電導(dǎo)法協(xié)同Logistic方程進(jìn)行6種蘋果砧木抗寒性的比較

曾麗蓉+鄭鑫+張婷+駱建霞

摘要：對八棱海棠、平頂海棠、圓葉海棠、西府海棠、珠美海棠和紅果海棠進(jìn)行低溫（-3～-40 ℃）處理以比較其抗寒性，用電導(dǎo)法測定各低溫處理后的電導(dǎo)率，計(jì)算電解質(zhì)外滲率及外滲率與溫度間的回歸系數(shù)，并采用Logistic方程計(jì)算各植物的臨界致死低溫，同時(shí)對各植物低溫處理后枝條橫斷面進(jìn)行觀察。結(jié)果表明，隨著溫度的降低，參試植物電解質(zhì)外滲率均逐漸增加，其中紅果海棠的電解質(zhì)外滲率增加的幅度最大，其回歸系數(shù)達(dá)-7.78；其次是西府海棠，為-6.67；而八棱海棠最小，為-2.86。根據(jù)各低溫處理后橫斷面的表現(xiàn)可以看出，八棱海棠的受害程度最輕，紅果海棠的受害程度最重。各植物的臨界致死溫度分別為：紅果海棠-23.2 ℃、西府海棠-27.3 ℃、珠美海棠-33.5 ℃、圓葉海棠-35.5 ℃、平頂海棠-44.6 ℃、八棱海棠-48.5 ℃。綜合各觀測指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，6種蘋果砧木的抗寒性強(qiáng)弱依次為八棱海棠>平頂海棠>圓葉海棠>珠美海棠>西府海棠>紅果海棠。

關(guān)鍵詞：蘋果砧木；抗寒性；電導(dǎo)法；Logistic方程；電解質(zhì)外滲率；回歸系數(shù)；臨界致死低溫

中圖分類號(hào)： S661.101文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）10-0119-03

由于種類、品種及各地氣候不同，蘋果抗寒性存在很大差異，抗寒力決定著蘋果植株的越冬安全、樹勢及產(chǎn)量等。在本試驗(yàn)中，八棱海棠、平頂海棠、西府海棠、珠美海棠、圓葉海棠和紅果海棠既可以用作蘋果的嫁接砧木，又可以用作觀賞的園林樹木。砧木直接影響接穗的生長和結(jié)果，正確選擇抗寒性強(qiáng)的砧木，可以明顯增強(qiáng)蘋果樹的抗逆性，實(shí)現(xiàn)早產(chǎn)、豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的栽培目標(biāo)。作為觀賞園林植物，選擇抗寒性強(qiáng)的海棠可以為觀賞樹木在園林綠化中的選用提供依據(jù)。在果樹抗寒性研究中，電導(dǎo)法是一個(gè)成熟的技術(shù)，廣泛用于各種植物抗寒力的研究。李勃等利用電導(dǎo)法對櫻桃砧木抗寒性進(jìn)行鑒定[1]，裘珍飛等應(yīng)用電導(dǎo)法評價(jià)了桉樹抗寒性[2]，張德舜等研究了常綠闊葉樹種的抗寒性等[3]。在不同的低溫處理下，膜的透性因不同的種和品種而不同，抗寒性強(qiáng)的膜透性變化小，反之變化大，而細(xì)胞膜透性的變化主要表現(xiàn)為電解質(zhì)外滲率[4]。在1985年劉友良等利用植物組織在冰凍溫度下的電解質(zhì)外滲率配以Logistic方程來求出半致死溫度，即臨界致死溫度[5]；隨后謝軍等均利用電導(dǎo)法擬合Logistic方程對植物的抗寒性進(jìn)行研究[6-8]。本試驗(yàn)對各參試植物進(jìn)行低溫處理，通過計(jì)算電解質(zhì)外滲率、回歸系數(shù)、Logistic方程的拐點(diǎn)溫度以及枝條橫斷面的觀察，了解這幾種植物的抗寒性，為生產(chǎn)和園林綠化提供指導(dǎo)意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為八棱海棠（Malus robusta Rehd ）、平頂海棠（M. prunifolia）、珠美海棠（M. zumei Rehd）、圓葉海棠（M. prunifolia var ringo）、西府海棠（M. micromalus Makino）和紅果海棠（M. sieboldii Rehd）等休眠期的1年生枝條，于樹冠層外圍采集生長健壯且粗細(xì)比較一致的枝條。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1低溫處理于2015年1月上旬采集各植物枝條，采集后將每種試材平均分成8份，分別置于-3、-9、-15、-19、-24、-30、-35、-40 ℃的冰箱內(nèi)冷凍處理24 h，其中以-3 ℃處理作為對照（此時(shí)自然環(huán)境溫度低溫約為 -5 ℃）。

1.2.2測定方法

低溫冷凍處理后的枝條先用細(xì)毛刷子在自來水下將枝條清洗干凈，再用蒸餾水沖洗3次，然后將枝條剪成2～3 mm長的小段，每種試材等量稱取3份，每份3 g，投入3個(gè)三角瓶中，做好標(biāo)記，每瓶加入50 mL蒸餾水。浸泡12 h后，用DDS-11A型數(shù)字電導(dǎo)儀測定浸出液的電導(dǎo)率（測時(shí)搖勻），以后每12 h測量1次，連續(xù)測定5次，即浸泡后60 h。24 h測定后將-3 ℃（對照）、-19 ℃、-35 ℃處理的各樣品煮沸25 min，用蒸餾水補(bǔ)充到未煮時(shí)的刻度，再次測量其電導(dǎo)率。計(jì)算出各處理的電解質(zhì)外滲率，求出溫度與各處理的回歸系數(shù)，同時(shí)用Logistic方程求出各植物的拐點(diǎn)溫度（也就是電解質(zhì)外滲率為50%時(shí)的臨界致死低溫），以作為評價(jià)各參試植物抗寒力的重要參考指標(biāo)。將各低溫冷凍處理后的枝條放置在自來水中浸泡1周，觀察枝條橫斷面的顏色變化，作為植物抗寒力評價(jià)的一個(gè)輔助指標(biāo)。

1.2.3數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS V17.0進(jìn)行回歸系數(shù)、臨界致死低溫的計(jì)算，并分析各處理間電解質(zhì)外滲率的差異顯著性。

[JP3]電解質(zhì)外滲率=[SX（]樣品低溫處理后電導(dǎo)率-對照電導(dǎo)率樣品煮沸后電導(dǎo)率-對照電導(dǎo)率[SX）]×100%。

2結(jié)果與分析

2.1低溫處理后參試植物枝條橫斷面的變化

對不同低溫處理的參試植物枝條橫斷面進(jìn)行觀察，結(jié)果見圖1。由圖1可看出，隨著處理溫度的逐漸降低，各植物枝條橫斷面的顏色逐漸加深變褐。其中紅果海棠發(fā)生的變化最明顯，在-19 ℃時(shí)，已經(jīng)褐變?yōu)樽钌?，而八棱海棠?40 ℃時(shí)才開始褐變，枝條仍未顯示出明顯的受凍害的癥狀，其次是平頂海棠。說明從枝條橫斷面的變化來看，在這6種參試植物中，紅果海棠的抗寒性是最弱的，八棱海棠抗寒性最強(qiáng)。

據(jù)報(bào)道，植物的電解質(zhì)外滲率為50%的點(diǎn)可以作為評價(jià)臨界致死低溫[5]，本試驗(yàn)中紅果海棠的臨界致死低溫在 -19～-24 ℃之間，西府海棠的臨界致死低溫在-24～-30 ℃ 之間。為了準(zhǔn)確知道植物的臨界致死低溫，對低溫處理下參試植物的回歸系數(shù)及臨界致死低溫進(jìn)行分析。

2.3不同低溫處理與電解質(zhì)外滲率的回歸系數(shù)分析及臨界致死低溫

從回歸系數(shù)絕對值的大小可以反映出植物電解質(zhì)外滲率隨溫度的變化而變化的幅度，即回歸系數(shù)絕對值越大，其電解質(zhì)外滲率變化的幅度越大，植物的抗寒能力越弱。對本試驗(yàn)中不同浸泡時(shí)間處理后的各植物回歸系數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。回歸系數(shù)絕對值越大，低溫對其細(xì)胞的影響越大，膜遭受的迫害越嚴(yán)重。其中，紅果海棠的平均回歸系數(shù)絕對值最大，八棱海棠的平均回歸系數(shù)絕對值最小，說明在低溫處理下，紅果海棠的抗寒力最弱，八棱海棠的抗寒力最強(qiáng)。endprint

臨界致死低溫值可以更確切地反映各植物抵抗低溫的能力，Logistic方程的拐點(diǎn)溫度可以很好地反映植物的臨界致死低溫，對6種參試植物的臨界致死低溫進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。結(jié)果（表3）表明，八棱海棠的臨界致死低溫最低，其次是平頂海棠，都低于-40 ℃，與高愛農(nóng)等的報(bào)道[9]基本一致；紅果海棠的臨界致死低溫最高。說明抗寒力最強(qiáng)的是八棱海棠，最弱的是紅果海棠。此結(jié)果與用電解質(zhì)外滲率和回歸系數(shù)分析的結(jié)果基本一致。

2.4浸泡時(shí)間對電解質(zhì)外滲率的影響

本研究還對枝條不同浸泡時(shí)間后電解質(zhì)變化進(jìn)行了測定分析，結(jié)果見表4。在浸泡12～24 h時(shí)，各植物電解質(zhì)外滲率有明顯的變化，但尚未達(dá)到穩(wěn)定程度；在浸泡24～36 h時(shí)，多數(shù)植物的電解質(zhì)外滲率基本上穩(wěn)定；在浸泡36～48 h時(shí)，各植物電解質(zhì)外滲率基本呈顯著上升趨勢；在浸泡48～60 h時(shí)，參試植物電解質(zhì)外滲率基本穩(wěn)定。隨著浸泡時(shí)間的延長，各個(gè)參試植物的電解質(zhì)外滲率值呈上升的趨勢，這與張玉蘭等的研究結(jié)果[4，10]基本一致。6種植物在浸泡24～36、48～60 h時(shí)，電解質(zhì)外滲率增加幅度較小，為了穩(wěn)定并能快速測定電解質(zhì)外滲率，選取在浸泡24～36 h這個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行電解質(zhì)外滲率的測定，其結(jié)果的代表性較強(qiáng)，這為其他植物的抗寒性研究提供了參考依據(jù)。

3討論與結(jié)論

一年生枝條在不同低溫處理下，由于其抗寒性不同，其植物組織受到傷害的程度不同，可以直觀反映出不同植物的受害程度。曾經(jīng)有人做過研究，根據(jù)其顏色的變化來判斷植物受到凍害的程度[11]。本試驗(yàn)中可以從橫斷面清楚地看出不同植物在不同低溫處理下受傷害的情況。因未知各參試植物間的抗寒力差異，而各參試品種在-3 ℃（對照）情況下的浸出液電導(dǎo)率各不相同，那么電解質(zhì)外滲率也各不相同。這些數(shù)據(jù)與參試品種的抗寒性無直接的相關(guān)性，為克服品種間基礎(chǔ)浸出液電導(dǎo)率不同引起的誤差，達(dá)到準(zhǔn)確鑒定的各品種抗寒力的目的，本研究電解質(zhì)外滲率計(jì)算公式采用陳能武的方法[12]。通常用臨界致死低溫和回歸系數(shù)來反映植物抗低溫脅迫的能力，在參試的6種蘋果砧木中，電導(dǎo)率、電解質(zhì)外滲率和回歸系數(shù)的絕對值與抗寒力是呈負(fù)相關(guān)的，即電導(dǎo)率越大，抗寒力越弱；反之越強(qiáng)，與用Logistic方程求出的臨界致死溫度所呈現(xiàn)的結(jié)果基本一致，這也和前人的研究結(jié)果[13-14]相吻合。

浸泡時(shí)間對植物電解質(zhì)外滲率也有影響，有文獻(xiàn)報(bào)道，不同植物在不同的浸泡時(shí)間下電解質(zhì)外滲率是不同的，如海建平等在用電導(dǎo)法對苦楝樹抗寒性影響的研究中，采用浸泡 12 h 后測量植物電解質(zhì)外滲率[15]。劉穎等在比較不同結(jié)縷草品系抗寒性的研究中，采用浸泡24 h后測量植物電解質(zhì)外滲率[16]。多數(shù)報(bào)道認(rèn)為，測量電導(dǎo)率的最佳時(shí)間應(yīng)該是12～24 h。筆者研究了浸泡12～60 h范圍內(nèi)每隔12 h測量電解質(zhì)外滲率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在24～36 h這個(gè)范圍內(nèi)測定的電解質(zhì)外滲率代表性最強(qiáng)，這為其他植物的抗寒性研究提供了參考依據(jù)。

本研究通過對6種蘋果砧木的1年生枝條進(jìn)行低溫處理，并對砧木枝條的電導(dǎo)率進(jìn)行測定，計(jì)算各品種電解質(zhì)外滲率與溫度間的回歸系數(shù)，同時(shí)結(jié)合Logistic方程計(jì)算6種蘋果砧木的臨界致死溫度，再結(jié)合各參試植物枝條橫斷面的變化，可初步認(rèn)為參試植物的抗寒性強(qiáng)弱依次為八棱海棠（-48.5 ℃）>平頂海棠（-44.6 ℃）>圓葉海棠（-35.5 ℃）>珠美海棠（-33.5 ℃）>西府海棠（-27.3 ℃）>紅果海棠（-23.2 ℃）。

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