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低温胁迫对李属4种砧木几个抗寒指标的影响



全 文 :新 疆 农 业 大 学 学 报 2012,35(2):112~115
Journal of Xinjiang Agricultural University
文章编号:1007-8614(2012)02-0112-04
低温胁迫对李属4种砧木几个抗寒指标的影响
苏向辉,秦 伟,刘立强,陈 锋,周 龙
(新疆农业大学 林学与园艺学院,乌鲁木齐 830052)
摘 要: 以李属天山樱桃、毛樱桃、榆叶梅和野生樱桃李的休眠枝条为试材,采用人工冷冻降温的方法,设置温度
梯度分别为-18,-21,-24,-27,-30,-33,-36,-39,-42℃,以-15℃为对照(CK),测定不同低温胁迫下
休眠枝条的电解质渗出率、萌芽率、脯氨酸含量和丙二醛含量,利用Logistic方程对电解质渗出率变化曲线进行拟
合,计算半致死温度,并用主成分分析法对4项指标进行分析。结果表明,低温胁迫下4种果树休眠枝条的电解质
渗出率都随温度下降而上升,半致死温度为-25.3~-40.1℃,恢复生长法与半致死温度的结果基本一致,游离脯
氨酸含量和抗寒性相关性明显,而丙二醛含量不十分吻合。4种李属砧木抗寒性大小依次为天山樱桃>榆叶梅>
毛樱桃>野生樱桃李。
关键词: 李属砧木;抗寒性;电解质渗出率;Logistic方程
中图分类号:S662      文献标识码:A 
Effects of Low Temperature Stress on Some Cold
Resistance Indexes of Four Kinds of Root Stock Prunus
SU Xiang-hui,QIN Wei,LIU Li-qiang,CHEN Feng,ZHOU Long
(Colege of Forestry and Horticulture,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830000,China)
Abstract: In this paper,the dormant branches of Cerasus tianschanica,Cerasus tomentosa,Prunus triloba
and Prunus divaricata were used as test materials,the penertrating rate of electrolyte,the germination
rate,the proline content and the MDA content four cold resistance indexes under different low-tempera-
tures treatment CK(-15℃),-18℃,-21℃,-24℃,-27℃,-30℃,-33℃,-36℃,-39℃and
-42℃ were determined by using artificial freezing temperature.The semi-lethal temperature(LT50)was
obtained on the basis of conductivity and Logistic equation and the indexes of four cold resistances were a-
nalysised by pricinpal component.The results showed that the penertrating rate of electrolyte were in-
creased with temperature decreased,the semi-lethal temperature ranged from -25.3℃to-40.1℃,this
corresponded wel with LT50result.The free Pro content changed significantly with the cold resistance but
the MDA content had no relationship with the cold resistance.The abilities of cold resistance was listed as
Cerasus tianschanica>Prunus triloba>Cerasus tomentosa>Prunus divaricata.
Key words: root stock prunus;cold resistance;penertrating rate of electrolyte;Logistic equation
  砧木对果树结果早晚、产量高低、适应环境能力
强弱均有一定的影响。李属果树在我国从南至北均
有分布,李属果树的抗寒性生产上也表现出丰富的
多样性[1]。为了扩大李属果树的栽培区域,生产上
常采用抗寒砧木,目前比较常用的砧木是榆叶梅、毛
樱桃、山桃、山杏等。本研究通过测定人工模拟低温
胁迫下4种李属砧木榆叶梅、毛樱桃、天山樱桃和野
生樱桃李1a生休眠枝条的电解质渗出率,应用
收稿日期:2012-01-20
基金项目:新疆维吾尔自治区果树学重点学科;新疆农业大学前期课题(XJAU200912);青年教师科研培训基金项目
(XJEDU2010S18);新疆农业大学大学生创新项目(xjqzyp42011024)
通讯作者:周 龙,E-mail:zhoulong2004@126.com
 第2期 苏向辉,等:低温胁迫对李属4种砧木几个抗寒指标的影响
Logistic方程建立回归模型,确定拐点温度,在此基
础上又测定了枝条中脯氨酸含量、丙二醛含量;结合
恢复生长法的观测,通过主成分分析评价两种传统
李属砧木和两种野生李属砧木之间的抗寒性,期望
为李属砧木种质资源的利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
野生樱桃李和天山樱桃来源于新疆伊犁地区霍
城县大西沟野果林,毛樱桃和榆叶梅来源于新疆农
业大学实验基地,于2012年1月在树体进入深休眠
时进行采集,采集没有病虫害,生长势中庸的1a生
枝条,采集后去除顶部5cm。
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3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-18,-21,-24,-27,-30,-33,-36,-39,
-42℃,按照处理温度在低温冰箱中进行人工冷冻
处理,降温幅度-4 ℃/h,到达处理温度后维持
10h,以-15℃为对照(CK)。取出处理枝条逐渐
升温到室温后(23℃)再进行测定。
1.2.2 电解质渗出率的测定
冷冻处理后将直径为0.3cm的枝条,避开芽眼
切成2mm厚的小段,称取1.00g放入试管中,加
入30mL的去离子水,浸泡12h,为使材料充分浸
泡,用抽气机抽真空,期间不断摇动试管,用DNS-
11A型电导仪测定初电导率 (L1),然后封口在沸
水中煮30min,冷却到室温测定终电导率 (L2)。
电解质渗出率(%)= (L1/L2)×100
1.2.3 恢复生长法
将冷冻处理后的休眠枝条,下端剪成马蹄形口
插入三角瓶中,每个温度3个重复,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5d换水一次,水培25d后观察芽的萌发
情况,并进行统计。
1.2.4 生理指标测定
用茚三酮比色法[2]测脯氨酸含量,丙二醛含量
的测定采用硫代巴比妥酸法[2]。
1.2.5 数据处理
试验所得数据采用Excel软件处理,并用 Ori-
gin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方程进行拟合,若
拟合度显著,再计算半致死温度[3]。
2 结果与分析
2.1 低温胁迫下电解质渗出率变化
天山樱桃、毛樱桃、榆叶梅和野生樱桃李的电解
质渗出率都随处理温度的下降而逐渐升高,但是不
同低温胁迫下4种果树变化幅度有差异(图1)。当
处理温度在-15~-24℃,4种果树休眠枝条的电
解质渗出率都略有上升,总体平均上升了68%,其
中电解质渗出率上升幅度最大的是野生樱桃李,上
升了87%,幅度最小的是毛樱桃为45%,而当温度
降至-42℃时,电解质渗出率总体上升了218%,上
升幅度最大的还是野生樱桃李(277%),幅度最小的
是天山樱桃为182%。仅从电解质渗出率来看,野
生樱桃李对低温胁迫敏感;天山樱桃和榆叶梅抗寒
性相对较强。
图1 不同低温处理下休眠枝条的电解质渗出率
Fig.1 The exudation rate of electrolyte of dormant branches
under different low-temperatures treatment
2.2 低温胁迫下各休眠枝条半致死温度变化
从表1可以看出,不同低温胁迫下休眠枝条的
半致死温度最低的是天山樱桃为-40.1℃,其次是
榆叶梅为-37.8℃,毛樱桃为-33.8℃,最高的是
野生樱桃李为-25.3℃,拟合度检验相关系数值为
0.977~0.981,说明极显著。基于半致死温度认为,
4种果树抗寒顺序依次是天山樱桃>榆叶梅>毛樱
桃>野生樱桃李。
2.3 低温胁迫下休眠枝条的恢复生长情况
在遭受冻害后,枝条萌芽率是评价树木受冻害
后能否存活的最直观方法[4]。从表2可以看出,随
着温度胁迫程度加剧,天山樱桃、毛樱桃、野生樱桃
李和榆叶梅的萌芽率都随着温度的下降而降低。
-27℃处理后水培条件下野生樱桃李萌芽率为0,
311
新 疆 农 业 大 学 学 报 2012年 
而天山樱桃、毛樱桃和榆叶梅的萌芽率都超过
50%,表明野生樱桃李对低温胁迫敏感;经过
-39℃处理后毛樱桃和榆叶梅的叶芽没有发现萌
发,而且木质部出现变褐,说明全部芽体已经受到不
可恢复的伤害,而天山樱桃的萌芽率低于5%,可能
大部分芽体已经受到伤害。
表1 不同低温处理下休眠枝条的半致死温度
Table 1 The semi-lethal temperature of dormant branches under different low-temperature treatment
材 料 拟合方程 半致死温度(℃) 相关系数 抗寒顺序
天山樱桃 Y =98.4/(1+10.50e-0.0587t) -40.1  0.978  1
毛樱桃 Y =98.0/(1+13.09e-0.0760t) -33.8  0.981  3
榆叶梅 Y =96.0/(1+13.86e-0.0696t) -37.8  0.979  2
野生樱桃李 Y =96.2/(1+19.08e-0.1170t) -25.3  0.977  4
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 treatment %
供试材料
处理温度(℃)
CK -18 -21 -24 -27 -30 -33 -36 -39 -42
天山樱桃 92.1  88.9  84.9  78.6  69.8  57.6  36.4  14.8  3.5  0
毛樱桃 90.4  85.6  81.2  73.5  59.3  51.6  22.7  4.7  0  0
榆叶梅 87.3  82.7  79.6  71.9  68.3  58.2  33.9  11.3  0  0
野生樱桃李 89.2  69.5  43.8  13.2  0  0  0  0  0  0
2.4 低温胁迫下休眠枝条的脯氨酸含量变化
从图2可以看出,随着低温胁迫程度加剧,天山
樱桃、毛樱桃、野生樱桃李和榆叶梅休眠枝条的脯氨
酸含量都随着温度的下降出现先下降而后缓慢上升
的趋势,但是下降和上升的幅度以及脯氨酸含量不
同。脯氨酸含量从高到低依次是天山樱桃、榆叶梅、
毛樱桃和野生樱桃李;从变化幅度上来看,-42℃
处理后脯氨酸含量变化最大的是毛樱桃,脯氨酸含
量是其在-18℃最低值时的3.3倍,其次为天山樱
桃、榆叶梅和野生樱桃李。
图2 不同低温处理下休眠枝条的脯氨酸含量
Fig.2 The proline content of dormant branches under differ-
ent low-temperatures treatment
2.5 低温胁迫下休眠枝条的丙二醛含量变化
从图3可以看出,随着低温胁迫程度加剧,天山
樱桃、毛樱桃、野生樱桃李和榆叶梅休眠枝条的丙二
醛(MDA)含量都随着温度的下降而缓慢上升,但是
含量和上升幅度明显存在差异。其中榆叶梅的丙二
醛含量最高,-42℃处理后为39.3μmol/g,野生樱
桃李丙二醛的含量最低,最大值为19.3μmol/g;变
化幅度最大的是野生樱桃李,-42℃处理后丙二醛
的含量是 CK 的2.35倍,其次是天山樱桃(1.72
倍)、毛樱桃(1.53倍)、榆叶梅(1.42倍)。
图3 不同低温处理下休眠枝条的丙二醛含量
Fig.3 The MDA content of dormant branches under different
low-temperatures treatment
2.6 各抗寒力鉴定指标的主成分分析
根据主成分分析各个抗寒力鉴定指标的得分值
结果显示(表3、表4),4个主成分中前两个主成分
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 第2期 苏向辉,等:低温胁迫对李属4种砧木几个抗寒指标的影响
累计贡献率达到85.928%,其中第一主成分占
56.833%,对其作用最大的抗寒力鉴定指标是恢复
生长法(-0.924)和电解质渗出率(0.856);第二主
成分占29.096%,对其作用最大的抗寒力鉴定指标
是丙二醛含量(0.761)和脯氨酸含量(0.507),通过
主成分分析发现,可以把4个单纯的抗寒力指标转
化为两个相对独立的综合指标,恢复生长法和电解
质渗出率为一主成分,而脯氨酸和丙二醛两个生理
指标聚在一起。
表3 各抗寒力鉴定指标主成分的负荷量分析
Table 3 Analysis on load capacity of pricinpal component of
the detection indexes of cold resistance
抗寒力鉴定指标 主成分1 主成分2
电解质渗出率 0.856 -0.469
丙二醛含量 0.470  0.761
脯氨酸含量 0.682  0.507
恢复生长法 -0.924  0.327
表4 各抗寒力鉴定指标主成分的特征值、贡献率和累计贡
献率分析
Table 4 Analysis on feature value,contribution rate and accu-
mulative contribution rate of pricinpal component of
the indexes of different cold resistances
因子 特征值 贡献率(%) 累计贡献率(%)
1  2.273  56.833  56.833
2  1.164  29.096  85.928
3  0.493  12.334  98.262
4  0.070  1.738  100.000
3 讨 论
从分布上来说,天山樱桃和野生樱桃李都主要
分布于海拔800~1 100m的前山带,但抗寒性差异
很大,造成这种差异的原因除了树种不同之外生境
上也有区别,野生樱桃李主要生存于野果林前山带
的沟底或者水分充足的阴坡、半阳坡,而天山樱桃仅
在多石砾的阳坡上生长,空气对流剧烈,生存环境恶
劣,具有较强的抵御寒冷的能力。
Sukumaran等[5]提出以电解质渗出率为50%
时的温度为组织半致死温度,而近年来普遍认为半
致死温度(LT50)是评价一个物种抗寒性强弱比较
准确的指标[6,7]。本研究通过Logistic曲线方程计
算半致死温度,发现半致死温度和恢复生长法的结
果基本一致,说明通过Logistic曲线方程计算半致
死温度比较准确。研究还发现半致死温度相对应的
电解质渗出率分别为53.8%,47.3%,45.4%和
43.9%,说明以电解质渗出率为50%时的温度为组
织半致死温度在实际中应用有一定的误差。
研究表明,柑橘叶组织中游离脯氨酸含量随温
度下降而增加[8]。本研究中,4种李属砧木1a生休
眠枝条中游离脯氨酸的含量随低温胁迫的变化与前
人结论一致。高京草等[9]对枣树休眠枝条研究发现
抗寒性强的品种,丙二醛含量低,抗寒性差的品种丙
二醛含量高。而本研究发现丙二醛含量的累积和
4种李属砧木的抗寒力无此相关关系。
4 结 论
采用Logistic曲线方程对不同低温处理后天山
樱桃、毛樱桃、野生樱桃李和榆叶梅1a生休眠枝条
的电解质渗出率与温度关系的曲线进行模拟,发现
所求的半致死温度和恢复生长法的结果基本一致,
半致死温度为-25.3~-40.1℃,说明用电解质渗
出率配合Logistic方程是适合的,与其相对应的电
解质渗出率临界值为43.9%~53.8%。对休眠枝
条脯氨酸和丙二醛含量分析发现,游离脯氨酸含量
和抗寒性相关性明显,而丙二醛含量不十分吻合。4
种果树抗寒性大小依次为天山樱桃>榆叶梅>毛樱
桃>野生樱桃李。
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