8个平欧杂种榛品种抗旱性评价

王 鑫，师文俊，李一杰，杨小红，彭少兵

（1.西北农林科技大学 林学院，陕西 杨凌 712100；2.贵州省林业科学研究院，贵州 贵阳 550005）

榛子是桦木科Betulaceae 榛属Corylus树种，其果实含有丰富的营养成分[1]，是世界四大坚果之一。榛子适应性强，分布广，常被作为水土保持及园林绿化树种[2-3]。20 世纪90年代末，辽宁省林业科学研究院经济林研究所通过杂交育种的方式，首次培育出榛子新品种——平欧杂种榛Corylus heterophylla×C.avellana，它是由欧洲榛C.avellana与我国的平榛C.heterophylla通过种间远缘杂交而选育出来的优良品种。平榛适应性强、风味独特，欧洲榛果实大、产量高、营养元素含量高，而平欧杂种榛同时具备了欧洲榛和平榛的这些优势[4-5]。目前，由平欧杂种榛已选育出较多的优良品种（系）。平欧杂种榛的适应范围比较广，经济价值较其他品种高，引种平欧杂种榛到陕西不但能丰富当地林果种质资源，而且能提高林果的经济效益。

目前，较多关于平欧杂种榛耐盐性、耐热性、抗寒性等的研究报道。罗达等[6]的研究结果表明，‘新榛2 号’适应盐胁迫的能力强于‘新榛1 号’和‘新榛3 号’；史彦江等[7]对平欧杂种榛的耐热性进行了研究，发现85-49 耐热性最强，B21、80-13、84-310、84-226 耐热性最差，其余品种居中；梁锁兴等[8]和罗达等[9]对平欧杂种榛的抗寒性进行了研究，结果表明84-254 抗寒性最强，85-162、85-202、84-48 抗寒性最弱，其余品种居中。品种的抗旱性是影响引种的重要因素之一，有学者研究了干旱胁迫对平欧杂种榛叶片解剖结构、光合特性日变化、叶片水分利用效率的影响，也有关于少数品种抗旱性评价的报道[10-13]。但所研究品种单一，而且测定指标不够全面[14]。为给平欧杂种榛抗旱品种选育和引种栽培等提供理论参考，本研究中以生产上推广的8 个平欧杂种榛良种苗木为试材，通过聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫，测定7 个抗旱评价指标，采用隶属函数法综合评价8 个平欧杂种榛品种的抗旱性。

1 材料与方法

1.1 材 料

研究对象为8 个平欧杂种榛品种的1年生实生苗，分别为‘玉坠’‘达维’‘平欧15 号’‘辽榛1 号’‘辽榛3 号’‘辽榛7 号’‘辽榛8 号’‘辽榛9 号’。2018年10月，将健壮且生长一致的 1年生裸根苗移栽到花盆中。每个花盆移栽1 株苗，每个品种20 株苗，共160 株。盆开口直径30 cm、 底直径20 cm、高25 cm。培养基质为腐殖土和沙土的混合物，将其按3 ∶1 的体积比充分混匀，每盆的基质质量为6 kg。

移栽后，将花盆放入西北农林科技大学林学院南边日光温室中，保持温度、湿度、光照等一致，定期浇水，让幼苗适应盆栽环境。待平欧杂种榛苗长叶后（2019年4月16日），每2 周浇1次Hogaland 营养液，给幼苗补充矿质养分。

1.2 方 法

1.2.1 干旱胁迫

待幼苗长出10 ～15 片叶片时（2019年5月15日），每品种随机选取长势一致的10 株苗进行人工模拟干旱胁迫试验，另外10 株进行自然干旱胁迫（用于研究干旱胁迫对苗高的影响）。3 株 1 个重复，共3 个重复，另外1 株备用。

PEG 模拟干旱胁迫试验：在实验室进行。轻轻将幼苗从盆中取出，用喷壶将苗木的根系清洗干净，在1/2 的Hogaland 营养液中平衡3 d。参考前人的研究结果[15]及预试验结果，选择中度胁迫（15%），进行平欧杂种榛品种的抗旱性比较。将平欧杂种榛苗浸入15% PEG-6000 溶液中模拟干旱胁迫[15]，以清水为对照（CK）。处理12 h 后采样，采样时间为早晨，采样后装进塑封袋中，用签字笔进行标记，并迅速将叶片样品放置在液氮中，于超低温冰箱中保存待测。

自然干旱胁迫试验：进行连续人工控水，并定期观察和记录杂种榛植株及其叶片的生长状况。控水40 d 后（2019年6月28 号），测定温室中平欧杂种榛植株苗高。

1.2.2 指标测定

使用卷尺测量苗木高度[16]，精确至0.01 m；采取称质量法测定相对含水量[17]；叶绿素含量采用乙醇提取比色法[17]进行测定；可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白[17]、丙二醛含量参考并改进高俊凤[17]的方法进行测定。

1.2.3 抗旱能力评价

根据8 个平欧杂种榛品种的苗高（X1）及叶片的相对含水量（X2）、叶绿素含量（X3）、可溶性糖含量（X4）、可溶性蛋白含量（X5）、脯氨酸含量（X6）和丙二醛含量（X7），采用隶属函数法评价各品种的抗旱能力[18]，公式如下。

式中：U(Xi)表示第i项指标的隶属函数值，Xi表示第i项指标的测定值，Xmin表示第i项指标的最小值，Xmax表示第i项指标的最大值。根据各指标隶属函数值的均值进行综合评价，均值越大，抗旱性越强。

1.3 数据分析

使用Origin 2018 和SPSS 22.0 软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 平欧杂种榛各抗旱指标的评价

2.1.1 干旱胁迫对平欧杂种榛苗高的影响

幼苗生长高度可以间接反映苗木的抗旱性。在自然干旱胁迫40 d 时，各平欧杂种榛品种的苗高如图1 所示。由图1 可看出，在相同的自然干旱胁迫条件下，8 个平欧杂种榛品种的苗高均不同程度低于对照。苗高降幅最大的品种为‘辽榛8号’，高度为63.2 cm；其次是‘辽榛9 号’‘平欧15号’‘玉坠’，分别比对照低5.06%、5.05%和4.07%（P＜0.05）；苗高降幅最小的品种为‘达维’，高度为68.2 cm。‘玉坠’‘平欧15 号’‘辽榛7号’苗高与对照无显著差异，其余品种比对照显著下降。

图1 干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种的苗高Fig.1 The seedling height of C.heterophylla× C.avellana L.under drought stress

2.1.2 干旱胁迫对平欧杂种榛叶片丙二醛含量的影响

干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中丙二醛的含量如图2 所示。由图2 可看出，在相同的干旱胁迫条件下，与对照相比，8 个平欧杂种榛品种叶片的丙二醛含量均升高。丙二醛含量增幅最高的品种为‘辽榛3 号’，含量为10.043 μmol/g， 其次是‘辽榛9 号’‘平欧15 号’‘辽榛8 号’，分别比对照高78.18%、70.80%和52.38%（P＜ 0.05），说明膜质过氧化程度加深，细胞膜受损，导致大量离子外渗，抗旱性较弱。丙二醛含量增幅较小的品种有‘玉坠’‘辽榛1 号’‘达维’‘辽榛7 号’， 分 别 比 对 照 高39.50%、31.40%、20.56%和15.96%（P＜0.05），抗旱性较强。除‘辽榛7 号’外，其余品种叶片丙二醛含量与对照均有显著差异。

2.1.3 干旱胁迫对平欧杂种榛叶片脯氨酸含量的影响

干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中脯氨酸的含量如图3 所示。由图3 可看出，在相同的干旱胁迫条件下，与对照相比，8 个平欧杂种榛品种叶片中脯氨酸含量均呈上升趋势。其中，‘达维’叶片中脯氨酸含量的增加幅度是最大的，其含 量为62.4247 μg/g；其次是‘玉坠’和‘辽榛1 号’，分别比对照高69.58%和53.37%（P＜0.05），说明这些品种维持细胞膨压的能力较弱，其抗旱性较弱；叶片中脯氨酸含量增幅最小的是‘平欧 15 号’，其含量为35.254 8 μg/g，说明抗旱性较强。‘平欧15号’叶片中脯氨酸含量与对照无显著差异，其余品种叶片中脯氨酸含量比对照显著上升。

图2 干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中丙二醛的 含量Fig.2 The malondialdehyde content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

图3 干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中脯氨酸的 含量Fig.3 The proline content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.1.4 干旱胁迫对平欧杂种榛叶片可溶性蛋白含量的影响

干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中可溶性蛋白的含量如图4 所示。由图4 可看出，在相同的干旱胁迫条件下，与对照相比，8 个平欧杂种榛品种叶片中可溶性蛋白含量均有不同程度的降低。叶片中可溶性蛋白含量降幅最大的品种为‘玉坠’，其含量为20.002 mg/g；‘辽榛1号’‘辽榛7 号’‘辽榛9 号’次之，分别比对照低15.24%、8.63%和8.50%（P＜0.05）；叶片中可溶性蛋白含量降幅最小的品种为‘辽榛8 号’，其含量为25.033 mg/g。其中，‘玉坠’‘辽榛1号’‘辽榛7 号’‘辽榛9 号’叶片中可溶性蛋白含量与对照有显著差异，其余品种叶片中可溶性蛋白含量与对照差异不显著。

图4 干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中可溶性 蛋白的含量Fig .4 The soluble protein content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.1.5 干旱胁迫对平欧杂种榛叶片可溶性糖含量的影响

干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中可溶性糖的含量如图5 所示。由图5 可看出，在相同的干旱胁迫条件下，除‘辽榛1 号’外，与对照相比，其余品种平欧杂种榛叶片中可溶性糖含量均升高。叶片中可溶性糖含量增幅最大的品种为 ‘辽榛7 号’，其含量为16.34%；其次是‘玉坠’‘辽榛9 号’‘平欧15 号’，分别比对照高29.94%、15.81%和15.06%（P＜0.05）；叶片中可溶性糖含量增幅最小的为‘辽榛8 号’，其含量为9.73%。‘达维’‘辽榛7 号’‘辽榛8 号’‘辽榛9 号’叶片中可溶性糖含量与对照相比均有显著差异，其余品种叶片中可溶性糖含量与对照无显著差异。

2.1.6 干旱胁迫对平欧杂种榛叶片相对含水量的影响

干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片的相对含水量如图6 所示。由图6 可看出，在相同的干旱胁迫条件下，与对照相比，8 个平欧杂种榛品种叶片的相对含水量均降低。叶片相对含水量下降幅度最大的品种为‘辽榛1 号’，其含量为29.54%；其次是‘辽榛3 号’‘达维’‘玉坠’，分别比对照低56.26%、55.12%和54.48%（P＜0.05），说明其对干旱的适应性和抵抗力较强；叶片相对含水量降幅最小的为‘平欧15 号’，其含量为39.22%，说明其对干旱的适应性和抵抗力较差。各品种叶片的相对含水量与对照相比均有显著差异。

图5 干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中可溶性糖 的含量Fig.5 The soluble sugar content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

图6 干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片的相对含水量Fig.6 The relative water content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.1.7 干旱胁迫对平欧杂种榛叶片叶绿素含量的影响

干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中叶绿素的含量如图7 所示。由图7 可看出，在相同的干旱胁迫条件下，与对照相比，8 个平欧杂种榛品种叶片中叶绿素含量均降低。叶片中叶绿素含量降幅最大的品种为‘玉坠’，其含量为5.937 mg/g； ‘平欧15 号’‘辽榛8 号’‘达维’叶片中叶绿素含量下降幅度略低于玉坠，分别比对照低41.79%、40.77%和38.51%（P＜0.05）；叶片中叶绿素含量下降幅度最小的品种为‘辽榛3 号’，其含量为7.297 mg/g。各品种叶片中叶绿素含量与对照相比均有显著差异。

图7 干旱胁迫条件下各平欧杂种榛品种叶片中叶绿素的 含量Fig.7 The chlorophyll content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.2 平欧杂种榛抗旱性的综合评价

采用隶属函数值法，根据7个抗旱性相关指标，分别对8 个平欧杂种榛品种的抗旱性进行综合评价，结果见表1。所有指标隶属函数值的平均值越大，说明抗旱性越强。由表1 可知，8 个平欧杂种榛品种的抗旱能力由强到弱依次为‘辽榛7 号’‘玉坠’‘辽榛8 号’‘达维’‘辽榛9 号’‘辽榛 1 号’‘辽榛3 号’‘平欧15 号’。

3 结论与讨论

通过平欧杂种榛的盆栽试验，研究了8 个平欧杂种榛品种处于自然干旱胁迫条件下苗高的差异和PEG 模拟的干旱胁迫条件下叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性糖含量等指标的差异。使用隶属函数法比较了干旱胁迫条件下8 个平欧杂种榛品种的抗旱性，各品种按照抗旱性由强到弱排序依次为‘辽榛7 号’‘玉坠’‘辽榛8 号’‘达维’‘辽榛9 号’‘辽榛1 号’‘辽榛3 号’‘平欧15 号’。在自然干旱胁迫试验中，随着控水时间的延长，‘平欧15 号’‘辽榛1 号’‘辽榛3 号’叶缘发黄，甚至出现萎蔫、烧灼等不良现象。‘达维’和‘辽榛9 号’叶缘稍有发黄，‘辽榛7 号’‘玉坠’‘辽榛8 号’叶片无明显变化。‘辽榛7 号’的抗旱性最好，其次为‘玉坠’，二者适宜作为陕西地区主栽品种。

表1 各平欧杂种榛品种抗旱指标的隶属函数值及排序Table 1 The subordinate value of drought resistance indexes of C.heterophylla × C.avellana L.cultivars and their ranking

3.1 干旱胁迫对平欧杂种榛渗透调节物质的影响

在植物的脱水适应中，渗透调节发挥重要作用，主要是通过膨压来维持和保护细胞特定的功能[19]。植物不同，抵御逆境的能力可能会有所不同，其体内所含渗透调节物质的量可能也存在差异。

脯氨酸是存在于自然界植物体内的一种渗透调节物质，它的含量较低，易溶于水[20]。由于在植物的抗逆性方面具有相当重要的作用，有关脯氨酸的研究较为广泛。在缺水胁迫下植物的第一反应是脯氨酸积累，目的是减少对细胞的伤害。脯氨酸可以作为一种信号分子，调节线粒体功能，影响细胞增殖或死亡，触发特定的基因表达，这对植物从逆境中恢复是至关重要的。在许多植物中，脯氨酸在胁迫下的积累均与抗逆性有关，并且在抗逆性较强的植物中脯氨酸的浓度普遍高于胁迫敏感植物。本研究中，在PEG 模拟干旱胁迫的条件下，8 个平欧杂种榛品种的叶片脯氨酸含量均升高，说明平欧杂种榛体内的脯氨酸已经对外界干旱胁迫产生响应，这与罗梓琼等[21]对油茶采取自然干旱胁迫处理，发现重度胁迫条件下‘华鑫’和‘华硕’叶片脯氨酸含量增长幅度较大的研究结果基本相同。但各平欧杂种榛品种叶片脯氨酸含量上升的幅度不同，说明各品种维持细胞膨压的能力不同。

植物体内的可溶性蛋白参与到植物生命活动的多种代谢过程中。当处于不利的环境中时，叶片可溶性蛋白含量降低，这可能与蛋白合成酶的活性降低有关，也可能与干旱条件下产生活性氧造成蛋白质的氧化、降解有关[20]。本研究中，在PEG 模拟干旱胁迫的条件下，8 个平欧杂种榛品种叶片中可溶性蛋白含量有不同程度的降低，这与邱兴等[22]在持续控水条件下得出杨树盆栽苗可溶性蛋白含量降低的研究结果相似。

可溶性糖含量可反映植物的抗胁迫能力。前人的研究结果表明，可溶性糖含量越高，渗透调节作用越明显，植物的抗旱能力越强[23]。8 个平欧杂种榛品种叶片中可溶性糖含量显著升高。这与李艳等[24]得出的在干旱胁迫前期地被植物‘蜘蛛抱蛋’叶片中可溶性糖含量显著增加的研究结果基本一致。但各平欧杂种榛品种叶片可溶性糖含量上升的幅度不同，增幅最大的是‘辽榛7 号’，说明其可溶性糖的积累受干旱的影响较大，增幅最小的是‘平欧15 号’。

3.2 干旱胁迫对平欧杂种榛膜脂过氧化的影响

一般植物在逆境下会激发脂膜过氧化作用。脂膜过氧化作用的产物较多且复杂，其产物的主要成分是醛类和烃类等。丙二醛被认为是膜脂过氧化及氧化损伤的重要标志，其含量的降低幅度反映了膜的脂质过氧化程度[25]。本试验中，在干旱条件下，8 个平欧杂种榛品种叶片中丙二醛含量显著升高，说明PEG 模拟的干旱胁迫下平欧杂种榛盆栽苗由于膜脂过氧化加剧，细胞膜受到损伤，发生离子外渗。这与程宇飞等[26]得出的人工控水处理后，新西兰麻‘青铜’的丙二醛含量均显著升高的研究结果基本一致。

3.3 干旱胁迫对平欧杂种榛其他抗旱指标的影响

逆境会引发植物各种各样的应激反应，如植物的生长受到抑制。暂时或长期缺水比任何其他环境因素都更严重地阻碍植物的生长和发育。在干旱条件下，植物细胞受损，其有丝分裂、细胞伸长和扩张受到影响，最终导致植株高度、叶面积和生长速率下降。苗高生长量可以间接反映苗木的抗旱能力[18]。本研究中，在相同的胁迫条件下，与对照相比，8 个平欧杂种榛品种苗高上升幅度均较小，表明干旱胁迫对平欧杂种榛苗的生长产生了显著的抑制作用；各品种苗高上升幅度不同，说明干旱胁迫对各品种的抑制程度不同，从而间接显示出各品种抗旱能力的差异。

相对含水量是衡量植物脱水耐受性的一个重要指标。相对含水量与根系吸水和蒸腾损失有关。目前，已有多种植物在干旱胁迫下叶片相对含水量减少的研究报道。当植株遭受干旱时，叶片表现出相对含水量和水势大幅降低，蒸腾速率显著下降，水分利用效率显著降低。而耐旱品种通过减少水分流失来保持水分利用效率。因此，叶片相对含水量可以反映植物的耐旱能力[25]。本研究中，在PEG 模拟干旱胁迫的条件下，8 个平欧杂种榛品种的叶片相对含水量显著降低，说明干旱胁迫下平欧杂种榛叶片保持水分的能力下降。这与任磊等[27]对茶菊扦插苗进行干旱胁迫处理后，‘玉人面’叶片相对含水量明显降低的研究结果一致。

干旱胁迫条件下叶绿素含量下降被认为是氧化应激的典型反应，其可能是色素光氧化和叶绿素降解的结果。光合色素对植物很重要，主要作用是获取光和产生还原能量。干旱胁迫下叶绿素含量的下降是光合作用失活的主要原因。此外，水分亏缺引起的叶绿素含量降低已被归因于叶绿体膜的损失、过度膨胀等。在缺水条件下，植物的抗旱能力越强，其叶绿素含量越稳定，越不容易随环境的改变而发生变化。本研究中，在PEG模拟干旱胁迫的条件下，8 个平欧杂种榛品种的叶片叶绿素含量有不同程度降低，说明叶绿素合成可能受阻或者叶绿素发生了降解，植物的光合作用受到影响。这与前人对江南油杉Keteleeria fortunei[28]的研究结果基本一致。在干旱条件下，平欧杂种榛叶片中叶绿素含量下降幅度最大的品种是‘玉坠’，下降幅度最小的是‘辽榛3 号’，表明在干旱胁迫下‘玉坠’与‘辽榛7 号’可以积累更多的叶绿素，来维持平欧杂种榛正常的生命活动。

综上所述，PEG-6000 作为一种模拟干旱胁迫剂，起渗透调节的作用。本研究中，在相同的种植条件和PEG-6000 模拟的干旱胁迫条件下，8个平欧杂种榛品种的抗旱性有显著差异，并初步得到了8 个品种的抗旱性排序。但在日光温室中影响因素较多，实际农业生产过程较复杂，PEG-6000 模拟干旱胁迫与实际生产存在差异，而且实际生产中抗旱性强的品种产量不一定高，后续应注重光合作用、果实品质和产量等方面的研究。