全 文 ：Vol. 32 No. 10
Oct. 2012
第 32卷 第 10期
2012年 10月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2012-03-07
基金项目：国家林业局林业公益性行业科研专项“广玉兰等华北常绿阔叶乔木树种良种选育技术研究”（201004031）
作者简介：刘艳萍（1982-），女，河南舞阳县人，博士，工程师，主要从事林木良种选育研究；E-mail：lypbox@126.com
通讯作者：朱延林（1963-），男，河南孟津县人，研究员，主要从事林木育种研究；E-mail：ylzhu198@yahoo.com.cn
依据城市人口密度大、绿化土地少、空气质
量差、人们对环境要求高等问题，开展抗寒的广
玉兰等常绿阔叶树种的良种选育研究意义重大。
野外抗寒性鉴定周期长，可控度低；而室内鉴定
则通过生理生化指标和生物物理指标的测定和比
较以及人工模拟冰冻试验 [1] 进行，可以弥补野
外试验的不足。大量研究表明，生物膜是低温伤
害作用于植物细胞的原初部位，低温发生时，生
物膜首先发生生物相的变化，由液晶相转变成为
凝胶相，生物膜的透过性增大，细胞内的电解质
外渗 [2-4]。电导法是依据质膜透性原理来鉴定植
物的抗寒性 [5]，即测定出不同温度条件下植物的
相对电导率，这一方法已被用来测定柑桔、葡
萄、黑云杉等植物的抗寒性 [6-8]，并发现电导法
具有相当程度的灵敏度和精确度。Sukumaran和
Weiser 提出，用相对电导率达 50% 时的处理温
度作为植物组织的低温半致死温度 [9]；处理温度
与相对电导率之间呈“S”形曲线关系，朱根海
等采用 Logistic 方程求出“S”形曲线的拐点温
度作为该植物的低温半致死温度 [10]。本文对低
电导法协同 Logistic 方程确定不同类型
广玉兰的抗寒性
刘艳萍 1,2，朱延林 1，康向阳 2，晏 增 1，马永涛 1
（1.河南省林业科学研究院，河南 郑州 450008；2.北京林业大学 生物科学与技术学院，北京 100083）
摘 要：采用电导法研究低温胁迫条件下不同类型广玉兰叶片相对电导率的变化规律，并利用 Logistic方程对变
化曲线进行拟合，计算其低温半致死温度（TLT 50）。结果表明：广玉兰 6个类型的叶片相对电导率变化曲线均
随着处理温度的降低呈 S形上升，由此计算出 S形曲线拐点对应的温度即为其 TLT 50，不同类型广玉兰的 TLT 50分
别为类型Ⅰ -18.86℃、类型Ⅱ -19.76℃、类型Ⅲ -19.47℃、类型Ⅳ -21.10℃、类型Ⅴ -22.56℃、类型Ⅵ -20.99℃。
综上分析可知，广玉兰 6个类型中，类型Ⅴ和类型Ⅳ的抗寒性相对较强，类型Ⅰ的抗寒性较差，类型Ⅱ、类型
Ⅲ和类型Ⅵ的抗寒能力中等。
关键词：广玉兰；相对电导率；Logistic方程；半致死温度；抗寒性
中图分类号：S685.15 文献标志码：A 文章编号：1673-923X (2012)10-0069-03
Cold resistance determination of different type Magnolia grandifl ora with
synergistic electrical conductivity method and Logistic equation
LIU Yan-ping1,2, ZHU Yan-lin1, KANG Xiang-yang2, YAN Zeng1, MA Yong-tao1
(1. Henan Academy of Forestry, Zhengzhou 450008, Henan, China; 2. College of Biological Science and Technology, Beijing Forestry
University, Beijing 100083, China)
Abstract: Electrical conductivity method was used to investigate the change of relative electric conductivity of different type Magnolia
grandifl ora under the condition of low temperature, and Logistic equation was used to fi t the changing curves and then their semilethal
low temperature （TLT 50）was calculated. The results indicate that the relative electric conductivity of six type M. grandifl ora increased
with the decrease of temperature, showing a S-shape curve, and the S-shape curve’s infl ection point temperature, namely TLT 50, was
calculated; the TLT 50 values of six type M. grandifl ora are Ⅰ -18.86℃ ,Ⅱ -19.76℃ ,Ⅲ -19.47℃ ,Ⅳ -21.10℃ ,Ⅴ -22.56℃ ,Ⅵ -20.99℃
respectively. Of six type M. grandifl ora, The Ⅴ and Ⅳ had better cold resistance, the typeⅠ was poorer in cold resistance, the Ⅱ , Ⅲ
and Ⅵ were moderate in cold resistance.
Key words: Magnolia grandifl ora L.; relative electric conductivity; Logistic equation; semilethal temperature; cold resistance
DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2012.10.024
刘艳萍，等：电导法协同 Logistic方程确定不同类型广玉兰的抗寒性70 第 10期
温胁迫下不同类型广玉兰叶片的相对电导率进行
了测定与分析，结合 Logistic方程计算出广玉兰
6个类型的低温半致死温度，并探讨了广玉兰不
同类型的抗寒能力，为该技术进一步应用于抗寒
广玉兰种质筛选和广玉兰抗寒性机理的深入研究
提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
广玉兰叶片：取自郑州市某小区，按广玉兰不
同类型（见表 1）于 2011年 12月 28日在树冠中部
的东西南北 4个方向剪取无病虫害的当年生枝条；
摘下叶片，充分混合，再随机选取 20片叶片，备用。
表1 广玉兰的6个类型
Table 1 Characteristics of six type Magnolia grandiflora
类型 叶形 叶色 叶片背面被毛情况 树冠情况
Ⅰ 叶片狭长，长宽比为 2.6 深绿色、有光泽 锈色绒毛、少至无 冠层不明显，树冠紧凑，分枝角度小
Ⅱ 叶片近椭圆形，长宽比 2.3 深绿色、有光泽 锈色绒毛、少至无 冠层明显，层间密集，树冠较开张，分枝角度大
Ⅲ 叶片细长形，长宽比为 2.5 绿色、有光泽 叶背发白、绒毛少 冠层明显，树冠较开张，分枝角度大
Ⅳ 叶片椭圆形，长宽比 2.0 绿色、发黄，有光泽 密被锈色绒毛、但无类型Ⅴ多 冠层明显，树冠开张，分枝角度大，
Ⅴ 叶片短且窄，长宽比 2.3 深绿色、有光泽 密被锈色绒毛 冠层明显，层间稀疏，树冠开张，分枝角度约 60°
Ⅵ 叶片长且宽，长宽比为 2.2 深绿色、有光泽 密被锈色绒毛 冠层明显，层间密集，树冠较开张，分枝角度约 55°
1.2 试验方法
1.2.1 低温处理方法
将准备好的广玉兰叶片用自来水冲洗干净，
再用去离子水漂洗 3次，在滤纸上吸干。然后放
入密封袋里，置于美国 HARRIS公司生产的 ELT-
13V-85V34型超低温冰箱进行低温处理，设定的温
度梯度分别为：0℃、 -5℃、-10℃、-15℃、-20℃
与 -25℃，以当天取样时的温度 5℃为对照，每两
个温度间降温过程30 min，并在处理温度持续24 h。
1.2.2 相对电导率的测定
采用电导率仪法测定 [11]。将低温处理后的材
料，取出用洁净滤纸吸干水分，并将每个叶片剪
成长约 1cm、宽约 2 mm～ 3 mm的小片，分别取
约 0.5 g放入电导杯中，加入超纯水 25 mL，摇匀
后浸泡 24 h，用上海 DDS－ 307型电导率仪测定
其电导率；再将样品放入沸水浴中煮 30 min，冷
却后摇匀再用电导率仪测定其电导率，每个试样
重复 3次。相对电导率的计算公式为：
相对导电率 =
2
1
C
C ×100%。 （1）
式（1）中：C1为煮前电导率；C2为煮后电导率。
1.2.3 Logistic 方程和低温半致死温度（T LT 50）
为考察低温胁迫处理下广玉兰的叶片相对
电导率与其抗寒性的关系，利用 Logistic 方程来拟
合处理温度与相对电导率，即：

bxa
ky 

e1
，（a、b、k均＞ 0。 （2）
式（2）中：y为相对电导率（%）；x为温度（℃）；
a、b、k为未知数，可用下式表示：

31
2
2
32131
2
2 2)(
yyy
yyyyyyk 
 -b=SPy′x/SSx； （3）
xbya ln ；
)ln(
y
yky  ；
a=elna。
式（3）中：y1、y2、y3为测定结果中，等距离的 3点。
处理温度与相对电导率曲线的拐点温度，即
为该植物的低温半致死温度（T LT 50），即：
T LT 50＝（lna）/ b。 （4）
1.2.4 数据处理方法
利用 Microsoft Excel 2003计算相对电导率
值并绘制处理温度与相对电导率的曲线；根据
Logistic 方程，采用Microsoft Origin 8.0对不同温
度处理下的相对电导率数值进行拟合，求出不同
类型广玉兰叶片的低温半致死温度 (T LT 50)。
2 结果与分析
2.1 不同类型广玉兰的相对电导率
6个类型广玉兰叶片在不同温度条件下的相
对电导率如图 1所示。可以看出，随着温度的降
低，6个类型广玉兰叶片的相对电导率的变化趋势
基本一致，均呈先缓慢上升、后急剧升高、最后
趋于稳定，即开始时随温度降低而缓慢增加，表
明在此温度范围内能够适应，但温度下降到 -5℃～
71第 32卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
当温度由 5℃降至 -25℃时，类型Ⅰ的相对电
导率由 32.10%升高至 80.82%，增加了 50.72%；
类型Ⅱ的相对电导率由 29.14%升高至 75.80%，增
加了 46.66%；类型Ⅲ的相对电导率由 38.77%升高
至 78.17%，增加了 39.40%；类型Ⅳ的相对电导率
由 25.19%升高至 62.61%，增加了 37.42%；类型
Ⅴ的相对电导率由 27.35%升高至 58.65%，增加
了 31.30%；类型Ⅵ的相对电导率由 30.53%升高至
69.52%，增加了 38.99%。可以看出，类型Ⅴ的增
幅最小，且在各个设定温度下的相对电导率均较
低，尤其是随着温度的降低，其相对电导率显著
低于其他几个类型的相对电导率；其次为类型Ⅳ，
相对电导率值和增幅也较小；类型Ⅰ的相对电导
率值和增幅均最大。在同样低温处理条件下，电
解质渗出的多少与植物品种抗寒性强弱具有一定
相关性，抗寒性强的品种，电解质渗出相对少一
些 [13-14]。由此推断 6个类型广玉兰的抗寒性强弱
依次为类型Ⅴ、类型Ⅳ、类型Ⅵ、类型Ⅱ、类型Ⅲ、
类型Ⅰ。
2.2 不同类型广玉兰相对电导率 Logistic模型的建
立及低温半致死温度的变化
根据材料在不同低温处理下的相对电导率求
得 Logistic方程、低温半致死温度和相关系数（r）
见表 2。从 Logistic方程拟合统计结果可以看出，
相关系数 r都在 0.93以上，呈显著或极显著水平，
说明在该抗寒研究中，Logistic方程的拟合结果
是可靠的，精确度也比较高。低温胁迫下，类型
Ⅴ的低温半致死温度最低，为 -22.56℃，其次为
类型Ⅳ的，为 -21.10℃；类型Ⅰ的低温半致死温
度相对较高，为 -18.86℃，类型Ⅴ比类型Ⅰ的低
-3.70℃；类型Ⅱ、类型Ⅲ和类型Ⅵ的低温半致死
温度居中。这说明类型Ⅴ的抗寒性最强，其次为
类型Ⅳ，类型Ⅰ的抗寒性最差，类型Ⅱ、类型Ⅲ
和类型Ⅵ的抗寒性居中，这一结果与广玉兰 6个
类型的相对电导率结果一致。
表2 不同类型广玉兰叶片相对电导率Logistic方程和低温
半致死温度†
Table 2 Logistic model and semilethal low temperature
of different type M. grandiflora
不同类型 Logistic 方程 T LT 50/℃ r
类型Ⅰ y =76.76/(1+0.059e– 0.15x) -18.86 0.9349﹡
类型Ⅱ y =66.53/(1+0.26e– 0.068 x) -19.76 0.9562﹡﹡
类型Ⅲ y =86.57/(1+0.098e– 0.12x) -19.47 0.9837﹡﹡
类型Ⅳ y =74.64/(1+0.098e– 0.11x) -21.10 0.9629﹡﹡
类型Ⅴ y =86.66/(1+0.12e– 0.093x) -22.56 0.9578﹡﹡
类型Ⅵ y =62.90/(1+0.026e– 0.17x) -20.99 0.9529﹡﹡
† ﹡﹡表示在α=0.01水平显著； * 表示在α=0.05水平显著。
3 结论与讨论
在试验温度区间内，不同类型广玉兰叶片
的相对电导率的变化趋势基本一致，但其变化值
差异较大；随着温度的降低，类型Ⅴ的相对电导
率增幅最小，其次为类型Ⅳ，相对电导率值和增
幅也较小；类型Ⅰ的相对电导率值和增幅均最
大。低温半致死温度作为植物抗寒性的生态指
标，主要反映了温度和水分与抗寒性之间的数
量关系 [10]。不同类型广玉兰的低温半致死温度
（LT50）的高低次序为类型Ⅴ＜类型Ⅳ＜类型Ⅵ
＜类型Ⅱ＜类型Ⅲ＜类型Ⅰ，其低温半致死温度
分别为 -22.56℃、-21.10℃、-20.99℃、-19.76℃、
-19.47℃、-18.86℃；它们的抗寒性强弱顺序为类
型Ⅴ＞类型Ⅳ＞类型Ⅵ＞类型Ⅱ＞类型Ⅲ＞类型
Ⅰ，这与形态观察和叶片微观构造结果一致。由
此可见利用电导法协同 Logistic 方程能拟合出供试
广玉兰的低温半致死温度，能初步确定广玉兰不
同类型间的抗寒性强弱，其方法简便、灵敏，操
作容易，并且已应用于多种植物材料 [6-8,15]，笔者
认为这种方法可作为鉴定广玉兰不同类型间抗寒
性的重要指标之一。
参考文献：
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图1 不同类型广玉兰叶片的相对电导率
Fig.1 Leaves’ relative electric conductivity of different
type M. grandiflora
-10℃时，相对电导率开始急剧升高，而且温度进一
步降低到 -20℃～ -25℃时，广玉兰叶片的相对电导
率趋于稳定，表明此时细胞已受到严重伤害 [12]。
图 1表明，随着温度的降低，6个类型广玉兰
叶片的相对电导率的增加值差异较大。
(下转至第 78页 )
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[本文编校：文凤鸣 ]
(上接第 71页 )
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[本文编校：邱德勇 ]