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水保优良树种欧李的研究进展及今后研究方向



全 文 :水保优良树种欧李的研究进展及今后研究方向
张东为,贾天会,舒乔生
(辽宁省水土保持研究所,辽宁 朝阳 122000)
[关键词]欧李;研究进展;种质资源;繁殖方法;果品深加工技术;水土保持
[摘 要]欧李是我国原产树种,具有极强的耐旱、耐寒性,不仅是水土保持优良树种,而且其果实中含有糖及多种维生
素,尤其是富含铁、钙等矿质元素,药用价值极高,具有广阔的推广前景。在查阅大量文献资料的基础上,就国内在欧李
种质资源分类、植物生理学、种苗繁殖方法及育种、果品深加工技术等领域的研究进展进行了阐述,提出了今后的研究方
向,目的是为欧李今后的深入研究提供借鉴资料。
[中图分类号]S662. 5 [文献标识码]C [文章编号]1000 - 0941(2012)01 - 0045 - 03
欧李[Cerasus humilis(Bge.)Sok.],别名山梅子、小李仁,为
蔷薇科樱桃属多年生落叶小灌木,是我国原产树种,野生种广
泛分布于我国黑龙江、辽宁、内蒙古、河北、山西等北方 13 个
省、市和自治区。欧李作为野生植物,曾被国家林业局在环京
津地区防沙治沙工程和“三北”防护林等重点林业生态工程建
设中广泛推广应用。在 20 世纪 80、90 年代,随着人们生活健康
理念的更新,欧李的养生价值逐渐得到了认可,科研工作者也
开始注重对欧李进行系统的调查研究。
1 欧李的生物学特性及其在水土保持中的应用现状
1. 1 欧李的生物学特性
欧李花期早,花量大,如在北京地区 4 月初与迎春花同期
开放,花形与樱花相似,花色为白色或粉红色,先花后叶或花叶
同放,花直径 1. 5 ~ 2 cm,单个枝条上一般有 20 ~ 70 个节位,每
节上常簇生并开 3 ~ 10 朵花,挂果时压满枝梢,果实有红、黄、紫
3 种颜色,形状酷似樱桃,酸甜可口,味道馨香。因其果实中含
有糖及多种维生素,尤其是富含铁、钙等矿质元素,又有“钙
果”、“小神果”之称。欧李喜光,对土壤、气候要求不严,具有极
强的耐旱、耐寒性,可以耐 - 50 ℃低温,在 80 mm年降水量下能
正常生长[1]。
1. 1. 1 叶片结构
欧李的叶片小且厚,叶片气孔小,孔口面积也小,因此蒸腾
速率慢,能有效减少植株体内的水分散失,这种特殊的叶片结
构是欧李抗旱性能的一种表现形式。
1. 1. 2 根系形态
欧李根系较为特殊,具有茎状根、根状茎的特性,表现为
“根茎一体化”。在极度干旱条件下,欧李地上枝叶停止生长,
在地表土层中,植株基部可形成基生芽(不萌发) ,一旦遇雨,其
基生芽可形成茎状根或萌发形成萌蘖枝从而形成植株[2]。
欧李的根系庞大,根冠比能达到 8 ∶ 1 ~ 9 ∶ 1,比苹果大 7
倍。欧李的根系主要集中分布在 20—40 cm深的土层范围内。
1. 2 欧李是优良的水土保持树种
欧李的生物学特性决定了其是优良的水土保持灌木树种,
[项目来源]辽宁省科技厅攻关项目(2010230001)
是实施林业及水土保持生态工程、构建生态经济型复合体系的
优良树种。欧李造林后生长快,能够较快郁闭成林,高密度栽
植情况下 3 年就能起到生态树种应有的作用。当欧李纯林郁
闭度达到 0. 5 以上时,能在林地形成 50 ~ 70 cm的林冠层,有效
截留降雨。欧李根系纵横交错,主要集中分布在 20—40 cm 深
的土层内,最深可达 1. 5 m,能在表层土壤中形成密集的网状结
构,将土层紧紧包裹,固土能力很强。欧李枝叶密集,凋落后形
成枯枝落叶层覆盖地表,具有吸持雨水的作用,同时还能减少
雨水对地表的冲刷,有效阻止表层土流失,显示出极强的固土
保水作用。特别是在坡度大、光照强的地边,欧李固土作用更
强,效果更明显。欧李生命力极强,被人畜破坏后,能很快恢复
生长,而且越刈割越旺。欧李林地的枯落物分解形成腐殖质后
不仅能有效提高林地的有机质、氮、磷、钾的含量和改善土壤的
理化性质,使土壤的透水性增大,还能够改善林地土壤的粒径
分配状况。
2 种质资源分类研究
欧李在我国分布较广,种质资源变异类型多,因此对欧李
种质资源进行系统研究并做出科学的评价是非常必要的。杜
俊杰等[3]调查了欧李在山西省的资源分布情况;苏福才等[4]分
析了内蒙古欧李的种质特性;黄万荣等[5]对北京周边地区欧李
不同果型类群进行了观察;王鹏飞等[6]利用光学显微镜观察并
测定了 7 个不同分布地区欧李花粉粒的形态和大小,通过观察
研究,发现欧李花粉形态为长球形或椭圆形,萌发孔为三孔沟
类型,不同分布地区的欧李在花粉大小上存在一定差异;张立
彬等[7]在生物化学分子水平上通过对过氧化物酶同功酶的研
究,对不同欧李种质资源进行了标记,并进行了过氧化物酶同
功酶谱的聚类分析,与其近源种进行了过氧化物同功酶谱比
较,为传统的形态学分类提供了初步的生化依据。关录凡等[8]
利用 ISSR分子标记检测了欧李不同品种间的差异,系统地探
讨了不同品种欧李的遗传变异、遗传相关和遗传结构等,在分
子水平上为欧李品种的划分提供了可靠的理论依据。
3 欧李植物生理学研究
欧李植物生理学方面的研究主要集中在植物的抗性生理
·54·中国水土保持 SWCC 2012 年第 1 期
DOI:10.14123/j.cnki.swcc.2012.01.025
及光合作用等方面。
3. 1 抗逆性生理研究
欧李抗逆性生理研究主要集中在干旱胁迫、碳酸盐胁迫及
二者共同作用上,研究结果表明:干旱胁迫会引起植物体内活
性氧大量积累,引发膜脂过氧化,膜脂组分发生变化,导致细胞
结构和功能的破坏;在盐碱胁迫下欧李植株可通过调节叶片可
溶性糖和脯氨酸含量以及束缚水 /自由水比值来提高其耐盐碱
能力,在较低浓度盐碱处理下植株依然能够正常生长;单一的
碳酸盐胁迫、轻度的干旱胁迫及盐与干旱协同处理能激发 POD
活性,在干旱与盐协同处理下,欧李通过增强保护酶活性、加快
类胡萝卜素合成、增加渗透调节物质脯氨酸含量等途径来抵抗
逆境。不同种源间耐旱性不同,而对不同品种的生理指标做主
成分分析表明,欧李的抗旱性受多因子影响。
3. 2 干旱胁迫对果实影响的研究
白润娥等[9]研究了不同程度水分胁迫对欧李果实生长发
育的影响,研究表明欧李在土壤相对含水量为(55. 0 ± 3. 0)%
以上时,果实生长基本不受抑制,同时在一定程度上还有利于
果实品质形成,但当土壤相对含水量下降时果实品质将有所下
降,当下降到(20. 0 ± 3. 0)%时,其果实将无法生长发育,会全
部脱落。由于水分胁迫严重影响了果实的生长,限制了欧李光
合作用,因而使欧李单果鲜重下降,果实含糖量与糖酸比下降,
导致果实风味变差。该项研究结果为欧李人工栽培及节水灌
溉提供了理论依据。
3. 3 光合特性的研究
褚建民等[10]以盆栽试验方式研究了欧李幼株在不同土壤
水分胁迫条件下光合特性的变化,结果显示,在土壤含水量为
21% ~24%的低度水分胁迫下欧李的平均光合速率最大,光合
生理指标达到最佳水平,水分利用效率最高(1. 214 ± 0. 112
μmol /mmol)。薛仿正等[11]以欧李 3 号为试材,对设施内及露
地条件下欧李的光合特性进行了研究,并对影响欧李光合速率
的有关生理因素及环境因素进行了综合分析,结果表明:设施
栽培条件下,欧李 3 号叶绿素含量增加,净光合速率日变化均
呈明显的双峰型曲线;设施栽培条件下净光合速率第一次到达
高峰的时间比露地栽培早 1 h,且峰值明显高于露地栽培;同
时,欧李设施栽培时应避免湿度大幅度下降而导致的光合速率
下降。
4 种苗繁殖方法及育种研究
4. 1 品种选育及杂交育种研究
内蒙古农牧学院、山西农业大学、山西省晋城市果树研究
所、河北科技师范学院等单位采用从野生欧李中选种的方法,
先后选育出内蒙古大欧李、农大钙果 3 号、农大钙果 4 号、欧鲜
1 号、欧鲜 2 号、燕山 1 号等加工或加工兼鲜食品种;刘显臣[12]
依据欧李杂种实生苗营养性状进行苗期预选研究,结果表明,
栽培性状优良的个体往往在其苗期即表现出优良的营养性状,
但并非所有的苗期营养性状不良的个体栽培性状均不符合选
种目标,在实生选种工作中,还需做到重点选育与全面培养的
兼顾。同时在杂交育种方面,苏福才等[13]通过对欧李花粉的采
集时间,花粉的贮藏条件和贮藏时间,以及不同杂交时间进行
研究,得出了花粉的适宜采集时间及花粉在不同温度条件、不
同贮藏时间下的生活力和发芽力等结果。张立彬等在 1995—
1998 年进行过远缘杂交亲和性及不同欧李种与近缘种同功酶
分析研究,研究结果表明,不同种类群中遗传背景存在较大的
差异,从而导致授粉的差异性,欧李品种间授粉亲和力较低是
品种固有的特性。这些工作为欧李今后的杂交育种提供了参
考,到目前为止,通过杂交培育成功欧李新品种的成果还未见
报道。
4. 2 扦插繁殖研究
从 1997 年开始就有学者对欧李扦插繁殖进行研究,大多以
当年生嫩枝为材料,从扦插方式、激素种类、浓度、处理时间、扦
插基质以及嫩枝插条上保留的叶片数量等方面入手,研究影响
欧李嫩枝扦插成活率及幼苗生长情况的主导因素;还有学者对
欧李插条不定根的形成进行生理解剖,为欧李扦插生根机理的
研究提供理论依据。在高湿环境下形成的扦插苗必须经过炼
苗才能移栽成活,采用炼苗器炼苗,移栽时不伤根系,并可以完
整带母土,是一种非常好的炼苗方式。
4. 3 组织培养研究
由于已从野生欧李资源中选育出了一系列的欧李优系和
品种,为欧李人工栽培提供了丰富的种质资源,因此研究欧李
组培并进行工厂化育苗体系研究也随之有了很大程度的进展。
这方面的研究主要集中在试管苗的初代培养、继代分化、生根
等前期过程及微茎尖组培脱毒上,掌握了在培养基中添加不同
的激素成分及不同激素浓度对不定芽诱导、继代增殖和生根培
养的影响效果;为缩短培育周期,简化培养程序及降低成本,焦
淑华等[14]还以无根组培苗为试材,进行了瓶外生根的研究,初
步确定了欧李瓶外生根培养时适宜的取材部位、扦插基质、生
长素浓度等;曹琴等[15]对组培苗后期的驯化移栽进行了探讨研
究,对影响欧李组织培养、育苗炼苗、移栽成活的因子进行了分
析,掌握了欧李炼苗移栽过程中光培炼苗的时间及光照强度等
关键技术,为欧李组培快繁及工厂化育苗奠定了坚实的基础。
5 欧李果品深加工技术研究
利用欧李果实进行深加工,产品主要有果汁、果酒、果醋、
果酱、蜜饯等。李喜宏等[16]以欧李果实为原料,进行了欧李果
醋酿造原料筛选及酿造工艺研究,采用液态发酵工艺,从原料
筛选、酒精发酵工艺及醋酸发酵最适温度、酒精度、最适接种量
方面进行研究,总结出了欧李醋的最佳生产工艺;胡云峰等[17]
从发酵菌种、生物酶种类和水解条件、欧李品种及原料处理方
法等方面着手研究,得出了欧李干白酒生产中的原辅料筛选技
术;周家华等[18 - 19]对欧李果酒的酿造工艺及欧李果汁澄清工
艺进行了研究,得出了酿造欧李果酒的发酵、调配与澄清等 3
个参数及果汁的澄清工艺,为欧李果酒及果汁的工业化生产提
供了技术支撑。
6 今后的研究方向
我国对欧李的研究历史较短,目前开展欧李研究的单位并
不多,主要集中在西北地区,如山西、内蒙古等,这些地区平均
年降水量小于 450 mm,气候以半干旱为代表类型,因而对欧李
·64· 中国水土保持 SWCC 2012 年第 1 期
在半湿润区的适应性研究还很不够;同时,对于欧李生态效益
的研究在深度和广度上开展不足,尤其是对欧李在不同立地条
件下改良土壤结构、保水保土等生态效益的研究报道不是很
多,这应是今后开展欧李生态效益研究的一个主要方面。笔者
认为,今后更应注重杂交育种、品种选育的研究,特别是药用品
种的选育,以进一步揭示其遗传规律,为新品种培育提供理论
依据;进一步研究逆境胁迫尤其是水分胁迫通过何种途径抑制
果实发育,导致果实品质下降,及其对果仁(郁李仁)有效成分
的影响机制。欧李属鲜食水果,因此还应加强果实采收后的保
鲜处理技术等方面的研究,尤其是不同的保鲜处理方式对欧李
的贮藏效果以及采后果实生理变化规律的影响等还应加强。
欧李的高密度丰产栽培技术及栽植密度对欧李的生长、结果以
及水土保持效果等方面的影响也是其研究方向。
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[作者简介]张东为(1970—) ,男,辽宁凌源市人,高级工程师,
硕士,主要从事水土保持生态研究工作。
[收稿日期]2011 - 07 - 15
(责任编辑 徐素霞
櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔
)
(上接第 15 页)形成长效机制,以便及时发现问题,及时纠正和
解决。
10 注意推广新典型、新经验、新成果
随着时代的发展,各地应发现、树立或培养新的造林绿化
典型,通过新典型、新示范推动造林绿化事业更快发展。另外,
各地在造林绿化中必然积累了很多宝贵经验和成功的做法,相
关的科研单位和业务部门也会不断有新的科研成果出现,因此
各地业务主管部门还应加强造林绿化经验和试验研究成果方
面的调查研究,及时总结成功经验,推广成果,不断提高造林绿
化工程的科技含量;对已经采用的树(草)种、林种配置、布设方
式、造林或种草技术等,亦应及时调查总结,对符合当地实际情
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[作者简介]费喜亮(1955—) ,男,甘肃定西市人,高级工程师,
主要从事水土流失与水土保持研究。
[收稿日期]2011 - 07 - 30
(责任编辑 徐素霞)
·74·张东为等:水保优良树种欧李的研究进展及今后研究方向