全 文 ：密叶杨×胡杨 6个杂交种抗寒性的初步鉴定
张东亚 ,赵 蕾 ,孙守文 ,陶秀冬
(新疆林业科学院 ,乌鲁木齐　830000)
摘　要:【目的】评价几个优良密叶杨(Populus talassica Kom.)×胡杨(Populus euphratica Oliv)杂交种的抗寒能
力。【方法】对其一年生休眠枝条进行了低温胁迫试验 ,采用电导法拟合 Logistic方程得出半致死温度(LT50),
用恢复生长法进行验证。【结果】8 个供试树种中 ,胡杨的抗寒性最强 , 6 个密叶杨×胡杨杂交种中 ,胡杂-1
和胡杂-2 的抗寒性较强 , 胡杂-35 最弱。 恢复生长法得到的出芽率排序与半致死温度排序具有一致性。
【结论】胡杂-1 和胡杂-2具有较好的抗寒性 。
关键词:密叶杨×胡杨杂交种;电解质渗出率;LT50;恢复生长法
中图分类号:S826.4　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-4330(2010)04-0711-04
Primary Identification on Cold Resistance of Several Populus talassica Kom.×
Populus euphratica Oliv Hybrids
ZHANG Dong-ya ,ZHAO Lei ,SUN Shou-wen , TAO Xiu-dong
(Xinjiang Academy of Forestry Sciences , Urumqi 830000 , China)
Abstract:【Objective and Method】In order to evaluate cold resistance of several eminent Populus talassica
Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids , this study used one-year dormancy branches under the stress of low
temperature , adopted conductance method according to Logistic equation to educe LT50 , it was validated by resume
growth method.【Result】The cold resistance of Populus talassica Kom was the best in eight test sopecies.In six
Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids , cold resistance of NO.1 and NO.2 was the best , NO.
35 was worst one.Branch germination rate was consistent with LT50 compositor.【Conclusion】NO.1 and NO.2 of
Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids had better cold resistance.
Key words:Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids;leakage ratio of electrolyte;LT 50;
resume growth
0　引言
【研究意义】植物的抗寒能力因其种类不同有很大的差异 ,通过抗寒性测定 ,可以预知不同植物对低
温的适应能力。【前人研究进展】1930年科学家们首次将电导法用于植物抗寒性研究中 ,从此研究领域
根据膜透性的变化情况作为鉴定植物品种抗寒力的指标 ,这一技术广泛应用于植物抗寒性研究
中[ 1 ～ 6] 。电导法是指植物受到低温危害时 ,细胞膜的透性增大 ,电解质会有不同程度的外渗 ,导致电导
率会有不同程度的加大 ,植物受冻越严重 ,则外渗物质越多 ,其电导值越大 ,说明细胞膜受伤害程度越
重 ,则植物抗寒性越差。反之 ,则植物抗寒性越强 。这一方法能较为准确的反映植物抗寒力 ,并且操作
方便 ,所以在试验研究中广泛应用[ 7 ,8] 。【本研究切入点】有关密叶杨×胡杨杂交种抗寒性的研究较少。
【拟解决的关键问题】试验采用电导法拟合 Logistic方程 ,测定几个胡杨与密叶杨杂交新品种的抗寒性 ,
用恢复生长法验证其可靠性 ,以期为优良密胡杨杂交品种的推广应用提供理论支持和数据参考。
1　材料与方法
1.1　材 料
试材为1994年入选的 6个优良密叶杨♀×胡杨♂品系 ,以下简称胡杂(胡杂-1 、胡杂-2 、胡杂-
收稿日期:2010-01-19
基金项目:新疆林业厅胡杨杂交选育研究项目(XJLYT1980-001)
作者简介:张东亚(1965-),男 ,河南人 ,副研究员 ,研究方向为林木育种 ,(E-mai l)zdywah998@126.com
新疆农业科学　2010 ,47(4):711-714
Xinjiang Agricultural Sciences
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4 、胡杂-27 、胡杂-34 、胡杂-35),以亲本密叶杨和胡杨作为对照。胡杂为 2年根 1年干的扦插苗 ,苗
高2 m以上 ,根径粗 1.5 cm 以上 。对照苗为 2年根1年干的实生苗 ,苗木质量与参试苗木一致 。
1.2　方 法
1.2.1　低温处理
于2000年 11月上旬 ,在北屯试验站选取生长健壮 、无病虫害的供试植株 ,随机选取植株外围中层
粗度均匀一致的 1年生休眠枝条 ,洗净擦干 ,放入 4℃冰箱中冷藏备用 。2000年 12月将冷藏保存的枝
条依次用自来水 、蒸馏水 、重蒸馏水冲洗 ,擦干后 ,将各样树的供试枝条分成 8组。留下其中 1组 ,测定
其电导率作为对照。其余 7组用塑料袋包好 ,放入超低温冰箱中分别进行-16 、-20 、-24 、-28 、-32 、
-36和-40℃的低温处理 ,降温速度为 4℃/h ,达到所要求的温度后 ,维持 10 h。处理结束后以同样的
速度升至室温。
1.2.2　恢复生长
经不同梯度的温度冷冻处理后 ,对胡杂及胡杨 、密胡杨等 8个参试树种的枝条进行恢复生长试验。
每处理每树留取等长枝段 5 ～ 10枝。以蛭石为基质在光照培养箱中培养 ,湿度 70%,日间 25℃,夜间
17℃。1个月后计算出芽率 。
1.3　研究方法
1.3.1　电导率的测定
低温处理过的枝条 ,剪取 0.3 ～ 0.5 cm的小段 ,称重 1.0 g ,放入大试管中 ,加20 mL双重蒸馏水浸泡
10 h ,测定初电导率值(S1),然后将大试管用塑料薄膜封口 ,放入水浴锅中煮沸 20 min ,自然冷却 ,摇匀 ,
并在室温下平衡10min ,测定终电导率值(S2)。对照为未进行冷冻处理的枝条 。以上测定每处理重复 6
次。按以下公式计算出电解质渗出率:
电解质渗出率(Y)=(S 1/S 2)×100.
其中 ,Y —电解质渗出率 ,S 1—初电导率 ,S 2—终电导率 。
1.3.2　半致死温度
半致死温度的确定以重复处理下的电导率配合 Logistic方程进行拟合 ,朱根海等[ 9]专家认为应用电
导法配合 Logistic方程求出“S”形曲线的拐点温度能较准确地估计出植物组织的低温半致死温度 。实验
采用Origin统计分析软件对数据进行分析 ,根据初电导率(S1)和终电导率(S2),求出电解质渗出率(Y),
并对其进行回归分析 ,将温度(t)和电解质渗出率(Y)间的关系用 Logistic方程 Y =k/(1+ae-bt)进行拟
合 ,若拟合度(r)显著时 ,再计算半致死温度(LT50)。
2　结果与分析
2.1　低温处理对胡杂枝条电解质渗出率(REC)的影响
密叶杨 、胡杨和胡杂枝条在受到不同梯度的低温胁迫后 ,电解质渗出率都有不同程度的增加 ,并且
呈现出先缓慢-再急剧-最后又缓慢增加的“S”形曲线 ,处理温度与电解质渗出率之间呈显著负相关 ,
相关系数为0.888 2 ～ 0.983 4 ,但上升速度并不均匀 。处理温度-20 ～ -24℃,多数品种电导率略有上
升 ,平均上升了 8.37%;处理温度降至-28 ～ -36℃时 ,所有品种的电解质渗出率都急骤上升 ,平均增幅
达40.01%,说明细胞电解质渗出增多 ,细胞膜受到不可逆伤害加剧;当温度达到-40℃时 ,电解质渗出
率上升幅度很小 ,平均只有 10.77%,密叶杨呈下降趋势 。图 1
2.2　各供试树种 Logistic方程的确定和半致死温度的比较
应用 DPS 统计软件进行非线性回归分析 ,用 Logistic曲线拟合求出拐点温度(LT50)。将叶片组织在
不同低温处理下的电解质渗出率随温度的变化趋势用 Logistic方程 Y =k/(1+ae-bt)拟合 ,其中 Y 为低
温处理下的电解质外渗率;t 为处理温度;k 、a 、b 为参数。求该方程的二阶导数并令其为 0 ,则可获曲
线的拐点 X ,即 X =lna/ b ,在此点低温下叶片电解质渗出率的递增效应最大(LT50), R2为相关系数 。半
致死温度越低 ,说明该杨树种越抗寒 ,供试的 8个树种的抗寒性从强到弱依次是:胡杨 、胡杂-2 、胡杂-
1 、胡杂-4 、胡杂-34 、胡杂-27 、密叶杨 、胡杂-35。表 1
·712·　　　　　　　　　　　　　　　新疆农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　47卷
图 1　不同温度处理下各树种枝条电解质渗出率的变化
Fig.1　Changes of conductivity of different branches under different temperature processing
表 1　8个供试树种的 Logisitic方程参数及 LT50
Table 1　Logisitic equation parameter and LT50 of 8 Cultivar
树种 Cultivar Logisiti c方程 LT50 R2
密叶杨 Populus talassica Kom. Y=107.339/(1+7.195 e-0.057 t) 34.5 0.888 2
胡杨 Populus euphratica Oliv Y=137.252/(1+10.798 e -0.056 t) 42.4 0.979 2
胡杂-1Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-1 Y =57.134/(1+5.086 e-0.040 t) 41.1 0.951 8
胡杂-2Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-2 Y =119.791/(1+6.705 e -0.046 t) 41.5 0.971 8
胡杂-4Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-4 Y =50.921/(1+3.974 e-0.034 t) 38.9 0.907 4
胡杂-27Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-27 Y =50.169/(1+3.696 e-0.035 t) 37.2 0.947 4
胡杂-34Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-34 Y =106.642/(1+6.062 e -0.048 t) 37.2 0.983 4
胡杂-35Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-35 Y =367.766/(1+1.722 e -0.016 t) 34.0 0.903 8
2.3　低温胁迫后枝条恢复生长情况
各树种枝条恢复生长出芽率 ,当温度达到-40℃时 ,仅胡杨 、胡杂-1和胡杂-2仍能出芽 ,其中胡
杨的出芽率最高 ,为 3.7%;在-36℃下 ,密叶杨和胡杂-37没有出芽;在-32℃下 ,仅密叶杨未出芽 ,其
余均能正常恢复生长;高于-28℃时 ,所有枝条均能正常发芽 。从枝条的恢复生长试验来看 ,胡杨的抗
寒能力最强 ,其次为胡杂-1和胡杂-2 ,密叶杨抗寒性最弱 ,其次为胡杂-35℃,与电解质渗出率的测
定结果基本一致 。表 2
表2　低温处理后枝条恢复生长出芽率
Table 2　Branch recovering rate following low temperature
品种
Cultivar
出芽率 Recovering rate
CK -16℃ -20℃ -24℃ -28℃ -32℃ -36℃ -40℃
密叶杨 Populus talassica Kom. 68.7 65.4 40.5 43.3 7.4 0 0 0
胡杨 Populus euphratica Oliv 85.6 62.2 44.4 29.3 34.0 18.0 15.3 3.7
胡杂-1Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-1 69.4 66.7 52.9 14.3 19.4 14.6 27.4 1.1
胡杂-2Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-2 66.1 80.6 23.5 55.6 33.3 2.2 16.3 2.3
胡杂-4Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-4 71.3 68.4 17.2 6.7 68.2 6.0 3.1 0
胡杂-27Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-27 45.3 81.8 16.7 57.9 58.7 22.2 8.0 0
胡杂-34Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-34 47.5 88.9 51.2 55.6 20.0 29.6 5.8 0
胡杂-35Populus talassica Kom.×Populus euphratica Oliv hybrids-35 81.5 53.6 28.6 11.1 8.3 4.3 0 0
·713·4期　　　　　　　张东亚等:密叶杨×胡杨 6个杂交种抗寒性的初步鉴定　　　　　　　　　　
3　讨论
3.1　不同温度处理下 ,各杨树供试树种的电解质渗出率差异显著 ,在-16 ～ -28℃,随温度的降低 ,电
解质渗出率有渐增趋势 , -28 ～ -36℃为电解质渗出率急剧增加期 ,但不同树种拐点出现的温度不同电
解质渗出率曲线呈“S”型变化。谢丽芬等[ 10] 、刘晓芳等[ 11]和李俊才等[ 12]分别在葡萄 、紫叶白蜡和洋梨
上发现了同样的现象 。
3.2　利用 Logistic方程求解供试树种的半致死温度 ,胡杨 、胡杂-1和胡杂-2的 LT50值最低 ,密叶杨和
胡杂-35的 LT50值最高 ,与恢复生长法得到的出芽率相吻合 ,表明利用此程序求解供试树种的半致死
温度值是可行的 。
3.3　植物的抗寒性是受多种因素影响的 ,其抗寒生理过程也是错综复杂的 ,试验时降温的速度与低温
持续的时间 ,低温处理后材料解冻的速率都会影响试验结果的准确性。试验是在相同的试验条件下进
行的 ,试验结果在同一水平下具有可比性。
4　结论
供试的 6个杂交种和 2个对照树种在经受不同低温处理后 ,电解质渗出率都表现出先缓慢 ,再急
剧 ,最后趋于平缓的一个“S”形上升过程 。通过对 8个树种电解质渗出率的分析 ,综合半致死温度的比
较后得出 ,胡杨是供试树种中最抗寒的 ,密叶杨×胡杨的杂交种中 ,胡杂-1和胡杂-2较抗寒 ,胡杂-
35抗寒性最弱 ,抗寒性由强到弱依次为:胡杨>胡杂-2>胡杂-1>胡杂-4>胡杂-34≈胡杂-27>
密叶杨>胡杂-35 ,这一结果与恢复生长法的验证结果一致。
致谢:巴岩磊为课题研究做出了贡献 ,特此感谢!
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·714·　　　　　　　　　　　　　　　新疆农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　47卷