崔龍王雪松譚瑞張艷波陳蕾

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/中國(guó)農(nóng)業(yè)科技東北創(chuàng)新中心，吉林 長(zhǎng)春 130000；2.吉林省智威苗木有限公司，吉林 公主嶺 136100)

杏為薔薇科(Rosaceae)李亞科杏屬(Armeniaca Mill.)植物，原產(chǎn)于我國(guó)，有3500余年的栽培歷史。杏果實(shí)成熟期早，風(fēng)味濃郁、酸甜適口，且富含胡蘿卜素及礦質(zhì)元素，具有防癌、抗癌功效，是重要的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種。杏樹(shù)耐貧瘠、耐干旱，亦是我國(guó)三北防護(hù)林常用樹(shù)種。在我國(guó)北方地區(qū)，冬季寒冷，由于杏樹(shù)品種抗寒性的差異，樹(shù)體及枝條容易受到不同程度的凍害，成為杏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要限制因子。

果樹(shù)的抗寒性是描述果樹(shù)適應(yīng)或抵御寒冷氣候條件的能力，鑒定方法主要有電導(dǎo)法[1-4]、田間鑒定法[5]、恢復(fù)生長(zhǎng)法[6]等。另外，抗寒性與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、保護(hù)酶活性、組織含水量、膜脂相變和細(xì)胞膜透性之間存在相關(guān)性，通過(guò)對(duì)上述指標(biāo)的測(cè)定，可以評(píng)價(jià)比較性品種的抗寒性。電導(dǎo)率法是低溫脅迫下植物的膜脂從流動(dòng)液態(tài)鑲嵌相轉(zhuǎn)變成晶體固態(tài)相，使膜發(fā)生收縮，使鑲嵌于膜上的膜蛋白(酶)被固定，酶系統(tǒng)受到破壞，出現(xiàn)孔道或龜裂，喪失細(xì)胞膜的主動(dòng)運(yùn)輸和選擇通透的特性，膜內(nèi)可溶性物質(zhì)、電解質(zhì)大量向膜外滲透，破壞了細(xì)胞內(nèi)外的離子平衡。對(duì)龍眼、荔枝、梨和葡萄等抗寒性的研究表明，低溫脅迫下細(xì)胞膜滲透性隨溫度的降低而增加，且細(xì)胞膜滲透性與植物的損傷程度呈正相關(guān)，而與抗寒性呈負(fù)相關(guān)[7-10]。一般情況下，抗寒性強(qiáng)的植物組織在低溫脅迫下電解質(zhì)外滲較少，電導(dǎo)率變化較小，而抗寒性弱的植物組織在低溫脅迫下電解質(zhì)外滲較多，電導(dǎo)率變化較大。田間鑒定法是樹(shù)體自然越冬條件下，萌芽期在田間觀察樹(shù)體一年生枝條橫截面的木質(zhì)部、韌皮部及髓部的凍害程度。

研究杏種質(zhì)資源抗寒性的評(píng)價(jià)方法，對(duì)于篩選抗寒資源及育種具有重要意義。本研究通過(guò)對(duì)電導(dǎo)率法的測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，測(cè)定杏種質(zhì)一年生枝條的電解質(zhì)滲出率，并與田間鑒定結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，旨在摸索簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確性較高的抗寒性鑒定方法。同時(shí)，對(duì)供試的杏資源進(jìn)行抗寒性鑒定及分級(jí)，以期為促進(jìn)杏種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化和選育抗寒優(yōu)良品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所內(nèi)的國(guó)家果樹(shù)種質(zhì)(公主嶺)寒地果樹(shù)資源圃(N43°11′，E124°02′)。該園地處于中溫帶半濕潤(rùn)地區(qū)大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫5.6℃，無(wú)霜期145d左右，年降水量780mm，年日照時(shí)數(shù)2556h。

1.2 試驗(yàn)材料與方法

1.2.1 杏枝條電導(dǎo)率測(cè)定

試驗(yàn)于2021年2月底進(jìn)行。供試品種為乾安大杏和樺甸杏。在樹(shù)冠四周外圍采取3～5個(gè)粗細(xì)均勻、生長(zhǎng)健壯的一年生枝條作為試材，采后帶回實(shí)驗(yàn)室，在自來(lái)水流下沖洗3～5min去除枝條表面灰塵，再用去離子水沖洗2～3遍，用吸水紙吸干水分。將枝條剪成3～5mm厚的薄片，注意要避開(kāi)芽眼部位，混合均勻后稱取2g放入50mL刻度試管中，加20mL去離子水，置于22℃的恒溫震蕩培養(yǎng)箱中浸提3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h和24h，測(cè)定待測(cè)液的初電導(dǎo)值C1(μS·cm-1)，篩選電解質(zhì)滲出相對(duì)穩(wěn)定的浸提時(shí)間。用篩選出的最佳浸提時(shí)間對(duì)供試品種進(jìn)行煮沸1h使組織失活(封口水浴)，冷卻至室溫后測(cè)定其終電導(dǎo)值C2(μS·cm-1)。采用DDSJ-308A型電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)值。試驗(yàn)中用到的實(shí)驗(yàn)儀器：XOYS-6050程序控溫低溫恒溫槽，南京先歐儀器制造有限公司；DDBJ-350電導(dǎo)率儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；HZ-9211KB恒溫振蕩器，太倉(cāng)市科教器材廠；電子天平，美國(guó)雙杰兄弟有限公司；HH-數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇晶玻儀器廠。

1.2.2 杏抗寒性級(jí)別、凍害指數(shù)和電導(dǎo)率的相關(guān)性分析

供試品種分別為荷包杏、通榆大杏、油杏、麥黃杏、九臺(tái)晚杏、大黃杏、四條腿、丹麥黃杏和紅梅杏。測(cè)定9個(gè)品種一年生枝條的相對(duì)電導(dǎo)率、田間抗寒性指數(shù)和凍害級(jí)別，分析三者的相關(guān)性。

1.2.3 杏資源抗寒性的田間鑒定

2021年3月2日，田間調(diào)查杏一年生枝條抗寒性。供試材料為41份杏資源，遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號(hào)、遼杏3號(hào)、優(yōu)一、龍王帽、小杏梅、蘋(píng)果杏、樺甸1、荷包杏、遼杏5號(hào)、樺甸2、遼杏8號(hào)、垂枝杏、龍墾14號(hào)、李子杏、大白杏1、紅梅杏、北鎮(zhèn)白、李光杏、樺甸杏、大黃杏、通榆大杏、油杏、眉杏、雙山杏、九臺(tái)晚杏、金黃杏、同發(fā)杏、灣溝2號(hào)、乾安大杏、伊通紅杏、大白杏2、灣溝3號(hào)、麥黃杏、丹麥黃杏、四條腿、國(guó)仁。選取3株樹(shù)齡相同、長(zhǎng)勢(shì)較一致的樹(shù)作為供試樹(shù)，在樹(shù)冠外圍采取10個(gè)粗細(xì)均勻、生長(zhǎng)健壯的一年生枝條作為試材，將每條等分成3段，在每段上部1/3處田間肉眼觀察木質(zhì)部、韌皮部及髓部的凍害程度，根據(jù)凍害程度參照《杏種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》將凍害癥狀進(jìn)行分級(jí)鑒定。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

測(cè)定和田間觀察到的數(shù)據(jù)采用Excel軟件數(shù)據(jù)處理，DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照《杏種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，相對(duì)電導(dǎo)率及凍害指數(shù)計(jì)算公式：

相對(duì)電導(dǎo)率=(初電導(dǎo)-蒸餾水電導(dǎo))/(終電導(dǎo)-蒸餾水電導(dǎo))×100%

凍害指數(shù)(%)=∑(凍害級(jí)株數(shù)×凍害級(jí)值)/(調(diào)查總株數(shù)×凍害最高級(jí)值)×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 抗寒性鑒定期間溫度監(jiān)測(cè)情況

2020年12月初—2021年2月末，持續(xù)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)園的溫度，以期掌握溫度變化及最低溫出現(xiàn)的時(shí)間。由圖1可知，低于-25℃氣溫在12月中旬出現(xiàn)，監(jiān)測(cè)期間3個(gè)最低氣溫出現(xiàn)在1月7日、1月18日和2月1日，溫度分別為-28℃、-27℃和-26℃。1—2月，全天氣溫低于-20℃有1d，低于-15℃共有4d。東北地區(qū)低溫主要集中在1月和2月上旬，經(jīng)過(guò)此段時(shí)間的低溫，杏一年生枝條進(jìn)入深度休眠，獲得了最大抗寒力，此時(shí)其抗寒力差異主要由遺傳差異引起，此時(shí)鑒定可以較精確地確定不同品種資源由遺傳引起的抗寒力差異。通過(guò)對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的結(jié)果，得出采樣時(shí)間為2月末枝條已經(jīng)獲得最大抗寒力。

圖1 抗寒性鑒定期間最高溫和最低溫

2.2 浸提時(shí)間對(duì)杏一年生枝條初電導(dǎo)值的影響

在電導(dǎo)率測(cè)定中，枝條浸提的時(shí)間直接影響電導(dǎo)值。通過(guò)對(duì)2個(gè)杏品種一年生枝條不同浸提時(shí)間的初電導(dǎo)值測(cè)定，得出初電導(dǎo)值呈現(xiàn)出隨搖動(dòng)浸提時(shí)間增加而先升高后降低的趨勢(shì)，見(jiàn)圖2。乾安大杏在浸提搖動(dòng)15h時(shí)出現(xiàn)初電導(dǎo)值高峰324μS·cm-1，與3～12h處理差異顯著，但隨著浸提時(shí)間的增加，初電導(dǎo)值增幅減小，與15～24h處理差異不顯著。樺甸杏表現(xiàn)為搖動(dòng)浸提18h時(shí)初電導(dǎo)值高峰274μS·cm-1，初電導(dǎo)值變化趨勢(shì)與乾安大杏相似。通過(guò)2個(gè)杏品種一年生枝條初電導(dǎo)值的測(cè)定得出，搖動(dòng)浸提18～24h測(cè)定值表現(xiàn)較為穩(wěn)定，且搖動(dòng)時(shí)間與初電導(dǎo)值皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.9056，表明二者呈正相關(guān)。因此，結(jié)合試驗(yàn)時(shí)間和成本，選擇搖動(dòng)浸提時(shí)間以18h為宜。

圖2 浸提時(shí)間對(duì)杏一年生枝條初電導(dǎo)值的影響

2.3 杏一年生枝條田間抗寒性級(jí)別、凍害指數(shù)和電導(dǎo)率的相關(guān)性

對(duì)9個(gè)杏品種進(jìn)行田間凍害等級(jí)調(diào)查，品種間抗寒性存在差異。發(fā)生1級(jí)凍害的有3個(gè)品種，發(fā)生2級(jí)凍害的品種有2個(gè)，發(fā)生3級(jí)凍害的品種有2個(gè)；對(duì)9個(gè)杏品種相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定表明，不同品種田間受凍害程度及一年生枝相對(duì)電導(dǎo)率存在差異，但變化趨勢(shì)與田間凍害平均等級(jí)一致，皮爾森相關(guān)系數(shù)為0.713，二者呈正相關(guān)；各品種一年生枝相對(duì)電導(dǎo)率與田間凍害指數(shù)趨勢(shì)一致，皮爾森相關(guān)系數(shù)為0.715，二者呈正相關(guān)，見(jiàn)圖3。

圖3 杏一年生枝條田間抗寒性、電導(dǎo)率和凍害指數(shù)

2.4 杏種質(zhì)田間凍害等級(jí)劃分

通過(guò)對(duì)41份杏種質(zhì)進(jìn)行田間凍害指數(shù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，抗寒性較強(qiáng)的種質(zhì)有11份，分別為遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號(hào)、遼杏3號(hào)、優(yōu)一、龍王帽、小杏梅、蘋(píng)果杏和樺甸1，凍害指數(shù)<30，枝條表現(xiàn)為無(wú)凍害、髓或木質(zhì)部有凍害，其他組織無(wú)凍害；抗寒性中等的有22份種質(zhì)，凍害指數(shù)為30～60，表現(xiàn)為髓或髓周圍有凍害，呈黃色，后生木質(zhì)部局部?jī)龊?；抗寒性弱的杏種質(zhì)有8份，凍害指數(shù)>60，表現(xiàn)為髓褐色，次生木質(zhì)部、髓射線與皮層交界處的初生木質(zhì)部?jī)龊^重，具體品種見(jiàn)表1。

3 討論與結(jié)論

果樹(shù)抗寒性鑒定是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要綜合考慮多個(gè)方面的因素。在眾多抗寒性的測(cè)試方法中，最為傳統(tǒng)、應(yīng)用廣泛的是田間抗寒性鑒定法。生長(zhǎng)狀況測(cè)試法和凍害指數(shù)調(diào)查法主要應(yīng)用于適應(yīng)種植區(qū)域判定、極端氣候造成的重大冷凍災(zāi)害調(diào)查時(shí)的測(cè)試評(píng)價(jià)方法[11]。人工模擬寒凍天氣鑒定果樹(shù)抗寒冷性的應(yīng)用越來(lái)越多[12-14]，應(yīng)用較多的是離體枝條、花器官冷凍法，但由于果樹(shù)樹(shù)體高大，對(duì)全株冷凍法的應(yīng)用較少。電解質(zhì)滲出率法和生物電阻抗圖譜法[15]的應(yīng)用范圍均較寬廣，無(wú)論是在全株冷凍法或離體器官冷凍法研究植物抗寒性時(shí)都可使用，可用于不同的植物組織或器官，如芽、葉、莖和根。在實(shí)際操作過(guò)程中，可以結(jié)合田間鑒定法和室內(nèi)鑒定法，通過(guò)觀察和檢測(cè)果樹(shù)的外部性狀、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理代謝指標(biāo)以及基因表達(dá)等多方面的信息來(lái)綜合評(píng)估其抗寒性。這些方法不僅為果樹(shù)抗寒生理的深入研究提供了依據(jù)，也為抗寒品種的選育和鑒定提供了實(shí)用的手段。

本文通過(guò)對(duì)杏一年生枝條相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，得出浸提18h初電導(dǎo)值趨于穩(wěn)定。對(duì)田間抗寒性鑒定等級(jí)、凍害指數(shù)和相對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行比較分析，同一品種3個(gè)指標(biāo)趨勢(shì)較一致，皮爾斯相關(guān)系數(shù)都在0.7以上，呈正相關(guān)。因此，本文認(rèn)為，田間抗寒性鑒定方法適用于快速評(píng)價(jià)杏種質(zhì)在田間自然越冬條件下抗寒力的強(qiáng)弱。同時(shí)，通過(guò)對(duì)資源圃保存的41份杏種質(zhì)進(jìn)行田間抗寒性鑒定，篩選出抗寒性較強(qiáng)的杏種質(zhì)11份，分別為遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號(hào)、遼杏3號(hào)、優(yōu)一、龍王帽、小杏梅、蘋(píng)果杏和樺甸1，為抗寒杏品種培育、親本選擇提供理論支持，進(jìn)而優(yōu)化寒冷地區(qū)杏品種的種植結(jié)構(gòu)，提高杏樹(shù)的種植效益。