应用电导率法及Logistic方程测定6种观赏海棠的抗寒性

韩玲玲++韩志强++杨强胜++吐娜木拉++李娟娟

摘要 以包头地区引种的6个观赏海棠品种一年生休眠枝为试材，采用电导率法研究低温胁迫下6种观赏海棠电解质外渗的变化，并利用Logistic方程对变化曲线进行拟合，分别计算各海棠的半致死温度（LT50）。结果表明：引进的6个观赏海棠品种的抗寒性有显著差异，相对电导率随着处理温度的降低呈“S”形上升，拟合出Logistic方程拐点对应的温度即为半致死温度，各海棠品种抗寒性强弱顺序为：红宝石>珍珠>亚当>西府海棠>钻石>绚丽，半致死温度分别为-29.99、-26.59、-24.51、-22.26、-21.04、-17.71 ℃。

关键词 观赏海棠；抗寒性；相对电导率；Logistic方程；半致死温度

中图分类号 S686 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）12-0150-02

Measurement of Cold Tolerance in Six Ornamental Crabapple Based on Electrical Conductivity Method Combining with Logistic Equation

HAN Ling-ling 1 HAN Zhi-qiang 2 YANG Qiang-sheng 1 TU Na-mu-la 1 LI Juan-juan 1

（1 Baotou Landscape Science and Technology Institute of Inner Mongolia Autonomous Region，Baotou Inner Mongolia 014010； 2 Agricuture Forest and Water Bureau in Kun District of Baotou City）

Abstract Taking one-year-old dormant branches of six introduced ornamental crabapple in Baotou as test materials，electrical conductivity method was used to determine the change of relative electric conductivity of six cultivars ornamental crabapple under the condition of low temperature，and Logistic equation was used to fit it and then calculate their respective semi-lethal temperature（LT50）. The result showed that the cold tolerance had significant differences in six cultivars ornamental crabapple.The relative electric conductivity of six cultivars ornamental crabapple increased as a S-curves with the decrease of temperature，and the S-curves inflection point temperature. From these，the cold tolerance（from strong to weak） were as following：Hong Baoshi>Zhen zhu>Ya dang>Xi fuhaitang>Zuan shi>Xuan li. The corresponding semi-lethal temperature was -29.99 ℃，-26.59 ℃，-24.51 ℃，-22.26 ℃，-21.04 ℃ and -17.71 ℃，respectively.

Key words ornamental crabapple；cold tolerance；relative electric conductivity；Logistic equation；semi-lethal temperature

观赏海棠为蔷薇科苹果属落叶小乔木，其花、果、叶、树形均具有较高的观赏价值，对改善我国北方地区园林绿化树种单调和生态多样性不足的现状具有重要意义，近年来在北方园林绿化中被广泛应用，成为观赏果树领域的典型代表[1-3]。包头市属典型的北方城市，冬季寒冷，持续时间较长，且倒春寒严重，低温成为观赏海棠在包头地区园林绿化中进一步推广的最主要限制因子。在低温胁迫下，植物组织形态和生理过程会发生一系列变化，以增强对寒害的耐受力[4]。因此，对包头引种观赏海棠的抗寒性研究具有现实意义。本研究通过对引入包头地区的6个观赏海棠品种在低温胁迫下相对电导率的变化规律及半致死温度的测定，将其作为快速鉴定观赏海棠不同品种抗寒性的重要指标，为进一步研究观赏海棠不同品种抗寒性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料是包头市引种的6个观赏海棠品种，分别是红宝石、西府海棠、绚丽、钻石、亚当和珍珠，栽植于包头市园林科技研究所试验基地。栽培过程未使用任何植物生长调节剂，土壤为砂壤土，有良好的灌溉条件，管理水平中等。

1.2 试验方法

1.2.1 取样方法。于2015年1月5日取样，每个品种选取生长健壮、生长一致的植株10株，以树干为中心选取树冠外围生长势良好、木质化程度一致的一年生休眠枝，剪成20～30 cm的小段，用湿纱布包好，带回实验室。将枝条分成7份，用自来水冲洗干净，然后用去离子水冲洗2遍，用吸水纸吸干水分，备用。endprint

1.2.2 低温胁迫处理。将处理好的枝条分别放入保鲜袋中，置于低温冰箱内，进行梯度降温冷冻处理。降温梯度分别为 -10、-15、-20、-25、-30、-35 ℃，共6个处理，以4 ℃作为对照温度（CK）。降温速度10 ℃/h，降到所需要温度后维持24 h，然后取出1份枝条在4 ℃解冻24 h。试验设3次重复，每次重复平行测定3次。

1.2.3 电导率的测定。参照前人的试验方法[5-6]，用电导仪进行电导率测定。将试验材料用去离子水冲洗2遍，再用吸水纸吸干水分，避开芽眼，剪成2～3 mm的薄片，混合均匀，称取1 g放入试管中，加20 mL去离子水，在室温下静置24 h，之后用电导仪测定初电导值（E1）和空白电导值（E空白1）；封口后将试管置于水浴锅沸水浴30 min，组织死亡和电解质释放稳定后静置6 h，测定终电导值（E2）和空白电导值（E空白2）。用公式计算相对电导率（REC）：

1.2.4 Logistic方程和低温半致死温度。为了考察低温胁迫处理条件下海棠枝条的相对电导率与抗寒性的关系，利用Logistic方程来拟合处理温度与相对电导率，即：

1.3 数据处理

利用SPSS17.0软件进行数据分析及方程拟合，利用Microsoft Excel作图。

2 结果与分析

2.1 不同低温处理下各海棠品种相对电导率的变化

6个品种海棠枝条在不同温度条件下的相对电导率如图1所示。随着处理温度的不断降低，6个品种海棠枝条相对电导率的变化趋势基本一致，均呈先缓慢上升，后急剧升高，最后趋于稳定的“S”型变化趋势，即开始时随着温度的降低缓慢增加，表明各海棠品种在此范围内能够较好地适应，但温度降到-25～-15 ℃时，各品种海棠枝条相对电导率开始急剧升高，并且随着温度进一步降到-30～-35 ℃时，相对电导率趋于稳定，表明此时细胞已经受到严重伤害。可以预见，随着温度的持续降低，相对电导率将继续增大，直至接近100%，此时细胞质膜完全被破坏。

由表1可以看出，随着温度的降低，不同品种海棠枝条的相对电导率差异显著。当温度由4 ℃降至-10 ℃时，西府海棠、绚丽、钻石和亚当的相对电导率均有小幅度升高，但红宝石和珍珠的相对电导率有所下降，表明4 ℃的低温锻炼相应地提高了红宝石和珍珠的抗寒性。当温度由4℃降至-35℃时，6个品种海棠枝条相对电导率增加幅度由大到小依次为绚丽、钻石、西府海棠、、亚当、珍珠和红宝石，分别增加了40.07、39.97、38.74、38.03、31.84、26.43个百分点。由此可以看出，红宝石的增加幅度最小，尤其随着温度的降低，其相对电导率显著低于其他海棠品种；绚丽的相对电导率值和增幅均最大。在相同的低温条件下，电解质渗出的多少，与植物的抗寒性有一定的关系，一般来说，电解质渗出的越少，其抗寒性越强。由此推断6个品种海棠抗寒性强弱依次为红宝石、珍珠、亚当、西府海棠、钻石和绚丽。

2.2 低温处理下不同海棠品种Logistic方程的建立及半致死温度的确定

根据海棠枝条相对电导率拟合Logistic方程，确定不同海棠品种的低温半致死温度，结果见表2。从Logistic方程拟合结果可以看出，相关系数R2都在0.979以上，呈极显著水平，说明在该抗寒研究中，Logistic方程的拟合结果是可靠的，精确度也比较高。在低温胁迫下，红宝石的半致死温度最低，为-29.99 ℃，其次为珍珠海棠，为-26.59 ℃；亚当、西府海棠和钻石的半致死温度居中，分别为-24.51 ℃、-22.26 ℃和-21.04 ℃；绚丽海棠的半致死温度最高，为-17.71 ℃。这说明红宝石的抗寒性最强，其次为珍珠、亚当、西府海棠和钻石，绚丽海棠的抗寒性最差，这一结果与6个海棠品种的相对电导率结果基本一致。

3 结论与讨论

细胞膜是防止细胞外的物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使细胞内各种生化反应能够有序运行[7]。低温胁迫首先受到伤害的部位就是细胞膜。20世纪70年代，Lyons研究发现，植物在遭受低温伤害后，其膜透性发生变化，电解质大量外渗，电导率增大，抗寒性强的植物，其透性增大的程度较慢；反之，抗寒性弱的植物，透性增大的程度较快，通过测定各器官的电导率，可用以评价植物的抗寒性[8]。吴经柔[9]验证了植物在不同低温条件下，可使细胞膜透性发生改变，并把电解质渗出作为苹果抗寒性测定的生理指标。熊佑清等[10]、张纪林等[11]分别对大叶黄杨和冬青在不同低温条件下的电导率进行测定，结果均表明：经过低温胁迫后，抗寒性弱的植物细胞膜伤害大，导电性大，反之，电导率越小。本试验研究表明，经过低温胁迫后各品种海棠枝条细胞膜的透性均发生了显著变化。各品种的相对电导率都随着温度的下降而升高，但不同海棠品种电导率的增加幅度差异显著。根据不同低温处理电导率的变化确定6个海棠品种的抗寒性强弱顺序依次为红宝石>珍珠>西府海棠>亚当>钻石>绚丽。

半致死温度通常指有50%或者以上试材没有发生冻死的最低温度。Sukumaran等[12]提出以电解质渗出率为50%时所对应的温度为半致死温度，但是在实际应用中误差较大。刘友良等[13]利用植物组织在一系列低温条件下的电解质渗出率配以Logistic方程，利用方程拐点温度作为组织的半致死温度，结果较为可靠。徐传保等[14]、金孝芳等[15]、刘艳萍等[16]通过对竹子、茶树和广玉兰等植物在不同温度下的相对电导率的测定，配合Logistic方程对各植物的半致死温度进行拟合，结果表明：随着处理温度的不断降低，各植物的相对电导率呈“S”形变化曲线，半致死温度可以有效地评价植物的抗寒性，半致死温度高，说明植物的抗寒性差，反之，抗寒性强[14-16]。本研究结果，红宝石、西府海棠、绚丽、钻石、亚当和珍珠的半致死温度分别是-29.99、-22.26、-17.71、-21.04、-24.51、-26.59 ℃，所以半致死温度反映出各品种的抗寒性强弱依次为红宝石>珍珠>亚当>西府海棠>钻石>绚丽。这一结果与6个品种海棠的相对电导率结果基本一致。由此可见，利用电导法配合Logistic方程计算出海棠的半致死温度，能初步确定不同海棠品种的抗寒性强弱，可以作为鉴定不同海棠品种间抗寒性的一个重要指标。endprint

4 参考文献

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