王 玲 王春雷 馬喜娟 宋 紅 馬立華

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040) (黑龍江省森林植物園)

錦帶花(Weigela florida(Bunge)A.DC.)是東北地區(qū)優(yōu)良的園林綠化花灌木。紅王子錦帶(Weigela florida‘Red prince’)和金亮錦帶(Weigela florida‘Gold rush’)是兩個(gè)優(yōu)良的錦帶花園藝品種，花朵繁密，花色艷麗，金亮錦帶同時(shí)具有優(yōu)良的金葉特征，觀賞特性優(yōu)于錦帶花。但受其耐寒性限制，它們?cè)诠枮I地區(qū)引種越冬會(huì)出現(xiàn)不同程度的凍害，植株觀賞性受到很大影響。

為了解決紅王子錦帶和金亮錦帶在哈爾濱地區(qū)的抗寒越冬問題，黑龍江省森林植物園分別以紅王子錦帶和金亮錦帶為母本，以抗寒性強(qiáng)的鄉(xiāng)土種錦帶花(Weigela florida)和白錦帶花(Weigela florida f.alba)為父本進(jìn)行雜交育種試驗(yàn)，經(jīng)過多年雜交選育，培育出了抗逆性強(qiáng)、觀賞價(jià)值高的新品種貴妃錦帶(Weigela florida‘Royal’)和寶石錦帶(Weigela florida‘Ruby’)。貴妃錦帶花朵密集，花冠尖晶玉紅色，寶石錦帶葉片金黃色，花冠丹紫紅色，觀賞性極佳，且均表現(xiàn)出抗寒、抗旱、生長(zhǎng)健壯，幾乎無病蟲害［1］。為了進(jìn)一步確定這兩個(gè)新品種在高寒地區(qū)推廣應(yīng)用的可能性，本實(shí)驗(yàn)對(duì)其抗寒性進(jìn)行進(jìn)一步研究，以寒地鄉(xiāng)土種錦帶花和引種的紅王子錦帶和金亮錦帶為對(duì)照。

關(guān)于植物的抗寒性研究，形態(tài)方面的越冬適應(yīng)觀察法是一種簡(jiǎn)單直接的鑒定方法。在低溫逆境條件下，植物體內(nèi)會(huì)發(fā)生復(fù)雜的生理生化變化，相對(duì)電解質(zhì)滲出率、丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度和可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為植物抗寒性鑒定的生理生化指標(biāo)在許多文獻(xiàn)中已見報(bào)道［2-5］。

1 材料與方法

試材取自黑龍江省哈爾濱市森林植物園。哈爾濱市位于東經(jīng) 125°42'～130°10'、北緯 44°04'～46°40'，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。最冷1月份，歷年氣溫-13.2℃～-24.8 ℃，極端低溫-41.1 ℃，最熱7月份，極端高溫38℃。全年平均降水量500 mm，無霜期130～140 d。

1.1 自然越冬植株的形態(tài)特征觀察

2010年1月份哈爾濱遭遇近幾年特殊寒冷的天氣，最低氣溫-36℃。本實(shí)驗(yàn)于2009年4—7月、2010年4—7月，對(duì)植物園內(nèi)栽植的5～6年生貴妃錦帶、寶石錦帶、錦帶花、紅王子錦帶、金亮錦帶植株露地自然越冬后，定期觀察記錄其形態(tài)特征。主要觀察越冬植株是否有凍害現(xiàn)象、展葉期、現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期以及花葉的觀賞特征(花期、花朵數(shù)量、花朵大小、花色、葉色等)?；ǘ鋽?shù)量：選擇生長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株，取東、南、西、北四個(gè)方向，上、中、下三個(gè)部位，每個(gè)部位隨機(jī)選擇3個(gè)花序，分別觀察記錄其花朵數(shù)量;花冠直徑、花筒長(zhǎng)：選擇生長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株，取東、南、西、北四個(gè)方向，上、中、下三個(gè)部位，每個(gè)部位隨機(jī)選擇3朵花，分別測(cè)量記錄其花冠直徑、花筒長(zhǎng)。

1.2 生理生化指標(biāo)測(cè)定

2009年7月中旬進(jìn)行5種錦帶花的嫩枝扦插繁殖，2009年11月對(duì)扦插苗進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑蕉篮Ｗo(hù)，2010年4月中旬將扦插苗按照30 cm×30 cm移植于露地，正常養(yǎng)護(hù)管理。2010年11月份植株落葉后氣溫在0℃左右時(shí)，選擇生長(zhǎng)勢(shì)基本一致的2 a扦插苗，取樹體不同部位粗度相近的1年生枝條，剪成20 cm左右的長(zhǎng)度，用自來水沖洗數(shù)遍，再用蒸餾水沖洗3～4次，晾干水分后用保鮮膜包裹放于冰箱中4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

低溫處理：將備用枝條置于超低溫冰箱，處理溫度梯度為：-20、-25、-30、-35、-40 ℃。降溫速度 4℃/h，達(dá)到目的處理溫度后維持12 h，取出枝條4℃條件下解凍12 h。以冰箱4℃保存的枝條為對(duì)照。

相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定及半致死溫度(LT50)的確定：將枝條剪成0.5 cm的小段，準(zhǔn)確稱取0.5 g于50 mL的小燒杯中(每個(gè)處理重復(fù)3次)，加20 mL去離子水，用真空抽氣機(jī)抽氣30 min，靜置2 h之后，在25℃室溫下測(cè)定溶液電導(dǎo)率，測(cè)完后將小燒杯用塑料膜封口于100℃水浴鍋中煮沸30 min，取出冷卻至室溫后，再次測(cè)定溶液的電導(dǎo)率。相對(duì)電導(dǎo)率=(煮沸前電導(dǎo)率值/煮沸后電導(dǎo)率值)×100%。應(yīng)用電導(dǎo)法配以Logistic方程Y=K/(1+a e-bx)，利用方程拐點(diǎn)求得各樣品的半致死溫度(LT50)［6］。

丙二醛質(zhì)量摩爾濃度測(cè)定采用硫代巴比妥酸法［7］。

可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定采用蒽酮比色法［7］。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種錦帶花室外自然越冬后的形態(tài)特征

通過對(duì)田間植株自然越冬后的形態(tài)特征觀察，紅王子錦帶和金亮錦帶在哈爾濱越冬均有不同程度的凍害現(xiàn)象，普通年份有凍稍現(xiàn)象，2010年這樣特殊寒冷的年份，植株地上部分全部?jī)鏊?，但根部仍存活，來年可萌發(fā)長(zhǎng)出新的枝條。兩個(gè)新品種和錦帶花的抗寒性較強(qiáng)，沒有凍害現(xiàn)象，經(jīng)受-36℃的低溫自然越冬而生長(zhǎng)良好，展葉期為4月中下旬，花期為5月初到6月末，長(zhǎng)達(dá)50 d左右，相比紅王子錦帶和金亮錦帶的展葉期和花期提前10～15 d(表1)。貴妃錦帶的花玫紅色，花朵繁密，2～8朵組成聚傘花序，花冠直徑達(dá)3.58 cm，花筒長(zhǎng)約4.18 cm。寶石錦帶除了具有繁盛艷麗的花朵，其金黃的葉色極具觀賞價(jià)值。兩個(gè)新品種相比引種的母本紅王子錦帶和金亮錦帶，其植株生長(zhǎng)更繁茂，花量更多花朵更大(表2)。

表1 5種錦帶花的物候期對(duì)比

表2 5種錦帶花的花葉形態(tài)特征對(duì)比

2.2 生理生化指標(biāo)測(cè)定

2.2.1 不同低溫處理5種錦帶花枝條相對(duì)電導(dǎo)率變化與LT50的確定

低溫脅迫使植物細(xì)胞質(zhì)膜透性變大或喪失，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)K+等電解質(zhì)外滲，電解質(zhì)滲出率大的植物種類受低溫傷害嚴(yán)重，抗寒性較弱［5］。從表3可以看出，5種錦帶花枝條的相對(duì)電導(dǎo)率隨處理溫度的降低呈上升趨勢(shì)，-20℃處理時(shí)與對(duì)照變化不大，-20～-40℃處理時(shí)迅速增加。紅王子錦帶和金亮錦帶在-30～-35℃相對(duì)電導(dǎo)率增加幅度較大，貴妃錦帶、寶石錦帶和錦帶花在-35～-40℃相對(duì)電導(dǎo)率增加較大?？傮w上相對(duì)電導(dǎo)率由低到高的順序?yàn)殄\帶花、兩個(gè)新品種、紅王子錦帶、金亮錦帶。方差分析顯示，不同低溫處理?xiàng)l件下，5種錦帶花枝條的相對(duì)電導(dǎo)率變化存在顯著差異(F=9.57，P＜0.05)。由此推測(cè)錦帶花的抗寒性最強(qiáng)，其次是兩個(gè)新品種，紅王子錦帶和金亮錦帶的抗寒性較弱(圖1)。

表3 不同溫度處理下5種錦帶花枝條相對(duì)電導(dǎo)率

表4 5種錦帶花枝條的半致死溫度

應(yīng)用電導(dǎo)法配合Logistic方程計(jì)算植物組織的半致死溫度，其準(zhǔn)確度較高，在木蘭［2］、山杏［5］、茶梅［8］、復(fù)葉槭［9］等多種木本植物上應(yīng)用均取得良好結(jié)果。試驗(yàn)得到5種錦帶花枝條的半致死溫度分別-40.24、-39.6、-41.59、-32.08、-30.46 ℃，配合方程相關(guān)系數(shù)的F檢驗(yàn)，除錦帶花，其它均達(dá)到顯著水平，表明方程的擬合度較好。

2.2.2不同低溫處理5種錦帶花枝條的MDA質(zhì)量摩爾濃度變化

低溫脅迫引發(fā)植物細(xì)胞發(fā)生膜脂過氧化反應(yīng)，丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，MDA質(zhì)量摩爾濃度越高，表明植物組織受低溫的傷害越嚴(yán)重［10］。從表5可以看出，5種錦帶花枝條的MDA質(zhì)量摩爾濃度隨處理溫度的降低總體上呈升高趨勢(shì)，其中錦帶花枝條的MDA質(zhì)量摩爾濃度變化較平穩(wěn)，且一直處于較低的水平，紅王子錦帶和金亮錦帶枝條的MDA質(zhì)量摩爾濃度較高，兩個(gè)新品種居中。貴妃錦帶、寶石錦帶、錦帶花、紅王子錦帶和金亮錦帶枝條MDA質(zhì)量摩爾濃度最高值分別為40.49、40.3、35.32、53.35、52.15 nmol/g。方差分析顯示，不同低溫處理?xiàng)l件下，5種錦帶花枝條中的MDA質(zhì)量摩爾濃度存在極顯著差異(F=18.2，P＜0.01)。由此推測(cè)錦帶花的抗寒性最強(qiáng)，其次是兩個(gè)新品種，紅王子錦帶和金亮錦帶的抗寒性較弱。

表5 不同低溫處理下5種錦帶花枝條的MDA質(zhì)量摩爾濃度

2.2.3 不同低溫處理5種錦帶花枝條的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

可溶性糖是冷害和凍害條件下植物細(xì)胞內(nèi)的重要保護(hù)物質(zhì)，其含量與多數(shù)植物的抗寒性成正相關(guān)［2-4］。從表6中可以看出，不同低溫處理?xiàng)l件下，總體上5種錦帶花枝條的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低的順序?yàn)殄\帶花、貴妃錦帶、寶石錦帶、紅王子錦帶、金亮錦帶，其峰值分別為 78.48%、75.45%、69.35%、63.39%、59.44%。隨著處理溫度降低，兩個(gè)新品種和錦帶花的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈升高趨勢(shì)，其最高值出現(xiàn)在-35～-40℃;紅王子錦帶和金亮錦帶的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在-35℃之前呈升高趨勢(shì)，在-40℃出現(xiàn)明顯下降，可能是由于過低的溫度使轉(zhuǎn)化酶活性下降，其最高值出現(xiàn)在-30～-35℃。方差分析顯示，不同低溫處理?xiàng)l件下，5種錦帶花枝條內(nèi)的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異(F=7.88，P＜0.05)。由此推測(cè)抗寒性強(qiáng)弱順序?yàn)殄\帶花、貴妃錦帶、寶石錦帶、紅王子錦帶、金亮錦帶，這與半致死溫度以及MDA質(zhì)量摩爾濃度測(cè)定的結(jié)果一致。

表6 不同低溫處理5種錦帶花枝條的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3 討論

植物的抗寒機(jī)理非常復(fù)雜，需要綜合多個(gè)指標(biāo)鑒定其抗寒性。本試驗(yàn)通過測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率、MDA質(zhì)量摩爾濃度和可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)3個(gè)生理生化指標(biāo)，結(jié)合室外自然越冬植株的形態(tài)特征觀察，可以推測(cè)雜交后的貴妃錦帶和寶石錦帶的抗寒性相比母本紅王子錦帶和金亮錦帶明顯提高，接近寒地鄉(xiāng)土種錦帶花。并且，兩個(gè)新品種的觀賞特性在哈爾濱地區(qū)的表現(xiàn)比引種的紅王子錦帶和金亮錦帶更加良好。通過雜交育種，將不耐寒的種類與耐寒種類雜交來提高園林花木的抗寒性是一種非常有效的方法，在梅花［11］、月季［12］等木本花卉上也已取得良好成果。

植物的抗寒表現(xiàn)除受遺傳因素的決定外還受樹體自身的生長(zhǎng)狀況、當(dāng)?shù)鼐唧w的氣候條件、管理水平、病蟲害等因素的影響，新品種在以后的推廣應(yīng)用中，其抗寒性和觀賞特性需要結(jié)合當(dāng)?shù)馗鞣矫婢唧w因素共同考慮。

圖1 4種錦帶花品種越冬比較

［1］馬立華，郁永英，譚振平，等.錦帶花屬2個(gè)新品種［J］.植物研究，2010，30(5)：629-631.

［2］方小平，李昌艷，胡光平.貴州4種木蘭科植物幼苗的抗寒性研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2010，23(6)：863-865.

［3］何開躍，李曉儲(chǔ)，黃利斌，等.3種含笑耐寒生理機(jī)制研究［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，28(4)：62-63.

［4］王孝宣，李樹德，東惠茹，等.番茄品種耐寒性與ABA和可溶性糖含量的關(guān)系［J］.園藝學(xué)報(bào)，1998，25(1)：56-60.

［5］張睿，魏安智，楊恒，等.甜仁山杏優(yōu)株幼果抗寒性研究［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2005，25(12);2510-2513.

［6］朱根海，劉祖祺，朱培仁.應(yīng)用Logistic方程確定植物組織低溫半致死溫度的研究［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1986(3)：11-15.

［7］李合生，孫群，趙世杰.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［8］徐康，夏宜平，徐碧玉，等.以電導(dǎo)法配合Logistic方程確定茶梅‘小玫瑰’的抗寒性［J］.園藝學(xué)報(bào)，2005，32(1)：148-150.

［9］繳麗莉，路丙社，白志英，等.四種園林樹木抗寒性的比較分析［J］.園藝學(xué)報(bào)，2006，33(3)：667-670.

［10］王愛國(guó)，邵從本，羅廣華.丙二醛作為植物脂質(zhì)過氧化指標(biāo)的探討［J］.植物生理學(xué)通訊，1986(2)：55-57.

［11］陳俊愉，張啟翔，劉晚霞，等.梅花抗寒育種及區(qū)域試驗(yàn)的研究［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，17(1)：42-45.

［12］郭潤(rùn)華，隋云吉，王愛英，等.抗寒月季品種選育［J］.北方園藝，2006(1)：49.