黄叶银杏新品种‘万年金’区域化试验

2012-01-05 09:03祝遵凌曹福亮孟凡军郁万文
中南林业科技大学学报 2012年12期
关键词:叶色黄叶绿叶

祝遵凌,曹福亮,孟凡军,郁万文

(南京林业大学,a.风景园林学院; b.森林资源与环境学院,江苏 南京 210037)

黄叶银杏新品种‘万年金’区域化试验

祝遵凌a,曹福亮b,孟凡军a,郁万文b

(南京林业大学,a.风景园林学院; b.森林资源与环境学院,江苏 南京 210037)

以黄叶银杏新品系‘万年金’Ginkgo BilobaL. ‘Wannianjin’ 嫁接苗为试验材料,以绿叶银杏(CKL)为对照,在湖北省安陆市(1#)、江苏省南京市(2#)、北京市四季青镇(3#)进行区域化试验。结果表明:‘万年金’在1#、2#、3#试验地均生长良好,但在3#试验地春季易受风害而出现叶缘枯萎现象; 3#试验地‘万年金’全年色相参数b*相对较高;且生长期内叶色Lab值变化频率较1#和2#试验地低,因此在3#试验地‘万年金’观赏期较其他两地长,更适合作为观赏苗木进行推广;在1#和2#试验地‘万年金’的生长期、苗木生长速率、叶黄酮单叶与单枝有效经济产量显著高于3#试验地。因此在1#和2#试验地更适合将‘万年金’以叶用为目的进行推广。

黄叶银杏;区域化;物候期;叶黄酮含量

银杏Ginkgo BilobaL.是我国特有的多用途生态经济树种,其叶、花、果、材均可利用,同时具有极佳的观赏价值[1-4]。黄叶银杏新品系‘万年金’Ginkgo BilobaL. ‘Wannianjin’属芽变品种,叶色变异显著,且连续多年观察发现其遗传性状稳定,现对该新品系进行区域化试验,研究‘万年金’在3个试验地的物候期、叶色变化规律、苗木年生长特性、次生代谢产物含量等指标差异,确定‘万年金’在不同地区的生长差异、生态经济价值、适宜推广模式,以其为日后的大规模区域化试验和大面积推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

1#试验地位于湖北省安陆市王义贞镇,属亚热带季风温湿气候,年平均气温17.5 ℃,年极端高温44.5 ℃,年均降雨量1 100 mm。

2#试验地位于南京林业大学银杏园,属亚热带季风气候,四季分明,雨量充沛,年平均气温15.7 ℃,年极端高温43 ℃,极端低温-14 ℃,年均降水量1 021.3 mm,无霜期较长。

3#试验地位于北京海淀区四季青镇,属暖温带半湿润大陆性季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,年平均气温14 ℃,年极端高温42 ℃,极端低温-27.4 ℃,年均降雨量483.9 mm,全年无霜期180~200 d。

1.2 试验材料

黄叶银杏新品系‘万年金’Ginkgo Biloba L.‘Wannianjin’属芽变品种,叶色变异显著,且连续多年观察发现其遗传性状稳定。选用黄叶银杏新品系‘万年金’嫁接三年的嫁接苗作为供试材料,砧木及接穗规格基本一致,长势均匀一致且无病虫害,并以同一植株上的同龄嫁接绿叶银杏作为对照。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 物候期观测

在每个试验地小区随机选取3株银杏苗木挂牌标记,进行正常的管理养护[5]。自3月中旬开始连续观测记录两种银杏的萌动时间、展叶时间、叶色变化时间、落叶时间,同时观测苗木在不同试验地的适生状况和病虫害情况。

1.3.2 叶片颜色年动态变化规律

自4月下旬开始,每隔30 d测定各试验地挂牌苗木的标记叶片(试验过程中如叶片凋落,选取位置相近叶片重新标记)的颜色,于晴天上午9点进行测定,首先用英国皇家比色卡记录叶色,并用SONY DSC-HX1数码相机近距离(60 cm)拍照[6-7],选用Photoshop软件描绘两种银杏的叶色差异彩块图,并进行Lab值统计分析。

Lab法:叶片颜色是由明度参数L*、色相参数a*和色相参数b*复合而成,其中L*反映叶片光泽明度,L*值越小,亮度越低;a*反映红色程度,a*值越大,叶片越红,反之越绿;b*反映黄色程度,b*值越大,黄色程度越深[8-9]。

1.3.3 苗木生长指标测定

2011年8月采集各试验地挂牌苗木使用钢卷尺和游标卡尺测定标记银杏的1~3年生枝条的长度和粗度;随机选取标记植株各类型短枝,统计不同类型短枝的平均节间长、最高叶片数,每个指标测定10次重复。

同时采集各试验地挂牌苗木枝条顶部叶8~10片,用冰盒储藏带回试验室后迅速称量鲜重,并用Epson twain pro扫描仪(加拿大)扫描叶长、叶宽和叶面积,然后将样品置于70 ℃恒温烘箱内烘干至恒重,称量叶片干重[10]。叶厚度测定采取电镜扫描法[11-12]。

比叶重(Leaf mass per area,LMA)=叶干重/叶面积。

1.3.4 次生代谢产物黄酮含量(HPLC)的测定

2011年8月采集各试验地挂牌当年生新梢中上部10~15片完全展开叶,用冰盒带回试验室后迅速在110 ℃恒温烘箱中杀青10 min,然后转入65 ℃烘至恒重,研磨过40目筛备用,干燥后用电子天平准确称取0.5 g,用滤纸包装好,在索氏提取器中加石油醚回流提取2 h,弃去溶剂,待药渣挥干后加入甲醇回流提取4 h,提取液蒸干,残渣加25%甲醇∶盐酸溶液(4∶1)混合液25 mL,加热回流0.5 h,用甲醇转移至50 mL容量瓶中待用。分别准确吸取对照品溶液和供试品溶液各10 μL,注入液相色谱仪测定,统计槲皮素、山柰酚和异鼠李素的含量,按下式计算单位质量总黄酮含量、叶中总黄酮含量单叶/单枝条有效经济产量[12-14]。

单位质量总黄酮含量=2.51×(槲皮素含量+山柰酚含量+异鼠李素含量);

叶中总黄酮单叶/单枝有效经济产量=单叶/单枝生物量×单位质量总黄酮含量。

2 结果分析

2.1 两种银杏物候期的区域化差异

对3个试验地两种银杏定期物候观测发现:两种银杏在3个试验地均生长良好,且在3个试验地均无病虫害。同一试验地两种银杏差异较小,但3个试验地的银杏叶片物候期存在较大差异。

湖北省安陆市、江苏省南京市、北京市四季青镇3个试验地银杏叶芽萌动时间分别为3月27日、3月29日、4月5日;展叶时间分别为4月5日、4月6日、4月13日;6月20日之后叶片生长趋于缓慢, ‘万年金’叶色逐渐转为浅绿色,且3#试验地‘万年金’叶片易受风害出现叶缘枯萎;落叶时间分别为12月5日、11月28日、11月17日。可见,南方温暖地区银杏物候期提前,生长较好且生长期较长;北方寒冷地区生长期较短,略受风害且出现叶缘枯萎现象,但未影响其生长。

2.2 两种银杏叶片颜色变化规律区域化差异

湖北安陆市两种银杏叶色变化差异明显,黄叶银杏‘万年金’叶片颜色变化经历由黄转浅绿再变黄的过程,而绿叶银杏叶片颜色变化仅由绿转黄,其中颜色参数Lab及叶色变化过程见图1。黄叶银杏‘万年金’叶色年动态变化过程中,a*值前期下降幅度较小,10月份之后迅速升高;L*值和b*值变化趋势相同,基本呈现出先降低后升高趋势,但后期最高值低于4~5月份展叶初期值,即4~5月份值达最高值,此时黄叶银杏叶片光泽明亮度最高、黄色程度最高。绿叶银杏叶色动态变化过程中,a*呈现显著上升趋势,L*值和b*值变化趋势呈现前期稳定后期迅速升高趋势,9月份之后显著升高,说明此时绿叶银杏开始进入秋季变色期,叶片较黄且明度较高。

江苏南京市两种银杏叶片颜色参数及叶色变化如图2所示,与湖北安陆市银杏的叶色变化基本相同。主要差别表现在:黄叶银杏‘万年金’a*值仅呈现升高趋势,4~8月份基本维持稳定,L*值和b*值前期下降幅度更明显;绿叶银杏L*值和b*值最低值出现于9月份。

图1 湖北安陆市两种银杏叶色变化规律Fig. 1 Leaves color variations of two varieties of G. biloba in Anlu city, Hubei province

图2 江苏南京市两种银杏叶色变化规律Fig. 2 Leaves color variations of two varieties of G. biloba in Nanjing city, Jiangsu province

北京市四季青镇两种银杏叶片颜色参数及叶色变化如图3所示,可见绿叶银杏与上述两地绿叶银杏颜色变化基本一致,但黄叶银杏‘万年金’色相参数a*变化规律同上述两地差异较大,a*值全年基本稳定且较其他两地区的大,这与该地区黄叶银杏叶色较其他两地更黄相一致。

图3 北京市两种银杏叶色变化规律Fig.3 Leaves color variations of two varieties of G. biloba in Beijing city

对3个试验地黄叶银杏‘万年金’不同时间颜色参数方差分析见表1,安陆和南京地区叶色参数Lab值在8个月生长期内有5~6级颜色变化差异,前期颜色变化频率较快,4月与5月颜色差异明显,6月份之后逐渐接近绿色,变化频率开始降低,可见安陆和南京地区黄叶银杏4~5月份为最优观赏期,之后迅速进入漫长的转绿过程。而北京地区‘万年金’叶色参数值在8个月生长期内仅有3级颜色变化差异,且4月份与5月份颜色差异不显著,7~9月份颜色差异也不显著,可见北京地区黄叶银杏最优观赏期更长。

表1 不同月份黄叶银杏叶色相参数方差分析†Table 1 Variance analysis of leaf color parameters of golden-leaf Ginkgo in different months

2.3 两种银杏苗木生长特性的区域化差异

2. 3.1 叶片生长指标的差异

银杏叶片的各项生长指标能直接影响其叶片经济价值的高低。对3个试验地两种银杏材料分析表明:不同地区同种银杏以及相同地区不同银杏材料间叶片生长相关指标差异明显。图4为不同地区银杏叶片生长特性指标值,可知5项指标变化规律基本一致,且具有一定的相关性。

图4 两种银杏叶片生长特性指标差异Fig.4 Differences of growth characteristics between leaves of two kinds of G. biloba

绿叶银杏各项指标在不同地区间差异不明显,而黄叶银杏‘万年金’各项指标在不同地区差异较大。北京黄叶银杏‘万年金’叶片各项指标明显小于安陆和南京两地区,如北京黄叶叶面积仅为安陆黄叶的65.46%。同地区银杏叶长、叶宽、叶厚、叶面积、叶比重5项指标,均为黄叶银杏>绿叶银杏,叶长指标差异相对较小,北京黄叶叶片长度仅为北京绿叶的1.08倍,其他指标差异相对较大,安陆黄叶叶面积是安陆绿叶的1.95倍。可见黄叶银杏‘万年金’叶片生长指标受不同地区间生态环境影响明显,不同地区间差异较大,不同地区黄叶银杏‘万年金’叶片大小顺序为安陆黄叶>南京黄叶>北京黄叶;黄叶银杏‘万年金’的变异特性不仅体现于叶色与绿叶银杏差异明显,其叶形总体呈现叶片宽而短(长/宽值较小)的特征,叶片生长速率较快,叶面积大且叶片肥厚,叶比重相对较高。

2.3.2 枝条生长指标的差异

不同地区两种银杏材料枝条生长特性如图5所示。分析表明:枝条生长指标在两种银杏材料间和不同地区间差异性小于叶片生长指标,这可能与生态环境因子对银杏枝条生长特性指标的影响相对较小有关。

图5 两种银杏枝条生长特性指标差异Fig.5 Differences of growth characteristics between two kinds of G. biloba’s branches

3项枝条生长指标均呈现出不一致的变化规律,三地区间相比,枝条长度生长量在三地区间的顺序为南京>安陆>北京,北京地区较其他两地区略短,该地区黄叶银杏‘万年金’枝条长度分别为南京和安陆地区的91.6%、92.7%;短枝平均叶片数在三地区差异较小;枝条平均节间长在三地间的顺序同样为南京>安陆>北京,可见北京地区枝条短且节间长较短。

枝条生长指标在银杏材料间差异较为明显,枝条长度生长量、短枝最高叶片数和平均节间长均为黄叶银杏>绿叶银杏,南京黄叶银杏‘万年金’枝条均长为南京绿叶的1.14倍;可见黄叶银杏‘万年金’总体枝条生长势高于绿叶银杏,枝条生长比绿叶银杏相对较快。

2.3.3 枝叶物质积累的差异

由表2可知,叶片和枝条干物质量积累规律相似,黄叶银杏‘万年金’枝叶干物质量积累明显较绿叶银杏高,同地区绿叶银杏叶片干物质积累均为黄叶银杏‘万年金’的50.44%;北京地区枝叶干物质积累明显低于其他两地区,北京市黄叶和绿叶叶片干物质积累分别为南京地区的71.89%、86.72%,而北京市黄叶和绿叶枝条干物质积累分别为安陆地区的85.21%、90.23%,可见不同地区银杏枝叶干物质积累差异明显,南京>安陆>北京,且黄叶银杏‘万年金’枝叶干物质积累量较高。

表2 两种银杏物质积累指标差异Table 2 Differences of material accumulation between two kinds of G. biloba

2.3.4 两种银杏次生代谢产物黄酮含量的区域化差异

2.3.4.1 单位质量叶黄酮含量的差异

不同地区银杏叶片黄酮含量差异分析见表3。两种银杏单位质量叶片的总黄酮含量在两种银杏和不同地区间差异略有差异,如黄叶银杏‘万年金’总黄酮平均较绿叶银杏低7.66%;单位质量叶片槲皮素含量在两种叶色银杏和不同试验地间差异较大,总体呈现“黄叶银杏>绿叶银杏、安陆>南京>北京”的规律,如黄叶银杏槲皮素平均较绿叶银杏低22.10%。

黄叶银杏‘万年金’单位质量叶片的山奈酚和异鼠李素含量较绿叶银杏高,如在安陆、南京、北京地区黄叶银杏单位质量叶片山奈酚含量分别为绿叶银杏的96.6%、98.4%、100%,在不同地区间呈现“南京>安陆>北京”的规律性。

可见黄叶银杏‘万年金’含量略低主要是因槲皮素含量过低造成的。三地区相比较,安陆和南京两地区差异较小,北京地区两种银杏材料的总黄酮醇苷含量相对较低,可见两种银杏材料单位质量叶总黄酮含量与银杏材料和生态因素有一定的相关性。

表3 两种银杏单位质量叶黄酮醇含量差异Table 3 Flavonids contents of two varieties of G. biloba leaves

2.3.4.2 叶总黄酮单叶与单枝有效经济产量的差异

叶总黄酮单叶与单枝有效经济产量的高低是由单位质量叶中总黄酮含量(mg/g)、单叶干重(g)、单枝有效叶片数(片)等相关指标所决定的[15-16],见图6。分析表明:虽然黄叶银杏‘万年金’单位质量叶中总黄酮含量相对较低(平均较绿叶银杏低7.66%),但由于其叶片干重较高,且枝条有效叶片数较多,导致黄叶银杏叶总黄酮单叶及单枝有效经济产量显著高于绿叶银杏。安陆、南京、北京地区黄叶银杏依次为绿叶银杏的1.99、1.85、1.54倍。在各地区间,北京地区银杏因单位质量叶总黄酮含量、单叶干重显著低于其他两地,导致该地叶总黄酮单叶与单枝有效经济产量较低,总黄酮醇苷的影响因子有待于进一步研究,从而更好地为生产实践提供指导。

3 结论与讨论

黄叶银杏‘万年金’在湖北安陆市(1#)、江苏南京市(2#)、北京四季青镇(3#)均适合生长,生长期和苗木生长速率在不同试验地存在一定差异(1#>2#>3#)。其中‘万年金’在1#和2#试验地生长期较长,且生长速率更快,这一特点在叶片生长指标上的表现更为明显;在3#试验地生长速率稍慢,且春季容易受风害而出现叶缘枯萎现象;在1#、2#、3#试验地均无病虫害出现。与绿叶银杏相比,黄叶银杏‘万年金’变异特性不仅表现为叶色变异明显,叶片形状短而宽,同时叶大而厚、叶比重较高,这可能与其生长速率相对较快,具有较强的积累有机质能力相关。

图6 两种银杏单叶与单枝有效经济产量差异Fig. 6 Economical yield of totol fl avonids per leaf and branch in two kinds of G. biloba

黄叶银杏‘万年金’在各试验地的最佳观赏期不同,在1#、2#、3#试验地均为春季叶色金黄,入夏后金黄性状减弱至浅黄色,但3#试验地生长期内叶色Lab值变化频率较低(三级),小于1#和2#试验地变化频率(五~六级),全年色相参数b*相对较高(黄色成分高),在3#试验地观赏期较其他两地长。因此3#试验地更适合将黄叶银杏‘万年金’以观赏苗木为目的进行推广。

黄叶银杏‘万年金’单位质量叶片的次生代谢产物黄酮含量在3个试验地差异较小,但显著低于绿叶银杏,但由于1#、2#、3#试验地两种银杏的叶片干重和单枝有效叶片数差异较大,导致黄叶银杏‘万年金’叶总黄酮单叶和单枝有效经济产量在3个试验地差异较大,2#>1#>3#,且黄叶银杏>绿叶银杏,可见黄叶银杏‘万年金’作为叶用品种市场潜力巨大,且2#、1#试验地更适合将‘万年金’作为叶用品种进行推广。

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Regional trials of golden-leaf Ginkgo ‘Wannianjin’

ZHU Zun-linga, CAO Fu-liangb, MENG Fan-juna, YU Wan-wenb
(a. College of Landscape Architecture, b. College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University,Nanjing 210037, Jiangsu, China)

Golden-leafGinkgografted seedlings have been used as the experimental materials, and green-leafGinkgoof the same age in the same grafting plants (CKL) as the control. The regional trials ofGinkgonew strains were carried out in three experimental fi elds,Anlu city of Hubei province (1#), Nanjing of Jiangsu province (2#) and Beijing (3#). The results show that the golden-leafGinkgo‘Wannianjin’ grew well in the three experimental fields, but the leaf margin of ‘Wannianjin’ withered because of the wind damage in Spring in 3# experimental fi elds. During the growth period, the annual parameters of hue b* in 3# experimental fi elds was higher than others, and the changing frequency of LLab in 3# experimental fi elds was much lower than that in 1# and 2# experimental fi elds.Because of the longer ornamental duration, the ‘Wannianjin’ seedlings were more suitable for ornamental planting in 3# experimental fi eld than other two fi elds. The growth rates, growth period and effective economic yields ofGinkgofl avonoid of single leaf and single branch in 1# and 2# experimental fi elds were signif i cantly higher than that in 3# experimental fi eld. So the ‘Wannianjin’ was more suitable for leaf-using in 1# and 2# experimental fi elds.

golden-leafGinkgo; regionalization; phenophase; leaf fl avonoid content

S792.95

A

1673-923X(2012)12-0125-07

2012-10-10

国家自然基金项目”银杏高密度分子遗传图谱构建及叶相关性状的QTL作图”(31170627)

祝遵凌(1968-),男,河南固始人,博士,副教授,主要从事园林植物应用、园林植物栽培理论与实践等方面研究;E-mail:zhuzunling@yahoo.com.cn

曹福亮(1957-),男,江苏姜堰人,教授,博士生导师,主要从事经济林栽培的研究

[本文编校:文凤鸣]

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