乔木柳4个无性系耐旱性的初步研究

张 珏，黄瑞芳，韩杰峰

(1.江苏省林业科学研究院，江苏 南京 211153； 2.江苏省农业种质资源保护与利用平台，江苏 南京 210014)

水分条件是影响植物生长与成活非常重要的因素，尤其随着气候的变暖，植物生长更加受到干旱因素的制约[1-3]。因此，植物抗旱性研究一直是研究者关注的热点，研究不同树种以及同一树种内不同品种的抗旱性具有非常重要的意义。这几年来，国内外众多专家学者从各种林木的水分生理、光合机制、分子生物学、形态解剖结构及抗旱基因等方面进行了很多研究工作，例如分子生物学方面，有核酸代谢、抗旱蛋白、信号转导等研究；抗旱基因方面，有转抗旱基因和抗旱基因的克隆和序列分析的研究[4-5]，目前都取得了不同程度的进展。而在柳树抗旱性研究方面，国内报道主要侧重于柳树单一种源的抗旱生理、生化等，如高婷等[6]以瑞典能源柳无性系为材料，测定了不同干旱胁迫阶段叶片超氧化物歧化酶(SOD)等各项生理生化指标，综合评定了不同能源柳无性系的耐旱性等，对于柳树种质资源抗旱性筛选的研究较少。本文采用PEG-6000模拟干旱胁迫的测试方法，对4个乔木柳无性系水培苗进行试验，通过观测水培苗不同的受害症状表现，来分析不同柳树无性系对干旱的耐受力，从而为初选耐旱性强的乔木柳亲本提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验所用无性系为P32，P259，P34，P942等4个柳树无性系(见表1)，均取自江苏省林业科学研究院院内柳树种质资源圃。

表1 柳树参试材料

1.2 试验方法

试验场地位于江苏省林业科学研究院，东经118°22′，北纬31°14′，海拔为23 m，隶属亚热带季风气候。全部试验于玻璃温室内完成。

试验在2013年9月，采集4个柳树无性系，剪成长15 cm的插穗，设置4个区组(4次重复)。使用32 孔穴盘的水培容器，全部容器均放于中转箱中，每孔放置3根插穗为同系号的1个区组，所有区组采用随机排列方式。试验插穗用1/2Hoagland’s 营养液进行水培培养，每2 d更换1次营养液。培养30 d后，用PEG(聚乙二醇)-6000溶液进行模拟干旱胁迫处理，共设置3个质量分数梯度为0%(CK)，10%(T1)，20%(T2)，其中对照(CK)为单纯1/2Hoagland’s营养液。

在处理之后的1—8 d中，每天观测供试无性系的受胁迫症状，记录其受害等级，计算其受害指数，将24 h记录的受害指数值进行正态转换后，进行多重比较。并测定24 h后叶片的相对含水量。

1.3 统计指标和计算方法

抗旱试验的分析指标以试验无性系受胁迫后得到的受害指数为主。受害指数由观测记录的受害等级进行计算。根据灌木柳受胁迫后外观形态的变化，共分成7个受害等级(见表2)。受害指数(P)按照以下公式计算：

表2 柳树受害症状的分级标准

P(%)=[(0 级受害株数×0+1 级受害株数×1+2 级受害株数×2+3 级受害株数×3+4 级受害株数×4+5 级受害株数×5+6 级受害株数×6)/(6 级×3)]×100

相对含水量(RWC)的测定：将取下的灌木柳叶片擦干净，剪碎，准确称取0.15 g，称取3份，在去离子水中浸泡24 h，擦干称质量(此时质量为饱和鲜质量)，后80 ℃烘干至恒质量，称干质量。

RWC(%)=[(鲜质量-干质量)/(饱和鲜质量-干质量)]×100

2 结果与分析

2.1 4个柳树无性系不同胁迫下的受害指数变化

P32，P259，P34，P942等4个柳树无性系受害指数受干旱胁迫时间的影响，干旱胁迫时间越长，品种受害的情况越严重。其中，T1处理下，变化最大的是P34，变化最小的是P942(见图1)；T2处理下，变化较大的是P34和P32，变化最小的仍然是P942(见图2)。

图1 T1处理下4个柳树无性系的受害指数

图2 T2处理下4个柳树无性系的受害指数

2.2 4个柳树无性系间的受害指数差异

对P32，P34，P259，P942等4个柳树无性系，在T1处理的干旱胁迫下获得的受害指数进行方差分析，能够看出，柳树4个无性系之间的抗旱性存在差异(见表3)。其中，P942，P32，P259之间没有差异，P942，P259和P34之间则存在显著差异(P<0.05)。P942受害指数最小(为31.54)，抗旱性最强。P34受害指数最大(为71.75)，在10%PEG-6000处理下，表现为最不耐旱。

表3 4种柳树品种间的受害指数比较 (T1)

对P259，P32，P34，P942等4个柳树无性系，T2处理胁迫下获得的受害指数进行方差分析，能够看出，这4个柳树无性系抗旱性之间也存在差异性(见表4)。P259和P942之间没有差异性，而P942和P32，P34之间则存在显著差异(P<0.05)。受害指数最小的仍然是P942，为31.54，抗旱性最强；受害指数最大的是P32和P34，为48.25，在20% PEG-6000处理下，表现为最不耐旱。

表4 4种柳树无性系间的受害指数比较 (T2)

2.3 不同干旱程度胁迫对柳树无性系叶片相对含水量的影响

从表5可以看出，不同PEG-6000处理24 h后，干旱胁迫下各柳树无性系叶片RWC与对照相比都降低，且随着PEG-6000质量分数的升高,RWC相应降低。对各无性系的不同处理后相对含水量进行方差分析，结果表明：CK，T1，T2之间，RWC差异显著(P<0.05)。在T1处理下，P34叶片RWC下降幅度最大(为13%)，P32下降幅度最小(为4.5%)；在T2处理下，叶片RWC下降幅度较大的也为P34(23.2%)，P295下降幅度最小(为16.1%)。

表5 各无性系不同处理的相对含水量多重比较

3 结论与讨论

水分对植物生长发育过程中的地位不可替代，而干旱胁迫会打破植物原有的生长代谢规律[7]，因此，进行林木抗旱性优良品种的选育是林木遗传育种的一个重要方向。本试验通过观测4个乔木柳无性系在干旱胁迫下的不同受害症状，分析了干旱胁迫下各无性系的耐受能力。

P32，P259，P34，P942等4个乔木柳无性系受害指数的分析表明：不同无性系的耐旱性之间存在显著性差异。在10% PEG-6000处理下，腺柳P942受害最轻，旱柳P34受害则最重；在20% PEG-6000处理下，同样是腺柳P942受害最轻，旱柳P32和P34受害较重。随着干旱胁迫时间的延长，2个处理下，P942受害程度的变化都为最小，说明腺柳P942是较为耐旱柳树无性系，在以抗旱性为目的的杂交试验中，可以考虑以它作为试验亲本。

相对含水量是植物组织实际含水量占组织饱和含水量的百分比，是反映植物水分状况的重要指标之一，能真实反映缺水时植物水分的亏缺程度[8]。在干旱胁迫下，随着胁迫强度的增加和时间的延长，相对含水量呈现出下降趋势，水分饱和亏缺上升。一般来说，相同水分条件下，抗旱性强的物种，相对含水量的下降速率较慢，下降幅度小；而抗旱弱的物种，相对含水量的下降速率较快，水分平衡保持差，叶片生长受抑严重[9]。在本研究中，随着PEG-6000处理的质量分数增加，灌木柳无性系叶片的相对含水量都出现降低现象，其中P34下降幅度较大，说明这个乔木柳无性系叶片失水较多，抗旱性较差。而P32在10% PEG-6000处理下下降幅度最小，在20% PEG-6000处理下叶片相对含水量下降幅度明显增大，说明P32在干旱胁迫相对较轻时，具有一定的耐旱性，而在干旱胁迫比较严重时，并不具有耐旱性。

本研究通过对4个乔木柳无性系进行的模拟干旱胁迫试验，初步筛选出了乔木柳的抗旱种质资源，为探讨乔木柳抗旱的生理机制，进一步开展柳树抗旱育种，提供了优良种质材料,并奠定了研究基础。