申世永，張 箭，朱聿利，霍多多，張春妮，郭彩云

(1.榆林市林業(yè)科學研究所；2.榆陽區(qū)氣象局，陜西 榆林 719000)

飼料桑是由我國科研人員通過人工選擇與雜交培育出來用作飼草的優(yōu)良品系，具有產量高、營養(yǎng)價值高、抗逆性好、適口性好等特點[1]。構樹主要分布于我國黃河、長江及珠江流域，是一種多功能綜合性樹種，廣泛應用于造紙、飼料等行業(yè)[2]。榆林市林業(yè)科學研究所于2017年和2018年從南京等地引種6個飼料桑品種和1個構樹品種，在陜西省榆林市進行栽植試驗。

電導率法是間接測定植物抗寒性的重要方法之一，在實際研究中常用電導率和半致死溫度來衡量植物抗寒性。劉群龍等通過電導率、Logistic方程，測定了核桃中林l號無融合生殖后代、綿核桃無融合生殖和自然授粉后代的半致死溫度[3]，采取相同方法郭偉珍等測定了10個梨品種(系)的抗寒性[4]，王惠芝等測定了河北省主栽海棠品種抗寒性[5]，全英杰等測定了“映潔玉桂”“映潔紫驕”“映潔紅菲”“靖山紫花”等半致死溫度[6]，王紅平等測定了5個蘋果砧木枝條的抗寒能力[7]，唐克等測定了10種沙棘抗寒性順序[8]，馮莎莎等測定了四種扁桃蕾期的半致死溫度和抗寒性[9]。榆林市引入的飼料桑和構樹品種的抗寒性未見相關文獻報道，為此，我們采用電導率法進行了半致死溫度的測定，比較不同品種的抗寒能力，以期為桑樹和構樹抗寒性機理的深入研究和榆林市種質資源篩選提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗6個桑樹和1個構樹供試品種均取自于陜西省榆林市林業(yè)研究所種質資源圃內，各品種來源見表1。

表1 供試材料引種名錄及品種來源

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理 采集供試植株根系材料，用自來水沖洗數次，去除表面泥土等雜質，再用去離子水漂洗3次，用潔凈濾紙吸干表面水分后，將根系剪成15 cm長的根段，兩端均封石蠟，裝入自封袋中。隨后將其置于低溫試驗箱中進行低溫處理。低溫脅迫溫度分別設定為：0、-10、-20、-30 ℃共4個梯度，每相鄰梯度的溫度之間降溫時間為30 min，并在所設溫度維持24 h。取出材料后，放置于4°C冰箱解凍12 h(0 ℃樣品無需解凍)，再置于20～25 ℃室溫下恢復12 h，即完成樣品處理。

1.2.2 相對電導率測定 采用電導率儀法測定。將低溫處理后的植株根系，切成若干個2 mm厚的小段(盡量保證表面積一致)，混合均勻。準確稱取1 g根段放入錐形瓶中，加入去離子水30 mL，封口，于室溫下在搖床上以120 rmp/min振蕩浸提12 h，用DSS-120型電導率儀測定各樣品浸提液電導率值(R1)。然后封口，將樣品浸提液在沸水水浴中加熱30 min殺死組織，自然冷卻后測定電導率值(R2)。整個處理過程中，三角瓶均以封口膜封口，以保持水量不變。每個處理4個重復。相對電導率的計算公式如下：

相對電導率R=[(R1-CK) / (R2-CK)]

×100%

1.2.3 Logistic方程和低溫半致死溫度(LT50) 研究低溫脅迫處理下植株根系相對電導率與抗寒性的關系，配合Logistic方程，相對電導率擬合Logistic回歸方程為：

y=k∕(1+ae-bx)

其中y表示相對電導率，k為y的最大值，x表示處理溫度，a、b為方程參數。為了確定a、b的值，將方程線性化處理得到ln[(k-y)/y]=lna-bx，令y1=ln[(k-y)/y]，則轉化為細胞傷害率y1與低溫脅迫溫度x的方程。通過直線回歸的方法求得a、b值及相關系數，用曲線的拐點作為半致死溫度LT50(LT50=-lna/b)，確定不同品種的抗寒性。

1.3 數據處理

使用Microsoft Excel 2017進行數據統計和簡單計算相對電導率，使用Spass 23 對數據進行Logistic方程擬合分析并計算半致死溫度，使用Origin軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同品種根系的相對電導率

從圖1可以看出，隨著溫度的逐漸降低，各品種供試材料的電導率逐漸增高，說明各品種植株根系受到的凍害程度逐漸增加。由于各品種植株的遺傳特性不同，所以耐受低溫的程度也不同。其中，荊桑和選七九二在-20～-30 ℃相對電導率顯著增加，表明這兩個品種根系在此低溫脅迫范圍，受凍害程度較為嚴重。豐馳1號、豐馳2號、桂優(yōu)62、吳堡桑和構樹在-10～-20 ℃相對電導率顯著增加，表明在-10～-20 ℃低溫脅迫范圍內，5個品種根系受凍害影響較大，而在其他溫度范圍，相對電導率變化較為緩慢，說明其受凍害的影響較小。

圖1 不同品種桑樹和構樹根系相對電導率變化

2.2 不同品種桑樹和構樹相對電導率的Logistic方程擬合及LT50

根據不同低溫處理7個不同品種的相對電導率模擬得到Logistic方程相關系數均在0.88以上，擬合程度較好，故結果可靠，可信度較高。如表2所示，低溫脅迫下，半致死溫度范圍在-13.32～-28.31 ℃之間。以半致死溫度為標準，不同品種的抗寒性從強到弱為(即低溫致死溫度由低到高)的順序為荊桑>選七九二>豐馳2號>桂優(yōu)62>豐馳1號>吳堡桑>構樹，半致死溫度分別為-28.31、-20.88、-15.75、-15.33、-14.5、-14.42 ℃和-13.32 ℃，其中荊桑和選七九二的抗寒性顯著高于其他品種。

表2 電導率的回歸方程和半致死溫度

3 結論與討論

植物在遭受低溫傷害后，其細胞膜透性發(fā)生變化，電解質大量外滲，電導率增大，抗寒性強的植物，其透性增大的程度較慢，抗寒性弱的植物，透性增大的程度較快，通過測定各器官的電導率，可用以評價植物的抗寒性。由于遺傳基因不同，不同品種抗寒性存在明顯的差異，人工低溫脅迫處理后，由植物組織的電解質滲出率的測定直接體現細胞膜忍耐低溫的能力[10]。本實驗通過電導法，測定不同品種的根系的電解質滲出率，根據 Logistic 方程計算低溫半致死溫度，結果得到其根系抗寒性從強到弱(即低溫致死溫度由低到高)的順序為荊桑>選七九二>豐馳2號>桂優(yōu)62>豐馳1號>吳堡桑>構樹，半致死溫度分別為-28.31、-20.88、-15.75、-15.33、-14.5、-14.42 ℃和-13.32 ℃。

本實驗供試材料來源于榆林市林業(yè)研究所種質資源圃內，屬于榆林市榆陽區(qū)境內，1月是當地地溫最低的月份，當地2010-2020年1月份距地表5、10、15、20、40、80 cm處最低地溫11年均值分別是-8.32、-7.02、-5.83、-4.95、-2.93、0 ℃，2月和12月地溫均高于1月地溫(表3)。所測的荊桑等蛋白桑品種和構樹，根系半致死溫度在-28.31 ℃至-13.32 ℃之間，均低于土壤溫度，土壤的冬季低溫對植物根系基本構不成危險，與實際越冬表現相符。

表3 榆林市榆陽區(qū)2010-2020年地表下不同深度層土壤溫度 單位：℃

表4 榆林市榆陽區(qū)2010-2020年1月份地表土壤極端地溫 單位：℃

榆林市屬于寒冷地區(qū)，冬季可能出現極端低溫現象。當地榆陽區(qū)2010-2020年1月份距地表5、10、15、20、40、80 cm處地溫極端低溫分別是-15.9、-12.9、-11.8、-10.5、-6.9、-3.4 ℃(表4)。為實現蛋白桑在榆林市的安全越冬，大面積推廣栽植首選安全系數更高的荊桑和選七九二品種。