張 玨，喬志攀，王偉偉

（江蘇省林業(yè)科學研究院，南京 211153）

8種灌木柳抗旱能力的研究

張 玨，喬志攀，王偉偉

（江蘇省林業(yè)科學研究院，南京 211153）

為了探討干旱脅迫下不同灌木柳的抗旱性，并篩選出抗旱性較強的灌木柳種源，利用PEG－6000模擬干旱脅迫和受害指數(shù)測定方法對8種灌木柳的16個系號進行抗旱性評價。結(jié)果表明：在干旱脅迫下，8種灌木柳的參試系號之間的受害癥狀存在顯著性差異（P＜0.05）和極顯著差異（P＜0.01），杞柳P1025受害最輕，簸箕柳P295受害最重；簸箕柳和杞柳內(nèi)的不同參試系號間分別存在顯著差異，簸箕柳內(nèi)P61比P295受害癥狀輕，杞柳內(nèi)P1025受害最輕，P646最重。因此，杞柳P1025、杞柳P63、三蕊柳P105等12個系號都是相對耐旱的柳樹原種，可以考慮用作以抗旱性為目的雜交試驗的親本；而選擇簸箕柳和杞柳作為育種種源時，可用P61和P1025作為其中的耐旱親本。

灌木柳；種質(zhì)資源；抗旱性

灌木柳是柳屬中種類多、分布廣、適應(yīng)性強的種群，在固沙、護坡、編織等方面被廣為利用。干旱是苗木生長的主要限制因子［1－3］。由于全球氣候變暖，干旱已成為植物生長的制約因素［4－6］，因而植物的抗旱性研究越來越受到人們的重視，而作為研究重點的抗旱性測定技術(shù)和旱期評價指標的選擇，其研究形式，主要集中在大田試驗條件下抗旱性表現(xiàn)的直接觀測，以及另一種人工可控環(huán)境條件下的間接測定，如溫室、人工氣候室等［7］。后一種是目前受到普遍重視的形式，常用的研究方法是模擬土壤干旱，進行高滲溶液處理，使研究材料處于某一干旱脅迫條件下［8］。其中，PEG模擬干旱脅迫測試方法較為經(jīng)典。而有關(guān)柳樹抗旱性的相關(guān)報道，多見于柳樹單一種源的抗旱生理生化方面，如高婷等［9］以瑞典能源柳無性系為材料，測定了不同干旱脅迫階段葉片超氧化物歧化酶（SOD）等各項生理生化指標，并采用隸屬函數(shù)模型綜合評定了不同能源柳無性系的耐旱性；劉美珍［10］研究了模擬干旱脅迫對垂柳幼苗葉片的電解質(zhì)滲透率、丙二醛（MDA）、相對含水量（RWC）、脯氨酸含量等的影響。上述研究，對于柳樹種質(zhì)資源抗旱性篩選尚未涉及。本文采用了PEG（聚乙二醇）－6000模擬干旱脅迫測試方法，對8種灌木柳的16個自然種株水培苗進行試驗，觀測其不同的受害癥狀表現(xiàn)，分析各柳樹自然種的干旱耐受力，為篩選抗旱性強的灌木柳種質(zhì)資源提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為由涂忠虞、潘明建等研究員在國內(nèi)江蘇、上海、山東等地及英國、美國、日本等國收集的簸箕柳、二柳、蒿柳、卷邊柳、歐洲紅皮柳、杞柳、三蕊柳和銀柳等8種灌木柳，計16個系號，定植于江蘇省林業(yè)科學研究院柳樹種質(zhì)資源圃（見表1）。

1.2 試驗方法

試驗場所設(shè)在江蘇省林業(yè)科學研究院本部的玻璃溫室內(nèi)，位于南京市江寧區(qū)東善橋，東經(jīng)118°22′，北緯31°14′，海拔23 m，屬于亞熱帶季風氣候。

于2013年9月，采集8種灌木柳共16個系號，剪成長15 cm的插穗，設(shè)置4次重復(fù)，即4個區(qū)組。水培容器為32孔穴盤，穴盤放在中轉(zhuǎn)箱中，每孔為1個系號的1區(qū)組3根插穗。各區(qū)組隨機排列。先用1／2霍格蘭德營養(yǎng)液（1／2Hogland）進行培養(yǎng)，每2 d更換1次營養(yǎng)液。30 d后，用20%的PEG－6 000溶液對其中3個區(qū)組進行干旱模擬脅迫處理，設(shè)置第4個區(qū)組為對照，對照區(qū)組只加入1／2 Hogland營養(yǎng)液。在處理后的1，2，3 d時，進行試驗系號的受脅迫癥狀的觀測，記錄各系號的受害等級，并計算受害指數(shù)，將受害指數(shù)的數(shù)值進行正態(tài)轉(zhuǎn)換后進行多重比較。

表1 灌木柳參試材料

1.3 統(tǒng)計指標和計算方法

本抗旱試驗的分析指標以試驗系號受干旱模擬脅迫后的受害指數(shù)為主。受害指數(shù)由觀測記錄的受害等級進行計算。根據(jù)灌木柳受脅迫后外觀形態(tài)的變化，共分成7個受害等級（見表2）。受害指數(shù)（P）按照以下公式計算：

表2 柳樹受害癥狀的分級標準

P（%）＝（0級受害株數(shù)×0＋1級受害株數(shù)×1＋2級受害株數(shù)×2＋3級受害株數(shù)×3＋4級受害株數(shù)×4＋5級受害株數(shù)×5＋6級受害株數(shù)×6）／（6級×3）×100%

全部統(tǒng)計分析均在EXCEL和SPSS軟件的相關(guān)程序下完成，采用脅迫處理1 d時的觀測數(shù)據(jù)進行處理。用受害指數(shù)平方根的反正弦值進行數(shù)據(jù)分析，公式即λ＝sin－1，其中P為受害指數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 干旱脅迫下灌木柳系號受害等級的分布

圖1為模擬干旱脅迫處理后1，2，3 d時16個灌木柳系號受害等級比例分布圖。從圖中可以看出，干旱脅迫1 d時，1級的比例為7.81%，2級比例為26.56%，4級比例為28.13%，5級的比例為7.81%，不到10%；干旱脅迫2 d時，1級的比例為1.56%，4級比例為34.38%，5級的比例為29.69%；干旱脅迫3 d時，0級的比例為0，3級比例為20.31%，4級比例為31.25%，6級的比例為14.06%。與1 d時相比，2 d，3 d的曲線向坐標軸右向位移了一個級別，說明隨著脅迫時間的延長，參試系號的受害程度逐步加深。

圖1 干旱脅迫下16個灌木柳原種株不同時間點的受害等級比例分布

2.2 8種灌木柳參試系號間受害指數(shù)的差異

對簸箕柳、二柳、蒿柳、卷邊柳、歐洲紅皮柳、杞柳、三蕊柳、銀柳等8種灌木柳的參試系號的受害指數(shù)進行方差分析，可以看出，灌木柳不同參試系號間的抗旱性存在差異性（見表3）。其中，杞柳P1025與杞柳P63、三蕊柳P105、杞柳P1024、二柳P294、蒿柳P681、杞柳P336、銀柳P102、蒿柳P683、歐洲紅皮柳P658、卷邊柳P286、簸箕柳P61之間沒有顯著差異性，但是與歐洲紅皮柳P708、杞柳P646、歐洲紅皮柳P665、簸箕柳P295之間存在顯著差異（P＜0.05），簸箕柳P295只與杞柳P1025存在極顯著差異（P＜0.01）。而杞柳P1025受害指數(shù)最小，為35.94%，抗旱性最強；簸箕柳P295受害指數(shù)最大，為62.19%，最不耐旱。

表3 8種灌木柳參試系號的受害指數(shù)比較

2.3 4個灌木柳自然種內(nèi)原種株號間受害指數(shù)的差異

對蒿柳、簸箕柳、歐洲紅皮柳和杞柳等4個灌木柳自然種內(nèi)系號的受害指數(shù)分別進行方差分析，結(jié)果表明，蒿柳內(nèi)2個系號之間和歐洲紅皮柳內(nèi)系號之間均沒有顯著差異（見表4）；簸箕柳內(nèi)2個系號間有顯著差異（P＜0.05），其中P61受害輕于P295；杞柳內(nèi)5個系號間存在顯著差異（P＜0.05），P1025受害指數(shù)最小，P646受害最重，最不耐旱；P1025，P63，P1024與P646之間存在顯著差異（P＜0.05），與之相比抗旱性更好。

表4 供試灌木柳不同系號間受害指數(shù)的多重對比

3 結(jié)論和討論

水分在植物生長發(fā)育過程中有著不可替代的地位，水分虧缺對植物的影響非常廣泛。因此，進行林木抗旱性優(yōu)良品種的選育是林木遺傳育種的一個重要方向。本試驗觀測了8種灌木柳共16個系號在干旱脅迫下的受害癥狀，分析了不同種及種內(nèi)系號對干旱脅迫的耐受能力。

8種灌木柳16個參試系號的受害指數(shù)分析表明，它們之間存在顯著性差異和極顯著差異，杞柳P1025受害最輕，簸箕柳P295受害最重。而杞柳P1025與杞柳P63、三蕊柳P105、杞柳P1024、二柳P294、蒿柳P681、杞柳P336、銀柳P102、蒿柳P683、歐洲紅皮柳P658、卷邊柳P286、簸箕柳P61都沒有顯著差異，這些系號都是相對耐旱的柳樹原種，都可以考慮用作以抗旱性為目的雜交試驗的親本。

從種內(nèi)來看，簸箕柳內(nèi)2個系號和杞柳內(nèi)5個系號之間均存在顯著性差異，P61、P1025受干旱脅迫時的受害癥狀較輕，因此，在選擇簸箕柳和杞柳作為育種種源時，可用P61和P1025作為其耐旱親本。

本研究通過對灌木柳自然種其內(nèi)各原種株進行模擬干旱脅迫試驗，初步篩選出了一批灌木柳抗旱種質(zhì)，為進一步開展柳樹抗旱育種和探討灌木柳抗旱的生理機制提供了優(yōu)良種質(zhì)材料和前期基礎(chǔ)。

［1］ 韓文萍，丁貴杰，鮑 斌.不同鐘源馬尾松對干旱脅迫的生理生態(tài)響應(yīng)［J］.中南林業(yè)科技大學學報，2012，32（5）：25-29.

［2］ Becker M，Nieminen T M，Geremia F.Short-term variations and long-term changes in oak productivity in northeastern Frances.the role of climate and atmospheric CO2［J］.Annals of Forest Science，1994，51（5）：477-492.

［3］ 張文輝，段寶利，周建云，等.不同種源栓皮櫟幼苗水分適應(yīng)及耐旱特性比較研究［J］.西北植物學報，2003，23（5）：728-734.

［4］ Thakur P，Kumar S，Malik J A，et a1.Cold stress effects on reproductive development in grain crops：an overview［J］.Environmental and Experimental Botany，2010，67（3）：429-443.

［5］ Cramer G R，Urano K，Delrot S，et a1.Effects of abiotic stress on plants：a systems biology perspective［J］.BMC Plant Biology，2011，11（1）：163-176.

［6］ 董 蕾，陳 博，李吉躍，等.5個楸樹無性系抗旱性的綜合評價［J］.中南林業(yè)科技大學學報，2014，34（4）：30-35.

［7］ 季孔庶，孫志勇，方 彥.林木抗旱性研究進展［J］.南京林業(yè)科技大學學報：自然科學版，2006，30（6）：123-128.

［8］ 彭祚登，李吉躍，沈熙環(huán).林木抗旱性育種的現(xiàn)狀與策略思考［J］.北京林業(yè)大學學報，1998，20（4）：98-103.

［9］ 高 婷，張文輝，不同瑞典能源柳無性系對干旱脅迫的生理響應(yīng)［J］.西北植物學報，2012，32（4）：739-744.

［10］劉美珍.干旱脅迫對柳樹的生長和生理影響［J］.天津農(nóng)業(yè)科學，2010，16（6）：19-21.

S722.3＋3

A

10.3969／j.issn.1001－7380.2015.04.003

1001－7380（2015）04－0011－03

2014-12-10；

2015-06-20

張 玨（1980－），女，江蘇無錫人，助理研究員，碩士，從事林木育種研究工作。

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項“柳樹能源林及環(huán)境修復(fù)兼用型新品種選育”（201204812）、“江蘇省農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護與利用平臺”（bm2014047）