宗俊勤，高 鶴，郭愛桂，劉建秀

(江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所 南京中山植物園，江蘇 南京 210014)

草本植物是植物王國(guó)中最大、最重要的類群，是植物多樣性的寶庫(kù)[1]。近年來我國(guó)隨著園林生態(tài)和環(huán)保水平的日益提升，人們?cè)絹碓街匾晫?duì)觀賞草這種有著低養(yǎng)護(hù)低消耗、觀賞價(jià)值優(yōu)良和自然野趣濃烈的新型景觀材料的開發(fā)和研究。觀賞草作為緊密契合此發(fā)展趨勢(shì)的優(yōu)良材料目前已在多處得到應(yīng)用和推廣[2-5]。但在引種和選育暖季型觀賞草的過程中，尤其對(duì)冬季溫度相對(duì)較低的北方地區(qū)而言，在計(jì)劃引種前就必須對(duì)材料的抗寒性有初步了解[6]。

柳枝稷(Panicumvirgatum)、芒(Miscanthusspp.)、矮蒲葦(Cortaderiaselloana)、狼尾草(Pennisetumalopecuroides)等暖季型觀賞草夏季生長(zhǎng)旺盛，而冬季除矮蒲葦保持常綠外，枯黃期的到來對(duì)其冬季景觀是不小的影響，其抗寒力決定了在南京地區(qū)的冬季存活率和表現(xiàn)。國(guó)外有不少對(duì)暖季型觀賞草冬季越冬情況的研究[7-8]，但均是進(jìn)行越冬觀測(cè)，鮮見室內(nèi)抗寒性鑒定的報(bào)道。衡量植物抗寒力大小的方法不一，電導(dǎo)率法是常用的鑒定方法之一。自Dexter等[9]使用電導(dǎo)法測(cè)定植物抗性以來，這種方法得到了不斷完善和發(fā)展;Sukumaran等[10]提出電解質(zhì)透出率達(dá)50%時(shí)為半致死溫度(簡(jiǎn)稱LT50)，但半致死溫度并不總是表現(xiàn)為電解質(zhì)透出率達(dá)50%時(shí)的溫度。Rajashekar等[11]用Logistic曲線描述低溫對(duì)植物細(xì)胞膜的傷害過程，提出曲線拐點(diǎn)為L(zhǎng)T50的觀點(diǎn)，使電導(dǎo)法應(yīng)用范圍更加廣泛。張鋼等[12]介紹了一種快速簡(jiǎn)便測(cè)定抗寒性的方法，即電阻抗圖譜法(EIS法)，并介紹了該法的基本原理，指出胞外電阻率是確定抗寒性最適用的一個(gè)參數(shù)。利用改良電導(dǎo)法進(jìn)行材料抗寒性研究是經(jīng)許多試驗(yàn)[13-16]證實(shí)且簡(jiǎn)單、可靠的方法，廣泛應(yīng)用于不同材料的抗寒性鑒定及評(píng)價(jià)中。

對(duì)于暖季型觀賞草的育種者而言，選育抗寒性強(qiáng)且綠期相對(duì)較長(zhǎng)的新品系則是理想的選育目標(biāo)。郭海林等[17-18]對(duì)結(jié)縷草(Zoysiajaponica)的抗寒性與青綠期進(jìn)行回歸分析后發(fā)現(xiàn)，青綠期與LT50之間無回歸關(guān)系。而Hagenson等[16]認(rèn)為苜蓿的秋季生長(zhǎng)與抗寒性在遺傳上是獨(dú)立加以調(diào)控的，也就是說青綠期與抗寒性可以同時(shí)改良。

本試驗(yàn)在上述研究的基礎(chǔ)上，采用測(cè)定電導(dǎo)率的方法對(duì)8種暖季型觀賞草材料的抗寒性進(jìn)行鑒定，并結(jié)合材料在南京地區(qū)的物候期觀測(cè)，以期為南京及其以北地區(qū)的引種和選育優(yōu)良觀賞草新品系提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于32°02′ N，118°28′ E，海拔30～40 m，年平均溫度15.4 ℃，1月平均氣溫為2.3 ℃，7月平均氣溫27.7 ℃，1月絕對(duì)最低氣溫-13.0 ℃，7月絕對(duì)最高氣溫43.0 ℃，年平均降水量1 013 mm。試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)含量5.098%，全氮0.212%，速效磷(11.2 mg/kg，速效鉀含量(257.4 mg/kg，土壤pH值7.08，土壤肥力中等且分布均勻，試驗(yàn)地進(jìn)行統(tǒng)一管理。

1.2試驗(yàn)材料 擬研究的材料有8份，分別為柳枝稷 (P.virgatum‘Rehbraun’)(美國(guó))、勁芒(M.sinensis‘Strictus’)(美國(guó))、遍生芒(M.sinensis‘Cosmopolitan’)(美國(guó))、歌舞芒 (M.sinensis‘Cabaret’)(美國(guó))、狼尾草(中國(guó)上海)、矮蒲葦(C.selloana‘Pumila’)(美國(guó))、甜茅(Saccharumravennae)(中國(guó)上海)、紫田根(S.arundinaceum)(中國(guó)上海)。材料引種后栽植于江蘇省中科院草業(yè)研究中心苗圃，試驗(yàn)地進(jìn)行必要的肥水管理以及雜草和病蟲害的防治，春季返青前將枯草加以清理。

1.3試驗(yàn)方法 抗寒性鑒定試驗(yàn)于2007年9月17-20日在江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所觀賞中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，同時(shí)對(duì)供試材料的當(dāng)年物候期進(jìn)行觀察和記錄。

1.3.1物候期觀測(cè) 選擇密度適宜的代表性樣地，于2007年1-12月連續(xù)觀察并記錄材料的物候期，并根據(jù)返青期和枯黃期推算出青綠期。

返青期：越冬后60%萌發(fā)綠葉旺盛生長(zhǎng)；孕穗初期：20%植株的劍葉露出葉鞘，莖稈中上部呈紡錘形；盛花期：80%植株中部小穗開花；枯黃期：60%植株葉片枯黃；青綠期：返青日期與枯黃日期之間的天數(shù)。

1.3.2抗寒性鑒定

（1）通風(fēng)：是豬舍降溫放熱的有效措施，即可排除舍內(nèi)的熱量，又能改善空氣污濁度，保持舍內(nèi)空氣新鮮。實(shí)際生產(chǎn)中要依據(jù)舍內(nèi)空氣質(zhì)量和溫濕度的情況，適時(shí)通風(fēng)換氣。

取材：于苗圃地中剪取完全開展的中部健康成葉若干，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，用清水洗去葉片表面的灰塵，去離子水浸洗3～4遍，吸干，剪成2 cm×2 cm大小的葉段4～5 g，置于洗凈并用去離子水浸洗控干的試管中，用保鮮膜封口。

低溫處理：用9610型低溫循環(huán)儀(美國(guó)Po1yScience公司出品)進(jìn)行模擬低溫處理，設(shè)10、5、0、-5、-10、-15、-20和-25 ℃ 8個(gè)水平，每溫度處理重復(fù)3次。將裝有葉片材料的試管放入低溫循環(huán)儀，每溫度處理1.5 h，每2個(gè)溫度之間降溫1 h。

電導(dǎo)率測(cè)定：將每溫度處理材料分成4等份，即4個(gè)重復(fù)，每重復(fù)0.5 g，置于去離子水浸洗并烘干的試管中，加20 mL去離子水，過夜，次日測(cè)沸前電導(dǎo)率(電導(dǎo)率儀：DOS-307型)，然后將試管用沸水煮25 min，待完全冷卻后測(cè)沸后電導(dǎo)率。

1.4數(shù)據(jù)分析 對(duì)觀察的數(shù)據(jù)以3月1日為0，對(duì)其他數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，并以換算后的數(shù)據(jù)與LT50進(jìn)行相關(guān)性分析。

相對(duì)電導(dǎo)率=(冷凍電導(dǎo)率/煮沸電導(dǎo)率)×100%[19]，用Logistic方程y=k/(1+ae-bx)(a為曲線漸進(jìn)度、b為曲線斜率、k為方程系數(shù)，且a、b、k均>0)擬合，求出該方程出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)的溫度值，Logistic曲線的拐點(diǎn)在x=lna/b處，此拐點(diǎn)溫度是細(xì)胞膜受害達(dá)到總細(xì)胞膜傷害率50%的溫度，也稱為半致死溫度(LT50)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用回歸相關(guān)通徑分析軟件和SPSS 11.0分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

表1 供試材料物候期觀測(cè)結(jié)果

2.2葉片相對(duì)電導(dǎo)率隨低溫脅迫的變化規(guī)律 隨著溫度的降低，葉片細(xì)胞膜傷害率增大，細(xì)胞膜透性增大，類囊體破壞，電解質(zhì)不斷滲出，電導(dǎo)率增大。8份材料的細(xì)胞電解質(zhì)滲出液相對(duì)電導(dǎo)率隨溫度降低，均呈明顯的緩和上升、驟升、平穩(wěn)的變化過程，將相對(duì)電導(dǎo)率和溫度配合Logistic方程進(jìn)行擬合[20]，擬合曲線呈明顯的“S”型，與Logistic方程具有較好擬合度，達(dá)到顯著或極顯著差異水平，方程相關(guān)參數(shù)a、b、k及半致死溫度(LT50)列于表2，阻滯回歸曲線以矮蒲葦為代表(圖1)。由此可以看出，利用電導(dǎo)率法對(duì)不同的觀賞草進(jìn)行抗寒性鑒定是可行的，這為觀賞草材料的抗寒性快速鑒定提供了一套方便、快捷的方法。

圖1 矮蒲葦?shù)淖铚匠虜M合曲線

9月測(cè)定8種材料的半致死溫度排序從小到大分別為紫田根(-12.8 ℃)<甜茅(-9.9 ℃)<勁芒(-6.5 ℃)<矮蒲葦(-5.0 ℃)<歌舞芒(-3.7 ℃)<遍生芒(-3.2 ℃)<狼尾草(-2.3 ℃)<柳枝稷(2.2 ℃)。紫田根抗寒性最強(qiáng)，而柳枝稷抗寒性最差，材料在抗寒性方面差異較大，最強(qiáng)和最差材料的半致死溫度差別達(dá)到了15.0 ℃(表2)。

2.3供試材料物候期與LT50的相關(guān)性分析 LT50與物候期之間均未發(fā)現(xiàn)有顯著的相關(guān)性，而與青綠期之間也無顯著相關(guān)。也就是說，材料的抗寒性與物候期尤其是材料的青綠期之間相關(guān)性不顯著，表明觀賞草的抗寒性與青綠期可以同時(shí)提高，這樣就有可能選育出抗寒性強(qiáng)且青綠期長(zhǎng)的材料。

表2 8份材料的阻滯方程及半致死溫度(LT50)

3 討論與結(jié)論

所有材料中，矮蒲葦青綠期最長(zhǎng)，而柳枝稷的最短。冬季枯黃的材料中，不同材料其物候期存在差異，盛花期差異最大，最早的材料柳枝稷和最晚的材料紫田根相差109 d，而返青期差異最小，最早的材料歌舞芒與最晚的材料柳枝稷僅相差20 d。

對(duì)觀賞草材料進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)定的研究發(fā)現(xiàn)，不同植物材料在選擇測(cè)定部位時(shí)是不同的[21-23]，觀賞草葉片較大且葉脈明顯，不適合采用其他單子葉植物常用的整張葉片剪碎的方法[18,22]，采用去除葉脈后剪碎的方法，可以獲得較為準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果。8份材料葉片的細(xì)胞電解質(zhì)滲出液相對(duì)電導(dǎo)率隨溫度降低，均呈明顯的緩和上升、驟升、平穩(wěn)的變化過程，將相對(duì)電導(dǎo)率和溫度配合Logistic方程進(jìn)行擬合，擬合曲線呈明顯的“S”型，與Logistic方程具有較好擬合度，達(dá)到顯著或極顯著差異水平[21]，此結(jié)果與徐康等[23]對(duì)茶梅(Camelliasasanqua)的研究結(jié)果類似。利用電導(dǎo)率法可以對(duì)觀賞草抗寒性進(jìn)行初步的鑒定，這為觀賞草的引種、開發(fā)和利用過程中快速了解其抗寒特性提供了一條行之有效的途徑。

雖然矮蒲葦?shù)那嗑G期最長(zhǎng)，全年保持常綠，但是其LT50僅-5 ℃，其他材料青綠期的長(zhǎng)短與LT50也不一致，通過對(duì)LT50與物候期之間進(jìn)行相關(guān)分析，未發(fā)現(xiàn)兩者有顯著相關(guān)性，這與對(duì)結(jié)縷草屬植物抗寒性和青綠期的研究結(jié)論類似[18]。也就是說觀賞草材料的抗寒性與青綠期是可以同時(shí)提高，這樣就為選育抗寒性強(qiáng)且青綠期長(zhǎng)的材料提供了可能。

供試觀賞草材料的半致死溫度差異較大，8種材料的半致死溫度排序從小到大分別為紫田根(-12.8 ℃)<甜茅(-9.9 ℃)<勁芒(-6.5 ℃)<矮蒲葦(-5.0 ℃)<歌舞芒(-3.7 ℃)<遍生芒(-3.2 ℃)<狼尾草(-2.3 ℃)<柳枝稷(2.2 ℃)。最強(qiáng)和最差材料的半致死溫度差別達(dá)到了15.0 ℃，這在一定程度上反映了供試的材料抗寒性的差異，這對(duì)于初步確定上述8份材料的推廣范圍提供了試驗(yàn)依據(jù)，為觀賞草的進(jìn)一步開發(fā)、利用提供了理論保障。

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