楊超英等

摘要：為了確定不同品種馬鈴薯的抗寒能力、比較不同品種馬鈴薯的抗寒性及低溫馴化能力，以青薯9號(hào)、青引5號(hào)、夏波蒂、E107、DR-2、DR-9、T3、A1、S4等9個(gè)馬鈴薯品種的葉片為試驗(yàn)材料，研究在低溫馴化前后，馬鈴薯葉片在低溫脅迫下組織電解質(zhì)外滲率的變化，同時(shí)配合Logistic方程測(cè)定各品種馬鈴薯的半致死溫度（LT50）。結(jié)果表明：低溫馴化前，DR-2的半致死溫度最低，耐凍性極強(qiáng)，青薯9號(hào)的耐凍性最弱。經(jīng)過(guò)低溫馴化，DR-2的耐凍性最強(qiáng)，夏波蒂的耐凍性最弱。在9份材料中，沒(méi)有馴化能力的材料是DR-9，冷馴化能力最強(qiáng)的是青薯9號(hào)，相應(yīng)的冷馴化能力為3.6 ℃，表現(xiàn)出很強(qiáng)的冷馴化能力。

關(guān)鍵詞：低溫馴化；馬鈴薯；半致死溫度；抗寒性；冷馴化能力；電導(dǎo)率法

中圖分類(lèi)號(hào)： S532.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）04-0080-02

收稿日期：2013-12-18

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（編號(hào)：CARS-10）；青海省科技廳資助（編號(hào)：2012-214、2012-Z-725）；中國(guó)科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介：楊超英（1986—），女，河北邯鄲人，碩士研究生，從事作物遺傳育種方面的研究。E-mail：ycy_0925@126.com。

通信作者：王艦，男，研究員，博士生導(dǎo)師，從事馬鈴薯種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用改良研究。E-mail：wangjian2197@sohu.com。馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）為茄科（Solanaceae）茄屬（Solanum）的一年生草本植物，原產(chǎn)于南美洲西海岸的智利和秘魯?shù)陌驳谒股絽^(qū)，其塊莖中含有約8%～29%的淀粉、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，是一種分布廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)豐富的宜糧、宜菜、宜飼、宜作工業(yè)原料的多用途糧經(jīng)作物。我國(guó)是世界第一大馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，除海南省外，在其余各省份均有種植，目前我國(guó)馬鈴薯的栽培面積約為533.33萬(wàn)hm2，占世界總栽培面積的1/4，總產(chǎn)量達(dá) 7 800 萬(wàn)t，占世界總產(chǎn)量的22%[1]。

植物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)受到各種生物和非生物因素的影響，其中低溫是影響植物生長(zhǎng)的主要非生物因素之一，許多植物在一定的非傷害性溫度下低溫鍛煉一段時(shí)間后，能夠提高自身的抗寒性。植物在0 ℃以上的低溫環(huán)境中鍛煉一段時(shí)間后，其抗凍能力得到不同程度的提高，稱為低溫馴化[2]；而冷馴化能力是指植物對(duì)寒冷條件作出反應(yīng)而逐漸增加其耐凍的能力[3]。本研究以9個(gè)馬鈴薯品種為試驗(yàn)對(duì)象，測(cè)定其在低溫馴化前后半致死溫度變化，以期篩選出抗寒性強(qiáng)、冷馴化能力強(qiáng)的品種。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試的9個(gè)馬鈴薯品種為青薯9號(hào)、青引5號(hào)、夏波蒂、E107、DR-2、DR-9、T3、A1、S4，各品種的組培苗均由青海省農(nóng)林科學(xué)院生物技術(shù)研究所提供。2013年5月9日將組培苗移栽到一次性杯子中，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行煉苗，每個(gè)品種種植50株，栽培基質(zhì)為1 ∶1的羊板糞+蛭石。煉苗1周后揭膜，6月18日將每個(gè)品種的25個(gè)植株放入光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行低溫馴化，馴化條件為白天溫度4 ℃、光照14 h，夜間溫度2 ℃，其他植株仍在正常條件下培養(yǎng)。采取部位相同、長(zhǎng)勢(shì)一致的成熟葉片，用自來(lái)水沖洗干凈后用蒸餾水、雙蒸水各沖洗3次，用濾紙吸干后將葉片裝入試管中，每個(gè)品種處理重復(fù)3次。

1.2試驗(yàn)儀器

DDS-307A電導(dǎo)率儀，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵，河南鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；THZ-82恒溫振蕩器，江蘇常州國(guó)華電器有限公司；RTOP智能型人工氣候箱，浙江托普儀器有限公司；低溫冷庫(kù)。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1人工冷凍法人工冷凍法參照李飛的方法[3]，但略有改動(dòng)。先將放有離體葉片的試管放入可變溫冷庫(kù)中，溫度分別設(shè)為2、0、-2、-4、-6、-8、-10 ℃。冷庫(kù)的初始溫度設(shè)為2 ℃，保持1 h后取樣；從2 ℃降到0 ℃，保持1 h后取樣；從0 ℃降到-2 ℃，保持1 h后取樣；依次類(lèi)推，直到降溫到 -10 ℃，取樣；降溫速度為2 ℃/h。取樣后立即放入冰盒中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，在4 ℃冰箱中過(guò)夜解凍。

1.3.2細(xì)胞質(zhì)膜的相對(duì)透性利用電導(dǎo)率法測(cè)定細(xì)胞質(zhì)膜的透性，參照劉世紅等的方法[4-6]但略有改動(dòng)。將解凍后得葉片剪成0.5 cm×0.5 cm的碎片并裝入試管中，加入25 mL雙蒸水，于室溫條件下在振蕩器上以220 r/min浸提12 h。靜置后采用DDS-307A型電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率EC1；將試管放入沸水浴中水浴20 min以殺死植物組織，取出后迅速用自來(lái)水冷卻，測(cè)定電導(dǎo)率EC2；以雙蒸水的電導(dǎo)率EC0為對(duì)照。

3結(jié)論與討論

3.1應(yīng)用電導(dǎo)率法確定植物的半致死溫度

電導(dǎo)率法配合Logistic方程計(jì)算植物半致死溫度的測(cè)定方法科學(xué)、可靠、直觀，目前已成為公認(rèn)的應(yīng)用較廣泛的研究植物抗逆性非常有效的途徑。張倩應(yīng)用電導(dǎo)率法測(cè)定5個(gè)葡萄的抗寒性表明，根系結(jié)構(gòu)特征反映的各品種抗寒性強(qiáng)弱與半致死溫度的測(cè)定結(jié)果完全一致[8]。許瑛等應(yīng)用電導(dǎo)率法測(cè)定了菊花、草莓花、油茶及蘋(píng)果的抗寒性，結(jié)果都表明電導(dǎo)率可作為評(píng)價(jià)植物抗寒性的一個(gè)可靠指標(biāo)[9-14]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度的降低，9個(gè)馬鈴薯品種的相對(duì)電導(dǎo)率升高，并且呈“慢—快—慢”的趨勢(shì)，是典型的“S”曲線，與前人結(jié)果[6，9，12]一致。

3.2低溫馴化對(duì)馬鈴薯抗寒性的影響

在低溫馴化過(guò)程中，植物通過(guò)自身調(diào)節(jié)來(lái)增強(qiáng)其抗寒性。有研究表明，植物在低溫馴化過(guò)程中，細(xì)胞形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)及生理生化過(guò)程均有變化[15-16]，經(jīng)過(guò)低溫馴化后植株的超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和ATP酶活性穩(wěn)定性提高，植物抗寒性增強(qiáng)[17]。被認(rèn)為是最抗寒的馬鈴薯品種S.acaule、S.commersonii屬于高抗寒性野生品種，低溫馴化后半致死溫度均降低，抗寒性增強(qiáng)[18-20]。Stone等認(rèn)為，一些馬鈴薯野生種在霜凍條件下存活主要決定于2個(gè)因素：馴化前的耐凍性（NA）、馴化能力（ACC）[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)低溫馴化后，9個(gè)馬鈴薯品種中除DR-9的半致死溫度無(wú)變化外，其他品種的半致死溫度均有不同程度的降低，其中青薯9號(hào)的降低幅度最大，即低溫馴化能力最強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Jansky S H，Jin L P，Xie K Y，et al. Potato production and breeding in China[J]. Potato Research，2009，52（1）：57-65.

[2]Levitt J. Chilling，freezing，and high temperature stresses[M]. New York：Academic Press，1980：497.

[3]李飛. 野生馬鈴薯植株苗期耐凍性鑒定及耐凍機(jī)理研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008：1-44.

[4]劉世紅，田耀華，魏麗萍，等. 西雙版納30個(gè)橡膠樹(shù)品種的低溫半致死溫度及低溫對(duì)抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2011，47（5）：505-511.

[5]張超. 3種玉蘭花期抗寒性及花色變化機(jī)理研究[D]. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[6]李俊才，劉成，王家珍，等. 洋梨枝條的低溫半致死溫度[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2007，24（4）：529-532.

[7]朱根海，劉祖祺，朱培仁. 應(yīng)用Logistic方程確定植物組織低溫半致死溫度的研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1986，9（3）：11-16.

[8]張倩. 5個(gè)葡萄種群的低溫半致死溫度與其抗寒適應(yīng)性的關(guān)系[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，5（5）：149-154.

[9]許瑛，陳發(fā)棣. 菊花8個(gè)品種的低溫半致死溫度及其抗寒適應(yīng)性[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2008，35（4）：559-564.

[10]王靜，趙密珍，于紅梅，等. 低溫脅迫下草莓花半致死溫度的研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（2）：255-258.

[11]夏瑩瑩，葉航，馬錦林，等. 4個(gè)油茶品種的半致死溫度與耐熱性研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（4）：58-61.

[12]時(shí)朝，王亞芝，劉國(guó)杰. 應(yīng)用Logistic方程確定五種蘋(píng)果枝條的半致死溫度的研究[J]. 北方園藝，2013（2）：36-38.

[13]王紅亮，陳麗麗. 低溫脅迫對(duì)9種綠化樹(shù)木相對(duì)電導(dǎo)率的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（4）：167-169.

[14]婁曉鳴，呂文濤，張文婧. 景天屬植物抗寒性調(diào)查及抗寒生理指標(biāo)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（3）：150-151.

[15]Pearce R S. Molecular analysis of acclimation to cold[J]. Plant Growth Regulation，1999，29（1/2）：47-76.

[16]高述民，程朋軍，郭惠紅，等. 日本桃葉珊瑚的冷馴化及抗寒機(jī)制研究[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2003，23（12）：2113-2119.

[17]Guo H H，Gao S M，Zhao F J，et al. Effects of cold acclimation on several enzyme activities in Euonymus radicans ‘Emorald & Gold and its relation to semi-lethal temperature[J]. Forestry Studies in China，2004，6（1）：10-17.

[18]Chen H H，Li P H. Characteristics of cold acclimation and deacclimation in tuber-bearing Solanum species[J]. Plant Physiology，1980，65（6）：1146-1148.

[19]Hawkes J G. The indigenous American potatoes and their value in plant breeding[J]. Empire Journal of Experimental Agriculture，1945，13：11-40.

[20]Mastenbroek C. Some experiences in breeding frost-tolerant potatoes[J]. Euphytica，1956，5（3）：289-297.

[21]Stone J M，Palta J P，Bamberg J B，et al. Inheritance of freezing resistance in tuber-bearing Solanum species：evidence for independent genetic control of nonacclimated freezing tolerance and cold acclimation capacity[J]. PNAS，1993，90（16）：7869-7873.

參考文獻(xiàn)：

[1]Jansky S H，Jin L P，Xie K Y，et al. Potato production and breeding in China[J]. Potato Research，2009，52（1）：57-65.

[2]Levitt J. Chilling，freezing，and high temperature stresses[M]. New York：Academic Press，1980：497.

[3]李飛. 野生馬鈴薯植株苗期耐凍性鑒定及耐凍機(jī)理研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008：1-44.

[4]劉世紅，田耀華，魏麗萍，等. 西雙版納30個(gè)橡膠樹(shù)品種的低溫半致死溫度及低溫對(duì)抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2011，47（5）：505-511.

[5]張超. 3種玉蘭花期抗寒性及花色變化機(jī)理研究[D]. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[6]李俊才，劉成，王家珍，等. 洋梨枝條的低溫半致死溫度[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2007，24（4）：529-532.

[7]朱根海，劉祖祺，朱培仁. 應(yīng)用Logistic方程確定植物組織低溫半致死溫度的研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1986，9（3）：11-16.

[8]張倩. 5個(gè)葡萄種群的低溫半致死溫度與其抗寒適應(yīng)性的關(guān)系[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，5（5）：149-154.

[9]許瑛，陳發(fā)棣. 菊花8個(gè)品種的低溫半致死溫度及其抗寒適應(yīng)性[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2008，35（4）：559-564.

[10]王靜，趙密珍，于紅梅，等. 低溫脅迫下草莓花半致死溫度的研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（2）：255-258.

[11]夏瑩瑩，葉航，馬錦林，等. 4個(gè)油茶品種的半致死溫度與耐熱性研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（4）：58-61.

[12]時(shí)朝，王亞芝，劉國(guó)杰. 應(yīng)用Logistic方程確定五種蘋(píng)果枝條的半致死溫度的研究[J]. 北方園藝，2013（2）：36-38.

[13]王紅亮，陳麗麗. 低溫脅迫對(duì)9種綠化樹(shù)木相對(duì)電導(dǎo)率的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（4）：167-169.

[14]婁曉鳴，呂文濤，張文婧. 景天屬植物抗寒性調(diào)查及抗寒生理指標(biāo)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（3）：150-151.

[15]Pearce R S. Molecular analysis of acclimation to cold[J]. Plant Growth Regulation，1999，29（1/2）：47-76.

[16]高述民，程朋軍，郭惠紅，等. 日本桃葉珊瑚的冷馴化及抗寒機(jī)制研究[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2003，23（12）：2113-2119.

[17]Guo H H，Gao S M，Zhao F J，et al. Effects of cold acclimation on several enzyme activities in Euonymus radicans ‘Emorald & Gold and its relation to semi-lethal temperature[J]. Forestry Studies in China，2004，6（1）：10-17.

[18]Chen H H，Li P H. Characteristics of cold acclimation and deacclimation in tuber-bearing Solanum species[J]. Plant Physiology，1980，65（6）：1146-1148.

[19]Hawkes J G. The indigenous American potatoes and their value in plant breeding[J]. Empire Journal of Experimental Agriculture，1945，13：11-40.

[20]Mastenbroek C. Some experiences in breeding frost-tolerant potatoes[J]. Euphytica，1956，5（3）：289-297.

[21]Stone J M，Palta J P，Bamberg J B，et al. Inheritance of freezing resistance in tuber-bearing Solanum species：evidence for independent genetic control of nonacclimated freezing tolerance and cold acclimation capacity[J]. PNAS，1993，90（16）：7869-7873.

參考文獻(xiàn)：

[1]Jansky S H，Jin L P，Xie K Y，et al. Potato production and breeding in China[J]. Potato Research，2009，52（1）：57-65.

[2]Levitt J. Chilling，freezing，and high temperature stresses[M]. New York：Academic Press，1980：497.

[3]李飛. 野生馬鈴薯植株苗期耐凍性鑒定及耐凍機(jī)理研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008：1-44.

[4]劉世紅，田耀華，魏麗萍，等. 西雙版納30個(gè)橡膠樹(shù)品種的低溫半致死溫度及低溫對(duì)抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2011，47（5）：505-511.

[5]張超. 3種玉蘭花期抗寒性及花色變化機(jī)理研究[D]. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[6]李俊才，劉成，王家珍，等. 洋梨枝條的低溫半致死溫度[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2007，24（4）：529-532.

[7]朱根海，劉祖祺，朱培仁. 應(yīng)用Logistic方程確定植物組織低溫半致死溫度的研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1986，9（3）：11-16.

[8]張倩. 5個(gè)葡萄種群的低溫半致死溫度與其抗寒適應(yīng)性的關(guān)系[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，5（5）：149-154.

[9]許瑛，陳發(fā)棣. 菊花8個(gè)品種的低溫半致死溫度及其抗寒適應(yīng)性[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2008，35（4）：559-564.

[10]王靜，趙密珍，于紅梅，等. 低溫脅迫下草莓花半致死溫度的研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（2）：255-258.

[11]夏瑩瑩，葉航，馬錦林，等. 4個(gè)油茶品種的半致死溫度與耐熱性研究[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（4）：58-61.

[12]時(shí)朝，王亞芝，劉國(guó)杰. 應(yīng)用Logistic方程確定五種蘋(píng)果枝條的半致死溫度的研究[J]. 北方園藝，2013（2）：36-38.

[13]王紅亮，陳麗麗. 低溫脅迫對(duì)9種綠化樹(shù)木相對(duì)電導(dǎo)率的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（4）：167-169.

[14]婁曉鳴，呂文濤，張文婧. 景天屬植物抗寒性調(diào)查及抗寒生理指標(biāo)[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（3）：150-151.

[15]Pearce R S. Molecular analysis of acclimation to cold[J]. Plant Growth Regulation，1999，29（1/2）：47-76.

[16]高述民，程朋軍，郭惠紅，等. 日本桃葉珊瑚的冷馴化及抗寒機(jī)制研究[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2003，23（12）：2113-2119.

[17]Guo H H，Gao S M，Zhao F J，et al. Effects of cold acclimation on several enzyme activities in Euonymus radicans ‘Emorald & Gold and its relation to semi-lethal temperature[J]. Forestry Studies in China，2004，6（1）：10-17.

[18]Chen H H，Li P H. Characteristics of cold acclimation and deacclimation in tuber-bearing Solanum species[J]. Plant Physiology，1980，65（6）：1146-1148.

[19]Hawkes J G. The indigenous American potatoes and their value in plant breeding[J]. Empire Journal of Experimental Agriculture，1945，13：11-40.

[20]Mastenbroek C. Some experiences in breeding frost-tolerant potatoes[J]. Euphytica，1956，5（3）：289-297.

[21]Stone J M，Palta J P，Bamberg J B，et al. Inheritance of freezing resistance in tuber-bearing Solanum species：evidence for independent genetic control of nonacclimated freezing tolerance and cold acclimation capacity[J]. PNAS，1993，90（16）：7869-7873.