彩叶风箱果无性系抗寒性测定及综合评价*

董德军 王有菊 孙忠萍 胡啸妍

（吉林市林业科学研究院，吉林吉林 132013）

彩叶风箱果无性系抗寒性测定及综合评价*

董德军 王有菊 孙忠萍 胡啸妍

（吉林市林业科学研究院，吉林吉林 132013）

以田间越冬平均冻梢长度、冻害率和冻害指数三个抗寒指标筛选19个抗寒彩叶风箱果无性系为试材，初冬时进行室内低温胁迫水培恢复性生长试验、半致死温度（LT50）和MDA含量生理指标测定，三种方法测定的彩叶风箱果抗寒性排序基本一致，最终进行综合评价分析。结果显示，共计筛选11个抗寒彩叶风箱果优良无性系，其中抗寒紫叶风箱果优良无性系6个；抗寒金叶风箱果优良无性系5个。其室内筛选结果与田间越冬的观察结果基本一致。

彩叶风箱果；抗寒性；半致温度；MDA变化率

彩叶风箱果包括紫叶风箱果（Physocarpus opulifolius）和金叶风箱果（Physocarpus opulifolius var.luteus），均属蔷薇科风箱果属植物。该树种花、叶、果均具有较高的观赏价值，但因北方地区早春的低温、干旱、冻拔、倒春寒等环境因子的影响，易使彩叶风箱果枝条出现严重的冻梢现象，严重影响观赏性。为此，选育出抗寒彩叶风箱果优良无性系种苗成为北方园林绿化亟待解决的技术问题。

-40℃超低温胁迫常温水培恢复性生长试验法测定植物抗寒指标，此法直观，简单易性，已被广泛应用[1-2]。电导法在判断植物低温伤害和抗寒性的鉴定中已有广泛的应用，同时配以Logistic方程拟合曲线，其拐点温度可被认为是植物的低温半致死温度（LT50），从而将抗寒性量化成数字，可以更好地区别出物种或品种间的抗寒性差异[3-4]。在研究抗寒性的过程中，丙二醛（MDA）被认为与抗寒性密切相关，MDA是膜脂过氧化的最终分解产物，其含量是逆境生理研究中的一个标志脂质过氧化程度的重要生理指标，MDA积累越多，表明细胞膜过氧化程度越高[5,10]，对膜质伤害越大。

不同品种在抗寒适应性上存在差异，用任何单一的形态或生理指标都很难客观地比较抗寒性的强弱[6]。因此目前多采用多元方法，将多种指标综合起来分析，以比较品种间的抗寒性差异。本研究采用室内-40℃超低温胁迫水培试验法、电导率法和MDA生理指标测定法，对田间越冬筛选的19个抗寒彩叶风箱果无性系进一步测定，综合筛选出抗寒性彩叶风箱果优良无性系，为选育出适宜寒带地区栽培的抗寒彩叶风箱果提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2015年11月在吉林市林科院植物生理实验室进行。以田间越冬抗寒指标筛选的抗寒金叶风箱果8个无性系和抗寒紫叶风箱果11个无性系和吉林市本地的风箱果（CK）的1年生休眠枝条为试验材料（2年生，平茬后），枝条来自林科院实验苗圃。

1.2 方法

低温胁迫水培试验方法：选取长势一致，充分成熟的枝条，剪成20 cm长的枝段，洗净擦干后，将试材装入聚乙烯袋中贴上标签，全部置于超低温冰箱中。经过-40℃超低温冰箱处理1天和3天，5℃冰箱中解冻12 h后，将各无性系枝条放置在室内25℃条件下水中培养，进行恢复性生长试验。每天换水1次，30天后调查发芽枝数和冻梢情况，统计萌芽率、平均冻梢长度、冻害率和冻害指数，并以此作为彩叶风箱果是否遭受冻害的指标[1-2]。

按照李静等[2]介绍的方法计算出冻害率和冻害指数：

表1 彩叶风箱果无性系冻害等级与分级标准

采用Excel和SPSS17.0进行数据相关分析。

2 结果与分析

2.1 -40℃超低温胁迫处理对彩叶风箱果无性系冻害水培试验测定

由表2、表3可知，经过低温胁迫处理后，每个无性系枝条受冻害程度不同，但随着-40℃温度处理天数的增加，萌芽率、平均冻梢长度、冻害率和冻害指数逐渐明显下降，但不同无性系受到影响不同。-40℃低温处理3天后，紫叶风箱果抗寒性表现最好的是6#和39#，其萌芽率、冻梢长度、冻害率、冻害指数分别是100%、0 mm、0、0，筛选的紫叶风箱果抗寒无性系是6#、39#＞33#＞4#＞38#＞34#＞36#，其萌芽率均为100%、平均冻梢长度均小于3 mm、冻害率均小于30%、冻害指数均小于15%，其中紫叶风箱无性系6#、39#、33#和4#抗寒性与风箱果（CK）抗寒性相当。金叶风箱果抗寒性表现最好的是14#，其萌芽率、冻梢长度、冻害率、冻害指数分别是100%、0.3 mm、4.8%、1.9%，筛选的金叶风箱果抗寒无性系是14#＞12#＞15#＞17#＞25#＞20#，其萌芽率均为100%、平均冻梢长度均小于4 mm、冻害率均小于60%、冻害指数均小于20%，其中金叶风箱果无性系14#、12#和15#抗寒性略低于风箱果（CK）抗寒性。其他无性系淘汰。

表2 紫叶风箱果各无性系枝条-40℃低温处理1、3天后抗寒指数调查结果

表3 金叶风箱果各无性系枝条-40℃低温处理1、3天后抗寒指数调查结果

2.2 应用Logistic方程求出各无性系的拐点温度

彩叶风箱果无性系经过不同的低温处理后，从电解质外渗率的变化趋势来看，随处理温度的降低，各参试无性系材料的电解质外渗率逐渐升高，呈现缓慢上升的“S”形曲线，规律较明显。应用Logisitic方程求出彩叶风箱果无性系拐点温度（表4）。

表4 应用Logisitic方程求出彩叶风箱果无性系的拟合度及拐点温度（半致死温度）

回归方程相关系数均在0.965以上，呈极显著水平，表明低温处理后彩叶风箱果和风箱果枝条的电解质外渗率遵循Logisitic方程的变化规律，其拟合结果十分可靠，精确度较高。

2.3 彩叶风箱果无性系的拐点温度的比较

从表5中可以看出，紫叶风箱果无性系拐点温度最低的是39#，-45.3℃，其次是6#，-45.0℃，两者拐点温度与风箱果（CK）-45.1℃相当；最高的是40#和41#，-43.6℃。根据测定的结果，将它们划分为4类[4]：第一类为抗寒性强品种，半致死温度小于-44.5℃的有39#、6#、4#、33#；第二类为抗寒性较强品种，在-44.5℃～-44.0℃的有38#、34#、36#和10#；第三类为抗寒性中等品种，在-44.0℃～-43.5℃是40#、41#；第四类为抗寒性低品种，半致死温度高于-43.5℃。

从表6可以看出，金叶风箱果无性系拐点温度最低的是14#，-44.4℃；最高的是16#，-43.1℃。根据测定的结果，将它们划分为4类：第一类为抗寒性强品种，半致死温度小于-44.0℃的有14#、15#、12#；第二类为抗寒性较强品种，在于-44.0℃～-43.5℃的有25#、20#和17#；第三类为抗寒性中等品种，在于-43.5℃～-42.5℃的有18#、16#；第四类为抗寒性低品种，半致死温度高于-42.5℃。

表5 紫叶风箱果无性系的拐点温度的比较

表6 金叶风箱果无性系的拐点温度的比较

2.4 低温胁迫对彩叶风箱果各无性系MDA含量及变化率的影响

由表7和表8可知，彩叶风箱果无性系经过低温胁迫处理后，随处理温度的降低，各参试的无性系MDA含量呈先增加再减少，然后增加再减少的变化趋势，均呈现“M”型双峰现象，峰值均出现在-20℃和-35℃，且第二峰值高于第一个峰值。

经方差分析-35℃和-40℃低温胁迫对紫叶风箱果和金叶风箱果MDA变化率差异极显著（P＜0.01）。

表7 低温胁迫对紫叶风箱果无性系MDA含量及变化率α的多重比较

表8 低温胁迫对金叶风箱果无性系MDA含量及变化率α的多重比较

紫叶风箱果各无性系间MDA变化率多重比较结果（表7）表明，紫叶风箱果抗寒性强的无性系是39#、6#、4#、33#；抗寒性较强无性系是38#；抗寒性中等的无性系是34#、36#、10#；抗寒性较弱的无性系是40#、41#。

金叶风箱果各无性系间MDA变化率多重比较结果（表8）表明，金叶风箱果抗寒性强的无性系是14#和15#；抗寒性较强的无性系是25#和12#；抗寒性中等的无性系是20#和18#；抗寒性较弱的无性系是17#和16#。

2.5 彩叶风箱果无性系抗寒性的综合评价分析

根据超低温胁迫水培试验、电导法（LT50）和MDA测定结果，综合评价抗寒紫叶风箱果优良无性系为39#、6#、4#、33#，属于抗寒性强无性系，38#、34#属于抗寒性较强无性系；抗寒金叶风箱果优良无性系为14#、15#，属于抗寒性强无性系，12#、25#、20#属于抗寒性较强无性系，其他彩叶风箱果全部淘汰。

3 结论与讨论

3.1 经过-40℃低温胁迫处理及常温水培试验，筛选的紫叶风箱果抗寒无性系顺序为：6#、39#＞ 33#＞4#＞38#＞34#＞36#，其中紫叶风箱果无性系6#、39#、33#和4#抗寒性与风箱果（CK）抗寒性相当；筛选的金叶风箱果抗寒无性系顺序为：14#＞12#＞15#＞17#＞25#＞20#，其中金叶风箱果无性系14#、12#和15#抗寒性略低于风箱果（CK）抗寒性。

3.2 依据测定的半致死温度LT50比较及拐点温度分类，把抗寒性强的第一类和抗寒性较强的第二类做为筛选结果，淘汰中等抗寒性的第三类和低抗寒性的第四类无性系。筛选结果为：紫叶风箱果抗寒性强的无性系为39#、6#、4#、33#，抗寒性较强的无性系为38#、34#、10#、36#；金叶风箱果抗寒性强的无性系为14#、15#、12#，抗寒性较强的无性系次序为25#、20#、17#。

3.3 低温胁迫MDA含量测定中，紫叶风箱果抗寒性强的无性系是39#、6#、4#、33#，抗寒性较强的无性系是38#；金叶风箱果抗寒性强的无性系是14#和15#，抗寒性较强的无性系是25#和12#，其他彩叶风箱果无性系全部淘汰。

3.4 综合评价抗寒紫叶风箱果优良无性系为39#、6#、4#、33#，属于抗寒性强无性系，38#、34#属于抗寒性较强无性系；抗寒金叶风箱果优良无性系为14#、15#，属于抗寒性强无性系，12#、25#、20#属于抗寒性较强无性系，其他彩叶风箱果全部淘汰。

植物的抗寒力虽然是一个遗传性状，但其受环境的影响和塑造较大。植物在自然界受到多种环境因子和生物因子的综合作用，其抗寒力也必然受到温度以外的其他因子的影响[4]。如北方地区的植物不仅要经历冬季漫长的低温阶段，而且还会受到严重的干旱、冻拔和倒春寒的影响。因此对植物抗寒力评价时，必须综合考虑，避免对生产和应用的错误引导。

［1］高国丽,张冰雪,乔光,等.火龙果种质资源的耐寒性综合评价［J］.华中农业大学学报,2014,33(3):26-32.

［2］李静,樊秀成,范广吉,等.垂榆冻害调查及其影响因素的分析［J］.吉林林业科技,2010,39(5):37-40.

［3］朱根海,刘祖祺,朱培仁.应用Logistic方程确定植物组织低温半致死温度的研究［J］.南京农业大学学报,1986(3):11-16.

［4］房义福,吴晓星,李长贵,等.电导率对11种常绿阔叶树种抗寒性的测定［J］.东北林业大学学报,2007,35(12):10-11.

［5］肖雯,贾恢先,蒲陆梅.几种盐生植物抗盐生理指标的研究［J］.西北植物学报,2000,20(5):818-825.

［6］杨风翔,金芳,颜霞.不同草莓品种抗寒性综合评价［J］.果树学报,2010,27(3):368-372.

［7］李合生,孙群,赵世杰,等.植物生理生化试验原理和技术［M］.北京:北京高等教育出版社,2000.

［8］王晶英,敖红,张杰,等.植物生理生化实验技术与原理［M］.哈尔滨:东北林业大学出版社,2003.

［9］王贺正,马均,李旭毅,等.水稻开花期抗旱性鉴定指标的筛选［J］.作物学报,2005,31(11):1 485-1 489.

［10］董德军,王有菊,赵则民,等.彩叶风箱果优良个体及抗寒无性系的选择［J］.林业科技,41(6):1-4.

第1作者简介：董德军（1966-），男，高级工程师，主要从事森林保护及园林植物引种驯化研究。

Cold Resistances of Clones and Comprehensive Evaluation of Physocarpus amurensis

DONG Dejun
（Research Institute of Foresty Science Jilin City,Jilin132013）

The material were 19 clones ofPhysocarpus amurensis．The clones have been selected through field wintering,and average frozen tip length,freezing injury rate and cold injury index were indicators.The cold resistances of 19 superior clones branch have been measured in winter after cold stress.The indicators were LT50,the content of MDA and the recovery growth experiment.The results showed that 11 superior clone have been found in 19 clone.There are 6 superior clone ofPhysocarpus opulifolius.There are 5 superior clone of Physocarpus opulifoliusvar.luteus.The result of indoor screening and field observation were consistent.

Physocarpus amurensis;Cold Resistances;LT50;The content of MDA

S 685.12,S 601

A

章编号：1001-9499（2017）01-0001-05

2016-11-20

（责任编辑：张亚楠）

*吉林市科技支撑计划项目“园林绿化植物抗寒彩叶风箱果优良无性系选择技术研究”（吉市科字201343），合同编号：2013222003