5年抗寒馴化對4個山楂品種低溫半致死溫度的影響

杜人杰，曲躍軍，張翼

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江157009）

山楂（Crataegus L.）是一種具有悠久歷史的藥食兩用水果灌木或小喬木，其葉、漿果、花朵均可藥用，用于心血管疾病的治療，如充血性心臟衰竭（C H F）、胸痛、心律不齊、動脈粥樣硬化等；還可用于消化系統(tǒng)不適，如消化不良、腹瀉、胃痛等；偶見于用作鎮(zhèn)靜劑以減少焦慮癥狀、增加尿量及月經(jīng)不調(diào)[1]。有研究表明，山楂葉富含低聚原花青素，可以降低膽固醇，低密度脂蛋白（LDL，壞膽固醇）和甘油三酸酯（血液中的脂肪），減少肝臟和主動脈中脂肪的積累。原花青素可通過增加排泄膽汁，以減少膽固醇的形成，并增強LDL受體來降低膽固醇，同時具有抗氧化活性[2]。

山楂在中國有上千年的栽培歷史，但直到20世紀50年代后才出現(xiàn)關(guān)于山楂品種資源的報道[3]。自20世紀70年代，一些好的栽培品種開始被開發(fā)成為商業(yè)產(chǎn)品[4]。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[5]。山楂種植主要集中在山東、遼冀、京津、東北、太行山五大產(chǎn)區(qū)，其中山東省是主產(chǎn)區(qū)。東北產(chǎn)區(qū)主要集中在遼寧和吉林省，黑龍江省地域遼闊，擁有優(yōu)質(zhì)的土地資源，但冬季寒冷，低溫制約了山楂經(jīng)濟在黑龍江產(chǎn)區(qū)的發(fā)展。

電導(dǎo)法是鑒定植物抗寒性的重要方法，通過用Logistic方程擬合相對電導(dǎo)率求得低溫半致死溫度來對抗寒性進行預(yù)測已廣泛應(yīng)用于多種經(jīng)濟樹種，如蘋果、洋梨、蓮霧等[6]。用低溫半致死溫度來評價及預(yù)測植物品種抗寒性在寒地引種過程中十分可靠，根據(jù)低溫半致死溫度可對欲引種的種質(zhì)資源、引種地選擇進行預(yù)判，縮短馴化年限，大幅度提高寒地育種效率。該次研究在對黑龍江省低緯度地區(qū)引種成功的4個山楂品種進行了5年寒地馴化的基礎(chǔ)上[5]，測定了其低溫半致死溫度，通過分析寒地馴化前后的低溫半致死溫度的變化，驗證寒地馴化是否增加了山楂的抗寒性，以期為黑龍江省高緯度高寒地區(qū)山楂抗寒性鑒定、雜交育種的資源篩選及引種栽培提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)。

1 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[7]的說明。

1.2 材料來源

供試材料為休眠期的山楂枝條，4份山楂種質(zhì)資源分別為：甜紅、磨盤、本溪2號、絳縣798201。2015年春季扦插試材于試驗地，常規(guī)管理，樹勢良好。

1.3 試驗方法

2020年11月份取4個山楂品種長勢相近的一年生休眠枝條。取材后，自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗2次，最后用吸水紙擦干。參照2015年杜人杰[5]山楂低溫半致死溫度測定方法，使用高低溫交變試驗箱對枝條進行低溫處理，分別設(shè)置16℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃6個溫度梯度。冷凍處理以4℃/h的速度降溫，達到設(shè)定溫度后，維持24 h，然后室溫（16℃）解凍。以ck（16℃）為對照。每個品種每個溫度水平重復(fù)3次。將處理過的枝條剪成0.2 cm的小段，稱重1.0 g，放入小三角瓶中，加入30 m L去離子水浸泡15 h，測定初電導(dǎo)率值（S1），三角瓶封口后沸水浴25 min，冷卻后室溫測定終電導(dǎo)率值（S2）。以去離子水電導(dǎo)率Lck為對照，相對電導(dǎo)率y（%）=，其中y為電解質(zhì)外滲率（%），x為冷凍梯度溫度（℃），a為電解質(zhì)滲出率的飽和容量，b、k為方程參數(shù)[8]。將處理溫度（t）作為自變量，枝條的相對電導(dǎo)率（y）作為因變量，繪制相對電導(dǎo)率隨溫度變化的散點圖，并與Logistic方程模型y=進行擬合，為了確定b、k值，將方程進行線性化處理，ln（）=ln b-kx，令y′=ln（），轉(zhuǎn)化為y′與x的直線方程。通過回歸分析求得b、k值及擬合優(yōu)度（R2），當R2（>0.7）結(jié)果顯著時，測定山楂低溫半致死溫度，將此次求得的低溫半致死溫度與5年前低溫馴化前的低溫半致死溫度做對比分析。

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2010和Origin Pro19.0處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理溫度對山楂枝條細胞膜透性的影響

4個品種山楂枝條的相對電導(dǎo)率隨著溫度降低而出現(xiàn)增高的趨勢，但并不呈線性增加，而呈“S”型曲線增勢。由表1可知：在16℃～-8℃降溫過程中，4個山楂品種的相對電導(dǎo)率在12.61%～18.00%之間，變化不大，說明在此溫度范圍內(nèi)形成的對應(yīng)形狀冰晶對膜系統(tǒng)未造成明顯傷害，只發(fā)生了輕微可逆的膜損傷；當溫度變化在-8℃～-32℃之間時，電解質(zhì)滲出率變化范圍為16.08%～68.21%，變化范圍非常大，說明在此降溫范圍內(nèi)，細胞內(nèi)形成的特定形狀的冰晶使膜系統(tǒng)發(fā)生了極嚴重且不可逆的損傷；當溫度從-32℃降到-40℃時，相對電導(dǎo)率變化范圍為52.35%～66.86%，變化幅度不大，說明冰晶已經(jīng)徹底破壞膜系統(tǒng)，細胞功能喪失，細胞死亡。

表1 不同低溫脅迫后4個山楂品種枝條相對電導(dǎo)率 %

2.2 Logistic方程擬合及低溫半致死溫度（LT50）分析

由表2可知，擬合的Logistic方程擬合優(yōu)度（R2）介于0.863 6～0.9121 5之間，均大于相關(guān)系數(shù)顯著性臨界值0.708 4，說明Logistic方程擬合效果好，模型選擇正確，預(yù)測結(jié)果較真。

表2 4個品種山楂相對電導(dǎo)率回歸方程及低溫半致死溫度（LT50）℃

經(jīng)過5年寒地低溫馴化，甜紅L T50降低了4.33℃、磨盤L T50降低了5.59℃、本溪2號L T50降低了3.98℃、絳縣798201 L T50降低了4.48℃，L T50降低幅度為5℃左右，說明不同品種的山楂經(jīng)過寒地低溫馴化均可以增強抗寒性，低溫馴化使膜系統(tǒng)更加堅韌，不易被冰晶破壞。

3 結(jié)論

該次研究在對黑龍江省低緯度地區(qū)引種成功的4個山楂品種甜紅，磨盤，本溪2號，絳縣798201進行了5年寒地馴化，測定了其枝條組織隨溫度變化的相對電導(dǎo)率，擬合Logistic方程后，運算出這4個山楂品種的L T50，通過分析低溫馴化前后L T50的變化規(guī)律，推測寒地馴化過程中山楂抗寒性的變化進程，為黑龍江省更高緯度的高寒地區(qū)山楂抗寒性鑒定、雜交育種的資源篩選及引種栽培提供了理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)。