摘要:【目的】評(píng)價(jià)青錢(qián)柳(Cyclocarya paliurus)不同家系受自然低溫脅迫后的耐寒性,篩選出耐寒能力強(qiáng)的家系,為青錢(qián)柳的引種、選育和栽培提供參考?!痉椒ā恳郧噱X(qián)柳23個(gè)家系的1年生枝條為研究材料,在自然低溫脅迫后測(cè)定其相對(duì)電導(dǎo)率(REC),丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、淀粉(ST)和游離脯氨酸(Pro)含量,以及過(guò)氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性等指標(biāo),并結(jié)合主成分分析、聚類(lèi)分析等方法對(duì)不同家系青錢(qián)柳的耐寒性進(jìn)行初步評(píng)價(jià)?!窘Y(jié)果】自然低溫脅迫后,23個(gè)家系的1年生枝條中相對(duì)電導(dǎo)率、過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,以及丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉和游離脯氨酸含量等指標(biāo)存在顯著差異。主成分分析發(fā)現(xiàn),4個(gè)主成分能夠代表各項(xiàng)生理指標(biāo)72.4%的信息。將各家系的主成分綜合得分進(jìn)行聚類(lèi)分析,23個(gè)家系的耐寒性可分為3大類(lèi):第1類(lèi)綜合得分為1.208~1.284,耐寒性較強(qiáng),僅包含2個(gè)家系(SCMC31和ZJTTS2);第2類(lèi)綜合得分為-0.343~0.631,耐寒性一般,包含GZSQ12、GXBS12、ZJFYS6、AHQLF8、HBWF10等17個(gè)家系;第3類(lèi)綜合得分為-1.259~-0.745,耐寒性較差,包含GZSQ9、ZJTTS3、SCMC22、SCMC30等4個(gè)家系?!窘Y(jié)論】自然低溫脅迫后,不同家系青錢(qián)柳1年生枝條的相關(guān)耐寒性生理指標(biāo)差異顯著,綜合主成分分析和聚類(lèi)分析結(jié)果,23個(gè)青錢(qián)柳家系在耐寒性上可以分為3大類(lèi)。研究結(jié)果可為深入研究青錢(qián)柳耐寒機(jī)理及耐寒青錢(qián)柳家系(品種)的篩選提供參考。
關(guān)鍵詞:青錢(qián)柳;家系;低溫脅迫;主成分分析;生理指標(biāo);綜合評(píng)價(jià)
中圖分類(lèi)號(hào):S725;S718"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):
文章編號(hào):1000-2006(2024)04-0085-08
An" evaluation" on the" cold tolerance of twenty-three" Cyclocarya paliurus families under natural low temperatures
ZHANG Zanpei1, GU Yueying1, SHANG Xulan1,2," WANG Ji1, 3, FANG Shengzuo1,2
(1. College of Forestry and Grassland, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; 2. Co-Innovation Center for"" Sustaniable Forestry in Southern China," Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; 3. Nanjing Xiaozhuang University, Nanjing 210037, China)
Abstract: 【Objective】 To provide a theoretical basis for the introduction, selective breeding, and cultivation of Cyclocarya paliurus, the cold resistance of different families of C. paliurus under natural low temperature stress was evaluated. 【Method】 Using the current branches of C. paliurus from 23 families as materials, the" relative electric conductivity (REC), malondialdehyde (MDA) content, peroxidase (POD) activity, superoxide dismutase (SOD) activity, soluble sugar (SS), soluble protein (SP), starch (ST)" and free proline (Pro) content were determined after natural low temperature stress. A preliminary evaluation of the cold resistance of C. paliurus families was conducted through a principal component analysis (PCA) and cluster analysis. 【Result】 After natural low temperature stress, there were significant differences in the REC, MDA, POD and" SOD activity, SS, SP, ST" and Pro" content among the current branches of the 23 families. The PCA found that the four principal components represented 72.4% of the information regarding the various physiological indicators. A cluster analysis showed that the cold resistance of 23 families could be divided into three categories based on the comprehensive score of the PCA for each family. The first category" included only"" two families (SCMC31 and ZJTTS2) with the good cold resistance, and the compositive score ranging from 1.208 to 1.284. The second category indude 17 families (including GZSQ12, GXBS12, ZJFYS6, AHQLF8" and HBWF10) that exhibited moderate" cold resistance, with composite scores ranging from"" -0.343" to" 0.631. The third category included four families (GZSQ9, ZJTTS3, SCMC22, and SCMC30) with" poor" cold tolerance, with composite scores ranging from -1.259 to -0.745. 【Conclusion】 After natural low temperature stress, significant differences" in the measured physiological indices were observed between the" current branches of C. paliurus from different families (P lt; 0.05). Based on the PCA and cluster analysis results, there were"" different" cold resistances among the 23 Cyclocarya paliurus families, which could be divided into three categories. The results" not only" provide a basis for an in-depth study of the cold tolerate" mechanism of C. paliurus, but also for future" screening of" the" cold tolerate" genotypes of C. paliurus.
Keywords:Cyclocarya paliurus; family; low temperature stress; principal component analysis(PCA); physiological indicators; overall evaluation
青錢(qián)柳(Cyclocarya paliurus)是胡桃科青錢(qián)柳屬喬木,為第四紀(jì)冰川期幸存樹(shù)種,其天然林多零星分布于浙江、江西、江蘇、安徽南部、湖北、湖南、四川、貴州、廣西等地[1]。青錢(qián)柳樹(shù)形高大,姿態(tài)優(yōu)美,翅果似銅錢(qián),具有良好的觀賞價(jià)值[2]。據(jù)《中國(guó)中藥志要》記載,其葉片有清熱、解毒等止痛功能,民間常用其葉片做茶。不少學(xué)者先后從青錢(qián)柳葉中分離得到甜茶樹(shù)苷A、青錢(qián)柳苷Ⅰ、青錢(qián)柳酸A和青錢(qián)柳酸B等生物活性成分[3-4]。已有研究結(jié)果表明,青錢(qián)柳多糖在甲狀腺癌細(xì)胞的凋亡中可能發(fā)揮重要作用[5],青錢(qián)柳中類(lèi)黃酮化合物能夠作為抗菌劑和抗氧化劑用于醫(yī)藥、功能食品和天然化妝品中[6-7]?,F(xiàn)有研究主要從分離技術(shù)、提純方法、合成路徑和藥性藥理等方面對(duì)青錢(qián)柳葉中生物活性成分進(jìn)行了深入研究,而關(guān)于青錢(qián)柳耐寒性的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。但近年來(lái)隨著全球氣候變化異常,極端天氣日益頻發(fā),在實(shí)踐中已經(jīng)觀察到南京種植的青錢(qián)柳出現(xiàn)冷害現(xiàn)象;另一方面,青錢(qián)柳天然林目前主要分布在亞熱帶地區(qū),溫帶地區(qū)分布較少,南京地區(qū)現(xiàn)有青錢(qián)柳為人工栽培,是否能露地越冬是青錢(qián)柳引種成功的重要影響因素。因此,研究青錢(qián)柳的耐寒性很有必要。低溫脅迫是限制植物生長(zhǎng)主要非生物脅迫因素之一,低溫脅迫發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜系統(tǒng)受到損傷,從而導(dǎo)致植物體內(nèi)的滲透性物質(zhì)以及酶活性發(fā)生變化[8]。在低溫脅迫發(fā)生初期,植物通過(guò)增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等滲透性物質(zhì)的含量,維持細(xì)胞內(nèi)外滲透壓平衡,起到保護(hù)細(xì)胞膜的作用,從而減緩低溫對(duì)植物的傷害[9]。超氧化物歧化酶和過(guò)氧化物酶作為植物體內(nèi)重要的保護(hù)性酶,當(dāng)細(xì)胞膜受到傷害時(shí),為了更快地清除植物體內(nèi)的活性氧,維持細(xì)胞的正常形態(tài),保護(hù)性酶活性會(huì)顯著提高[10]。已有研究結(jié)果表明,桃(Prunus persica)[9]、月季(Rosa chinensis)[11]、葡萄(Vitis vinifera)[12-13]等的抗寒性與相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛及滲透性物質(zhì)含量、保護(hù)性酶活性等生理指標(biāo)關(guān)系密切。
為了解不同家系青錢(qián)柳的耐寒性,在推廣中做到適地適家系,從現(xiàn)有的種質(zhì)資源庫(kù)中根據(jù)其生長(zhǎng)狀態(tài)和成活率選取23個(gè)家系作為研究材料,通過(guò)自然低溫脅迫,測(cè)定其1年生枝條的相對(duì)電導(dǎo)率、過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉、游離脯氨酸含量等指標(biāo),比較各家系間生理指標(biāo)的差異,同時(shí)結(jié)合主成分分析和聚類(lèi)分析,對(duì)不同家系青錢(qián)柳的耐寒性進(jìn)行初步評(píng)價(jià),旨在為青錢(qián)柳耐寒家系的選育提供參考。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
23個(gè)青錢(qián)柳家系材料來(lái)自15個(gè)不同地點(diǎn)(103° 46′ 48″ ~ 121° 46′ 48″E,24° 27′36″~30°24′35″N),海拔為275~1 708 m。2014年10月從不同種源中選取優(yōu)勢(shì)木或亞優(yōu)勢(shì)木按單株采集種子(半同胞家系),經(jīng)凈種去翅、層積催芽、芽苗移栽和壯苗煉苗等過(guò)程,于2017年4月將各家系定植于江蘇省青錢(qián)柳種質(zhì)資源庫(kù)(119°09′E,31°35′N(xiāo))。經(jīng)初步篩選后,每個(gè)家系定植株數(shù)為5~30株,定植株行距為2 m×3 m,定植后管理措施一致。用于研究的23個(gè)家系分別為安徽旌德1號(hào)(AHJD1)、安徽清涼峰3號(hào)(AHQLF3)、安徽清涼峰8號(hào)(AHQLF8)、安徽清涼峰16號(hào)(AHQLF16)、廣西百色12號(hào)(GXBS12)、廣西金鐘山1號(hào)(GXJZS1)、貴州劍河15號(hào)(GZJH15)、貴州黎平4號(hào)(GZLP4)、貴州石阡9號(hào)(GZSQ9)、貴州石阡12號(hào)(GZSQ12)、湖北五峰10號(hào)(HBWF10)、湖北五峰15號(hào)(HBWF15)、四川沐川22號(hào)(SCMC22)、四川沐川30號(hào)(SCMC30)、四川沐川31號(hào)(SCMC31)、浙江鳳陽(yáng)山2號(hào)(ZJFYS2)、浙江鳳陽(yáng)山6號(hào)(ZJFYS6)、浙江龍王山3號(hào)(ZJLWS3)、浙江梅塢嶺4號(hào)(ZJMWL4)、浙江商量崗9號(hào)(ZJSLG9)、浙江天童山2號(hào)(ZJTTS2)、浙江天童山3號(hào)(ZJTTS3)、浙江文成1號(hào)(ZJWC1)。
江蘇省青錢(qián)柳種質(zhì)資源庫(kù)位于南京林業(yè)大學(xué)白馬教學(xué)科研基地(119° 09′E,31°35′N(xiāo)),屬亞熱帶季風(fēng)氣候,雨量充沛,四季分明,土壤為黃棕壤。2021年12月1日至2022年2月28日試驗(yàn)地日最低氣溫和日最高氣溫變化情況見(jiàn)圖1(數(shù)據(jù)來(lái)源于http://lishi.tianqi.com/lishui2/index.html)。
1.2 研究方法
1.2.1 取樣時(shí)間及方法
于2022年2月21日,在植株經(jīng)歷年度周期的自然低溫脅迫后,從23個(gè)青錢(qián)柳家系中每個(gè)家系選取3~8株, 采集1年生枝條[枝條直徑為(0.6 ± 0.1) cm,長(zhǎng)度為10 ~ 15 cm],混合后放入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室,置于4" ℃冰箱短暫貯藏備用。
1.2.2 指標(biāo)測(cè)定
1)相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定。將枝條清洗干凈后,除去表面水分,切成2 mm的薄片,稱(chēng)取0.5 g放入具塞試管中,并加入20 mL去離子水,抽取真空15 min后室溫下測(cè)定浸出液電導(dǎo)率(R1),測(cè)試材料進(jìn)行3組重復(fù),R1測(cè)定結(jié)束后,將試管加上玻璃塞放入沸水浴中20 min,充分冷卻后室溫下測(cè)定浸出液電導(dǎo)率(R2)[14]。根據(jù)下列公式計(jì)算得到相對(duì)電導(dǎo)率(R)。
R= R1R2×100%。
2)丙二醛含量測(cè)定。丙二醛含量的測(cè)定使用新鮮樣品,采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法測(cè)定[15]。
3)酶活性測(cè)定。酶活性的測(cè)定采用新鮮樣品,超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定使用氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)光化還原法,過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定使用愈創(chuàng)木酚法[16]。
4)滲透性物質(zhì)含量測(cè)定。將樣品充分烘干后進(jìn)行滲透性物質(zhì)含量的測(cè)定,可溶性糖含量和淀粉含量的測(cè)定采用蒽酮比色法[17],可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[18],游離脯氨酸含量測(cè)定采用茚三酮比色法[19]。
1.2.3 耐寒能力綜合性評(píng)價(jià)
采用主成分分析法綜合各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià),各個(gè)家系綜合得分(Y)的計(jì)算公式如下:
W= ∑ni=1Wi;(1)
Y=∑ni=1Wi×YiW。(2)
式中:Wi為第i個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率,W為主成分的總貢獻(xiàn)率,Yi為第i個(gè)主成分的得分。
1.3 數(shù)據(jù)處理
使用IBM SPSS" 26.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,通過(guò)Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。使用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理。采用Origin 2019進(jìn)行圖表繪制。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同青錢(qián)柳家系相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量的差異
來(lái)自不同家系的青錢(qián)柳1年生枝條的相對(duì)電導(dǎo)率存在顯著差異(P<0.05,圖2a)。相對(duì)電導(dǎo)率分布在18.05%~30.06%,23個(gè)家系的相對(duì)電導(dǎo)率平均值為24.70%,HBWF10、SCMC31和GZSQ12等11個(gè)家系的相對(duì)電導(dǎo)率均低于平均值,表明其耐寒性可能強(qiáng)于GXBS12、ZJFYS6和ZJMWL4等12個(gè)家系。11個(gè)耐寒性較強(qiáng)的家系中有10個(gè)家系來(lái)源地的緯度高于27° 00′ 00″N,僅有GXJZS1的緯度低于25° 00′ 00″N,但其來(lái)源地海拔卻高達(dá)1 700 m,表明青錢(qián)柳的耐寒性可能不僅與來(lái)源地緯度有關(guān),還可能與其海拔有關(guān)。
膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物丙二醛是判斷植物受損傷程度的重要指標(biāo)之一,不同家系青錢(qián)柳枝條的丙二醛含量存在顯著差異(P<0.05,圖2b)。家系A(chǔ)HQLF16的丙二醛含量最高(10.22 nmol/g),GZSQ9的醛含量最低(7.53 nmol/g)。這表明自然低溫脅迫后,AHQLF16膜脂過(guò)氧化程度高,細(xì)胞膜受到的傷害大于GZSQ9。根據(jù)膜脂過(guò)氧化程度判斷,GZSQ9的耐寒性可能強(qiáng)于AHQLF16。
2.2 不同青錢(qián)柳家系保護(hù)酶活性的差異
23個(gè)家系的POD酶活性結(jié)果如圖3所示,含量最高的家系為HBWF15,是含量最低家系GZSQ9的7.17倍,表明HBWF15的耐寒性可能最強(qiáng),GZSQ9的耐寒性可能最低。Duncan檢驗(yàn)表明,除ZJTTS3、ZJFYS2和GXBS12之間,ZJSLG9、AHQLF8和SCMC22之間,ZJWC1、ZJTTS2、SCMC30和GZJH15之間差異不顯著外,其他家系之間POD酶活性均有顯著差異。
不同青錢(qián)柳家系的1年生枝條SOD酶活性有顯著性差異(P<0.05,圖3)。酶活性在231.79~698.34 U/(g·min)變化,其中AHQLF8的SOD酶活性最高,GXJZS1次之,SCMC30酶活性最低。說(shuō)明在相同溫度條件下AHQLF8清除能力強(qiáng)于SCMC30,家系A(chǔ)HQLF8的耐寒性可能強(qiáng)于SCMC30。
2.3 不同青錢(qián)柳家系滲透性物質(zhì)含量的差異
對(duì)23個(gè)不同家系的可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉以及游離脯氨酸含量進(jìn)行測(cè)定分析,對(duì)不同家系的相同指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析。結(jié)果(表1)表明,不同家系的可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和游離脯氨酸含量差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。
可溶性蛋白含量為1.95~7.27 mg/g,平均值為4.41 mg/g,其中10個(gè)家系可溶性蛋白含量高于平均值,按照可溶性蛋白含量從大到小排序?yàn)閆JFYS6gt; SCMC31gt; GZSQ12gt; ZJTTS2gt; ZJMWL4gt; HBWF10gt; ZJSLG9gt; GZLP4gt;AHQLF8gt;AHJD1,ZJFYS6的耐寒性可能最優(yōu)。
23個(gè)家系可溶性糖含量的平均值為11.98 mg/g,其中SCMC31、AHQLF3和ZJTTS2等9個(gè)家系的可溶糖含量高于平均值,SCMC30、GZJH15和ZJMWL4等14個(gè)家系的含量低于平均值,表明SCMC31、AHQLF3和ZJTTS2等9個(gè)家系的耐寒性可能較強(qiáng),其來(lái)源地緯度均大于27° 00′ 00″N,耐寒性可能是SCMC31gt;ZJTTS2gt;AHQLF3gt;ZJFYS2gt;GZSQ12gt;HBWF10gt;GZSQ9gt;ZJWC1gt;ZJSLG9。Duncan檢驗(yàn)結(jié)果顯示,SCMC31、AHQLF3和ZJTTS2之間可溶性糖含量無(wú)顯著差異,但與其他20個(gè)家系差異顯著。
23個(gè)家系的淀粉含量為2.25~4.96 mg/g,其中GXBS12的含量最高,是含量最低家系SCMC22的2.20倍,說(shuō)明23個(gè)家系中GXBS12的耐寒性可能最強(qiáng)。Duncan檢驗(yàn)結(jié)果顯示,GXBS12和SCMC22淀粉含量與其他家系之間差異顯著。
不同家系的游離脯氨酸含量分布為33.87~413.20 μg/g,23個(gè)家系中 SCMC31游離脯氨酸含量最高,是游離脯氨酸含量最低家系ZJTTS3的12倍,這表明同等條件下SCMC31受到的傷害大于ZJTTS3,23個(gè)家系中耐寒性相對(duì)最強(qiáng)的家系是ZJTTS3。
2.4 青錢(qián)柳家系抗寒性的綜合評(píng)價(jià)
選取可溶性蛋白含量(X1)、相對(duì)電導(dǎo)率(X2)、游離脯氨酸含量(X3)、淀粉含量(X4)、丙二醛含量(X5)、可溶性糖含量(X6)、過(guò)氧化物酶含量(X7)和超氧化物歧化酶活性(X8)等8個(gè)能夠反映青錢(qián)柳抗寒性的生理指標(biāo),經(jīng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行主成分分析,得到主成分特征值(表2)和主成分載荷矩陣(表3)。從表2、表3中可以看出,4個(gè)主成分能夠代表各項(xiàng)生理指標(biāo)72.398%的信息。主成分1的貢獻(xiàn)率為21.292%,主要反映了可溶性蛋白、相對(duì)電導(dǎo)率、游離脯氨酸的貢獻(xiàn);主成分2的貢獻(xiàn)率為19.274%,主要反映了淀粉、丙二醛、可溶性糖的貢獻(xiàn);主成分3主要反映過(guò)氧化物酶的貢獻(xiàn),貢獻(xiàn)率為17.746%;主成分4貢獻(xiàn)率為14.086%,主要反映了超氧化物歧化酶的貢獻(xiàn)。
將公式(3)—(6)代入公式(2)中,可得到各個(gè)家系的綜合得分。采用系統(tǒng)聚類(lèi)法,將23個(gè)家系耐寒能力的綜合得分進(jìn)行聚類(lèi)分析,得到聚類(lèi)譜系圖(圖4),當(dāng)歐氏距離為10時(shí),按照耐寒性不同可初步劃分為3類(lèi):
第1類(lèi),耐寒性較強(qiáng),僅有2個(gè)家系(SCMC31和ZJTTS2),綜合得分為1.208~1.284。
第2類(lèi),耐寒性一般,包括GZSQ12、GXBS12、ZJFYS6、AHQLF8、HBWF10、AHQLF3、ZJMWL4、GZLP4、AHQLF16、ZJLWS3、ZJSLG9、HBWF15、GXJZS1、AHJD1、GZJH15、ZJWC1、ZJFYS2等17個(gè)家系,綜合得分為-0.343~0.631;第3類(lèi),耐寒性較差,包括GZSQ9、ZJTTS3、SCMC22、SCMC30等4個(gè)家系,綜合得分為-1.259~-0.745。
3 討 論
細(xì)胞膜是抵御溫度脅迫的第一道防線,冷應(yīng)激和熱應(yīng)激都能夠改變細(xì)胞膜的流動(dòng)性[20]。正常情況下,細(xì)胞膜具有一定的選擇透過(guò)性,但當(dāng)植株受到低溫脅迫時(shí),細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,細(xì)胞膜透性增大,導(dǎo)致組織浸泡液的電導(dǎo)率發(fā)生變化。丙二醛含量是判斷逆境對(duì)細(xì)胞膜傷害度的重要指標(biāo)[21],研究表明,在低溫、干旱、鹽漬、重金屬等的脅迫下細(xì)胞的活性氧平衡被破壞,發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用,導(dǎo)致丙二醛含量不斷產(chǎn)生并積累,使膜系統(tǒng)受到損害[22-23]。因此,相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量均可用來(lái)表示植物的受傷害程度,且其受損害程度均與兩者的含量成正比。低溫不僅影響細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),還能夠改變細(xì)胞膜組分[24-25]。過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶,當(dāng)植物受到非生物脅迫時(shí),其酶活性增強(qiáng)以提高清除自由基的能力。本研究結(jié)果表明,通過(guò)單一的相對(duì)電導(dǎo)率和單一的丙二醛含量對(duì)23個(gè)家系做出的耐寒性分析結(jié)果兩者并不一致,而同一家系的過(guò)氧化物酶活性和超氧化物歧化酶的活性也不一致??赡苁怯捎?3個(gè)家系的來(lái)源地不盡相同,各家系母株生長(zhǎng)的環(huán)境因子(如降雨量、空氣濕度、海拔、光照強(qiáng)度等)對(duì)其遺傳因子產(chǎn)生影響,使各家系的遺傳性狀有所差異,從而導(dǎo)致不同家系下的相同生理指標(biāo)有顯著性差異。
滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)一般包括環(huán)境中的無(wú)機(jī)離子(K+、Cl-、Na+等)和植物體內(nèi)自身合成的無(wú)機(jī)物(可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等[26])。當(dāng)?shù)蜏貋?lái)臨時(shí),植物體內(nèi)淀粉等大分子物質(zhì)會(huì)分解成可溶性糖,同時(shí)光合產(chǎn)物形成時(shí)直接轉(zhuǎn)向低分子的可溶性糖[27-28]。在一定低溫范圍內(nèi),青錢(qián)柳1年生枝條中貯藏的淀粉等大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可能會(huì)分解轉(zhuǎn)化為葡萄糖、蔗糖等可溶性糖,從而提高自身耐寒性。在逆境條件下,游離脯氨酸一方面作為滲透物質(zhì)能夠保持滲透平衡且不會(huì)引起酶失活,另一方面能夠增強(qiáng)蛋白質(zhì)的水合作用[29]。但是可溶性糖含量最高的家系為SCMC31,可溶性蛋白含量最高的家系為ZJFYS6,淀粉含量最高的家系為GXBS12,游離脯氨酸含量最高的家系是SCMC31,這說(shuō)明各種滲透性物質(zhì)在抵御低溫過(guò)程中,可能并不是簡(jiǎn)單地起到協(xié)同作用,因此不能單一采用某一種滲透性物質(zhì)對(duì)耐寒性做出評(píng)價(jià),與桃種質(zhì)資源耐寒性評(píng)價(jià)[9]和月季耐寒性評(píng)價(jià)[12]等的研究相符。
目前,將半致死低溫、主成分分析、聚類(lèi)分析、隸屬函數(shù)等方法進(jìn)行結(jié)合能夠?qū)χ参锏哪秃宰龀鲚^為客觀的評(píng)價(jià),且在桃[9]、葡萄[13]、蘋(píng)果(Malus domestica)[30-31]、核桃(Juglans regia)[32-34]等的應(yīng)用中較為普遍。隸屬函數(shù)需要明確了解青錢(qián)柳1年生枝條各生理指標(biāo)與耐寒性之間的關(guān)系,由于本研究完全在自然條件下進(jìn)行,因此選擇將主成分分析和聚類(lèi)分析結(jié)合的方法對(duì)其耐寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。但是,逆境下植物的變化是多種多樣的,不僅可以通過(guò)生理變化抵御不良生長(zhǎng)環(huán)境,也可以通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)發(fā)育,如萌發(fā)時(shí)間、生長(zhǎng)速度、結(jié)實(shí)率,甚至衰老時(shí)間等增強(qiáng)抗性[35]。生長(zhǎng)指標(biāo)能夠更直觀地反映不同家系青錢(qián)柳抗寒能力的強(qiáng)弱,后續(xù)可以在整個(gè)年周期內(nèi)對(duì)低溫后不同家系青錢(qián)柳的生長(zhǎng)情況進(jìn)行觀察與記錄,將生理指標(biāo)和生長(zhǎng)指標(biāo)結(jié)合,以便更好地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。
青錢(qián)柳抗寒性受到多種生理指標(biāo)的共同作用,將主成分分析和聚類(lèi)分析結(jié)合能夠更好地解釋其耐寒能力的強(qiáng)弱。通過(guò)對(duì)青錢(qián)柳種質(zhì)資源庫(kù)中23個(gè)家系耐寒性進(jìn)行比較和綜合評(píng)價(jià),將其耐寒性分成3類(lèi),SCMC31、ZJTTS2耐寒性相對(duì)較強(qiáng),這2個(gè)家系可在暖溫帶南部地區(qū)及高海拔(1 000 m以上)地區(qū)試種栽培;GZSQ12、GXBS12、ZJFYS6、AHQLF8、HBWF10、AHQLF3、ZJMWL4、GZLP4、AHQLF16、ZJLWS3、ZJSLG9、HBWF15、GXJZS1、AHJD1、GZJH15、ZJWC1、ZJFYS2等17個(gè)青錢(qián)柳家系耐寒性一般,適宜在亞熱帶及海拔1 000 m左右地區(qū)栽培,在暖溫帶南部種植越冬時(shí)需要采取一定的防寒措施;GZSQ9、ZJTTS3、SCMC22、SCMC30耐寒性相對(duì)較弱,適宜在與其自然分布相似的地區(qū)栽培,不宜引種推廣到暖溫帶南部及高海拔地區(qū)。
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(責(zé)任編輯 吳祝華)
收稿日期Received:2022-08-12""" 修回日期Accepted:2023-02-02
基金項(xiàng)目:江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(現(xiàn)代農(nóng)業(yè))重點(diǎn)項(xiàng)目(BE2019388);江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(KYCX23_1215)。
第一作者:張贊培(zhangzanpei@njfu.edu.cn),博士生。
*通信作者:方升佐(fangsz@njfu.edu.cn),教授。
引文格式:張贊培,谷月?tīng)I(yíng),尚旭嵐,等. 自然低溫下23個(gè)青錢(qián)柳家系耐寒性評(píng)價(jià)[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2024,48(4):85-92.
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