幾個(gè)新疆主栽果樹樹種抗寒性初步研究

趙蕾，杜研，劉珩，安鷺，盧明艷，張東亞

(新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830063)

幾個(gè)新疆主栽果樹樹種抗寒性初步研究

趙蕾，杜研，劉珩，安鷺，盧明艷，張東亞

(新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830063)

以新疆9個(gè)常見果樹的1年生休眠枝條為試材，在低溫脅迫下測(cè)定其電解質(zhì)滲出率，用Logistic曲線擬合求出拐點(diǎn)溫度即半致死溫度作為各試材抗寒力評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。結(jié)果表明：9個(gè)樹種中西梅和碭山梨的抗寒性最強(qiáng)，黃連木最弱?？购杂蓮?qiáng)至弱為西梅>碭山梨>庫爾勒香梨>棗>扎343 >新新2>溫185>阿月渾子>黃連木。

果樹；抗寒性；半致死溫度；恢復(fù)生長(zhǎng)法

新疆光照資源豐富，晝夜溫差大，降水稀少而采用人工灌溉，是極為適合落葉果樹的生態(tài)區(qū)，歷來就有瓜果之鄉(xiāng)的美譽(yù)。然而，新疆冬季嚴(yán)寒，部分地區(qū)最低溫可達(dá)-40 ℃，尋找抗寒性強(qiáng)的樹種在寒冷地區(qū)推廣，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

電解質(zhì)滲出率法在鑒定植物抗寒性及雜種實(shí)生苗抗寒性早期預(yù)測(cè)等方面都有廣泛的應(yīng)用。在柑橘[1]、蘋果[2]、葡萄[3]、李[4]等果樹，多種糧食作物及熱帶作物枇杷[5]等方面都有許多成功運(yùn)用的實(shí)例。本文采用電解質(zhì)滲出率法擬合Logistic方程，對(duì)新疆常見的幾個(gè)果樹樹種的抗寒性進(jìn)行了初步研究，以期為我區(qū)果樹抗寒栽培和抗寒育種提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料取自輪臺(tái)國(guó)家果樹資源圃，試材為阿月渾子、黃連木、西梅、棗、庫爾勒香梨、碭山梨以及核桃的三個(gè)品種(溫185、扎343和新新2)。

1.2 處理方法

1.2.1 低溫處理 2015年11月從樹冠外圍中層選取粗度均勻一致的一年生休眠枝條，在-10 ℃冰箱中冷藏備用。2016年1月將冷藏保存的枝條依次用自來水、蒸餾水、重蒸餾水沖洗，擦干后，將各樣樹的供試枝條分成10組。留下其中1組，測(cè)定其電導(dǎo)率作為對(duì)照(-10 ℃)。其余9組用塑料袋包好，放入低溫冰箱中分別進(jìn)行-12、-15、-18、-21、-24、-27、-30、-33、-36 ℃的低溫處理，降溫速度為3 ℃·h-1，達(dá)到所要求的溫度后，維持10 h。處理結(jié)束后以同樣的速度升至室溫。

1.2.2 恢復(fù)生長(zhǎng) 冷凍處理后，每處理每供試單株留取等長(zhǎng)枝段5～10枝。以蛭石為基質(zhì)在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，濕度70%，日間25 ℃，夜間17 ℃。1個(gè)月后計(jì)算萌芽率。

1.3 研究方法

低溫處理過的枝條在室溫下放置1 h后，剪取0.3～0.5 cm的小段，稱重1.0 g，放入大試管中，加20 mL雙重蒸餾水浸泡10 h，用EC-215型電導(dǎo)儀測(cè)出初電導(dǎo)值(S1)，然后將大試管用塑料薄膜封口，放入水浴鍋中煮沸20 min，自然冷卻，搖勻，并在室溫下平衡10 min，測(cè)定終電導(dǎo)率值(S2)。對(duì)照為未進(jìn)行冷凍處理的枝條。以上測(cè)定每處理重復(fù)6次。按以下公式計(jì)算出電解質(zhì)滲出率：電解質(zhì)滲出率(Y)=(S1/S2)×100

其中，Y—電導(dǎo)質(zhì)滲出率，S1—初電導(dǎo)率，S2—終電導(dǎo)率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)初電導(dǎo)率(S1)和終電導(dǎo)率(S2)，求出電解質(zhì)滲出率(y)，并對(duì)其進(jìn)行回歸分析，將溫度(t)和電解質(zhì)滲出率(y)間的關(guān)系用Logistic方程y=k/(1+ae-bt)進(jìn)行擬合，若擬合度(r)顯著時(shí)，再計(jì)算半致死溫度(LT50)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫處理后電解質(zhì)滲出率的變化

9個(gè)供試果樹休眠枝條經(jīng)不同低溫處理后，從電解質(zhì)滲出率的變化趨勢(shì)來看，隨處理溫度的降低，各參試材料的電解質(zhì)滲出率逐漸升高，規(guī)律較明顯。變化趨勢(shì)基本上符合溫度越低對(duì)細(xì)胞膜造成的損傷越大及細(xì)胞膜的透性增大將導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)滲出率也增大這一電導(dǎo)法測(cè)定抗寒力的基本理論。各試材低溫處理后電解質(zhì)滲出率見圖1，從圖1中所示電解質(zhì)滲出率的曲線看出，在一系列冷凍低溫處理后，9個(gè)樹種休眠枝條的組織電解質(zhì)滲出率與處理溫度之間呈急劇或緩慢上升的“S”形曲線，雖然有個(gè)別數(shù)據(jù)在拐點(diǎn)之后出現(xiàn)電解質(zhì)滲出率小幅下降的現(xiàn)象，但不影響總體的變化規(guī)律。不同的樹種休眠枝條電解質(zhì)滲出率急劇上升時(shí)的處理低溫各不相同，如溫185在處理低溫-21 ℃之后枝條電解質(zhì)滲出率開始急速上升，新新2、阿月渾子、黃連木的拐點(diǎn)都出現(xiàn)在-18 ℃左右，到-24 ℃往后逐漸平緩；扎343的拐點(diǎn)出現(xiàn)在-21 ℃，棗的拐點(diǎn)出現(xiàn)在-24 ℃，這兩個(gè)樹種拐點(diǎn)的結(jié)束溫度都出現(xiàn)在-27 ℃；香梨、碭山梨和西梅電解質(zhì)滲出率急速升高的區(qū)域出現(xiàn)在-27 ℃附近。拐點(diǎn)以前，電解質(zhì)滲出率不斷增加，表明降溫對(duì)細(xì)胞膜傷害率的遞增效應(yīng)不斷增大，到拐點(diǎn)時(shí)最大；之后，逐漸下降，表明降溫對(duì)細(xì)胞膜傷害率的遞增效應(yīng)減小。拐點(diǎn)溫度上表現(xiàn)出的差異可以用于衡量其耐受低溫的能力，且這種差異表現(xiàn)為拐點(diǎn)溫度與抗寒力之間呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，拐點(diǎn)溫度越低，抗寒性越強(qiáng)[6]。

圖1 低溫處理后電解質(zhì)滲出率的變化曲線

2.2 配合Logistic方程求低溫半致死溫度

供試果樹休眠枝條在不同處理溫度下電解質(zhì)滲出率曲線基本符合Logistic變化規(guī)律，從表1的Logistic方程擬合統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，在低溫脅迫下，相對(duì)電解質(zhì)滲出率與溫度之間的關(guān)系曲線，能較好地用Logistic曲線方程y=k/(1+ae-bx)進(jìn)行擬合，相關(guān)系數(shù)介于0.883 2～0.960 8之間，進(jìn)行F值(F0.01)檢驗(yàn)表明，供試9個(gè)果樹枝條的擬合值均大于相關(guān)系數(shù)臨界值r0.01=0.841，呈極顯著水平，說明在該抗寒研究中，不同低溫處理電解質(zhì)滲出率遵循Logistic方程的變化規(guī)律且與半致死溫度呈線性關(guān)系，其擬合結(jié)果可靠，精確度較高。

表1 電解質(zhì)滲出率回歸方程及半致死溫度(LT50)

樹種回歸方程abLT50/℃相關(guān)系數(shù)R2溫185Y=54．72/(1+7．1739e-0．1016t)7．17390．1016-19．40．9046扎343Y=115．06/(1+7．8582e-0．0952t)7．85820．0952-21．70．9259西梅Y=154．07/(1+5．5132e-0．0467t)5．51320．0467-36．60．9608棗Y=119．05/(1+6．4281e-0．0648t)6．42810．0648-28．70．8832香梨Y=65．07/(1+3．1747e-0．0369t)3．17470．0369-31．30．9094碭山梨Y=79．07/(1+3．0984e-0．0329t)3．09840．0329-34．40．0902黃連木Y=105．12/(1+4．6337e-0．0811t)4．63370．0811-18．90．9518新新2Y=107．80/(1+6．9033e-0．0943t)6．90330．0943-20．50．9553阿月渾子Y=93．55/(1+7．1508e-0．1025t)7．15080．1025-19．20．9563

2.3 恢復(fù)生長(zhǎng)對(duì)半致死溫度的驗(yàn)證

由表2可以看出，當(dāng)處理溫度處于-21 ℃以上時(shí)，各供試樹種都有較高的萌芽率；經(jīng)過-24 ℃的低溫處理后，溫185、黃連木和新新2這3個(gè)樹種沒有萌芽；當(dāng)溫度降至-30 ℃，僅西梅、香梨和碭山梨還有萌芽率，其余樹種枝條均已干枯；達(dá)到-33 ℃時(shí)，除西梅和碭山梨的枝條還有萌芽外，其余8個(gè)樹種均不能正常萌芽。從枝條恢復(fù)生長(zhǎng)試驗(yàn)來看，7個(gè)樹種中西梅和碭山梨的抗寒力較強(qiáng)，而阿月渾子和黃連木的抗寒能力較弱，與半致死溫度的計(jì)算結(jié)果基本一致。

表2 不同溫度處理下的萌芽率 %

3 討論

3.1 供試9個(gè)樹種的電解質(zhì)滲出率曲線符合緩慢-迅速-緩慢的“S”形曲線，與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果一致[7-9]。

3.2 曹青爽[10]認(rèn)為阿月渾子可耐-24～-25.2 ℃低溫，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，在實(shí)際生產(chǎn)中阿月渾子適生區(qū)范圍較窄，多受低溫影響限制。黃連木因其較強(qiáng)的抗?jié)衬芰?，常常作為阿月渾子的砧木被廣泛應(yīng)用，但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看到，黃連木也存在不耐低溫的問題。

3.3 雖然擬合Logistic方程計(jì)算半致死溫度代表果樹抗寒力的研究方法目前應(yīng)用較為廣泛，但植物的生理過程是錯(cuò)綜復(fù)雜的，植物的抗性受多種因素影響，劉祖祺等[11]認(rèn)為孤立地用某一指標(biāo)很難反映植物的抗寒實(shí)質(zhì)，也不利于揭示植物抗寒的本質(zhì)。而張軍科[12]等采用主成分分析法分析后發(fā)現(xiàn)半致死溫度可以代表植物生理指標(biāo)的絕大部分信息，從而驗(yàn)證了半致死溫度可以作為快速鑒定的單因素指標(biāo)。

4 結(jié)論

電解質(zhì)滲出率及半致死溫度的測(cè)定是影響和評(píng)價(jià)植物抗寒性的重要指標(biāo)，本試驗(yàn)對(duì)9個(gè)新疆主栽果樹1年生休眠枝條在不同低溫下電解質(zhì)滲出率和半致死溫度進(jìn)行了測(cè)定分析，9個(gè)果樹品種抗寒性強(qiáng)弱為西梅>碭山梨>庫爾勒香梨>棗>扎343 >新新2>溫185>阿月渾子>黃連木，恢復(fù)生長(zhǎng)法得出的萌芽率與半致死溫度排序具有很好的一致性。盡管人工低溫處理和室外自然低溫有一定的差異，但9個(gè)供試果樹休眠枝條是在相同的條件下進(jìn)行測(cè)定，所以它們具有可比性，能夠說明不同樹種間抗寒性強(qiáng)弱。

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ColdResistanceofSeveralMainTreeFruitSpeciesinXinjiangUygurAutonomousRegion

Zhao Lei, Du Yan, Liu Heng, An Lu, Lu Mingyan, Zhang Dongya

(Xinjiang Forestry Academy，Urumqi 830063，China)

Taking annual dormant branches of several common fruit trees in Xinjiang Uygur Autonomous Region as experiment materials，the electrolyte leakage rate was measured under low temperature stress，the Logistic curve fitting was used to find the inflection point temperature and the half lethal temperature as the reference index for the evaluation of cold resistance. Result shows that among nine species plum and Dangshan pear have the strongest cold resistance ,Pistaciachinensishas the weakest cold resistance. Cold resistance from strong to weak is plum>Dangshan pear>Korla fragrant pear>Jujube>Juglansregia‘Zha 343’>Juglansregia‘Xinxin 2’>Juglansregia‘Wen 185’>Pistaciavera>Pistaciachinensisbunge.

fruit tree; cold resistance; semi-lethal temperature(LT50); restoring growth method

1005-5215(2017)10-0024-03

2017-09-11

新疆維吾爾自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(KY2017029)

趙蕾(1981-)，女，新疆人，碩士，助理研究員，從事果樹栽培與育種研究，Email:zhaolei1118@qq.com

張東亞(1964-)，男，河南人，碩士，研究員，從事林木育種研究，Email：zdywah998@126.com

S66

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.10.008