柳樹雜種無性系苗期生長與枝條觀賞特性研究

崔勝佳　王旭敏　郭歡歡　劉興菊　梁海永

摘要：? 為了研究白柳×旱柳的雜交后代在枝條和葉片上的觀賞性特點以及其呈色原理，本研究以枝條顏色差異明顯的白柳和旱柳的雜交后代作為研究對象，分為R組（紅枝）（R1、R2、R3）和Y組（黃枝）（Y1、Y2、Y3），‘普通旱柳（HL，綠色）作為對照，對其枝條顏色、形態(tài)、花青素含量以及葉片形態(tài)、顏色、葉綠素含量等指標進行測定和分析。結(jié)果表明：R組的枝條花青素的含量高于Y組和HL，具有極顯著差異。R組、Y組的葉片葉綠素含量均與HL存在顯著差異，葉綠素與類胡蘿卜素的比值在R組和HL之間存在顯著差異，R組的比值更高，葉綠素占比高。Y組的比值偏小，類胡蘿卜素所占的比例較高。這些因素綜合作用使得R組葉片和枝條顏色的a值均較高，葉片顏色更綠，枝條顏色呈現(xiàn)紅色；Y組葉片和枝條的顏色b值均高于對照組，葉片顏色呈現(xiàn)黃綠色，枝條顏色為黃色。R組和Y組葉片的寬長比均和HL存在著顯著差異，葉片形態(tài)大致區(qū)分闊披針形、窄披針形和披針形。綜合分析得出：雜交后代的表現(xiàn)型與普通品種之間存在顯著的差別，存在更豐富的遺傳多樣性，具有高于普通旱柳更多的觀賞特性。

關(guān)鍵詞：? 雜種柳樹;? 花青素;? 觀賞特性

中圖分類號：? ?S 792. 12? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：１００1 － 9499（２０24）02 － 0001 － 06

柳樹是人們對楊柳科（Salicaceae）柳屬（Salix）植物的通稱。柳樹適應(yīng)性較強，主要分布在北半球的溫帶地區(qū)，栽植范圍廣泛，高山、平原、沙丘等地區(qū)均有栽培。旱柳（Salix matsudana）主要產(chǎn)自中國，多分布在中國華北、東北、西北等地區(qū)。白柳（Salix alba）主要分布于我國的西藏、新疆、青海、甘肅等地，多數(shù)生長于河邊，在海拔 3100 m處也可正常生長[ 1 ， 2 ]。旱柳枝條形態(tài)常為直立或斜展，葉片最寬部位在中間，基部多為圓形或?qū)捫ㄐ蝃 19 ]。白柳樹冠寬廣，枝條、葉片顏色鮮亮且柔軟，具有極高的觀賞性[ 3 ， 4 ]。目前我國在觀賞性柳樹的選育方面已經(jīng)有較為成熟的體系，但是還少有學(xué)者將紅枝白柳和旱柳的雜交后代進行系統(tǒng)的選育和研究。通過紅枝白柳和旱柳進行雜交，可以培育出適應(yīng)性更強，觀賞性更高，更易于本土化的柳樹品種，對柳樹雜交以及培育與改良方面的研究拓展有深遠意義。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗所用材料均定植于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)試驗苗圃內(nèi)，位于115°26′29″E，38°49′22″N，海拔22 m，選用6個白柳和旱柳的雜種無性系作為試驗材料，以普通旱柳為對照。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 枝條形態(tài)的調(diào)查與測定

選取雜交無性系后代中長勢均勻、優(yōu)良、無折斷、無病害的枝條為研究對象。觀測柳樹枝條的下垂彎曲程度并進行記錄[ 5 ]，每組重復(fù)3次。

1. 2. 2 枝條色度參數(shù)的測定

選取雜交后代無性系苗，在明亮的自然光線下進行拍照記錄，每組枝條重復(fù)3次。記錄完成后，測定其a、b值并記錄。a值代表顏色的紅綠程度，顯示“＋”表示在紅綠分析中顏色偏向紅色，顯示“－”表示在紅綠分析中顏色偏向綠色，所顯示數(shù)值的絕對值越高表明枝條所表現(xiàn)出的紅色程度或綠色程度更高。b值代表顏色的黃藍度，顯示“＋”表示顏色在黃藍顏色分析中偏向黃色，顯示“－”表示顏色在黃藍顏色分析中偏向藍色，所顯示數(shù)值的絕對值越高表明枝條所表現(xiàn)的黃色程度或藍色程度更高[ 6 ]。

1. 2. 3 枝條花青素含量的測定

剪取雜交無性系后代苗木上生長狀況良好的枝條，稱取枝條表皮0.5 g放入10 mL的離心管中。使用濃度為1%的鹽酸甲醇溶液浸提48 h，期間搖勻2次，使用分光光度計分別在波長530 nm和657 nm下測定吸光光度值，每組重復(fù)3次。計算花青素含量并記錄[ 7 ]。

花青素含量（mg/g）=

式中，ΔA=A530-A657；0.005為浸提液體積（L）；445.2為矢車菊素3-半乳糖苷分子的摩爾質(zhì)量；30 200為矢車菊素3-半乳糖苷的摩爾比吸收系數(shù)；0.5為枝條表皮質(zhì)量（g）。

1. 2. 4 葉片形態(tài)的調(diào)查與測定

剪取無性系苗枝條頂端的4～7片生長良好、無蟲洞、無破損的成熟葉片，采用Lamina軟件測定葉片的長度、寬度、寬長比和葉面積等形態(tài)指標[ 8 ， 9 ]，每組3次重復(fù)。

1. 2. 5 葉片色度參數(shù)的測定

操作與測定枝條顏色a、b值時相同，在吸取葉片顏色時要避開葉片上的主葉脈部分，得到葉片的a、b值并記錄。每組重復(fù)3次。

1. 2. 6 葉片光合色素的調(diào)查與測定

葉綠素含量測定采用95%乙醇浸提法，選取健壯正常生長的葉片，避開主葉脈剪碎，稱取0.05 g，每組進行3次重復(fù)，隨后加入95%乙醇10 ml，浸提24 h，浸提時進行避光處理，期間搖勻2次，至葉片組織完全變白，取上清液，在分光光度計波長為665、649 nm以及470 nm下測定吸光度值（OD）。分別計算葉綠素a、b、類胡蘿卜素以及葉綠素總濃度（ml/L），公式參照李合生法[ 10 ]。

CT=Ca+Cb

2 結(jié)果與分析

2. 1 柳樹雜種無性系枝條形態(tài)

枝條形態(tài)情況見表1。

2. 2 柳樹雜種無性系枝條顏色及色素組成分析

顏色是評判枝條觀賞性特征的重要依據(jù)。一般情況下認為，彩色植物要比普通的植物具有更高的觀賞性價值[ 11 ]。

2. 2. 1 枝條色度參數(shù)的測定與分析

由表2所示：R1、R2、R3的a值較高，在紅綠分析中呈紅色，而HL的a值呈現(xiàn)負值，枝條的顏色更加接近淺綠色。通過對各組枝條顏色的b值進行分析可以得出，Y1、Y2、Y3枝條顏色的b值明顯高于HL和R1、R2、R3，說明在黃藍顏色分析中呈現(xiàn)出明顯的黃色或金色。綜合數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：Y組枝條顏色為明亮的黃色或金黃色，R組的枝條為鮮艷的紅色，HL枝條為淺綠色。在a值和b值上R組、Y組和HL之間均存在極顯著差異（P<0.01）。

2. 2. 2 枝條花青素含量的測定與分析

枝條的顏色呈現(xiàn)主要是由于色素含量不同造成的[ 20 ]。通過對各無性系后代的枝條所含有的花青素含量進行測定和分析，可以較準確的給出R組無性系其枝條呈紅色的原因，為彩色枝條植物的培育提供理論依據(jù)。由圖2可知，R組的花青素含量遠高于HL和Y組， HL和Y組花青素含量極少，R組枝條花青素含量為HL組和Y組枝條花青素含量的10～17倍。同時結(jié)合各無性系枝條花青素含量的顯著性分析，可以得出R組的枝條花青素含量與HL組、Y組均存在極顯著差異（P<0.01），Y組和HL組之間無顯著差異。結(jié)果表明花青素含量的差異是R組枝條顏色呈現(xiàn)紅色的重要原因之一。

2. 3 柳樹雜種無性系葉片形態(tài)分析

為了得出雜種無性系的葉片形態(tài)是否與普通旱柳之間存在差異，是否在葉片上雜交后代會具有更高的觀賞價值。本研究通過測定葉片的長、寬、表面積、周長、寬長比等形態(tài)指標來分析雜交后代與普通品種的旱柳葉片的具體形態(tài)，從而得出兩者之間的遺傳特性以及表現(xiàn)型的區(qū)別。

通過表3可以分析得出：Y3和R3的葉面積比偏大，葉長更長、葉寬也處于較高水平，整體的寬長比處于平均水平。HL組葉片長最短，但是葉寬卻在較高的水平，僅次于Y3和R3，即表現(xiàn)出HL組的葉片寬長比的比值較大。R2與HL在葉片較短的基礎(chǔ)上，葉寬較大，寬長比的比值較大。白柳×旱柳雜交無性系后代的葉片形態(tài)指標中，R組和Y組的葉周長、葉長、葉寬、葉面積、寬長比等指標與HL均存在極顯著差異（P<0.01）。

葉片的面積即代表葉片的大小，葉片的寬長比代表了葉片的具體形態(tài)。由表4所示：Y1、R1的葉片長處于中間水平，寬長比的比值較小，葉片整體細長，屬于披針形。HL、R2的葉片葉面積處于均值，寬長比的比值大，葉片整體短而寬，上窄下寬的表現(xiàn)較為明顯，屬于闊披針形。R3、Y2、Y3的葉片葉面積大小不一，雖然葉片的寬長比處于一個較為平均的水平，但是結(jié)合葉片實際形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，葉片中部和尾部的寬度相差不大，為卵狀披針形，實際葉片形態(tài)如圖3所示。

2. 4 柳樹雜種無性系葉片的顏色及色素組成

2. 4. 1 葉片色度參數(shù)的分析

葉片的觀賞特征主要分為形態(tài)和顏色，測定葉片顏色時使用Photoshop軟件測定。由表5分析得出，各無性系后代的葉片顏色a值均小于0，且絕對值相差較小，在紅綠分析中R組、Y組、HL組均呈現(xiàn)綠色，其中Y3的葉片顏色a值相比較于其他組偏小，與其他組葉片顏色a值存在顯著差異（P<0.05），與HL存在極顯著差異（P<0.01）。在葉片顏色的b值測定中僅出現(xiàn)Y3的葉片顏色b值較高，在黃藍顏色分析中呈現(xiàn)出黃色。R組的葉片顏色b值較小，葉片所表現(xiàn)的黃色不明顯。Y3的葉片顏色b值與HL均存在極顯著差異（P<0.01），Y組的Y1、Y2葉片顏色b值與HL沒有顯著差異。

2. 4. 2 葉片內(nèi)光合色素含量的分析

葉片的顏色呈現(xiàn)與葉片內(nèi)所含的各種色素有關(guān)[ 21 ]。在探究葉片顏色的呈現(xiàn)和葉片內(nèi)光合色素的種類與含量的關(guān)系試驗中，以普通旱柳（HL）作為對照。由圖4可知，R組的葉片葉綠素a和葉綠素b含量均高于對照組HL的葉片葉綠素a和葉綠素b含量。Y組的Y1葉片葉綠素a和葉綠素b的含量與略微高于對照組HL的葉片葉綠素a和葉綠素b的含量相差不大，Y2、Y3的葉片葉綠素a和葉綠素b的含量均低于HL，且Y3葉綠素a、b含量與HL組差距較大，小于HL組約1倍。R組R1、R2的葉片類胡蘿卜素含量均低于對照組HL，R3略微高于對照組HL的葉片類胡蘿卜素含量，但相差不大。Y組的Y1、Y2葉片類胡蘿卜素的含量均高于HL組，Y3的葉片類胡蘿卜素含量低于HL但差距不大。從整體的葉綠素含量來看，R組的葉片葉綠素含量較高，而Y組葉片YI、Y2葉片葉綠素含量與對照組HL基本持平，但也低于R組，Y3葉片的葉綠素含量較少，要遠低于對照組HL和R組，小于HL組葉片葉綠素含量約2.5倍，小于R組葉片葉綠素含量約2.5～3倍。

葉片不同的顏色呈現(xiàn)不僅與其光合色素的含量有關(guān)，同時不同色素之間的比例也是影響葉片呈色的重要因素。由圖5對比可以發(fā)現(xiàn)，R組的葉片所含葉綠素與類胡蘿卜素的比值較高，高于HL組約0.2～0.5倍。Y組的葉片所含葉綠素與類胡蘿卜素比值較低，低于HL組約0.1～0.3倍。R1和R2的色素比值與其他組存在極顯著差異（P<0.01），雖然R3的葉綠素與類胡蘿卜素的比值也高于HL組，但并無顯著差異。同時Y組中Y3的葉片葉綠素與類胡蘿卜素的比值最低，與HL組存在顯著差異（P<0.05），而Y1、Y2與HL組之間的葉綠素與類胡蘿卜素的比值并無顯著差異。

3 討論與結(jié)論

植物的觀賞性是重要基礎(chǔ)。本研究以旱柳作為對照，通過對枝條、葉片兩方面進行分析，綜合探究柳樹的觀賞價值[ 12 ]。通過對雜交子代的葉片形態(tài)及枝條的顏色、形態(tài)等觀賞性指標與普通旱柳的指標進行對比，通過對不同的無性系后代的觀賞性進行評估，選出差異性較大，觀賞性更高的柳樹雜交品種[ 13 ]。

枝條顏色是植物體內(nèi)所含葉綠素含量和花青素含量的直接體現(xiàn)，植物體的顏色主要受其組織內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)組成，受葉綠素、類胡蘿卜素以及花青素等的共同影響[ 22 ]。綜合各組花青素含量和枝條顏色的Lab值的結(jié)果可以證明，R組枝條呈紅色的原因是因為花青素的含量較高。冉浩[ 14 ]在分析香椿芽的呈色機理時也得出結(jié)論，花青素的含量變化是導(dǎo)致顏色變化的重要因素，與本試驗所得出的枝條呈色機理相符合。李力[ 15 ]通過對美國紅楓葉片轉(zhuǎn)色期的色素含量的分析，闡述了北美紅楓葉色變紅的機理，其結(jié)果表明花青素含量是影響葉片顏色的主要因素，與本試驗得出的枝條的呈色機理相符合。所以花青素含量的不同與其枝條表觀特征的體現(xiàn)相符。

樹木的冠型呈現(xiàn)對于整體的觀賞性影響是巨大的。同時枝條的形狀與樹木冠型的形成也具有密切的關(guān)系。由于試驗用材料還沒有形成完整的冠型，所以通過研究枝條的形態(tài)來代替。HL為直立型，在R組和Y組中各有直立型、微垂型和下垂型。通過費英杰[ 16 ]在柳樹優(yōu)良無性系在北京地區(qū)的觀賞和用在價值評價的研究中所提出的對柳樹枝型的評分標準進行評判發(fā)現(xiàn)，直立型、微垂型、下垂型的評分依次為1、2、3分，所以得出下垂型枝條的柳樹觀賞性最高的結(jié)論。

葉片的顏色和形態(tài)特征也是挑選園林綠化樹種的重要指標[ 17 ]。綜合寬長比與葉片面積來看，將葉片的形狀大致可以分為披針形、卵狀披針形、闊披針形3類。葉片的顏色對觀賞性的影響也有重要作用，在得出各組葉片的顏色Lab值后，通過測定葉片葉綠素的含量以及類型來探究葉片的呈色機理。本研究證明了葉片的呈色機理與葉片內(nèi)色素的含量和比例密切相關(guān)。

在張少偉[ 18 ]對8個柳樹無性系的觀賞價值與適應(yīng)性的研究中，通過層次分析法建立了對柳樹觀賞性價值的層次結(jié)果模型，同時給出了各評定因子的權(quán)重值。科學(xué)地提出了對柳樹觀賞價值進行評判的評分標準。因子層所占權(quán)重依次為：樹姿（此處以枝條形態(tài)代替）>枝條顏色>秋色葉有無>葉片形狀>葉面積。將HL、R組和Y組的形態(tài)指標代入評分標準中得出的得分排序為：R1>R2>R3>? Y3>Y2>Y1>HL。

本研究通過觀測和記錄種間雜交無性系后代的相關(guān)性狀得出，雜種后代的遺傳豐富性更高，具有更多的高觀賞性的性狀特征。在枝條顏色、枝條形態(tài)等方面與雜交親本具有較強的遺傳性，表現(xiàn)出比親本更高的觀賞性價值。而在葉片顏色以及葉片形態(tài)方面差異性不大，在觀賞性的評判上一般認為，紅色枝條的觀賞性要高于黃色枝條和綠色枝條。枝條的形態(tài)下垂程度高的觀賞性價值更高。據(jù)此可以為選育柳樹雜交新品種、研究柳樹觀賞性狀以及評定評級等提供參考價值。

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