6個薄殼山核桃品種抗寒性研究

中圖分類號：S664.1 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2910（2025）02-0034-04

Study on cold resistance of six Carya illinoinensis cultivars

JIA Botao1， CHEN Wei'， CAO Shun1， ZHANG Jingfa2， WANG Jingbo2， CAO Dayuel* （1.Changfeng NuttyPieAgricultural Co.，Ltd，Hefei，Anhui 230，China;2.Nuttyie Agricultural Co.Hefei， Anhui 230000， China）

Abstract： In order to evaluation of cold resistance in six Carya illinoinensis cultivars，lowtemperature environments were simulated in the laboratory to measure relative electrical conductivity （REC） changes in annual shoots under cold stress. Logistic equation regression analysis was applied to calculate lethal temperature（ ）as the cold resistance index. The results showed that REC of allcultivars’ shoots progressively increased with decreasing treatment temperature. values determined by Logistic fitting for the six Carya illinoinensis（Wichita， Pawnee，Shawnee，Mahan，AnnongNo.1， Jinhua） were ， ， 0 and ， respectively. Cold resistance ranking based on was： Pawnee gt; Mahan gt; Shawnee gt; Wichita gt; Jinhua gt; Annong No.1.

Key words： Carya illinoensis; cold resistance; logistic equation; semi-lethal temperature

薄殼山核桃（Caryaillinoensis）為胡桃科，原產(chǎn)于北美洲，又稱美國山核桃，是集堅果、油料及用材價值于一身的優(yōu)良樹種。因其經(jīng)濟價值高、栽培效益好，在安徽地區(qū)廣泛種植。目前，中國薄殼山核桃的栽植面積8萬余 ，其中安徽省的種植面積4.33萬 。2023年，全國薄殼山核桃總產(chǎn)量約3000t1]。截至目前，長豐縣薄殼山核桃種植面積達 （8.5萬畝）[2.3]。

當前，薄殼山核桃引種的研究成果主要聚焦于適宜區(qū)、次適宜區(qū)和邊緣區(qū)，非適宜區(qū)相關(guān)研究較少。薄殼山核桃的抗寒性是限制在非適宜區(qū)推廣的關(guān)鍵因素[4。由于對其抗寒特性認識不足，非適宜區(qū)的引種栽培存在盲目性，造成資源的極大浪費。

低溫環(huán)境下，植物細胞膜的形態(tài)和厚度發(fā)生變化，電解質(zhì)外滲量可反映細胞膜的受損程度。因此，可依據(jù)質(zhì)膜透性原理，采用電導法測定不同溫度下植物的相對電導率，以鑒定其抗寒性[5]。Sukumaran和Weiser提出，將相對電導率 50 % 時的處理溫度作為植物組織的低溫半致死溫度[6]。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多種植物的抗寒性和抗熱性研究，但由于測定誤差，電解質(zhì)滲出率為 50 % 時的溫度與半致死溫度并不總是一致[7]。

半致死溫度Logistic方程是描述溫度與生物死亡率關(guān)系的數(shù)學模型，通過擬合實驗數(shù)據(jù)，得出特定生物半致死溫度以及死亡率隨溫度的變化規(guī)律，為生態(tài)風險評估等工作提供科學依據(jù)。大量研究表明，利用電導法測定不同溫度下植物組織相對電導率，結(jié)合Logistic方程進行回歸分析，以拐點溫度表示植物組織半致死溫度，該方法更為準確[8-10]。

在植物逆境生理研究范疇內(nèi)，相對電導率與植物抗寒性呈現(xiàn)出明確的負相關(guān)。當植物遭受低溫脅迫時，細胞膜系統(tǒng)極易受到外界環(huán)境的損害，導致細胞液外滲。隨著外滲物質(zhì)濃度逐漸升高，植物組織的相對電導率值會呈現(xiàn)出逐步增大的態(tài)勢。也即說，相對電導率值越高，植物的抗寒能力越弱；反之，相對電導率值越低，植物的抗寒能力越強。

本研究人工模擬低溫環(huán)境，對6個薄殼山核桃品種的一年生枝條進行處理，測定其相對電導率值，且借助Logistic方程對其抗寒性進行量化評估，探究低溫脅迫與電導率之間的關(guān)聯(lián)性，確定6個薄殼山核桃品種的低溫半致死溫度，為薄殼山核桃在我國北方地區(qū)的引種推廣工作提供參考依據(jù)。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料

試驗地點位于安徽省合肥市崗集鎮(zhèn)青峰嶺村，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫 ，極端最低氣溫 ，極端最高氣溫 ，日照時數(shù) 2 1 0 0 h ，降水量 9 5 0 m m 。年生長期252d，無霜期 2 3 0 d 。

栽植薄殼山核桃6個品種波尼（源于安徽省合肥市）、馬漢（源于安徽省合肥市）、威奇塔（源于安徽省淮北市）、金華（源于浙江省富陽區(qū)）、安農(nóng)1號（源于安徽省六安市）、肖尼（源于浙江省富陽區(qū)），均8年生，株行距 8 m×1 0 m ，平均株高 6 m ，冠層高 4 . 5 m 。試驗園區(qū)和周圍園區(qū)正常管理。10月剪取各品種粗度相似、無病蟲害的一年生枝條放在封口袋內(nèi)，置于冰盒中帶回實驗室進行處理。

1.2相對電導率測定

將6個品種薄殼山核桃的一年生枝沖洗干凈，用封口袋分裝好放在 的冰箱中冷藏處理 使用 B D F- 4 0 V4 5 0 可調(diào)控冰箱（冷凍 ）設(shè)置低溫6個梯度（梯度差為 ），各處理達到所需處理低溫后維持 3 d 。操作程序：① 取出枝條用干凈的濕抹布擦去灰塵和泥土，再用自來水沖洗，用濾紙擦干枝條表面水分，再用去離子水沖洗2～3次。 ② 用剪刀剪成厚度 的圓形薄片15片（避開芽點），用紗布包好放置于大試管底部，加人 1 0 m L 的蒸餾水，使之完全浸入水中，每個品種重復3次。 ③ 樣品浸泡 1 m i n 后測定其初始電導率，記為 。 ④ 在室溫下避光靜置 ，充分搖勻后測其電導率，記為 。 ⑤ 將試管封口后沸水浴 1 5 m i n ，冷卻至室溫再測一次總電導率值，記為 。計算相對電導率。

1.3Logistic方程和半致死溫度確定

使用SAS軟件對相對電導率進行回歸分析。Logistic標準方程為 （ ），其中y為所測相對電導率， 為處理溫度， k 為細胞傷害率的飽和容量，a、b為方程參數(shù)。

求細胞傷害率的飽和容量 k ，根據(jù)指數(shù)曲線的原理，利用三點法估算，選擇3個不同溫度（溫度x 滿足 ）處理所測相對電導率（ ， ）、（ ，y₂）、（ X₃ ，y₃），計算參數(shù) k 。將方程進行線性化處理， 。令 ，則轉(zhuǎn)化為相對電導率（y'）與溫度（x）的直線方程，通過直線回歸求得a，b值及相關(guān)系數(shù)R。配合Logistic方程求出二階導數(shù) x= ，此時的 x 值就是曲線的拐點，即低溫半致死溫度LT₅₀。

2結(jié)果與分析

2.1低溫脅迫下6個薄殼山核桃品種的相對電導率變化

從表1可看出，6個品種薄殼山核桃枝條的相對電導率隨低溫的降低呈升高趨勢，即相對電導率與薄殼山核桃的抗寒性呈負相關(guān)。在同一低溫下，各品種的抗寒性強弱有差異。

在 時，各品種條的相對電導率順序為肖尼（ 2 5 . 4 5 % ） lt; 威奇塔（ 2 5 . 6 8 % ）lt;"馬漢（ 2 7 . 2 7 % ） lt; 波尼（ 2 8 . 2 0 % ） lt;" 金華（ 3 2 . 2 8 % ）lt;"安農(nóng)1號（ 3 2 . 3 1 % ）。最低的肖尼、威奇塔二者無顯著差異，而均顯著低于后四者，則其抗寒性顯著強于后四者。

在 時，各品種枝條相對電導率順序為威奇塔（ 3 2 . 2 0 % ）lt;"馬漢（ 3 2 . 4 9 % ） lt; 波尼（ 34 . 9 4 % ）lt;"金華（ 3 6 . 0 9 % ） lt; 安農(nóng)1號（ 3 6 . 5 5 % ） lt; 肖尼（ 3 8 . 5 2 % ）。最低的威奇塔、馬漢二者無顯著差異，均顯著低于肖尼、安農(nóng)一號、金華三者。則其抗寒性顯著強于此三者。

在 時，各品種枝條相對電導率順序為波尼（ 3 8 . 2 6 % ） lt; 威奇塔（ 3 8 . 7 1 % ）lt;"肖尼（ 3 9 . 4 4 % ）lt;"金華（ 4 1 . 3 7 % ） 馬漢（ 4 3 . 1 1 % ） lt; 安農(nóng)1號（ 4 8 . 9 0 % ）。最低的波尼、威奇塔無顯著差異，均顯著低于馬漢、安農(nóng)一號，則抗寒性顯著強于二者。

在 時，各品種枝條相對電導率大幅度上升，相對電導率順序為馬漢（ 5 1 . 2 0 % ）lt; 肖尼（ 5 1 . 2 8 % ） lt; 波尼（ 5 1 . 3 3 % ） lt; 金華（ 5 3 . 3 1 % ） lt; 威奇塔（ 5 9 . 4 6 % ）lt; 安農(nóng)1號（ 6 0 . 0 0 % ）。最低的馬漢、肖尼、波尼三無顯著差異，而顯著低于后三者，則其抗寒性顯著強于后三者。

一 時，各品種枝條相對電導率順序為波尼（ 5 2 . 4 1 % ）lt; 肖尼（ 5 5 . 3 7 % ）lt;"金華（ 5 7 . 8 8 % ）lt;馬漢（ 5 8 . 5 1 % ） lt; 威奇塔（ 6 2 . 5 4 % ）lt;"安農(nóng)1號（ 67 . 2 2 % ）。最低的波尼、肖尼二者無顯著差異，均顯著低于后四者，則其抗寒性顯著強于后此四者。

在 ℃時，各品種枝條相對電導率順序為馬漢（ 6 0 . 2 % ）lt; 金華（ 6 1 . 4 % ）lt; 波尼（ 6 4 . 3 5 % ） lt; 肖尼（ 6 7 . 2 9 % ） lt; 安農(nóng)1號（ 6 8 . 8 9 % ） 威奇塔（ 6 8 . 9 6 % ）。最低的金華、馬漢二者無顯著差異，而均顯著低于后四者，則其抗寒性均顯著強于后四者。

2.2低溫脅迫下6個薄殼山核桃品種的Logistic方程擬合及抗寒性分析

將不同溫度處理下各品種相對電導率數(shù)據(jù)代入Logistic方程擬合，結(jié)果良好，相關(guān)系數(shù)R2（除波尼外）均在0.90以上（表2）。通過Logistic方程回歸分析，得到威奇塔、波尼、肖尼、馬漢、安農(nóng)1號、金華6個薄殼山核桃品種的半致死溫度分別為 、 、 - 2 1 . 1 2 % 、 、 、 。其中波尼半致死溫度最低，為 ，其次是馬漢、肖尼、威奇塔，半致死溫度分別為 、-21.12℃、- ，且三者的半致死溫度相近；安農(nóng)1號的半致死溫度最高，為 。利用相對電導率擬合Logistic方程所求得的 ，能夠有效反映植物在低溫環(huán)境下維持膜系統(tǒng)穩(wěn)定性與完整性的能力，進而表征植物的抗寒能力。據(jù)此，這6個薄殼山核桃品種的抗寒性由強到弱排序為：波尼 gt; 馬漢gt; 肖尼 gt; 威奇塔 gt; 金華 gt; 安農(nóng)1號。

3小結(jié)與討論

在低溫脅迫環(huán)境下，植物細胞膜系統(tǒng)最先受到損害。低溫使細胞膜透性顯著增加，細胞內(nèi)電解質(zhì)大量滲出，電導率上升。基于此，相對電導率可作為反映細胞膜損傷程度的指標，評估植物的抗寒性能。一般來說，抗寒能力較強的植物，質(zhì)膜透性增大程度相對較小，且在溫度回升后易于恢復；而抗寒性較弱的植物，細胞透性會顯著增大，不僅難以恢復，嚴重時甚至會導致植株死亡[11-13]。本試驗低溫處理6個薄殼山核桃品種枝條的相對電導率均呈現(xiàn)出隨溫度降低而增大的趨勢，而抗寒能力強的品種相對電導率數(shù)值較小，這與前人研究結(jié)論一致。

Logistic方程能夠擬合相對電導率隨溫度變化規(guī)律，通過方程可以準確計算出植物的低溫半致死溫度，為植物抗寒性評價提供了量化的指標。本研究通過實驗室模擬低溫環(huán)境，測定相對電導率，結(jié)合Logistic方程擬合運算，得到6個薄殼山核桃品種的半致死溫度 高低依次為波尼0 ） gt; 馬漢（ ） gt; 肖尼0 ） gt; 威奇塔 （ - 2 1 . 0 2 C ） gt; 金華（ - 2 0 . 3 5 C ） gt; 安農(nóng)1號 ），也即表明其抗寒性強弱順序。

本研究通過測定江淮地區(qū)引種的6個薄殼山核桃品種一年生枝條的相對電導率，并運用Logistic方程擬合獲取低溫半致死溫度，有效鑒別出各品種間的抗寒性差異。研究表明，電導法結(jié)合Logistic方程是測定薄殼山核桃抗寒性的高效、可靠方法。然而，本研究存在一定局限性，僅采用一年生枝條作為試驗材料，且在實驗室條件下進行低溫脅迫處理以評估各品種抗寒性，這與田間實際生長情況可能存在一定偏差。在后續(xù)研究中結(jié)合田間自然低溫條件的凍害調(diào)查數(shù)據(jù)，綜合、全面地評價薄殼山核桃品種的抗寒性。同時，進一步深入探究相關(guān)生理生化指標，諸如抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量等，與抗寒性之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以此深入揭示薄殼山核桃的抗寒機制。此外，還可借助先進的分子生物學技術(shù)，深度挖掘和克隆抗寒相關(guān)基因，為薄殼山核桃抗寒品種選育提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

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