崔龍王雪松譚瑞張艷波陳蕾

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/中國農(nóng)業(yè)科技東北創(chuàng)新中心，吉林 長春 130000；2.吉林省智威苗木有限公司，吉林 公主嶺 136100)

杏為薔薇科(Rosaceae)李亞科杏屬(Armeniaca Mill.)植物，原產(chǎn)于我國，有3500余年的栽培歷史。杏果實成熟期早，風(fēng)味濃郁、酸甜適口，且富含胡蘿卜素及礦質(zhì)元素，具有防癌、抗癌功效，是重要的經(jīng)濟樹種。杏樹耐貧瘠、耐干旱，亦是我國三北防護林常用樹種。在我國北方地區(qū)，冬季寒冷，由于杏樹品種抗寒性的差異，樹體及枝條容易受到不同程度的凍害，成為杏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要限制因子。

果樹的抗寒性是描述果樹適應(yīng)或抵御寒冷氣候條件的能力，鑒定方法主要有電導(dǎo)法[1-4]、田間鑒定法[5]、恢復(fù)生長法[6]等。另外，抗寒性與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、保護酶活性、組織含水量、膜脂相變和細胞膜透性之間存在相關(guān)性，通過對上述指標(biāo)的測定，可以評價比較性品種的抗寒性。電導(dǎo)率法是低溫脅迫下植物的膜脂從流動液態(tài)鑲嵌相轉(zhuǎn)變成晶體固態(tài)相，使膜發(fā)生收縮，使鑲嵌于膜上的膜蛋白(酶)被固定，酶系統(tǒng)受到破壞，出現(xiàn)孔道或龜裂，喪失細胞膜的主動運輸和選擇通透的特性，膜內(nèi)可溶性物質(zhì)、電解質(zhì)大量向膜外滲透，破壞了細胞內(nèi)外的離子平衡。對龍眼、荔枝、梨和葡萄等抗寒性的研究表明，低溫脅迫下細胞膜滲透性隨溫度的降低而增加，且細胞膜滲透性與植物的損傷程度呈正相關(guān)，而與抗寒性呈負相關(guān)[7-10]。一般情況下，抗寒性強的植物組織在低溫脅迫下電解質(zhì)外滲較少，電導(dǎo)率變化較小，而抗寒性弱的植物組織在低溫脅迫下電解質(zhì)外滲較多，電導(dǎo)率變化較大。田間鑒定法是樹體自然越冬條件下，萌芽期在田間觀察樹體一年生枝條橫截面的木質(zhì)部、韌皮部及髓部的凍害程度。

研究杏種質(zhì)資源抗寒性的評價方法，對于篩選抗寒資源及育種具有重要意義。本研究通過對電導(dǎo)率法的測定條件進行優(yōu)化，測定杏種質(zhì)一年生枝條的電解質(zhì)滲出率，并與田間鑒定結(jié)果進行相關(guān)性分析，旨在摸索簡便、準(zhǔn)確性較高的抗寒性鑒定方法。同時，對供試的杏資源進行抗寒性鑒定及分級，以期為促進杏種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化和選育抗寒優(yōu)良品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所內(nèi)的國家果樹種質(zhì)(公主嶺)寒地果樹資源圃(N43°11′，E124°02′)。該園地處于中溫帶半濕潤地區(qū)大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫5.6℃，無霜期145d左右，年降水量780mm，年日照時數(shù)2556h。

1.2 試驗材料與方法

1.2.1 杏枝條電導(dǎo)率測定

試驗于2021年2月底進行。供試品種為乾安大杏和樺甸杏。在樹冠四周外圍采取3～5個粗細均勻、生長健壯的一年生枝條作為試材，采后帶回實驗室，在自來水流下沖洗3～5min去除枝條表面灰塵，再用去離子水沖洗2～3遍，用吸水紙吸干水分。將枝條剪成3～5mm厚的薄片，注意要避開芽眼部位，混合均勻后稱取2g放入50mL刻度試管中，加20mL去離子水，置于22℃的恒溫震蕩培養(yǎng)箱中浸提3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h和24h，測定待測液的初電導(dǎo)值C1(μS·cm-1)，篩選電解質(zhì)滲出相對穩(wěn)定的浸提時間。用篩選出的最佳浸提時間對供試品種進行煮沸1h使組織失活(封口水浴)，冷卻至室溫后測定其終電導(dǎo)值C2(μS·cm-1)。采用DDSJ-308A型電導(dǎo)儀測定電導(dǎo)值。試驗中用到的實驗儀器：XOYS-6050程序控溫低溫恒溫槽，南京先歐儀器制造有限公司；DDBJ-350電導(dǎo)率儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；HZ-9211KB恒溫振蕩器，太倉市科教器材廠；電子天平，美國雙杰兄弟有限公司；HH-數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇晶玻儀器廠。

1.2.2 杏抗寒性級別、凍害指數(shù)和電導(dǎo)率的相關(guān)性分析

供試品種分別為荷包杏、通榆大杏、油杏、麥黃杏、九臺晚杏、大黃杏、四條腿、丹麥黃杏和紅梅杏。測定9個品種一年生枝條的相對電導(dǎo)率、田間抗寒性指數(shù)和凍害級別，分析三者的相關(guān)性。

1.2.3 杏資源抗寒性的田間鑒定

2021年3月2日，田間調(diào)查杏一年生枝條抗寒性。供試材料為41份杏資源，遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號、遼杏3號、優(yōu)一、龍王帽、小杏梅、蘋果杏、樺甸1、荷包杏、遼杏5號、樺甸2、遼杏8號、垂枝杏、龍墾14號、李子杏、大白杏1、紅梅杏、北鎮(zhèn)白、李光杏、樺甸杏、大黃杏、通榆大杏、油杏、眉杏、雙山杏、九臺晚杏、金黃杏、同發(fā)杏、灣溝2號、乾安大杏、伊通紅杏、大白杏2、灣溝3號、麥黃杏、丹麥黃杏、四條腿、國仁。選取3株樹齡相同、長勢較一致的樹作為供試樹，在樹冠外圍采取10個粗細均勻、生長健壯的一年生枝條作為試材，將每條等分成3段，在每段上部1/3處田間肉眼觀察木質(zhì)部、韌皮部及髓部的凍害程度，根據(jù)凍害程度參照《杏種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》將凍害癥狀進行分級鑒定。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

測定和田間觀察到的數(shù)據(jù)采用Excel軟件數(shù)據(jù)處理，DPS軟件進行統(tǒng)計分析。具體分級標(biāo)準(zhǔn)參照《杏種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，相對電導(dǎo)率及凍害指數(shù)計算公式：

相對電導(dǎo)率=(初電導(dǎo)-蒸餾水電導(dǎo))/(終電導(dǎo)-蒸餾水電導(dǎo))×100%

凍害指數(shù)(%)=∑(凍害級株數(shù)×凍害級值)/(調(diào)查總株數(shù)×凍害最高級值)×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 抗寒性鑒定期間溫度監(jiān)測情況

2020年12月初—2021年2月末，持續(xù)監(jiān)測試驗園的溫度，以期掌握溫度變化及最低溫出現(xiàn)的時間。由圖1可知，低于-25℃氣溫在12月中旬出現(xiàn)，監(jiān)測期間3個最低氣溫出現(xiàn)在1月7日、1月18日和2月1日，溫度分別為-28℃、-27℃和-26℃。1—2月，全天氣溫低于-20℃有1d，低于-15℃共有4d。東北地區(qū)低溫主要集中在1月和2月上旬，經(jīng)過此段時間的低溫，杏一年生枝條進入深度休眠，獲得了最大抗寒力，此時其抗寒力差異主要由遺傳差異引起，此時鑒定可以較精確地確定不同品種資源由遺傳引起的抗寒力差異。通過對溫度監(jiān)測的結(jié)果，得出采樣時間為2月末枝條已經(jīng)獲得最大抗寒力。

圖1 抗寒性鑒定期間最高溫和最低溫

2.2 浸提時間對杏一年生枝條初電導(dǎo)值的影響

在電導(dǎo)率測定中，枝條浸提的時間直接影響電導(dǎo)值。通過對2個杏品種一年生枝條不同浸提時間的初電導(dǎo)值測定，得出初電導(dǎo)值呈現(xiàn)出隨搖動浸提時間增加而先升高后降低的趨勢，見圖2。乾安大杏在浸提搖動15h時出現(xiàn)初電導(dǎo)值高峰324μS·cm-1，與3～12h處理差異顯著，但隨著浸提時間的增加，初電導(dǎo)值增幅減小，與15～24h處理差異不顯著。樺甸杏表現(xiàn)為搖動浸提18h時初電導(dǎo)值高峰274μS·cm-1，初電導(dǎo)值變化趨勢與乾安大杏相似。通過2個杏品種一年生枝條初電導(dǎo)值的測定得出，搖動浸提18～24h測定值表現(xiàn)較為穩(wěn)定，且搖動時間與初電導(dǎo)值皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.9056，表明二者呈正相關(guān)。因此，結(jié)合試驗時間和成本，選擇搖動浸提時間以18h為宜。

圖2 浸提時間對杏一年生枝條初電導(dǎo)值的影響

2.3 杏一年生枝條田間抗寒性級別、凍害指數(shù)和電導(dǎo)率的相關(guān)性

對9個杏品種進行田間凍害等級調(diào)查，品種間抗寒性存在差異。發(fā)生1級凍害的有3個品種，發(fā)生2級凍害的品種有2個，發(fā)生3級凍害的品種有2個；對9個杏品種相對電導(dǎo)率測定表明，不同品種田間受凍害程度及一年生枝相對電導(dǎo)率存在差異，但變化趨勢與田間凍害平均等級一致，皮爾森相關(guān)系數(shù)為0.713，二者呈正相關(guān)；各品種一年生枝相對電導(dǎo)率與田間凍害指數(shù)趨勢一致，皮爾森相關(guān)系數(shù)為0.715，二者呈正相關(guān)，見圖3。

圖3 杏一年生枝條田間抗寒性、電導(dǎo)率和凍害指數(shù)

2.4 杏種質(zhì)田間凍害等級劃分

通過對41份杏種質(zhì)進行田間凍害指數(shù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，抗寒性較強的種質(zhì)有11份，分別為遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號、遼杏3號、優(yōu)一、龍王帽、小杏梅、蘋果杏和樺甸1，凍害指數(shù)<30，枝條表現(xiàn)為無凍害、髓或木質(zhì)部有凍害，其他組織無凍害；抗寒性中等的有22份種質(zhì)，凍害指數(shù)為30～60，表現(xiàn)為髓或髓周圍有凍害，呈黃色，后生木質(zhì)部局部凍害；抗寒性弱的杏種質(zhì)有8份，凍害指數(shù)>60，表現(xiàn)為髓褐色，次生木質(zhì)部、髓射線與皮層交界處的初生木質(zhì)部凍害較重，具體品種見表1。

3 討論與結(jié)論

果樹抗寒性鑒定是一個復(fù)雜的過程，需要綜合考慮多個方面的因素。在眾多抗寒性的測試方法中，最為傳統(tǒng)、應(yīng)用廣泛的是田間抗寒性鑒定法。生長狀況測試法和凍害指數(shù)調(diào)查法主要應(yīng)用于適應(yīng)種植區(qū)域判定、極端氣候造成的重大冷凍災(zāi)害調(diào)查時的測試評價方法[11]。人工模擬寒凍天氣鑒定果樹抗寒冷性的應(yīng)用越來越多[12-14]，應(yīng)用較多的是離體枝條、花器官冷凍法，但由于果樹樹體高大，對全株冷凍法的應(yīng)用較少。電解質(zhì)滲出率法和生物電阻抗圖譜法[15]的應(yīng)用范圍均較寬廣，無論是在全株冷凍法或離體器官冷凍法研究植物抗寒性時都可使用，可用于不同的植物組織或器官，如芽、葉、莖和根。在實際操作過程中，可以結(jié)合田間鑒定法和室內(nèi)鑒定法，通過觀察和檢測果樹的外部性狀、細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理代謝指標(biāo)以及基因表達等多方面的信息來綜合評估其抗寒性。這些方法不僅為果樹抗寒生理的深入研究提供了依據(jù)，也為抗寒品種的選育和鑒定提供了實用的手段。

本文通過對杏一年生枝條相對電導(dǎo)率測定條件進行優(yōu)化，得出浸提18h初電導(dǎo)值趨于穩(wěn)定。對田間抗寒性鑒定等級、凍害指數(shù)和相對電導(dǎo)率進行比較分析，同一品種3個指標(biāo)趨勢較一致，皮爾斯相關(guān)系數(shù)都在0.7以上，呈正相關(guān)。因此，本文認為，田間抗寒性鑒定方法適用于快速評價杏種質(zhì)在田間自然越冬條件下抗寒力的強弱。同時，通過對資源圃保存的41份杏種質(zhì)進行田間抗寒性鑒定，篩選出抗寒性較強的杏種質(zhì)11份，分別為遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號、遼杏3號、優(yōu)一、龍王帽、小杏梅、蘋果杏和樺甸1，為抗寒杏品種培育、親本選擇提供理論支持，進而優(yōu)化寒冷地區(qū)杏品種的種植結(jié)構(gòu)，提高杏樹的種植效益。