三種槭樹三年生幼苗抗寒性研究

宋殿臣

(遼寧省清原滿族自治縣北山家林場，遼寧清原113316)

植物所能忍受的低溫耐受極限就是該植物的半致死溫度，低溫保持半致死溫度以下或持續(xù)下降，將導(dǎo)致植株死亡。這是由于低溫脅迫致使植物細(xì)胞膜功能受到破壞增加透性，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)呈顯著滲出，受損程度越大，滲出率越高；因此可以通過測定植物組織電解質(zhì)滲透情況來判定植物的凍害程度。本實驗采用電導(dǎo)法測定3種槭樹3年生幼苗嫩枝在溫度持續(xù)下降時的相對電導(dǎo)率，配合Logistic曲線方程推導(dǎo)半致死溫度更能準(zhǔn)確地反映植物所耐受的低溫極限，從而確定3種槭樹半致死溫度。

1 材料的采集

供實驗所用材料為3種槭樹的2018年當(dāng)年生枝條，元寶楓于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物園采集；色木槭和擰筋槭于遼寧省實驗林場苗圃內(nèi)采集。采集時，選擇生長旺盛樹齡為中齡的目的植株，截取植株中上部1年生枝條，采集后段取直徑大于5mm、長度為20cm小段備用。

2 試驗處理

將采集的枝條先后用自來水、蒸餾水分別沖洗3次，然后用吸水紙吸干水分。將各樹種的枝條分成8組，每組4段枝條，其中一組置于20～25℃室溫作對照,其余各組放入低溫冰箱內(nèi)。樣品分別降溫至-15℃停滯24h，再從-15℃降溫,降溫至-20℃停滯24h，再從-20℃降溫,每次降溫5℃,每個設(shè)定溫度停留24h后再繼續(xù)降溫。即-15℃降至-45℃,每次設(shè)定溫度停滯24h后取出1組樣品,再繼續(xù)降溫直至設(shè)定溫度為-45℃,停滯24h后取出最后一組樣品。將低溫處理結(jié)束后取出的樣品放置于0～4℃的冰箱內(nèi)解凍12h,再置于20～25℃室溫下恢復(fù)12h。

3 測定方法與數(shù)據(jù)分析

3.1 將處理后的枝條，避開芽眼切成若干個2mm厚的小段，每組4個重復(fù)，每個重復(fù)準(zhǔn)確稱取1.00g放入試管中加入30mL的去離子水浸泡12h，期間不斷搖動試管,用DSS-120型電導(dǎo)儀測定每個重復(fù)的初電導(dǎo)(L1)，然后封口在沸水中煮30min,冷卻到20～25℃室溫測定每個重復(fù)的終電導(dǎo)(L2)。取得數(shù)據(jù)后，對各組4個重復(fù)進(jìn)行方差分析，經(jīng)分析8組每個重復(fù)不具有顯著性差異，得出平均每組平均電導(dǎo)率。

3.2 依據(jù)相對電導(dǎo)率La計算公式

V(%)=[(L1-L)/(L2-L)-(Lβ1-L)/(Lβ2-L)]×100%

式中:V為相對電導(dǎo)率；L為蒸餾水的導(dǎo)電值；Lβ為對照樣本導(dǎo)電值。

3.3 將溫度和相對電導(dǎo)率之間的關(guān)系，用Logistic方程y=K/(1+ae-bx)進(jìn)行回歸分析，相關(guān)度(R)顯著時，再計算半致死溫度X。

3.4 在Logistic方程y=K/(1+ae-bx)中，K值在方程回歸分析時定為100%。a、b為參數(shù)，對此方程求二階導(dǎo)數(shù)，并令其等于零，即可得到曲線的拐點X(X=lna/b)，X即為半致死溫度。

表1 3種樹種溫度與相對電導(dǎo)數(shù)據(jù)表

圖1 不同溫度下相對電導(dǎo)率的變化

樹種回歸模型半致死溫度相關(guān)度元寶楓y=100/(1+3.84e-0.037x)36.570.9563色木槭y=100/(1+4.508e-0.0324x)46.50.9831擰筋槭y=100/(1+4.312e-0.0308x)47.40.9724

4 結(jié)論

4.1 從表2可以推論，溫度變化與相對電導(dǎo)率呈反比例關(guān)系，說明隨著低溫脅迫的加深，溫度不斷降低，植物枝條電解質(zhì)滲出相應(yīng)增加，相對電導(dǎo)率隨之增加。

4.2 3種槭樹幼苗枝條溫度從-15～-35℃溫度梯度間，電解質(zhì)滲出率變化不大，-35～-40℃溫度梯度間元寶楓電解質(zhì)滲出率明顯增加，而色木槭、擰筋槭的電解質(zhì)滲出率也有少量增加，但增加幅度明顯小于元寶楓；-40～-45℃溫度梯間元寶楓電解質(zhì)滲出率不再有明顯變化，色木槭、擰筋槭電解質(zhì)滲出率依然穩(wěn)定上升。

4.3 3種槭樹3年生幼苗當(dāng)年生枝條遭受低溫脅迫時，低溫下膜質(zhì)以液晶相向凝膠相轉(zhuǎn)變, 造成細(xì)胞膜膜相分離,細(xì)胞當(dāng)中電解質(zhì)外滲從而引起低溫傷害。當(dāng)溫度達(dá)到一定低溫，電解質(zhì)外滲急劇增加，造成的傷害不可逆轉(zhuǎn)，植株死亡；這個低溫極限被稱作半致死溫度。

4.4 經(jīng)過用 Logistic 方程進(jìn)行回歸分析，溫度變化與相對電導(dǎo)率相關(guān)關(guān)系顯著，相關(guān)度接近于1；因之對半致死溫度進(jìn)行數(shù)量化分析，得到元寶楓、色木槭、擰筋槭3年生幼苗半致死溫度分別為-36.57℃、-46.5℃、-47.4℃，從而為遼東地區(qū)培育3種槭樹幼苗提供區(qū)域化依據(jù)。