應(yīng)用電導(dǎo)率法及Logistic方程測定6種觀賞海棠的抗寒性

韓玲玲++韓志強++楊強勝++吐娜木拉++李娟娟

摘要 以包頭地區(qū)引種的6個觀賞海棠品種一年生休眠枝為試材，采用電導(dǎo)率法研究低溫脅迫下6種觀賞海棠電解質(zhì)外滲的變化，并利用Logistic方程對變化曲線進行擬合，分別計算各海棠的半致死溫度（LT50）。結(jié)果表明：引進的6個觀賞海棠品種的抗寒性有顯著差異，相對電導(dǎo)率隨著處理溫度的降低呈“S”形上升，擬合出Logistic方程拐點對應(yīng)的溫度即為半致死溫度，各海棠品種抗寒性強弱順序為：紅寶石>珍珠>亞當>西府海棠>鉆石>絢麗，半致死溫度分別為-29.99、-26.59、-24.51、-22.26、-21.04、-17.71 ℃。

關(guān)鍵詞 觀賞海棠；抗寒性；相對電導(dǎo)率；Logistic方程；半致死溫度

中圖分類號 S686 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）12-0150-02

Measurement of Cold Tolerance in Six Ornamental Crabapple Based on Electrical Conductivity Method Combining with Logistic Equation

HAN Ling-ling 1 HAN Zhi-qiang 2 YANG Qiang-sheng 1 TU Na-mu-la 1 LI Juan-juan 1

（1 Baotou Landscape Science and Technology Institute of Inner Mongolia Autonomous Region，Baotou Inner Mongolia 014010； 2 Agricuture Forest and Water Bureau in Kun District of Baotou City）

Abstract Taking one-year-old dormant branches of six introduced ornamental crabapple in Baotou as test materials，electrical conductivity method was used to determine the change of relative electric conductivity of six cultivars ornamental crabapple under the condition of low temperature，and Logistic equation was used to fit it and then calculate their respective semi-lethal temperature（LT50）. The result showed that the cold tolerance had significant differences in six cultivars ornamental crabapple.The relative electric conductivity of six cultivars ornamental crabapple increased as a S-curves with the decrease of temperature，and the S-curves inflection point temperature. From these，the cold tolerance（from strong to weak） were as following：Hong Baoshi>Zhen zhu>Ya dang>Xi fuhaitang>Zuan shi>Xuan li. The corresponding semi-lethal temperature was -29.99 ℃，-26.59 ℃，-24.51 ℃，-22.26 ℃，-21.04 ℃ and -17.71 ℃，respectively.

Key words ornamental crabapple；cold tolerance；relative electric conductivity；Logistic equation；semi-lethal temperature

觀賞海棠為薔薇科蘋果屬落葉小喬木，其花、果、葉、樹形均具有較高的觀賞價值，對改善我國北方地區(qū)園林綠化樹種單調(diào)和生態(tài)多樣性不足的現(xiàn)狀具有重要意義，近年來在北方園林綠化中被廣泛應(yīng)用，成為觀賞果樹領(lǐng)域的典型代表[1-3]。包頭市屬典型的北方城市，冬季寒冷，持續(xù)時間較長，且倒春寒嚴重，低溫成為觀賞海棠在包頭地區(qū)園林綠化中進一步推廣的最主要限制因子。在低溫脅迫下，植物組織形態(tài)和生理過程會發(fā)生一系列變化，以增強對寒害的耐受力[4]。因此，對包頭引種觀賞海棠的抗寒性研究具有現(xiàn)實意義。本研究通過對引入包頭地區(qū)的6個觀賞海棠品種在低溫脅迫下相對電導(dǎo)率的變化規(guī)律及半致死溫度的測定，將其作為快速鑒定觀賞海棠不同品種抗寒性的重要指標，為進一步研究觀賞海棠不同品種抗寒性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料是包頭市引種的6個觀賞海棠品種，分別是紅寶石、西府海棠、絢麗、鉆石、亞當和珍珠，栽植于包頭市園林科技研究所試驗基地。栽培過程未使用任何植物生長調(diào)節(jié)劑，土壤為砂壤土，有良好的灌溉條件，管理水平中等。

1.2 試驗方法

1.2.1 取樣方法。于2015年1月5日取樣，每個品種選取生長健壯、生長一致的植株10株，以樹干為中心選取樹冠外圍生長勢良好、木質(zhì)化程度一致的一年生休眠枝，剪成20～30 cm的小段，用濕紗布包好，帶回實驗室。將枝條分成7份，用自來水沖洗干凈，然后用去離子水沖洗2遍，用吸水紙吸干水分，備用。endprint

1.2.2 低溫脅迫處理。將處理好的枝條分別放入保鮮袋中，置于低溫冰箱內(nèi)，進行梯度降溫冷凍處理。降溫梯度分別為 -10、-15、-20、-25、-30、-35 ℃，共6個處理，以4 ℃作為對照溫度（CK）。降溫速度10 ℃/h，降到所需要溫度后維持24 h，然后取出1份枝條在4 ℃解凍24 h。試驗設(shè)3次重復(fù)，每次重復(fù)平行測定3次。

1.2.3 電導(dǎo)率的測定。參照前人的試驗方法[5-6]，用電導(dǎo)儀進行電導(dǎo)率測定。將試驗材料用去離子水沖洗2遍，再用吸水紙吸干水分，避開芽眼，剪成2～3 mm的薄片，混合均勻，稱取1 g放入試管中，加20 mL去離子水，在室溫下靜置24 h，之后用電導(dǎo)儀測定初電導(dǎo)值（E1）和空白電導(dǎo)值（E空白1）；封口后將試管置于水浴鍋沸水浴30 min，組織死亡和電解質(zhì)釋放穩(wěn)定后靜置6 h，測定終電導(dǎo)值（E2）和空白電導(dǎo)值（E空白2）。用公式計算相對電導(dǎo)率（REC）：

1.2.4 Logistic方程和低溫半致死溫度。為了考察低溫脅迫處理條件下海棠枝條的相對電導(dǎo)率與抗寒性的關(guān)系，利用Logistic方程來擬合處理溫度與相對電導(dǎo)率，即：

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS17.0軟件進行數(shù)據(jù)分析及方程擬合，利用Microsoft Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫處理下各海棠品種相對電導(dǎo)率的變化

6個品種海棠枝條在不同溫度條件下的相對電導(dǎo)率如圖1所示。隨著處理溫度的不斷降低，6個品種海棠枝條相對電導(dǎo)率的變化趨勢基本一致，均呈先緩慢上升，后急劇升高，最后趨于穩(wěn)定的“S”型變化趨勢，即開始時隨著溫度的降低緩慢增加，表明各海棠品種在此范圍內(nèi)能夠較好地適應(yīng)，但溫度降到-25～-15 ℃時，各品種海棠枝條相對電導(dǎo)率開始急劇升高，并且隨著溫度進一步降到-30～-35 ℃時，相對電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定，表明此時細胞已經(jīng)受到嚴重傷害?？梢灶A(yù)見，隨著溫度的持續(xù)降低，相對電導(dǎo)率將繼續(xù)增大，直至接近100%，此時細胞質(zhì)膜完全被破壞。

由表1可以看出，隨著溫度的降低，不同品種海棠枝條的相對電導(dǎo)率差異顯著。當溫度由4 ℃降至-10 ℃時，西府海棠、絢麗、鉆石和亞當?shù)南鄬﹄妼?dǎo)率均有小幅度升高，但紅寶石和珍珠的相對電導(dǎo)率有所下降，表明4 ℃的低溫鍛煉相應(yīng)地提高了紅寶石和珍珠的抗寒性。當溫度由4℃降至-35℃時，6個品種海棠枝條相對電導(dǎo)率增加幅度由大到小依次為絢麗、鉆石、西府海棠、、亞當、珍珠和紅寶石，分別增加了40.07、39.97、38.74、38.03、31.84、26.43個百分點。由此可以看出，紅寶石的增加幅度最小，尤其隨著溫度的降低，其相對電導(dǎo)率顯著低于其他海棠品種；絢麗的相對電導(dǎo)率值和增幅均最大。在相同的低溫條件下，電解質(zhì)滲出的多少，與植物的抗寒性有一定的關(guān)系，一般來說，電解質(zhì)滲出的越少，其抗寒性越強。由此推斷6個品種海棠抗寒性強弱依次為紅寶石、珍珠、亞當、西府海棠、鉆石和絢麗。

2.2 低溫處理下不同海棠品種Logistic方程的建立及半致死溫度的確定

根據(jù)海棠枝條相對電導(dǎo)率擬合Logistic方程，確定不同海棠品種的低溫半致死溫度，結(jié)果見表2。從Logistic方程擬合結(jié)果可以看出，相關(guān)系數(shù)R2都在0.979以上，呈極顯著水平，說明在該抗寒研究中，Logistic方程的擬合結(jié)果是可靠的，精確度也比較高。在低溫脅迫下，紅寶石的半致死溫度最低，為-29.99 ℃，其次為珍珠海棠，為-26.59 ℃；亞當、西府海棠和鉆石的半致死溫度居中，分別為-24.51 ℃、-22.26 ℃和-21.04 ℃；絢麗海棠的半致死溫度最高，為-17.71 ℃。這說明紅寶石的抗寒性最強，其次為珍珠、亞當、西府海棠和鉆石，絢麗海棠的抗寒性最差，這一結(jié)果與6個海棠品種的相對電導(dǎo)率結(jié)果基本一致。

3 結(jié)論與討論

細胞膜是防止細胞外的物質(zhì)自由進入細胞的屏障，它保證了細胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，使細胞內(nèi)各種生化反應(yīng)能夠有序運行[7]。低溫脅迫首先受到傷害的部位就是細胞膜。20世紀70年代，Lyons研究發(fā)現(xiàn)，植物在遭受低溫傷害后，其膜透性發(fā)生變化，電解質(zhì)大量外滲，電導(dǎo)率增大，抗寒性強的植物，其透性增大的程度較慢；反之，抗寒性弱的植物，透性增大的程度較快，通過測定各器官的電導(dǎo)率，可用以評價植物的抗寒性[8]。吳經(jīng)柔[9]驗證了植物在不同低溫條件下，可使細胞膜透性發(fā)生改變，并把電解質(zhì)滲出作為蘋果抗寒性測定的生理指標。熊佑清等[10]、張紀林等[11]分別對大葉黃楊和冬青在不同低溫條件下的電導(dǎo)率進行測定，結(jié)果均表明：經(jīng)過低溫脅迫后，抗寒性弱的植物細胞膜傷害大，導(dǎo)電性大，反之，電導(dǎo)率越小。本試驗研究表明，經(jīng)過低溫脅迫后各品種海棠枝條細胞膜的透性均發(fā)生了顯著變化。各品種的相對電導(dǎo)率都隨著溫度的下降而升高，但不同海棠品種電導(dǎo)率的增加幅度差異顯著。根據(jù)不同低溫處理電導(dǎo)率的變化確定6個海棠品種的抗寒性強弱順序依次為紅寶石>珍珠>西府海棠>亞當>鉆石>絢麗。

半致死溫度通常指有50%或者以上試材沒有發(fā)生凍死的最低溫度。Sukumaran等[12]提出以電解質(zhì)滲出率為50%時所對應(yīng)的溫度為半致死溫度，但是在實際應(yīng)用中誤差較大。劉友良等[13]利用植物組織在一系列低溫條件下的電解質(zhì)滲出率配以Logistic方程，利用方程拐點溫度作為組織的半致死溫度，結(jié)果較為可靠。徐傳保等[14]、金孝芳等[15]、劉艷萍等[16]通過對竹子、茶樹和廣玉蘭等植物在不同溫度下的相對電導(dǎo)率的測定，配合Logistic方程對各植物的半致死溫度進行擬合，結(jié)果表明：隨著處理溫度的不斷降低，各植物的相對電導(dǎo)率呈“S”形變化曲線，半致死溫度可以有效地評價植物的抗寒性，半致死溫度高，說明植物的抗寒性差，反之，抗寒性強[14-16]。本研究結(jié)果，紅寶石、西府海棠、絢麗、鉆石、亞當和珍珠的半致死溫度分別是-29.99、-22.26、-17.71、-21.04、-24.51、-26.59 ℃，所以半致死溫度反映出各品種的抗寒性強弱依次為紅寶石>珍珠>亞當>西府海棠>鉆石>絢麗。這一結(jié)果與6個品種海棠的相對電導(dǎo)率結(jié)果基本一致。由此可見，利用電導(dǎo)法配合Logistic方程計算出海棠的半致死溫度，能初步確定不同海棠品種的抗寒性強弱，可以作為鑒定不同海棠品種間抗寒性的一個重要指標。endprint

4 參考文獻

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