鮑榮靜,方敏彥,王山中,章 明
(1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇句容 212400;2.江蘇省句容市園林管理處,江蘇句容 212400)
鐵蘭屬 (Tillandsia ssp.)植物是鳳梨科景天科酸類多年生常綠草本植物,全世界約有500多種,其中氣生種有200余種。由于該屬氣生種類是生長在空氣中的鳳梨花,因此又被稱為空氣鳳梨(air plant),主要依靠密布于其葉面的銀色鱗片從空氣中吸收水分和養(yǎng)分[1]。該屬植物在氣體污染物監(jiān)測和修復(fù)方面作用突出[2]。
該屬植物原產(chǎn)于中、南美洲的熱帶或亞熱帶地區(qū)[3-4],在其原產(chǎn)地也較少見,且有些種瀕臨滅絕。中國鐵蘭屬植物種源稀少,目前尚無本土鐵蘭屬植物的相關(guān)報道,近年我國才開始從國外引進鐵蘭屬植物。2006年江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后從美國和危地馬拉等地引進了空氣鳳梨材料100余份,目前栽培技術(shù)較為成熟的有30余種。
引種馴化過程中發(fā)現(xiàn)阿拉提亞屬 (Tillandsia Subgen.Allanllia Baker)植物抗寒性較強,本研究以該亞屬索美娜鐵蘭 (Tillandsia somnians L.B.Smith)、大葉鐵蘭 (Tillandsia latifolia Meyen)、賽肯達鐵蘭 (Tillandsia secunda Kunth)為研究對象。采用人工低溫的方法篩選鐵蘭屬植物抗寒性優(yōu)良的品種,為鐵蘭屬植物的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。
供試材料為索美娜鐵蘭、大葉鐵蘭、賽肯達鐵蘭兩年生植株。
1.2.1 人工低溫處理
供試植株在4℃下預(yù)處理16 h后,按試驗設(shè)計進行抗凍試驗。共設(shè)2個冷凍溫度梯度,每個溫度梯度分別設(shè)計6個冷凍時間和3個復(fù)蘇時間。溫度1-2水平分別為0和-5℃;冷凍時間1-6水平分別為3,6,12,24,36和48 h;復(fù)蘇時間1-3水平分別為12,24和48 h。重復(fù)3次。抗凍試驗結(jié)束后,需在4℃下解凍,再按試驗設(shè)計進行25℃復(fù)蘇培養(yǎng),每日光照12 h。
1.2.2 測定指標(biāo)
測定指標(biāo)有成活率、葉片凍傷 (葉片邊緣有皺縮萎蔫現(xiàn)象視為葉片凍傷)率、相對電導(dǎo)率(REC)和半致死溫度 (LT50)。
將新品系植株與對照植株置于4℃,每日12 h光照條件下進行培養(yǎng),預(yù)處理24 h,然后于0℃,-4℃,-8℃,-12℃,-16℃各處理24 h。每處理溫度組中每種供試材料隨機取3株,采用膜滲透-電解質(zhì)外滲法測定葉片REC[5],重復(fù)3次。
以相對電導(dǎo)率為根據(jù),結(jié)合Logistic方程計算出所測葉片的
1.2.3 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2003、SPSS軟件分析,進行差異顯著性檢驗。
將不同品種鐵蘭放在0℃低溫環(huán)境下培養(yǎng)3~48 h,調(diào)查解凍后復(fù)蘇12,24,48 h對鐵蘭成活率的影響。結(jié)果顯示,在0℃冷凍48 h條件下,不同鐵蘭成活率均為100%,沒有出現(xiàn)任何葉片萎蔫或脫落等受凍害的現(xiàn)象。這表明,供試鐵蘭在0℃時都不會產(chǎn)生凍害。
由表1看出,-5℃處理下,3種鐵蘭開始表現(xiàn)出凍害現(xiàn)象,但賽肯達表現(xiàn)出較強的抗寒性。從冷凍處理3和6 h來看,復(fù)蘇48 h后的賽肯達比索美娜、大葉葉片凍傷率分別低9.54%;冷凍時間達12 h時,索美娜、大葉復(fù)蘇24 h后部分植株開始死亡,而賽肯達復(fù)蘇成活率仍為100%;冷凍時間達24 h時,復(fù)蘇12 h后索美娜、大葉植株死亡率進一步升高,且隨著復(fù)蘇時間的延長,死亡率逐步升高,直至復(fù)蘇48 h后全部死亡,賽肯達無死亡現(xiàn)象。表中結(jié)果還顯示,冷凍36 h與24 h的結(jié)果基本一致;當(dāng)冷凍時間延長至48 h時,鐵蘭成活率驟降,索美娜、大葉全部死亡,而賽肯達的成活率還高達58.3%。
表1 -5℃條件下冷凍不同時間對鐵蘭成活率的影響
試驗結(jié)果顯示,0℃冷凍處理條件下各植株均無明顯受凍害現(xiàn)象;在-5℃條件下,賽肯達在冷凍48 h后過半數(shù)存活,將其放置于室溫環(huán)境下30 d后觀測生長狀況。結(jié)果顯示,存活植株未出現(xiàn)枯萎、脫落等現(xiàn)象。索美娜及大葉在冷凍48 h后全部死亡。試驗證明賽肯達較索美娜、大葉有較強的抗寒性。
植株相對電導(dǎo)率是反映植株抗寒性的重要生理指標(biāo)[7]。鐵蘭品種大葉,賽肯達和索美娜的REC的測定結(jié)果示于圖1。
圖1 低溫處理對鐵蘭REC的影響
REC測定結(jié)果表明,隨處理溫度的逐漸降低,各植株的REC都逐漸升高;但賽肯達植株升高的程度明顯低于索美娜、大葉。經(jīng)-8℃,-12℃,-16℃低溫處理的賽肯達植株和大葉、索美娜植株的REC的變化都達到極顯著差異。
LT50是植物抗寒性測定中廣泛采用的一個形態(tài)指標(biāo),其高低反映植物耐低溫能力的強弱,LT50越低,耐低溫能力越強,反之則耐低溫的能力就越弱[8]。依據(jù)Logistic方程,計算出賽肯達、大葉、索美娜等供試鐵蘭的 LT50分別為 -12.72℃,-9.3℃,-8.7℃;賽肯達鐵蘭的LT50明顯低于索美娜和大葉鐵蘭,分別下降了3.42℃和4.02℃。結(jié)果表明,賽肯達鐵蘭具有較強的抗寒能力。
通過對索美娜、大葉和賽肯達3個鐵蘭品種2年生植株進行了不同程度的低溫處理,綜合比較各品種成活率、外觀表現(xiàn)及REC、LT50等生理指標(biāo)的變化情況可知,耐寒性由強到弱依次為賽肯達>索美娜>大葉。-5℃冷凍處理的成活率,賽肯達明顯高于索美娜、大葉,說明中國引種的鐵蘭屬阿拉提亞屬植物中賽肯達鐵蘭的抗寒性最強。
鐵蘭屬植物原產(chǎn)于熱帶和亞熱帶,對低溫的耐受力是我國引種適應(yīng)性主要考慮的因素[9-10]。對該屬植物開展抗寒性篩選既可為引種應(yīng)用及推廣提供可靠依據(jù),又能為中國鐵蘭屬植物種質(zhì)資源創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。此外,鐵蘭屬植物品種繁多,其抗逆性、適應(yīng)能力也因種或品種而各異。目前僅研究了少數(shù)品種的室內(nèi)生長和耐低溫情況,還有許多品種的生態(tài)適應(yīng)性、抗逆性還不明確,相關(guān)研究有待進一步展開。
[1] Heusser C J.Ice age vegetation and climate of subtropieal Chile[J].Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology,1990,80(2):107-127.
[2] Zambrano Garcia A,Medina Coyotzin C,Rojas Amaro A,et al.Distribution and sources of bioaccumulative air pollutants at Mezquital Valley, Mexico, as reflected by the atmospheric plant Tillandsia recurvata L [J].Atmos Chem Phys,2009,9:6479-6494.
[3] 鄭桂靈,王思維,李鵬.空氣鳳梨對氣體污染物的監(jiān)測和修復(fù) [J].北方園藝,2011(4):208-210.
[4] 張蕾.空氣鳳梨的引種應(yīng)用及其生物學(xué)特性初步研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.
[5] 許銀蓮,強繼業(yè).60Co-γ射線輻射對粉掌鐵蘭某些生理指標(biāo)的影響[J].種子,2005,24(4):26-30.
[6] 葉曉青,佘建明,梁流芳,等.海雀稗體細胞低溫篩選獲得耐寒突變體[J].草地學(xué)報,2010,18(1):99-102.
[7] 余曉華,張巨明.四種結(jié)縷草屬草坪草對土壤干旱脅迫的響應(yīng)及抗旱性研究[J].北方園藝,2008(5):121-124.
[8] 俞祿生,張蕾,丁久玲,等.不同低溫處理對5個空氣鳳梨品種生長特性的影響 [J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011,38(1):118-122.
[9] 宿靜,俞祿生,湯庚國.Tillandsia ionantha分株繁殖技術(shù)的研究 [J].林業(yè)科技開發(fā),2009,23(5):115-116.
[10] 丁久玲,鄭凱,俞祿生.兩種專用肥對空氣鳳梨生長的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2009,25(23):318-322.