郭偉珍，趙京獻(xiàn)*，李瑩，牛三義

(1.河北省林業(yè)和草原科學(xué)研究院，河北石家莊 050061；2.河北省林木良種技術(shù)創(chuàng)新中心)

梨為薔薇科(Rosaceae)蘋果亞科(Maloideae)梨屬(PyrusL.)落葉果樹,是中國(guó)主要水果之一。中國(guó)的梨屬于東方梨系，有13個(gè)種類，1000多個(gè)品種[1],栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位[2]。梨樹種類因生態(tài)環(huán)境條件不同而具有各自的集中分布地帶。低溫凍害是影響植物分布的主要限制因子。為了確定梨品種適宜栽植區(qū)，進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià)十分必要。目前，電導(dǎo)率法是最常用的評(píng)價(jià)植物抗寒性的方法，已廣泛應(yīng)用于梨[3-11]、葡萄[12-14]、棗[15]、李[16]、蘋果[17-19]、核桃[20]、桃[21]、柑桔[22]等樹種。筆者通過人工模擬低溫環(huán)境，對(duì)10個(gè)梨優(yōu)良品種(系)的1 年生休眠枝條進(jìn)行低溫處理，測(cè)定細(xì)胞電解質(zhì)外滲率，配合邏輯斯蒂克(Logistic)方程計(jì)算其半致死溫度LT50，結(jié)合凍害調(diào)查及恢復(fù)生長(zhǎng)試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，確定各品種(系)的抗寒水平，為梨品種(系)的推廣及抗寒性品種選育提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的 10 個(gè)梨品種(系)為黃冠梨、鴨梨、秋光、迎霜、迎秋、美玉、冠玉、秋露、金光和XG051111，均由河北省林業(yè)和草原科學(xué)研究院種質(zhì)資源圃提供。秋光、迎霜為河北省林業(yè)和草原科學(xué)研究院選育的晚熟梨新品種，2018年通過河北省林木良種審定；秋光、迎霜、迎秋、美玉、冠玉、秋露、金光2020年7月由中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新品種辦公室授予品種權(quán)。

2019年2月18日，在資源圃按對(duì)角線法選取各品種(系)長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的6株樹，在每株樹中部不同方位采集12個(gè)生長(zhǎng)健壯、粗度相對(duì)一致的1年生枝條。用中科美菱DW-FL270、捷盛超低溫冰箱保存，控溫精度±1℃。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 低溫處理 將供試1年生枝條用蒸餾水沖洗干凈，晾干表面水分。剪成50cm左右的枝段，每品種8份，每份9根，裝入干凈的塑料袋中。每品種以1份做對(duì)照 (0℃)，7份分批放入低溫冰箱(溫度誤差±1℃)處理，設(shè)溫度梯度8個(gè)，分別為-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40、-45℃。以0℃為起點(diǎn)，4℃/h的速率降溫，到達(dá)設(shè)定溫度后保持12小時(shí)，之后逐步升溫至4℃保持4小時(shí)，取出在20℃室溫下放置2小時(shí)后，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定，每個(gè)品種均重復(fù)3 次。

1.2.2 相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定 將低溫處理后的枝條剪成3～5mm的薄片(避開芽眼)，混合均勻后稱取5g 放入50ml三角瓶中，加50mL去離子水，用封口膜封口，每個(gè)處理重復(fù)3次。在25℃恒溫培養(yǎng)箱中放置20小時(shí)，用 DDS-307A型電導(dǎo)率儀測(cè)定浸提液的電導(dǎo)值，然后置于100℃的恒溫干燥箱中1小時(shí)后，冷卻至室溫，8小時(shí)后測(cè)定電導(dǎo)值，去離子水的電導(dǎo)值，計(jì)算電解質(zhì)外滲率[17](相對(duì)電導(dǎo)率)。電解質(zhì)外滲率(%)=(樣品低溫處理后電導(dǎo)率-蒸餾水的電導(dǎo)率)/(樣品煮后電導(dǎo)率-蒸餾水的電導(dǎo)率)×100。

1.2.3 低溫凍害調(diào)查 低溫處理凍害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn):0級(jí):枝條橫切面髓部白色，木質(zhì)部和韌皮部鮮綠色。1級(jí):枝條橫切面髓部變黃褐色，木質(zhì)部和韌皮部鮮綠色。2級(jí):枝條橫切面髓部變褐色，部分木質(zhì)部黃褐色。3級(jí):枝條橫切面髓部褐色，木質(zhì)部黃褐色。計(jì)算凍害指數(shù)[23]:凍害指數(shù)=100×∑(各級(jí)凍害發(fā)生枝數(shù)×相應(yīng)代表值)/(調(diào)查總枝數(shù)×最高級(jí)代表值)

1.2.4 恢復(fù)生長(zhǎng) 在低溫脅迫處理后，每個(gè)供試品種(系)選取30根枝段，每段1～2芽，枝段基部3cm左右插入盛水的廣口玻璃瓶中，置于 23℃的人工智能培養(yǎng)箱中，光照12小時(shí)，每3天換1次水，并觀察發(fā)芽情況，20天后統(tǒng)計(jì)萌芽率及存活率。萌芽率(%)=(萌芽數(shù)/調(diào)查芽眼數(shù))×100；存活率(%)=存活數(shù)/總數(shù)×100，只要枝段上有一芽萌發(fā)，即判定存活。以未經(jīng)低溫處理的枝條發(fā)芽率做對(duì)照。根據(jù)萌芽率判定恢復(fù)生長(zhǎng)情況。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，將各處理溫度下的相對(duì)電導(dǎo)率用DPS 2.0軟件擬合邏輯斯蒂克(Logistic)方程進(jìn)行回歸分析，求拐點(diǎn)溫度，即為低溫半致死溫度LT50。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫處理各品種(系)梨枝條的相對(duì)電導(dǎo)率變化

電解質(zhì)外滲程度可以用相對(duì)電導(dǎo)率表示，反映細(xì)胞的抗性和受害程度，是評(píng)價(jià)植物抗寒性強(qiáng)弱的可靠指標(biāo)。從圖1 可看出，10個(gè)梨品種(系)枝條的相對(duì)電導(dǎo)率隨著處理溫度的降低而呈上升趨勢(shì)，為緩慢-快速-減緩的S形曲線。不同品種(系)相對(duì)電導(dǎo)率變化有一定的差異，其耐低溫的能力明顯不同。-10℃～-20℃，各品種(系)的相對(duì)電導(dǎo)率變化緩慢，基本上在40%以下；-25℃～-35℃，品種(系)的相對(duì)電導(dǎo)率變化較快，在40%～80%之間；低于-35℃，細(xì)胞基本被破壞，品種(系)的相對(duì)電導(dǎo)率高于80%，且變化緩慢。

2.2 梨品種(系)Logistic 擬合方程和低溫半致死溫度 LT50

擬合度是對(duì)已制作好的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，比較它們的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際發(fā)生情況的吻合程度，擬合度越高，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況越吻合。10個(gè)梨品種(系)的Logistic方程、擬合度及半致死溫度見表1?？梢钥闯?，所有供試品種(系)的Logistic方程擬合度R2都大于0.9000，均達(dá)極顯著水平。根據(jù)擬合方程，計(jì)算出導(dǎo)致50%枝段死亡時(shí)的溫度，即半致死溫度。不同品種(系)的半致死溫度差異較大，最大值和最小值相差6.83℃，其中金光的半致死溫度為-28.9777℃，抗寒能力最強(qiáng)；迎秋的半致死溫度為-22.1429℃，抗寒能力最差。根據(jù)半致死溫度，對(duì)梨品種(系)的抗寒性進(jìn)行排序，抗寒性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋航鸸?冠玉>迎霜>XG051111>美玉>黃冠>鴨梨>秋光>秋露>迎秋。

表1 梨各品種(系)Logistic方程和低溫半致死溫度

2.3 不同低溫處理各品種(系)梨枝條的凍害指數(shù)

根據(jù)枝條的橫切面凍害程度進(jìn)行分級(jí)，并計(jì)算出不同低溫處理下各品種(系)的凍害指數(shù)。如表2，供試各品種(系)枝條在一定的低溫處理下凍害發(fā)生程度不同，表明枝條的髓部、木質(zhì)部和韌皮部結(jié)構(gòu)有差異；同一品種(系)隨著處理溫度下降，枝條受凍加重，凍害指數(shù)上升。各品種(系)枝條在-20℃以上的低溫處理凍害指數(shù)為0；在-35℃以下的處理凍害指數(shù)為100；-25℃～-30℃低溫處理的凍害指數(shù)快速上升，表明低溫對(duì)其傷害有一個(gè)躍變過程。

2.4 不同低溫處理各品種(系)梨枝條的萌芽率及存活率

如表3，隨處理溫度的降低，各品種(品系)枝條的萌芽率呈下降趨勢(shì)。美玉、迎秋、秋露和XG051111處理溫度降至-10℃時(shí)，萌芽率開始下降，降低-35℃時(shí)萌芽率0；冠玉、迎霜、黃冠和鴨梨-15℃處理萌芽率開始下降，-30℃處理的低于20%，-35℃處理降為0；秋光、金光-20℃處理萌芽率開始下降，-30℃處理的低于30%，-35℃處理降為0。

表3 不同低溫處理梨各品種(系)枝條的萌芽率(%)

隨著處理溫度的降低，各品種(品系)枝條的存活率均呈下降趨勢(shì)(圖2，圖3)。如表4，各品種(系)枝條-15℃處理的存活率均為100%；-20℃處理的美玉、迎秋、迎霜、黃冠存活率下降，-35℃處理的存活率為0；金光-25℃處理存活率為100%，-30℃處理的為33.7%，-35℃處理的為0；秋光、冠玉、秋露、鴨梨和XG05111在-20℃處理的存活率100%，-30℃處理的40%以下，-35℃處理也降為0。

表4 不同低溫處理各品種(系)梨枝條的存活率(%)

3 小結(jié)與討論

低溫可造成植物生物膜系統(tǒng)損傷，電解質(zhì)外滲率大小反映了膜的傷害程度。凍害指數(shù)反映了枝條的受凍程度，凍害指數(shù)越大，枝條受凍越重。枝條受凍后，萌芽率及存活率降低。所試驗(yàn)的10個(gè)梨品種(系)一年生枝條電解質(zhì)外滲率隨處理溫度的降低而逐漸升高，凍害指數(shù)增加，枝條的萌芽率及存活率降低。各品種(品系)的半致死溫度分別為：金光-28.977℃、冠玉-27.9362℃、迎霜-27.0642℃、XG051111-25.1458℃、美玉-25.1149℃、黃冠-25.0439℃、鴨梨-24.6364℃、秋光-24.3169℃、秋露-23.9251℃、迎秋-22.1429℃。抗寒性強(qiáng)弱順序依次降低。

王瑋[24]等應(yīng)用電導(dǎo)率法對(duì) 7個(gè)梨品種的低溫半致死溫度及耐寒性評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，黃冠梨的半致死溫度為-30.7℃。本試驗(yàn)中黃冠梨的半致死溫度為-25.0439℃，兩者相差5.6561℃。因植株的抗寒性受多因素影響，在人工模擬低溫環(huán)境下測(cè)定的半致死溫度不可能完全代表和反映出植株在不同自然條件和立地條件下的抗凍害能力，但能在一定程度上反映枝條抗低溫的能力。要進(jìn)一步研究其抗寒機(jī)能，還需結(jié)合室外自然低溫的變化情況，并綜合丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、多胺及超氧化物歧化酶、脯氨酸含量等生理生化指標(biāo)對(duì)抗寒性進(jìn)行評(píng)價(jià)。