金白楊6個(gè)無(wú)性系的抗寒性分析

李丕全

(山西省桑干河楊樹(shù)豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局，山西 大同 037006)

近年來(lái)，隨著人工雜交楊樹(shù)良種豐產(chǎn)栽培技術(shù)的廣泛應(yīng)用，中國(guó)已成為世界上楊樹(shù)人工林面積最大的國(guó)家。在中國(guó)北方地區(qū)，受干旱、寒冷氣候的影響，楊樹(shù)良種的抗寒性是推廣應(yīng)用中首要考慮的因素。金白楊(P.×alba L.‘jinbaiyang’)是2013年審定的山西省推廣良種，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性、速生性和材質(zhì)優(yōu)良性，是制漿造紙和生產(chǎn)三板的優(yōu)質(zhì)原料。其多圃配套繁育技術(shù)成熟，嫁接成活率80%以上。筆者在2016年冬季對(duì)金白楊6個(gè)無(wú)性系進(jìn)行了抗寒性測(cè)試，利用半致死溫度、丙二醛、可溶性蛋白、脯氨酸和超氧化物歧化酶含量的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以期為金白楊的推廣應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)地自然概況

試驗(yàn)地位于山西省桑干河楊樹(shù)豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局落陣營(yíng)林場(chǎng)小鹽坊分區(qū)，地勢(shì)廣闊平坦，海拔996 m，是典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫7.0 ℃，極端最低溫-27 ℃.無(wú)霜期122 d，年降水量330 mm～400 mm，干燥度1.5，年平均風(fēng)速2.4 m/s～4.2 m/s.土壤栗鈣土，質(zhì)地中壤，pH值8.9，有機(jī)質(zhì)含量0.6%.

1.2 試驗(yàn)材料

金白楊6個(gè)無(wú)性系分別為C51，A20，C38，C4，K7，C15，是采用楊樹(shù)伐樁嫁接更新改造技術(shù)建立的金白楊品種比較林，林齡10 a.

1.3 試驗(yàn)方法

分別于2017年10月、11月、12月和2018年1月、2月、3月，每個(gè)無(wú)性系選擇3株，每株采集金白楊健壯葉芽2 g(鮮重).半致死溫度計(jì)算來(lái)源于相對(duì)電導(dǎo)率，丙二醛采用巴比妥酸法測(cè)定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，脯氨酸采用酸性茚三酮染色法，超氧化物歧化酶(SOD)采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定，各無(wú)性系重復(fù)3次。數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進(jìn)行處理。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 低溫處理下各無(wú)性系的半致死溫度(LT50)

采用不同溫度設(shè)置下的相對(duì)電導(dǎo)率和Logistic方程相結(jié)合的方法求得各無(wú)性系的半致死溫度，見(jiàn)表1.

表1 低溫處理下各無(wú)性系的Logistic方程及其半致死溫度

從表1擬合度R2來(lái)看，金白楊都能較好地用Logistic曲線方程進(jìn)行擬合。經(jīng)方程擬合后求出的拐點(diǎn)溫度即組織半致死溫度，C4半致死溫度最低，達(dá)-45.1 ℃，抗寒性最強(qiáng)；A20次之；C15抗寒性最差，半致死溫度為-23.8 ℃.金白楊半致死溫度由高到低的順序?yàn)椋篊4>A20>K7>C38>C52>C15.

2.2 丙二醛(MDA)含量測(cè)試

丙二醛是生物體內(nèi)自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化作用而形成的最終產(chǎn)物。有研究表明，丙二醛在植物遭受逆境傷害時(shí)，會(huì)降低膜中不飽和脂肪酸的含量，從而使膜的流動(dòng)性降低，質(zhì)膜透性增大。丙二醛含量越大，說(shuō)明植物受凍害的程度越高，抗寒能力越低；相反，則抗寒能力越強(qiáng)。越冬期間6個(gè)無(wú)性系丙二醛含量的變化見(jiàn)圖1，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖1 越冬期間 6 個(gè)無(wú)性系丙二醛含量變化

由圖1可以看出，隨著溫度的變化，金白楊MDA含量呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。2016年12月至2017年2月MDA含量保持較高水平，最大值出現(xiàn)在2017年1月。越冬期間，C4 MDA含量一直保持較低，C15和C52的MDA含量較高，A20，K7在不同月份相差不大。因MDA含量與抗寒性呈負(fù)相關(guān)，所以抗寒性排序?yàn)椋篊4>A20>K7>C38>C52>C15.對(duì)越冬期間金白楊的丙二醛含量進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表2.

表2 越冬期間MDA含量方差分析

由表2可以看出，溫度間和品種間差異均達(dá)到極顯著水平。

2.3 可溶性蛋白(SP)含量測(cè)試

可溶性蛋白具有滲透調(diào)節(jié)、保水及降低冰點(diǎn)的作用。大量研究表明，細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白含量往往與植物的抗寒性成正比，低溫處理期間抑制植物蛋白質(zhì)合成會(huì)降低植物的抗寒性。越冬期間6個(gè)無(wú)性系可溶性蛋白含量的變化見(jiàn)圖2，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖2 越冬期間6個(gè)無(wú)性系可溶性蛋白含量變化

由圖2可以看出，隨著溫度的變化，金白楊的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出先降低再升高再降低的趨勢(shì)。2016年10月至11月，除C4外，其余5個(gè)無(wú)性系的SP值明顯降低，而后穩(wěn)定升高，并在1月份達(dá)到最大值。越冬過(guò)程中，C4和A20一直保持較高的可溶性蛋白含量，C15的可溶性蛋白含量一直較低，C38，K7可溶性蛋白含量相差不大。因SP值與抗寒性呈正相關(guān)，所以抗寒性排序?yàn)椋篊4>A20>K7>C38>C52>C15.對(duì)越冬期間金白楊的可溶性蛋白含量進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表3.

表3 越冬期間可溶蛋白含量方差分析

由表3可以看出，溫度間和品種間差異均達(dá)到極顯著水平。

2.4 脯氨酸(Pro)含量測(cè)試

脯氨酸是廣泛存在于植物體內(nèi)的一種有機(jī)溶劑，逆境條件下，介導(dǎo)植物體內(nèi)很多細(xì)胞和亞細(xì)胞的反應(yīng)。許多植物在低溫脅迫下，植物體內(nèi)脯氨酸含量會(huì)急劇增加。越冬期間金白楊6個(gè)無(wú)性系脯氨酸含量的變化見(jiàn)圖3，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖3 越冬期間6個(gè)無(wú)性系脯氨酸含量變化

由圖3可以看出，隨著溫度的變化，金白楊脯氨酸含量呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)。2016年10月至2017年1月，脯氨酸含量穩(wěn)定升高。而后隨溫度升高，脯氨酸含量下降。越冬期間，C4的脯氨酸含量一直保持較高，C15，C52，C38的脯氨酸含量較低。對(duì)越冬期間金白楊的脯氨酸含量進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表4.

表4 越冬期間脯氨酸含量方差分析

由表4可以看出，溫度間和品種間差異均達(dá)到極顯著水平。

2.5 超氧化物歧化酶(SOD)含量測(cè)試

超氧化物歧化酶是生物體內(nèi)普遍存在的參與氧的一種含金屬酶，它的主要功能是清除機(jī)體中有害自由基，是植物體內(nèi)的主要保護(hù)酶，在提高植物抗逆性、保護(hù)生物機(jī)體、防止機(jī)體衰老等方面起著重要作用。越冬期間6個(gè)無(wú)性系SOD酶活性變化見(jiàn)圖4，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖4 越冬期間6個(gè)無(wú)性系SOD酶活性變化

從圖4可以看出，金白楊隨著溫度的變化，SOD酶活性的變化呈現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。2016年10月到11月，隨著氣溫下降，SOD酶活性呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)。2016年11月到翌年1月，SOD酶活性隨溫度的變化呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì)。翌年1月到3月，SOD酶活性呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。在整個(gè)越冬期間，C4，A20的SOD酶活性一直保持較高，而C15，C52的SOD酶活性一直保持較低。對(duì)越冬期間金白楊SOD酶活性進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表5.

表5 越冬期間SOD酶活性方差分析

由表5可以看出，溫度間和品種間差異均達(dá)到極顯著水平。

3 結(jié)論與討論

筆者選擇半致死溫度、丙二醛、可溶性蛋白、脯氨酸和超氧化物歧化酶含量5項(xiàng)指標(biāo)對(duì)6個(gè)金白楊無(wú)性系進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，可以較全面地反映其抗寒性能。綜合5項(xiàng)抗寒性指標(biāo)測(cè)定結(jié)果，金白楊不同無(wú)性系的抗寒性，同一無(wú)性系在不同越冬時(shí)間段的抗寒性表現(xiàn)差異極大。5項(xiàng)抗寒性指標(biāo)的分析結(jié)果一致，各無(wú)性系抗寒性由大到小排序是：C4>A20>K7>C38>C52>C15.金白楊6個(gè)無(wú)性系在山西省北部地區(qū)的育苗和栽培生產(chǎn)中均未受到越冬傷害，本次測(cè)定結(jié)果可為金白楊在其它地區(qū)的推廣提供參考。