6個山楂品種低溫半致死溫度的測定*

杜人杰 曲躍軍 陶雙勇 鄒威 王慶斌 張翼

（黑龍江省牡丹江林業(yè)科學研究所，牡丹江 157009）

6個山楂品種低溫半致死溫度的測定*

杜人杰 曲躍軍 陶雙勇 鄒威 王慶斌 張翼

（黑龍江省牡丹江林業(yè)科學研究所，牡丹江 157009）

對引種到牡丹江地區(qū)的6個異源山楂品種：‘甜紅’、‘磨盤’、‘本溪2號’、‘絳縣798203’、‘豫8001’、‘銅臺白野生’測定其在不同低溫水平脅迫下的相對電導率值，將結果擬合Logistic曲線模型，計算出方程拐點值，得出各品種的低溫半致死溫度，將低溫半致死溫度與引種成活率進行相關性分析，對抗寒性進行評價。結果表明，6個品種山楂的低溫半致死溫度為：‘甜紅’（-28.72）>‘磨盤’（-28.03）>‘本溪2號’（-26.15）>‘絳縣798201’（-21.06）>‘豫8001’（-17.30）>‘銅臺白野生’（-13.71），方差分析表明低溫半致死溫度與各品種寒地成活率呈顯著負相關，與試驗地生長情況大致相符。

山楂；相對電導率；低溫半致死溫度；抗寒性

山楂（Crataegus pinnatifida）屬薔薇科山楂屬，落葉灌木或小喬木。其樹冠整齊，枝葉繁茂，容易栽培，病蟲害少，具有良好的耐寒、耐旱、耐瘠薄特性，花果鮮美可愛，不但果可食用，也是田旁、宅園綠化的良好觀賞樹種[1]。山楂為中國特有的藥果兼用樹種，具有降血壓、降血脂、強心、抗心律不齊等保健功效；同時也有健脾開胃、消食化滯、活血化痰的作用；對胸膈脾滿、疝氣、血瘀、閉經(jīng)等也有一定療效；山楂內(nèi)富含黃酮類化合物牡荊素，其提取物對抑制癌細胞生長、增殖、浸潤和轉移均有顯著作用。目前市場上銷售的山楂加工食品約有10大類150余種，醫(yī)藥制品約有8大類100余種。我國山楂栽培區(qū)域廣泛，北起吉林，南至云南均有山楂栽培記載，但黑龍江地區(qū)冬天極度寒冷，山楂栽培鮮有報道，其抗寒性問題是限制黑龍江山楂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。為了能更快更好地培育出高抗寒性的山楂品種，本試驗對從遼寧省引種的6種有不同低溫馴化成活率表現(xiàn)的山楂品種進行抗寒性研究。

膜系統(tǒng)是凍害的原初部位[2]，低溫脅迫能引起植物細胞膜透性的改變，導致溶質外滲，用電導法測定細胞外滲液電導率變化，能顯著反映細胞膜傷害程度[3]。運用電導法擬合Logistic方程計算低溫半致死溫度來鑒定植物抗寒性的方法已廣泛應用于蘋果、葡萄、李、櫻桃、扁桃和柑橘等樹種的抗寒性研究[4]，尚未見山楂低溫半致死溫度的相關報道。本試驗通過測定不同品種的相對電導率并擬合Logistic方程求拐點溫度從而計算出其在牡丹江地區(qū)的低溫半致死溫度[5]，比較不同山楂品種的抗寒性，并結合各品種對應的寒地成活率進行相關性分析研究，以期為高寒地區(qū)山楂及其他植物的引種栽培、雜交選育提供參考依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于黑龍江省牡丹江市穆棱地區(qū)，具體情況參照曲躍軍等[1]的說明。

1.2 材料來源

在沈陽農(nóng)業(yè)大學國家山楂種質資源圃山楂引種過程中有不同成活率表現(xiàn)的6個山楂品種：甜紅(C.p‘.Tianhong’ )、磨盤(C.p‘.Mopanshanzha’)、本溪2號(C.p‘.Benxi-2’)、絳縣798201(C.p‘.Jiangxian-798201’)、豫8001(C.p‘.Yu-8001’)、銅臺白野生(C.p‘.Tongtaibaiyesheng’)。試材均為3年生嫁接苗，砧木為毛山楂(C.maximowiczii)，苗高120～170 cm，地徑2.0～3.2 cm，樹勢良好。

1.3 試驗方法

11月份從各品種山楂植株中選取粗度均勻一致的1年生休眠枝條，每個品種18份，每份剪成15～20 cm長枝條，自來水沖洗干凈后，用去離子水沖洗2遍，紗布擦干，每個品種留下一份，其余蠟封后放置于-10℃超低溫冰箱中備用。參照李俊才等[3]的試驗設計，設置溫度梯度分別為-10、-20、-30、-40、-50℃，冷凍處理以4℃/h的速度降溫，達到目標水平后，維持24 h，然后室溫（16℃）解凍。對照處理CK（16℃）為室溫。每個品種每個水平3次重復。

，式中，y為電解質外滲率（%）；t為冷凍梯度溫度（℃），k為電解質滲出率的飽和容量；a、b為方程參數(shù)；計算由于已經(jīng)消除本底，所以令k=1。所有數(shù)據(jù)采用Excel2010和SPSS18.0處理。

2 結果與分析

2.1 低溫處理對山楂枝條電解質滲出率的影響

電解質滲出率代表著細胞膜受到傷害情況，低溫導致膜系統(tǒng)損傷，從而引起細胞滲透性增加和電解質外滲。由表1結合圖1可見，6種山楂枝條隨著溫度的降低，電解質滲出率均呈“S”型增長，說明不同山楂品種在冷脅迫下有相似的電解質滲出率軌跡。在CK～-10℃溫度過程中，電解質滲出率緩慢降低，表明膜系統(tǒng)未受顯著影響并啟動了某種低溫保護機制[4]，細胞液中自由水變少，降低了冰點，‘銅臺白野生’滲出率最高，‘甜紅’最低，其他品種滲出率分布兩者之間，說明不同品種膜系統(tǒng)未損傷情況下滲出率并不相同；-10～-20℃溫度過程中，電解質滲出率緩慢增加，表明膜系統(tǒng)開始受到低溫傷害，酶活及主動運輸受到影響；-20～-40℃溫度過程中，電解質滲出率急劇上升，表明膜系統(tǒng)受到嚴重的低溫傷害，主動運輸功能發(fā)生嚴重障礙；-40～-50℃溫度過程中，電解質滲出率變化趨于平緩，偶有輕微下降，表明膜透性被完全破壞，酶活喪失，細胞死亡。

表1 不同低溫脅迫后各品種山楂枝條相對電導率%

圖1 低溫處理對山楂電導率的影響

2.2 Logistic方程擬合及低溫半致死溫度的確定

由表1可知，相關系數(shù)R2介于0.735～0.81之間，均大于相關系數(shù)顯著性臨界值0.708 4，說明處理溫度與相對電導率遵循Logistic方程的變化規(guī)律；F檢測達極顯著水平，說明在該抗寒研究中，Logistic方程的擬合結果較真。LT50從高到低排列為‘銅臺白野生’>‘豫8001’>‘絳縣798201’>‘本溪2號’>‘磨盤’>‘甜紅’。

表2 6個品種山楂相對電導率回歸方程及低溫半致死溫度（LT50）

2.3 低溫半致死溫度與抗寒性的相關分析

6 種山楂引種牡丹江地區(qū)1年后，經(jīng)過冬季低溫馴化，次年參照杜人杰等[1]的研究測其成活率。由表2可知，LT50與寒地成活率顯著負相關，即LT50越高，經(jīng)過低溫馴化后的成活率越低，低溫成活率標志著植物抗寒性高低，所以可理解為LT50與抗寒性顯著負相關，即LT50越高，植物抗寒性越差。結合表1可知，‘甜紅’、‘磨盤’、‘本溪2號’抗寒性最好，其余依次為‘絳縣798201’、‘豫8001’，‘銅臺白野生’抗寒性最差，這與實際生長情況基本一致。

表3 6個品種山楂低溫半致死溫度與成活率相關性分析

3 結論與討論

3.1 本研究將6個山楂品種的處理溫度與相對電導率的綜合走勢擬合Logistic方程模型，求出各個方程參數(shù)，同時方差分析結果達到極顯著水平，說明方程擬合度高，模型選擇合適，根據(jù)方程算出的LT50值可信度高。測定了6個山楂品種的LT50，分

別為：‘甜紅’（-28.72℃）>‘磨盤’（-28.03℃）>‘本溪2號’（-26.15℃）>‘絳縣798201’（-21.06℃）>‘豫8001’（-17.30℃）>‘銅臺白野生’（-13.71℃），LT50具有種間可比性，可用在同一物種引種的品種選擇上。

3.2 高寒地區(qū)引種過程中，低溫是最大的引種障礙，植物的抗寒性高低往往決定引種成活率。本次研究中LT50與各品種冷馴化成活率呈顯著負相關，推測抗寒能力從高到低依次為：‘甜紅’、‘磨盤’、‘本溪2號’、‘絳縣798201’、‘豫8001’、‘銅臺白野生’，分析結果與試驗地生長情況大致相符，說明在寒地引種前對目標物種進行LT50測定對寒地引種工作有一定借鑒意義。在LT50基礎上，如若再結合其他生理、生化指標，如植物組織形態(tài)結構、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量等，大致可判斷出目標物種是否具有高寒地區(qū)移植條件，特別在南種北引過程中，具有重要的指導意義。

3.3 本研究數(shù)據(jù)是在以上品種引種冷馴化一年后測得，牡丹江地區(qū)冬季極度寒冷，冬季夜間低溫常徘徊在-20～-30℃，有可能低溫誘導了一些特異蛋白的表達，降低了細胞液冰點，使LT50相對于未引種前有所降低。如果能結合引種前的LT50及之后幾年的LT50一起分析比較后再進行抗寒性評價，那么對于高寒地區(qū)相近物種的引種工作將會有更可靠的指導意義。

［1］曲躍軍，杜人杰，董文軒，等.山楂屬14種幼苗寒地引種表現(xiàn)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2014，42（26）:8878，8906.

［2］劉冰，王有科.應用Logistic方程確定花椒枝條低溫半致死溫度［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2005，8（4）：475-479.

［3］李俊才，劉成，王家珍，等.洋梨枝條的低溫半致死溫度［J］.果樹學報，2007，24（4）:529－532.

［4］韓俊威，史彥江，宋鋒惠，等.平歐雜交榛13個品種(系)抗寒性比較［J］.東北林業(yè)大學學報，2014，42（12）:7－12.

第1作者簡介：杜人杰（1983-），女，高級工程師。

Study on Semi-lethal Temperatures of Six Kinds Crataegus pinnatifida

DURenjie
（Mudanjiang Forestry Science Institute of Heilongjiang Province,Mudanjiang157009）

The whether practicable that evaluating plant cold resistance via analysis of LT50,during the process of introduction and domestication in cold area was studied.The Hawthorns’relative branch conductivities were detected at different low temperature levels.The six Hawthorn cultivars included:C.p.‘Tianhong’,C.p.‘Mopanshanzha’,C.p.‘Benxi-2’,C.p.‘Jiangxian-798201’,C.p.‘Yu-8001’and C.p.‘Tongtaibaiyesheng’,which came from diverse provenances and were cultivated in Mudanjiang region for one year.After taking the results of conductivities to fit the Logistic curve model and calculating inflection point number value,then we could get the LT50s.The Hawthorns’cold resistance were speculated by the way of correlation analysis between LT50and survival rates in Mudanjiang region.LT50s for the six Hawthorn cultivars from low to high were C.p.‘Tianhong’(-28.72)>C.p.‘Mopanshanzha(-28.03)’>C.p.‘Benxi-2’(-26.15)>C.p.‘Jiangxian-798201’(-21.06)>C.p.‘Yu-8001’(-17.30)>C.p.‘Tongtaibaiyesheng’(-13.71).The analysis of variance suggested that LT50was significantly negatively correlated with survival rate for hawthorn in cold region,which also correspond with the status of the growth in experience plot.

Relative conductivity;Semilethal low temperature;Cold resistance

S661.5,S722.7

A

2017-05-20

（責任編輯：張亞楠）

1001-9499（2017）04-0017-03

*黑龍江省森林工業(yè)總局應用研究項目(sgzjY2014015)