全 文 ：新疆农业科学 2014，51( 3) : 437 － 443
Xinjiang Agricultural Sciences
doi:10. 6048 / j. issn. 1001 － 4330. 2014. 03. 007
欧洲稠李休眠枝条抗寒性鉴定
赵明明1，徐敏1，周龙1，杨新峰2，司洪章2，帕提古丽1
( 1. 新疆农业大学，乌鲁木齐 830052; 2. 霍城县大西沟野生樱桃李自然保护区管理站，新疆伊犁 835200)
摘 要:【目的】掌握欧洲稠李的抗寒性。【方法】以欧洲稠李一年生不同发育程度的越冬休眠枝条为试材，通
过人工模拟低温胁迫处理后测定其电解质渗出率，将电解质渗出率和 Logistic 方程进行拟合分析求算半致死
温度(LT50)，测定各类型枝条可溶性糖含量、脯氨酸含量、丙二醛含量和水培后的枝条萌芽率，最后进行主成
分分析，综合评判各指标和抗寒性之间的关系。【结果】随着低温胁迫程度的加剧，枝条电解质渗出率、可溶
性糖含量和脯氨酸含量明显升高，丙二醛含量和水培后的枝条萌芽率降低。【结论】野生欧洲稠李休眠枝条
半致死温度在 － 32. 3 ～ － 35. 6℃，不同发育程度枝条的抗寒顺序依次为中等枝 ＞粗枝条 ＞细枝。
关键词:欧洲稠李;低温胁迫;半致死温度;抗寒性
中图分类号:S662. 9 文献标识码:A 文章编号:1001 － 4330(2014)03 － 0437 － 07
收稿日期:2013 － 05 － 23
基金项目:教育部重点项目(212199);新疆农业大学大学生创新项目;新疆维吾尔自治区果树学重点学科
作者简介:赵明明(1991 －)，女，本科生，研究方向为林木种质抗逆生理，(E － mail)2013zhaomingming@ sina. cn
通讯作者:周龙(1976 －)，男，副教授，博士，研究方向为野生果树种质资源，(E － mail)zhoulong2004@ 126. com
Identification on of Freezing Ｒesistance of
Dormant Branches in wild Wild Padus． Avium Mill
ZHAO Ming － ming1，XU Min1，ZHOU Long1，YANG Xin － feng2，SI Hong － zhang2，Patguly1
(1． College of Forestry ＆ Horticulture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi，830052，China;2． Dax-
igou Managegement Station of Wild Myrobalan Plum Natural Preserve，Huocheng County，Yili，Xinjiang
835200，China)
Abstract:【Objective】In order to know the cold resistance ability of Padus． Avium Mill． ．【Method】
Dormant branches from wild Padus． Avium Mill of different annual growth degrees for were used as the test ma-
terials to study the leakage ratio of electrolyte，the soluble sugars content，the proline content，the MDA con-
tent and the germination rate of dormant branches under different low － temperatures treatments，and then the
semi lethal temperature(LT50)was obtained on the basis of conductivity and logistic equation，finally，com-
prehensive evaluation on of cold resistance for the relationship between cold resistance indexes and cold resist-
ance was given carried out based on principle component analysis．【Ｒesult】Ｒesults showed that the electro-
lyte conductivity，soluble sugar content and the proline content were increased along with the decreasing tem-
perature but the MDA content and the germination rate were decreased．【Conclusion】The LT50 of wild Padus．
Avium Mill ranged from － 32． 3℃ to － 35． 6℃ and the order of cold resistance ability of different annual
growth degree of dormant branches was:middle branch ＞ thickset branch ＞ thin branch．
Key words:wild Padus． Avium Mill;chilling stress;LT50;cold resistance
0 引 言
【研究意义】欧洲稠李(Padus. Avium Mill. )属蔷薇科李属稠李亚属乔木，是新疆主要的野生观赏及
新疆农业科学 51 卷
药用、保健植物之一，在我国仅分布于新疆阿尔泰山和天山西部山区［1］。随着城市建设和城市园林绿
化的不断发展，园林绿化树种在创造优美的街道绿化景观和改善城市生态环境方面发挥着愈来愈重要
的作用。新疆地处欧亚大陆腹地，是典型的温带大陆性气候，作为新疆城市园林绿化树种要具有抗旱、
抗寒、耐盐碱等特点，并能适应新疆地区的土壤条件。新疆的城市绿化由于受气候寒冷等客观条件的限
制，绿化树种一直比较单调，主要是榆树、杨树、白桦、桑树、槭树或白蜡树等，一些树形优美的南方园林
树种多因不能适应北方的严寒气候而无法使用，因此低温是影响新疆城市园林树种选择和引种的主要
限制因素之一。【前人研究进展】近年来紫叶稠李因树形优美，枝叶繁茂，花果绚丽具有很高的欣赏价
值而广泛的用于城市园林绿化中［2］，众多研究者对紫叶稠李从组织培养、扦插繁殖、引种驯化以及抗寒
性［3 － 5］等方面展开研究，但是对于观赏及药用价值更高的野生欧洲稠李却未见报道。【本研究切入点】
欧洲稠李在野生状态下树冠高大、花色优美极少出现病虫害，作为本地区的乡土树种很适宜选育为北疆
地区城市园林的绿化树种，应用前景十分广阔。但因为欧洲稠李主要分布在山区的前山带，对其的抗寒
性研究尚未见报道，仅仅依靠肉眼观察在自然条件下的生长情况无法判断抗寒性的强弱，电导法是一种
比较简便、快速、灵敏的植物抗冻性测定方法，配合 Logistic曲线方程推导半致死温度更能准确地反映植
物所耐受的低温极限，目前已经广泛应用在其他树种上。【拟解决的关键问题】研究以电导法为基础研
究人工模拟低温胁迫下不同发育程度野生欧洲稠李枝条电解质渗出率的变化规律，配合 Logistic方程分
析测定其半致死温度(LT50)，再通过恢复生长法结合可溶性糖含量、脯氨酸含量和丙二醛含量的变化综
合评判野生欧洲稠李的抗寒性，以期为进一步利用、研究和开发欧洲稠李提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材 料
试验在新疆农业大学植物生理实验室中进行，试验材料于 2013 年 1 月树体进入深休眠时在新疆伊
犁地区霍城县大西沟野果林采集，在树体中部东、南、西、北四个方向采集没有病虫害的一年生休眠枝
条，采集后去除顶部 5 cm，测量枝条中部粗度后将枝条分为粗中细三组，分别为细枝条直径在 2. 0 ～ 3. 0
mm，中枝条直径在 3. 1 ～ 4. 1 mm，粗枝条直径在 4. 2 mm以上。
1. 2 方 法
1. 2. 1 试验处理
将采集的休眠枝条用自来水清洗干净，然后用蒸馏水冲洗三次，吸水纸吸干水分，石蜡封住剪口，分
为 12 份装入塑料袋埋于雪中。试验设置温度梯度为 － 15、－ 20、－ 25、－ 30、－ 35 和 － 40℃，按照处理
温度在低温冰箱中进行人工低温处理，降温幅度 － 4℃ /h，到达处理温度后维持 10 h，以不作处理为对照
(CK)。取出处理枝条逐渐升温到室温后(20℃)再进行测定。
1. 2. 2 抗寒指标
恢复生长法测定萌芽率，将低温处理后的休眠枝条，下端剪成马蹄形口插入三角瓶中水培，每个温
度三个重复处理，每个处理 10 根枝条，然后将三角瓶放置在 25℃的室内，自然光照处理，每隔 5 d 换水
一次，水培 25 d后观察芽的萌发情况，并进行统计。
电解质渗出率选择电导法进行测定，将处理后的休眠枝条，避开芽眼切成 2 mm 厚的小段，准确称
取 1. 00 g放入试管中加入 30 mL的去离子水，浸泡 12 h，为了使材料充分浸泡，用抽气机进行抽真空，
期间不断摇动试管，用 DNS －11A型电导仪测定初电导(L1)，然后封口在沸水中煮 30 min，冷却到室温
测定终电导(L2)。
电解质渗出率(%)=
L1
L2
× 100.
可溶性糖含量采用蒽酮比色法，游离脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮染色法，丙二醛(MDA)含量
测定采用硫代巴比妥酸(TＲA)法［6］。
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3 期 赵明明等:欧洲稠李休眠枝条抗寒性鉴定
1. 3 数据处理
试验所得数据采用 Excel软件进行计算和作图，并用 Origin 软件进行 Logistic 方程拟合，将温度和
相对电解质渗出率之间的关系，用 Logistic 方程 Y = K /(1 + ae － bt)进行拟合，若拟合度(r)显著时，再计
算 LT50。
2 结果与分析
2. 1 低温对枝条电解质渗出率的影响
不同发育程度的野生欧洲稠李枝条对于人工低温处理的反应不同，但是总体呈现出各类型枝条的
电解质渗出率随着温度的降低而增加的趋势。当处理温度降低至 － 30℃时候各类型枝条的电解质渗出
率在 50%以下，继续降温达到 － 35℃时全部超过 50%，说明野生欧洲稠李枝条冻害的半致死温度在 －
30 ～ － 35℃。进一步根据枝条的电解质渗出率求算出 Logistic 方程，半致死温度 LT50，拟合度和基于半
致死温度作出的抗寒性评价显示，不同低温胁迫下休眠枝条的半致死温度最低的是野生欧洲稠李中等
枝条为 － 35. 6℃，其次是粗枝条 － 33. 3℃，最高的是细枝条为 － 32. 3℃，拟合度检验相关系数 Ｒ2值在
0. 989 ～ 0. 993，说明极显著。图 1，表 1
图 1 不同低温处理下休眠枝条的电解质渗出率变化
Fig. 1 The leakage ratio of electrolyte of dormant branches under
different low － temperatures treatments
表 1 不同低温处理下休眠枝条的半致死温度
Table1 The semi － lethal temperature of dormant branches under
different low － temperature treatments
供试材料 拟合方程 半致死温度 相关系数
Tested materials Y = K /(1 + ae － bt) LT50(℃) Ｒ
细枝
Thin branch Y = 6. 756 /(1 + 9. 35e
－ 0. 069t) － 32. 3 0. 991
中枝条
Middle branch Y = 4. 428 /(1 + 9. 75e
－ 0. 064t) － 35. 6 0. 993
粗枝条
Thickset branch Y = 3. 977 /(1 + 11. 752e
－ 0. 074t) － 33. 3 0. 989
2. 2 低温胁迫对枝条可溶性糖含量的影响
不同低温处理后不同发育程度野生欧洲稠李枝条的可溶性糖含量可以看出，随着温度胁迫程度的
加剧可溶性糖含量呈现明显的上升趋势，到 － 40℃时候细枝、中枝和粗枝的可溶性糖含量比对照分别增
加了 67. 9%、96. 6%和 70. 2%，其中增加最快的是中枝，其次是粗枝条和细枝，也表明了中枝条内部的
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新疆农业科学 51 卷
可溶性糖含量高于粗枝条和细枝。可溶性糖含量和植物抗寒性之间呈正相关关系，在低温下果聚糖会
转变为果糖和蔗糖从而沉积在细胞间隙中增强植物的抗寒性。图 2
图 2 不同低温处理下休眠枝条的可溶性糖含量变化
Fig. 2 The soluble sugars content of dormant branches under
different low － temperatures treatments
2. 3 低温胁迫对枝条脯氨酸含量的影响
随着处理温度的降低，供试 3 种类型枝条中的脯氨酸含量总体上呈增加趋势。从对照初始温度到
－35℃之间 3 种类型枝条中的脯氨酸含量均随着温度下降而升高，到 － 35℃时候上升到最大值，细枝、
中枝和粗枝的脯氨酸含量分别比对照增加 9. 29、8. 14 和 8. 71 倍。当温度进一步下降到 － 40℃时脯氨
酸含量不再上升而呈现下降趋势，但是从含量上依旧是中枝 ＞粗枝 ＞细枝。图 3
图 3 不同低温处理下休眠枝条的脯氨酸含量变化
Fig. 3 The proline content of dormant branches under
different low － temperatures treatments
2. 4 低温胁迫对枝条丙二醛含量的影响
在温度下降过程中三种类型枝条中的丙二醛含量均随着温度下降而先缓慢下降而后迅速上升到缓
慢上升，其中变化幅度最剧烈的是当温度在 － 30 ～ － 35℃时，不同发育程度枝条的细胞膜脂过氧化程度
不同，丙二醛含量由高到低依次为细枝 ＞粗枝 ＞中枝。图 4
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3 期 赵明明等:欧洲稠李休眠枝条抗寒性鉴定
图 4 不同低温处理下休眠枝条的丙二醛含量变化
Fig. 4 The MDA content of dormant branches under different low － temperatures treatments
2. 5 低温胁迫后枝条恢复生长情况
芽是越冬枝条上对冻害最敏感的部位，因此通过恢复生长法观测枝条萌芽率是评价树木受冻程度
最直观和最有效的方法。随着温度胁迫程度加剧，三种类型枝条的萌芽率都随着温度的下降而降低。
当温度下降到 － 30℃时三种类型枝条的萌芽率下降到 50%以下，说明有部分芽体受到伤害，温度继续
下降至 － 35℃时细枝条和粗枝条均未见到芽体的萌发，中枝条发芽率只有 1. 3%，说明此温度下野生欧
洲稠李树体上只有极个别生长充实健壮的枝条上的芽才可以萌发。表 2
表 2 不同低温处理下休眠枝条的萌芽率(%)
Table 2 The germination rate of dormant branches under different low － temperature treatments
供试材料
Tested materials CK － 15℃ －20℃ －25℃ －30℃ －35℃ －40℃
细枝
Thin branch 85. 2 83. 7 71. 9 57. 1 18. 3 0 0
中枝条
Middle branch 93. 1 88. 4 76. 2 64. 3 41. 7 1. 3 0
粗枝条
Thickset branch 90. 7 83. 2 78. 3 67. 5 38. 4 0 0
2. 6 各个抗寒指标的主成分分析
对野生欧洲稠李不同发育程度休眠枝条进行测定的各个抗寒指标进行主成分分析发现前 2 个主成
分的贡献率分别为 74. 24%和 19. 01%，累积贡献率已经达到 93. 25%。第一主成分中五个指标的主成
分系数均大于第二主成分，在第一主成分中各个指标作用依次是恢复生长法 ＞电解质渗出率 ＞可溶性
糖含量 ＞脯氨酸含量 ＞丙二醛含量。表 3
表 3 各抗寒指标的主成分系数及贡献率
Table 3 The component coefficient of the cold resistance indexes and proportion
主成分
Component
电解质渗出率
Penetrating rate
of electrolyte
可溶性糖含量
Soluble sugars
content
脯氨酸含量
Proline content
丙二醛含量
MDA content
恢复生长法
Ｒecovering growth
贡献率(%)
Proportion
主成分 1 0. 961 0. 951 0. 914 0. 319 － 0. 974 74. 24
主成分 2 0. 259 0. 256 0. 246 0. 086 － 0. 262 19. 01
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新疆农业科学 51 卷
3 讨 论
3. 1 电解质渗出率拟合 Logistic方程测定抗寒力
当树木受到低温影响时，细胞的质膜透性会变大，引起电解质的外渗。因此通过测定植物组织的电
解质渗出率，能直接测出细胞质膜忍耐低温的能力，Sukumaran 等很早提出了以电解质渗出率达 50%
时的温度作为组织的半致死温度［7］，由于电解质渗出率曲线普遍呈“S”形，朱根海等［8］提出应用 Logis-
tic方程来确定半致死温度。研究应用此方法计算出不同发育程度野生欧洲稠李的枝条 LT50为 － 32. 3、
－ 35. 6 和 － 33. 3℃，这和测定电解质渗出率达 50%时的温度在 － 30 ～ － 35℃比较吻合，但是黄海涛
等［9］也提出以电解质渗出率达 50%时的温度作为组织的半致死温度必须设计好温度梯度，最好使出现
的拐点温度处于梯度的中间位置。
3. 2 各生理指标和抗寒性关系
在植物抗寒性的测定中可溶性糖、脯氨酸和丙二醛的含量高低可以很好地反应材料抗寒性的强弱。
但是曲柏宏［10］和牛立新等［11］在研究梨和苹果抗寒性时发现脯氨酸含量的高低和抗寒性的相关性很
小。植物的抗寒性受多种因素影响，孤立地用某一指标很难反映植物抗寒的实质，也不利于揭示植物抗
寒的本质。研究发现野生欧洲稠李的的可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量的变化与抗寒性相关性明显，但
并不是随着温度胁迫程度加剧呈现完全的正相关或者负相关，而如果单纯从各类型枝条可溶性糖、脯氨
酸和丙二醛的含量上看可溶性糖和脯氨酸含量与抗寒性呈现正相关，而丙二醛含量与抗寒性呈现负相
关。
4 结 论
通过对人工低温处理条件下不同发育程度野生欧洲稠李休眠枝条相应指标的测定，并拟合 Logistic
方程和使用主成分分析对抗寒性进行综合评判，认为野生欧洲稠李不同类型枝条以粗度在 3. 1 ～ 4. 1
mm抗寒力最强，野生欧洲稠李休眠枝条的半致死温度在 － 32. 3 ～ － 35. 6℃。
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