、栽培。E-mail:nefu20061880@126.com

*通訊作者：于澤源，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為果樹育種、栽培。E-mail:yzy@neau.edu.cn