金白杨6个无性系的抗寒性分析

李丕全

(山西省桑干河杨树丰产林实验局，山西 大同 037006)

近年来，随着人工杂交杨树良种丰产栽培技术的广泛应用，中国已成为世界上杨树人工林面积最大的国家。在中国北方地区，受干旱、寒冷气候的影响，杨树良种的抗寒性是推广应用中首要考虑的因素。金白杨(P.×alba L.‘jinbaiyang’)是2013年审定的山西省推广良种，具有较强的适应性、速生性和材质优良性，是制浆造纸和生产三板的优质原料。其多圃配套繁育技术成熟，嫁接成活率80%以上。笔者在2016年冬季对金白杨6个无性系进行了抗寒性测试，利用半致死温度、丙二醛、可溶性蛋白、脯氨酸和超氧化物歧化酶含量的测定结果进行分析评价，以期为金白杨的推广应用提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验地自然概况

试验地位于山西省桑干河杨树丰产林实验局落阵营林场小盐坊分区，地势广阔平坦，海拔996 m，是典型的温带大陆性季风气候区。年平均气温7.0 ℃，极端最低温-27 ℃.无霜期122 d，年降水量330 mm～400 mm，干燥度1.5，年平均风速2.4 m/s～4.2 m/s.土壤栗钙土，质地中壤，pH值8.9，有机质含量0.6%.

1.2 试验材料

金白杨6个无性系分别为C51，A20，C38，C4，K7，C15，是采用杨树伐桩嫁接更新改造技术建立的金白杨品种比较林，林龄10 a.

1.3 试验方法

分别于2017年10月、11月、12月和2018年1月、2月、3月，每个无性系选择3株，每株采集金白杨健壮叶芽2 g(鲜重).半致死温度计算来源于相对电导率，丙二醛采用巴比妥酸法测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定，脯氨酸采用酸性茚三酮染色法，超氧化物歧化酶(SOD)采用氮蓝四唑法测定，各无性系重复3次。数据采用SPSS 22.0进行处理。

2 试验结果与分析

2.1 低温处理下各无性系的半致死温度(LT50)

采用不同温度设置下的相对电导率和Logistic方程相结合的方法求得各无性系的半致死温度，见表1.

表1 低温处理下各无性系的Logistic方程及其半致死温度

从表1拟合度R2来看，金白杨都能较好地用Logistic曲线方程进行拟合。经方程拟合后求出的拐点温度即组织半致死温度，C4半致死温度最低，达-45.1 ℃，抗寒性最强；A20次之；C15抗寒性最差，半致死温度为-23.8 ℃.金白杨半致死温度由高到低的顺序为：C4>A20>K7>C38>C52>C15.

2.2 丙二醛(MDA)含量测试

丙二醛是生物体内自由基作用于脂质发生过氧化作用而形成的最终产物。有研究表明，丙二醛在植物遭受逆境伤害时，会降低膜中不饱和脂肪酸的含量，从而使膜的流动性降低，质膜透性增大。丙二醛含量越大，说明植物受冻害的程度越高，抗寒能力越低；相反，则抗寒能力越强。越冬期间6个无性系丙二醛含量的变化见图1，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

图1 越冬期间 6 个无性系丙二醛含量变化

由图1可以看出，随着温度的变化，金白杨MDA含量呈现先升后降的趋势。2016年12月至2017年2月MDA含量保持较高水平，最大值出现在2017年1月。越冬期间，C4 MDA含量一直保持较低，C15和C52的MDA含量较高，A20，K7在不同月份相差不大。因MDA含量与抗寒性呈负相关，所以抗寒性排序为：C4>A20>K7>C38>C52>C15.对越冬期间金白杨的丙二醛含量进行方差分析，见表2.

表2 越冬期间MDA含量方差分析

由表2可以看出，温度间和品种间差异均达到极显著水平。

2.3 可溶性蛋白(SP)含量测试

可溶性蛋白具有渗透调节、保水及降低冰点的作用。大量研究表明，细胞内可溶性蛋白含量往往与植物的抗寒性成正比，低温处理期间抑制植物蛋白质合成会降低植物的抗寒性。越冬期间6个无性系可溶性蛋白含量的变化见图2，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

图2 越冬期间6个无性系可溶性蛋白含量变化

由图2可以看出，随着温度的变化，金白杨的可溶性蛋白含量呈现出先降低再升高再降低的趋势。2016年10月至11月，除C4外，其余5个无性系的SP值明显降低，而后稳定升高，并在1月份达到最大值。越冬过程中，C4和A20一直保持较高的可溶性蛋白含量，C15的可溶性蛋白含量一直较低，C38，K7可溶性蛋白含量相差不大。因SP值与抗寒性呈正相关，所以抗寒性排序为：C4>A20>K7>C38>C52>C15.对越冬期间金白杨的可溶性蛋白含量进行方差分析，见表3.

表3 越冬期间可溶蛋白含量方差分析

由表3可以看出，温度间和品种间差异均达到极显著水平。

2.4 脯氨酸(Pro)含量测试

脯氨酸是广泛存在于植物体内的一种有机溶剂，逆境条件下，介导植物体内很多细胞和亚细胞的反应。许多植物在低温胁迫下，植物体内脯氨酸含量会急剧增加。越冬期间金白杨6个无性系脯氨酸含量的变化见图3，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

图3 越冬期间6个无性系脯氨酸含量变化

由图3可以看出，随着温度的变化，金白杨脯氨酸含量呈现出先升后降的趋势。2016年10月至2017年1月，脯氨酸含量稳定升高。而后随温度升高，脯氨酸含量下降。越冬期间，C4的脯氨酸含量一直保持较高，C15，C52，C38的脯氨酸含量较低。对越冬期间金白杨的脯氨酸含量进行方差分析，见表4.

表4 越冬期间脯氨酸含量方差分析

由表4可以看出，温度间和品种间差异均达到极显著水平。

2.5 超氧化物歧化酶(SOD)含量测试

超氧化物歧化酶是生物体内普遍存在的参与氧的一种含金属酶，它的主要功能是清除机体中有害自由基，是植物体内的主要保护酶，在提高植物抗逆性、保护生物机体、防止机体衰老等方面起着重要作用。越冬期间6个无性系SOD酶活性变化见图4，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

图4 越冬期间6个无性系SOD酶活性变化

从图4可以看出，金白杨随着温度的变化，SOD酶活性的变化呈现出相同的趋势。2016年10月到11月，随着气温下降，SOD酶活性呈现显著上升趋势。2016年11月到翌年1月，SOD酶活性随温度的变化呈现出缓慢上升的趋势。翌年1月到3月，SOD酶活性呈现降低趋势。在整个越冬期间，C4，A20的SOD酶活性一直保持较高，而C15，C52的SOD酶活性一直保持较低。对越冬期间金白杨SOD酶活性进行方差分析，见表5.

表5 越冬期间SOD酶活性方差分析

由表5可以看出，温度间和品种间差异均达到极显著水平。

3 结论与讨论

笔者选择半致死温度、丙二醛、可溶性蛋白、脯氨酸和超氧化物歧化酶含量5项指标对6个金白杨无性系进行分析评价，可以较全面地反映其抗寒性能。综合5项抗寒性指标测定结果，金白杨不同无性系的抗寒性，同一无性系在不同越冬时间段的抗寒性表现差异极大。5项抗寒性指标的分析结果一致，各无性系抗寒性由大到小排序是：C4>A20>K7>C38>C52>C15.金白杨6个无性系在山西省北部地区的育苗和栽培生产中均未受到越冬伤害，本次测定结果可为金白杨在其它地区的推广提供参考。