申世永，張 箭，朱聿利，霍多多，張春妮，郭彩云

(1.榆林市林業(yè)科學(xué)研究所；2.榆陽(yáng)區(qū)氣象局，陜西 榆林 719000)

飼料桑是由我國(guó)科研人員通過(guò)人工選擇與雜交培育出來(lái)用作飼草的優(yōu)良品系，具有產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、抗逆性好、適口性好等特點(diǎn)[1]。構(gòu)樹主要分布于我國(guó)黃河、長(zhǎng)江及珠江流域，是一種多功能綜合性樹種，廣泛應(yīng)用于造紙、飼料等行業(yè)[2]。榆林市林業(yè)科學(xué)研究所于2017年和2018年從南京等地引種6個(gè)飼料桑品種和1個(gè)構(gòu)樹品種，在陜西省榆林市進(jìn)行栽植試驗(yàn)。

電導(dǎo)率法是間接測(cè)定植物抗寒性的重要方法之一，在實(shí)際研究中常用電導(dǎo)率和半致死溫度來(lái)衡量植物抗寒性。劉群龍等通過(guò)電導(dǎo)率、Logistic方程，測(cè)定了核桃中林l號(hào)無(wú)融合生殖后代、綿核桃無(wú)融合生殖和自然授粉后代的半致死溫度[3]，采取相同方法郭偉珍等測(cè)定了10個(gè)梨品種(系)的抗寒性[4]，王惠芝等測(cè)定了河北省主栽海棠品種抗寒性[5]，全英杰等測(cè)定了“映潔玉桂”“映潔紫驕”“映潔紅菲”“靖山紫花”等半致死溫度[6]，王紅平等測(cè)定了5個(gè)蘋果砧木枝條的抗寒能力[7]，唐克等測(cè)定了10種沙棘抗寒性順序[8]，馮莎莎等測(cè)定了四種扁桃蕾期的半致死溫度和抗寒性[9]。榆林市引入的飼料桑和構(gòu)樹品種的抗寒性未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，為此，我們采用電導(dǎo)率法進(jìn)行了半致死溫度的測(cè)定，比較不同品種的抗寒能力，以期為桑樹和構(gòu)樹抗寒性機(jī)理的深入研究和榆林市種質(zhì)資源篩選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)6個(gè)桑樹和1個(gè)構(gòu)樹供試品種均取自于陜西省榆林市林業(yè)研究所種質(zhì)資源圃內(nèi)，各品種來(lái)源見(jiàn)表1。

表1 供試材料引種名錄及品種來(lái)源

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 采集供試植株根系材料，用自來(lái)水沖洗數(shù)次，去除表面泥土等雜質(zhì)，再用去離子水漂洗3次，用潔凈濾紙吸干表面水分后，將根系剪成15 cm長(zhǎng)的根段，兩端均封石蠟，裝入自封袋中。隨后將其置于低溫試驗(yàn)箱中進(jìn)行低溫處理。低溫脅迫溫度分別設(shè)定為：0、-10、-20、-30 ℃共4個(gè)梯度，每相鄰梯度的溫度之間降溫時(shí)間為30 min，并在所設(shè)溫度維持24 h。取出材料后，放置于4°C冰箱解凍12 h(0 ℃樣品無(wú)需解凍)，再置于20～25 ℃室溫下恢復(fù)12 h，即完成樣品處理。

1.2.2 相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定 采用電導(dǎo)率儀法測(cè)定。將低溫處理后的植株根系，切成若干個(gè)2 mm厚的小段(盡量保證表面積一致)，混合均勻。準(zhǔn)確稱取1 g根段放入錐形瓶中，加入去離子水30 mL，封口，于室溫下在搖床上以120 rmp/min振蕩浸提12 h，用DSS-120型電導(dǎo)率儀測(cè)定各樣品浸提液電導(dǎo)率值(R1)。然后封口，將樣品浸提液在沸水水浴中加熱30 min殺死組織，自然冷卻后測(cè)定電導(dǎo)率值(R2)。整個(gè)處理過(guò)程中，三角瓶均以封口膜封口，以保持水量不變。每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)。相對(duì)電導(dǎo)率的計(jì)算公式如下：

相對(duì)電導(dǎo)率R=[(R1-CK) / (R2-CK)]

×100%

1.2.3 Logistic方程和低溫半致死溫度(LT50) 研究低溫脅迫處理下植株根系相對(duì)電導(dǎo)率與抗寒性的關(guān)系，配合Logistic方程，相對(duì)電導(dǎo)率擬合Logistic回歸方程為：

y=k∕(1+ae-bx)

其中y表示相對(duì)電導(dǎo)率，k為y的最大值，x表示處理溫度，a、b為方程參數(shù)。為了確定a、b的值，將方程線性化處理得到ln[(k-y)/y]=lna-bx，令y1=ln[(k-y)/y]，則轉(zhuǎn)化為細(xì)胞傷害率y1與低溫脅迫溫度x的方程。通過(guò)直線回歸的方法求得a、b值及相關(guān)系數(shù)，用曲線的拐點(diǎn)作為半致死溫度LT50(LT50=-lna/b)，確定不同品種的抗寒性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和簡(jiǎn)單計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率，使用Spass 23 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Logistic方程擬合分析并計(jì)算半致死溫度，使用Origin軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種根系的相對(duì)電導(dǎo)率

從圖1可以看出，隨著溫度的逐漸降低，各品種供試材料的電導(dǎo)率逐漸增高，說(shuō)明各品種植株根系受到的凍害程度逐漸增加。由于各品種植株的遺傳特性不同，所以耐受低溫的程度也不同。其中，荊桑和選七九二在-20～-30 ℃相對(duì)電導(dǎo)率顯著增加，表明這兩個(gè)品種根系在此低溫脅迫范圍，受凍害程度較為嚴(yán)重。豐馳1號(hào)、豐馳2號(hào)、桂優(yōu)62、吳堡桑和構(gòu)樹在-10～-20 ℃相對(duì)電導(dǎo)率顯著增加，表明在-10～-20 ℃低溫脅迫范圍內(nèi)，5個(gè)品種根系受凍害影響較大，而在其他溫度范圍，相對(duì)電導(dǎo)率變化較為緩慢，說(shuō)明其受凍害的影響較小。

圖1 不同品種桑樹和構(gòu)樹根系相對(duì)電導(dǎo)率變化

2.2 不同品種桑樹和構(gòu)樹相對(duì)電導(dǎo)率的Logistic方程擬合及LT50

根據(jù)不同低溫處理7個(gè)不同品種的相對(duì)電導(dǎo)率模擬得到Logistic方程相關(guān)系數(shù)均在0.88以上，擬合程度較好，故結(jié)果可靠，可信度較高。如表2所示，低溫脅迫下，半致死溫度范圍在-13.32～-28.31 ℃之間。以半致死溫度為標(biāo)準(zhǔn)，不同品種的抗寒性從強(qiáng)到弱為(即低溫致死溫度由低到高)的順序?yàn)榍G桑>選七九二>豐馳2號(hào)>桂優(yōu)62>豐馳1號(hào)>吳堡桑>構(gòu)樹，半致死溫度分別為-28.31、-20.88、-15.75、-15.33、-14.5、-14.42 ℃和-13.32 ℃，其中荊桑和選七九二的抗寒性顯著高于其他品種。

表2 電導(dǎo)率的回歸方程和半致死溫度

3 結(jié)論與討論

植物在遭受低溫傷害后，其細(xì)胞膜透性發(fā)生變化，電解質(zhì)大量外滲，電導(dǎo)率增大，抗寒性強(qiáng)的植物，其透性增大的程度較慢，抗寒性弱的植物，透性增大的程度較快，通過(guò)測(cè)定各器官的電導(dǎo)率，可用以評(píng)價(jià)植物的抗寒性。由于遺傳基因不同，不同品種抗寒性存在明顯的差異，人工低溫脅迫處理后，由植物組織的電解質(zhì)滲出率的測(cè)定直接體現(xiàn)細(xì)胞膜忍耐低溫的能力[10]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)電導(dǎo)法，測(cè)定不同品種的根系的電解質(zhì)滲出率，根據(jù) Logistic 方程計(jì)算低溫半致死溫度，結(jié)果得到其根系抗寒性從強(qiáng)到弱(即低溫致死溫度由低到高)的順序?yàn)榍G桑>選七九二>豐馳2號(hào)>桂優(yōu)62>豐馳1號(hào)>吳堡桑>構(gòu)樹，半致死溫度分別為-28.31、-20.88、-15.75、-15.33、-14.5、-14.42 ℃和-13.32 ℃。

本實(shí)驗(yàn)供試材料來(lái)源于榆林市林業(yè)研究所種質(zhì)資源圃內(nèi)，屬于榆林市榆陽(yáng)區(qū)境內(nèi)，1月是當(dāng)?shù)氐販刈畹偷脑路?，?dāng)?shù)?010-2020年1月份距地表5、10、15、20、40、80 cm處最低地溫11年均值分別是-8.32、-7.02、-5.83、-4.95、-2.93、0 ℃，2月和12月地溫均高于1月地溫(表3)。所測(cè)的荊桑等蛋白桑品種和構(gòu)樹，根系半致死溫度在-28.31 ℃至-13.32 ℃之間，均低于土壤溫度，土壤的冬季低溫對(duì)植物根系基本構(gòu)不成危險(xiǎn)，與實(shí)際越冬表現(xiàn)相符。

表3 榆林市榆陽(yáng)區(qū)2010-2020年地表下不同深度層土壤溫度 單位：℃

表4 榆林市榆陽(yáng)區(qū)2010-2020年1月份地表土壤極端地溫 單位：℃

榆林市屬于寒冷地區(qū)，冬季可能出現(xiàn)極端低溫現(xiàn)象。當(dāng)?shù)赜荜?yáng)區(qū)2010-2020年1月份距地表5、10、15、20、40、80 cm處地溫極端低溫分別是-15.9、-12.9、-11.8、-10.5、-6.9、-3.4 ℃(表4)。為實(shí)現(xiàn)蛋白桑在榆林市的安全越冬，大面積推廣栽植首選安全系數(shù)更高的荊桑和選七九二品種。