抗寒馴化對果桑低溫半致死溫度的影響

曲躍軍，杜人杰，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）

果桑屬于?？疲∕ raceae）桑屬（Morus），又名桑椹，營養(yǎng)豐富，口味鮮美，具有極其豐富的營養(yǎng)和醫(yī)療保健功能，果桑作為一種新型產(chǎn)業(yè)，表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭[1]。果實(shí)除鮮食外，可加工成罐頭、果汁、酒、茶及作為各種食物的佐劑和添加劑，應(yīng)用極其廣泛。果桑適應(yīng)性好，抗性較強(qiáng)，生長快速，結(jié)果早，效益高，果實(shí)美觀，采摘期長，效益75萬~90萬元/h m2[2]。黑龍江省地域遼闊，擁有優(yōu)質(zhì)的土地資源，但是冬季寒冷，低溫制約了果桑經(jīng)濟(jì)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，通過采用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(jìn)行預(yù)測已廣泛應(yīng)用于多種經(jīng)濟(jì)樹種，如蘋果、洋梨、蓮霧等[3]。用低溫半致死溫度來評價(jià)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(jìn)行預(yù)判，節(jié)省精力、縮短馴化年限，大幅度提高寒地育種效率。該試驗(yàn)在對黑龍江省低緯度地區(qū)引種成功的4個(gè)果桑品種進(jìn)行了5年寒地馴化基礎(chǔ)上[2]，測定了它們的低溫半致死溫度，通過分析寒地馴化前后低溫半致死溫度的變化，驗(yàn)證寒地馴化是否增強(qiáng)了果桑的抗寒性，以期為黑龍江省高緯度高寒地區(qū)果桑寒性鑒定、雜交育種的資源篩選及引種栽培提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于黑龍江省牡丹江市穆棱地區(qū)，具體情況參照杜人杰等[4]的說明。

1.2 材料來源

供試材料為休眠期的果桑枝條，4份果桑種質(zhì)資源分別為‘安椹’‘白玉王’‘遼5’‘紅果2號’。2015年春季扦插試材于試驗(yàn)地，常規(guī)管理，樹勢良好。

1.3 試驗(yàn)方法

2020年11月取4個(gè)果桑品種長勢相近的1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年曲躍軍等[2]果桑低溫半致死溫度測定方法，使用高低溫交變試驗(yàn)箱對枝條進(jìn)行低溫處理，分別設(shè)置16℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃6個(gè)溫度梯度。冷凍處理以4℃/h的速度降溫，達(dá)到設(shè)定溫度后，維持24 h，然后室溫（16℃）解凍。以16℃為對照（C K）。每個(gè)品種每個(gè)溫度水平重復(fù)3次。將處理過的枝條剪成0.2 c m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 m in，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，依據(jù)相對電導(dǎo)率×100%計(jì)算電解質(zhì)外滲率y（%）。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(diǎn)圖，并與L o g istic方程模型進(jìn)行擬合，其中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)。為確定b、k值，將方程進(jìn)行線性化處理，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(dāng)R2（＞0.7）結(jié)果顯著時(shí)，測定果桑低溫半致死溫度，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Excel2010和Origin Pro19.0處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理溫度對果桑枝條細(xì)胞膜透性的影響

4個(gè)品種果桑枝條的相對電導(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(gè)果桑品種的電解質(zhì)滲出率在13.19%~17.00%，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(dāng)溫度在-8℃~-32℃時(shí)，電解質(zhì)滲出率變化范圍為13.70%~67.21%，變化范圍非常大，說明在此降溫范圍內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)形成的特定形狀的冰晶使膜系統(tǒng)發(fā)生了極嚴(yán)重且不可逆的損傷；當(dāng)溫度從-32℃降到-40℃時(shí)，相對電導(dǎo)率變化范圍為51.33%~68.82%，變化幅度不大，說明冰晶已經(jīng)徹底破壞膜系統(tǒng)，細(xì)胞功能喪失，細(xì)胞死亡。

表1 不同低溫脅迫后4個(gè)果桑品種枝條相對電導(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L o g istic方程擬合優(yōu)度（R2）介于0.872 66～0.907 34，均大于相關(guān)系數(shù)顯著性臨界值0.708 4，說明L o g istic方程擬合效果好，模型選擇正確，預(yù)測結(jié)果較真。經(jīng)過5年寒地低溫馴化，‘安椹’LT50降低了4.74℃，‘白玉王’LT50降低了4.57℃，‘遼5’LT50降低了5.19℃，‘紅果2號’LT50降低了5.65℃，LT50降低幅度均在5℃左右，說明不同品種的果桑經(jīng)過寒地低溫馴化均可以增強(qiáng)抗寒性，低溫馴化使膜系統(tǒng)更加堅(jiān)韌，不易被冰晶破壞。

表2 4個(gè)品種果桑相對電導(dǎo)率回歸方程及低溫半致死溫度（LT50）

3 結(jié)論

該研究對黑龍江省低緯度地區(qū)引種成功的4個(gè)果桑品種（‘安椹’‘白玉王’‘遼5’‘紅果2號’）進(jìn)行了5年寒地馴化，測定了它們枝條組織隨溫度變化的相對電導(dǎo)率，擬合L o g istic方程后，運(yùn)算出這4個(gè)果桑品種的LT50，通過分析低溫馴化前后LT50的變化規(guī)律，推測寒地馴化過程中果?？购缘淖兓M(jìn)程，以期為黑龍江省更高緯度的高寒地區(qū)果桑寒性鑒定、雜交育種的資源篩選及引種栽培提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。