李志軍　馬瑞峰　解 明　孫 俊　王道明

(遼寧省經(jīng)濟林研究所， 大連 116031)

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電導(dǎo)法配合logistic方程測定平歐雜交榛抗寒性

李志軍*馬瑞峰解 明孫 俊王道明

(遼寧省經(jīng)濟林研究所， 大連 116031)

取7個不同品種的平歐雜交榛1年生枝條為試材，進行﹣20 ℃、﹣25 ℃、﹣30 ℃、﹣35 ℃和﹣40 ℃低溫處理，用電導(dǎo)法配合logistic方程，確定半致死溫度為﹣25. 69 ℃～﹣40. 37 ℃，并擬合logistic方程得出相關(guān)系數(shù)r分布范圍在0. 881～0. 964之間，并和田間凍害級別進行相關(guān)性測定，得出兩者之間的相關(guān)方程為y=0. 129 7x+6. 315 8，R2為0. 921 5。參試品種半致死溫度高低順序為達維>玉墜>遼榛3號>金鈴>遼榛4號>84-237>遼榛8號。

平歐雜交榛； 電導(dǎo)法； logistic方程； 半致死溫度

平歐雜交榛(Corylus heterophylla Fisch Corylus avellana L.),是遼寧省經(jīng)濟林研究所榛樹研究人員經(jīng)近30年的育種研究，以果實風味優(yōu)良抗寒性強的平榛(C.heterophylla Fisch.)為母本，以果實外觀優(yōu)美出仁率高的歐洲榛(C.avellana L.)為父本，遠緣雜交培育出的種間雜交種的總稱。為此，探討平歐雜交榛在不同低溫脅迫下的生命活動規(guī)律，為早期鑒定、選擇與利用相關(guān)種質(zhì)資源提供依據(jù)，同時對調(diào)控和改善栽培技術(shù)及栽培環(huán)境，減少生產(chǎn)損失、加快良種繁育和合理推廣具有重要意義。

為了鑒定不同品種平歐雜交榛的抗寒能力，取其1a生枝條為試材，進行-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃、-40 ℃低溫處理，用電導(dǎo)法配合logistic方程，求得各品種的低溫半致死溫度(即拐點)的高低順序，鑒定出各品種的抗寒力。同時與自然氣候條件下田間凍害發(fā)生級別比較，并進行兩者相關(guān)性分析，驗證結(jié)果的準確性。

1　材料與方法

1.1實驗材料

試材來源于遼寧省經(jīng)濟林研究所撫順順城榛樹試驗區(qū)。在榛樹休眠時期隨機選取樹齡相同，樹勢相近，枝長一致的 1 a 生枝頂部長約30 cm的枝條(去除兩端)兩端蠟封進行低溫冷凍處理。冷凍采用高低溫交變溫濕試驗箱, 控溫精度±1 ℃。同時在冬末早春氣溫劇烈升高土壤尚未解凍時期對田間1年生枝條進行凍害調(diào)查的方法，以驗證其準確性。

1.2實驗方法

1.2.1冷凍處理

將采集的枝條依次用自來水、蒸餾水和重蒸餾水沖洗干凈后，每品種枝條分成 7 組，每組 10條，留下其中 1 組，在室溫下測定其電導(dǎo)率作為對照(CK)。其余6組放入高低溫交變溫濕試驗箱中，分別做降溫處理，參照其他果樹試驗設(shè)計和榛子自身生物學(xué)特性，將低溫處理溫度定為-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃、-40 ℃, 冷凍時溫度下降幅度和解凍時的溫度回升幅度都為 4 ℃/h，冷凍到達所處理的溫度后，處理溫度維持時間為 12 h，然后解凍。

1.2.2電導(dǎo)率測定

取冷凍枝條中間部分切成0. 2 cm的小段，避開芽眼，用去離子水沖洗干凈，每處理分別稱取 5 g，放入100 ml的三角瓶中，加入 40 ml重蒸餾水，抽氣1 h，在室溫下浸提10 h，搖勻后用電導(dǎo)儀(上海雷磁儀器廠數(shù)字電導(dǎo)儀(008-6200)測初電導(dǎo)率(R)，以代表低溫處理的電解質(zhì)滲出量。再將其放入蒸鍋中蒸 30 min 后，同樣在室溫下浸提 10 h，測得枝條殺死后電導(dǎo)率(R0)，以代表處理材料的原生質(zhì)膜全部破壞后所滲出的電解質(zhì)的總量。相對電導(dǎo)率(%)=初電導(dǎo)率/終電導(dǎo)率×100%。重復(fù)3次。

1.2.3田間越冬性調(diào)查

榛子越冬性受害級別及標準:

0級：未受害，1年生枝、芽完好率98%以上。

1級：輕微受害，1年生枝抽干20%以下，芽開放80%以下，多年生枝正常。

2級：中等受害，1年生枝抽干20%～40%以下，芽開放60%以上，多年生枝正常。

3級：受害嚴重，1年生枝抽干40%～60%以下，芽開放20%～60%，多年生枝抽干20%以下。

4級：受害嚴重，1年生枝抽干80%以上，芽開放20%以下，多年生枝抽干50%以上。

每品種選取栽培管理方式基本相同，樹齡相同，樹勢相近10株苗調(diào)查凍害級別。

1.2.5數(shù)據(jù)處理

根據(jù)唐士勇“l(fā)ogistic方程在果樹半致死溫度測定中的應(yīng)用”進行l(wèi)ogistic方程相關(guān)參數(shù)及半致死溫度的計算[1]。用SPSS軟件分析相關(guān)系數(shù), 確定顯著水平。

2　結(jié)果與分析

2.1不同處理溫度下平歐雜交榛細胞傷害率的變化

自Dexter 1930年提出按電解質(zhì)透出百分率的大小作為表征植物組織細胞傷害率的方法以來，目前仍是人們測定植物抗寒性的較為簡便、快速、靈敏的方法[2]。從圖1中看出，所有供試品種隨著處理溫度的降低，電解質(zhì)滲出率增加。其中達維、遼榛3號、84-237和遼榛8號的電解質(zhì)滲出率變化曲線呈S型。溫度從-20 ℃降至-25 ℃時，供試品種電解質(zhì)滲出率快速增加，說明這一溫度段供試平歐雜交榛品種組織比較脆弱，膜透性增加，細胞電解質(zhì)滲出率大量外滲，細胞容易受到傷害。當溫度從-25 ℃降至-30 ℃時，細胞電解質(zhì)滲出率增速變緩，表明在受到一定溫度的低溫刺激下，植物自身對外界低溫有一定的保護功能，玉墜在此溫度段內(nèi)電解質(zhì)滲出率還有一定程度的下降。當溫度降低到-30 ℃后，電解質(zhì)滲出率變化趨勢變緩，表明受到低溫傷害的程度增大。在相同的-40 ℃低溫處理下，玉墜、達維、金鈴和遼榛3號的電解質(zhì)滲出率較遼榛4號、遼榛8號和84-237低，細胞的抗寒力與電解質(zhì)外滲率呈負相關(guān),說明此時玉墜、達維、金鈴和遼榛3號膜損傷能力較遼榛4號、遼榛8號和84-237輕，相應(yīng)抗寒性較強。表明不同的品種間膜的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)可能存在不同。

圖1　不同低溫處理平歐雜交榛細胞傷害率的變化

2.2不同品種平歐雜交榛半致死溫度的比較

在果樹抗寒性的研究中，準確的界定半致死溫度對不同品種在理論研究和生產(chǎn)實踐中都有重要的意義。從80年代起，國內(nèi)科研工作者在利用不同冷凍溫度下組織電導(dǎo)率的變化結(jié)合logistic方程獲得的半致死溫度的結(jié)果較為滿意[3-5]。從表1中看出，本實驗中通過選取7個品種的平歐雜交榛，在5個不同低溫處理下，得到了相應(yīng)品種的半致死溫度，其中達維、金鈴、玉墜和遼榛3號的半致死溫度分布在-30 ℃至-40 ℃之間，遼榛4號、遼榛8號和84-237的半致死溫度分布在-25 ℃左右。通過擬合7個不同品種的logistic方程得出相關(guān)系數(shù)r分布范圍在0. 881～0. 964之間，取得的半致死溫度的結(jié)果有一定的準確度。

表1　不同品種的平歐雜交榛半致死溫度

2.3不同品種平歐雜交榛半致死溫度與田間凍害級別相關(guān)分析

撫順地區(qū)出現(xiàn)過-40. 5 ℃極端天氣，經(jīng)過近年來取得的田間7個品種的凍害級別數(shù)據(jù)，分析其凍害級別分布在1～3之間，將取得的半致死溫度和田間凍害級別進行相關(guān)性測定，得出兩者之間的相關(guān)方程為y=0. 129 7x+6. 315 8,R2為0. 921 5。表明本實驗通過用電導(dǎo)法配logistic方程，求得各品種的低溫半致死溫度的結(jié)果具有一定的準確性，但因不同品種的抗寒性受多種因素的影響，半致死溫度在鑒定品種抗寒性方面可以作為一個重要的參考依據(jù)。

表2　不同品種平歐雜交榛半致死溫度與田間凍害級別

3　結(jié)論與討論

大量研究證明, 低溫發(fā)生時, 生物膜首先發(fā)生膜脂的物相變化, 膜的外形和厚度發(fā)生變化，膜上產(chǎn)生龜裂，導(dǎo)致膜透性增大，電解質(zhì)大量外滲，外滲量反映了膜的傷害程度[6-7]。羅正榮等對柑橘抗寒力研究表明，細胞電解質(zhì)外滲率配以 Logistic 方程,兩者具有很好的擬合度[8]。

本試驗利用高低溫交變溫濕試驗箱人工控制低溫的環(huán)境, 測定7個品種的平歐雜交榛離體枝條在休眠期的半致死溫度。因自然界的凍害發(fā)生條件復(fù)雜多變，同時由于生長在自然界中的植株的抗寒性受多種因素的影響，所以室內(nèi)測定單一指標不可能完全代表和反映出不同自然條件和不同離地條件下的抗凍害能力，但是本實驗是在同一條件下進行的以室內(nèi)不同低溫處理下的電導(dǎo)率值配以Logistic 方程并結(jié)合田間凍害級別調(diào)查法進行的品種間單一指標的比較，所得出的結(jié)果可以作為評判品種抗寒性的重要指標。

本實驗所有供試品種隨著處理溫度的降低，電解質(zhì)滲出率增加。半致死溫度為﹣25. 69 ℃～﹣40. 37 ℃，不同品種間抗寒力從高到低的順序為達維、玉墜、遼榛3號、金鈴、遼榛4號、84-237和遼榛8號。

[1]唐士勇.logistic方程在果樹半致死溫度測定中的應(yīng)用[J].北方果樹，1993(4):23-24.

[2]朱根海,劉祖棋,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,1986(3):11-16.

[3]王飛,李嘉瑞,陳登文.杏花與幼果的抗寒性研究[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1997,25(5):59-63.

[4]王洪春.植物抗逆性與生物膜結(jié)構(gòu)功能研究進展[J].植物生理學(xué)通迅,1985:60-68.

[5]劉友良.植物抗凍性測定技術(shù)的原理和比較[J].植物生理學(xué)通訊,1985:40-43.

[6]陳輝,陳國權(quán).電阻法在鑒定葡萄抗寒力中的應(yīng)用[J].北方園藝,1992(1):31-34.

[7]Lyons J M. Chilling injury in plants[J].Annu Rev Plant Physio,1973(24):445-528.

[8]羅正榮,舒曉東,李春初,等.柑橘抗凍性鑒定技術(shù)規(guī)范研究[J].果樹科學(xué).1992,9(4):203-207.

Measurement of Cold Tolerance Based on REC and the Logistic Equation in Corylus heterophylla Fisch × Corylus avellana L.

Li Zhijun*Ma RuifengXie MingSun JunWang Daoming

(Economic Forestry Research Institute，Dalian， Liaoning 116031)

One year old branches of 7 Corylus heterophylla Fisch × Corylus avellana L cultivars were used to identify the cold hardiness with the low temperature treatments of ﹣20 ℃、﹣25 ℃、﹣30 ℃、﹣35 ℃and﹣40 ℃. The logistic equation between the electrolytic leakage and temperature was fitted with the correlation coefficient r was of 0. 881～0. 964. The analyze of the sigmoid curve indicated that the semi-lethal temperature was﹣25. 69 ℃～﹣40. 37 ℃. The semi-lethal temperature was correlated with the freeze injury grade under the natural condition, and the equation was y=0. 129 7x+6. 315 8 (R2=0. 921 5). The order of semi-lethal temperature was Da wei>Yuzhui>Liaozhen3>Jinling> Liaozhen4>84-237> Liaozhen8.

Corylus heterophylla Fisch × Corylus avellana L;electrolyte leakage; Logistic equation; semi-lethal temperature

2015-08-06

遼寧省農(nóng)業(yè)領(lǐng)域青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃項目(2014014)。

李志軍(1986-)，男，在讀博士，助理工程師，主要從事榛樹研究。E-mail：jjllzjzz@163.com

?E-mail：jjllzjzz@163.com

1009-0568(2016)03-0007-04

S718.4

ADOI：10.3969/j.issn.1009-0568.2016.03.002