橡胶树幼苗期室内快速鉴定抗寒性方法初探

李小琴，张凤良，毛常丽，杨 湉，赵 祺，吴 裕

（云南省热带作物科学研究所，云南景洪666100）

橡胶树（Hevea brasiliensis）原产于南美洲亚马逊河流域，是典型的热带雨林经济树种，对低温较为敏感，当温度低于5℃时，便会出现不同程度的寒害［1］。我国植胶区地处热带北缘，冬季低温寒害时常发生，严重限制着我国天然橡胶产业的发展，因此，选育高产抗寒品种是我国橡胶树育种的长期目标之一。橡胶树种质资源的抗寒性鉴定已成为橡胶树良种培育的关键环节，目前橡胶树抗寒性鉴定多以田间自然寒害后的调查统计［2-4］及人工模拟低温寒害研究［5-10］为主。本研究以4 个橡胶树无性系品种一年生苗木为试验材料，选用同一低温不同处理时长及同一时长不同低温处理，两种抗寒鉴定方法相结合，通过测定其相对电导率的变化，同时计算其半致死时间及半致死温度，对各品种的抗寒性进行评价，拟找出一种室内能快速鉴定橡胶树幼苗抗寒性的方法，为橡胶树种质资源鉴定提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验地位于云南省热带作物科学研究所“农业部景洪橡胶树种质资源圃”（100°46′～100°48′ E，21°59′～22°01′ N）苗圃地内。选取 4 个橡胶树无性系品种的一年生休眠枝条为试材，所选品种为 GT1、云研 77-4、IAN873 及热垦 525。

所用苗木均以GT1 开放授粉实生苗为砧木繁殖成无性系，2019 年采集芽条，芽接成活后于2020 年 4 月锯干，按株行距 0.6 m×0.8 m 育苗保留。苗圃地按照常规育苗管理，苗木生长良好。

1.2 方法

试验于2021 年2 月下旬进行。设同一低温不同时长和同一时长不同低温两种人工模拟低温胁迫试验，以评价各品种的抗寒性。

从每个橡胶树无性系品种随机选取3 株长势均匀的植株，剪下自上而下第三蓬叶所在的均处于半木质化状态的枝条，采好后用塑封带封好编号，带回实验室用自来水和蒸馏水冲洗，洗净后吸干水分备用。

1.2.1 不同时间梯度试验

将LRG-1000-LT 型低温人工气候箱预设为：温度-2℃，湿度60%，设置同一温度不同的5 个时间梯度：未处理（0 h，对照）、5 h、10 h、15 h 和20 h。

放入气候箱之前先进行一次对照组的制样，随后将所有枝条一同放入，每个处理重复3 次。为减少采样差异，使用同样的3 根枝条进行所有时间梯度处理。每个时间梯度的样品制备后随即将枝条放入气候箱继续下一个梯度处理，直到处理完成。

1.2.2 不同温度梯度试验

将低温人工气候箱设置5 个温度梯度：0℃（对照）、-1℃、-1.5℃、-2℃和-2.5℃，每个处理持续时间均为15 h，湿度设为60%，每组重复3 次。

1.2.3 相对电导率测定方法

将经过处理的枝条从低温人工气候箱中取出，选取枝条中部，避开芽眼，每个样准确裁取0.5 cm×0.5 cm 的枝条韧皮部2 片，随即放入试管中，加入超纯水20 mL，盖上试管盖后摇匀，室温放置24 h，期间摇匀数次。

用SG3-ELK 型便携式电导率仪先测出初始电导值（C1），再盖上试管盖，沸水浴30 min，取出冷却至室温后，再测出终电导值（C2），同时测定超纯水的电导值（C0）。以相对电导率表示细胞膜透性大小，按以下公式进行计算相对电导率：

相对电导率REC（%）=（C1-C0）（/C2-C0）×100%

1.2.4 数据处理

采用Excel 2003 对数据进行整理作图和计算，用SPSS 23.0 对数据进行回归分析。

对不同时间/不同低温处理下的相对电导率变化用 Logistic 方程Y=K/（1+ae-bt）拟合。其中：Y为相对电导率，t为处理时间/温度，K、a、b为参数，K为Y的最 大 极 限 值 ，b反映了t与Y之间的对应关系，a表示曲线对原点的相对位置。求该方程的二阶导数并令其为零，可获得曲线的拐点的t值，即t=（lna）/b，t为半致死时间/半致死温度LT50。拐点t值温度值越低，表明其半致死温度越低，即该树种抗寒性越强［11］。

2 结果与分析

2.1 同一温度不同处理时间对橡胶树相对电导率的影响

4 个橡胶树无性系品种经同一低温（-2℃）不同处理时长枝条相对电导率的变化情况见图1。可知，随着低温持续时间的延长，相对电导率呈“先缓慢上升—快速上升”的变化趋势。处理5 h时，相对电导率整体均值（35.25%）仅比未处理的（31.97%）增加10.28%，表明5 h 的低温对橡胶树枝条组织基本没有影响；到10 h 时，相对电导率整体均值增加至42.38% ，比未处理时增长32.57%，植物组织已开始受到寒害；随着低温持续时间的增加，至15 h 时，GT1 和热垦525 两个品种的相对电导率均已超过50%，4 个品种的整体均值达50.51%，此时低温对组织的伤害已过半，受寒害程度较重；低温持续到20 h 时，GT1 和热垦525 两个品种呈快速上升趋势，分别达到87.04%和72.10%，说明在相对电导率超过50%后，橡胶树对低温更加敏感，随着低温的持续，组织受寒害程度迅速加重。

图1 不同品种橡胶树随低温处理时间的增加相对电导率的变化

2.2 不同品种橡胶树半致死时间的比较

利用Logistic 方程对4 个橡胶树品种在同一低温下不同处理时长相对电导率进行半致死时间的计算（表1）。可以得出，4 个品种按照半致死时间排序为云研 77-4（19.79 h）＞IAN873（16.88 h）＞热垦 525（13.73 h）＞GT1（10.40 h），Logistic 方程的拟合度R2在0.887～0.963 之间，拟合效果好。根据植物半致死时间越长，其抗寒性越强，可得出4 个品种抗寒性强弱依次为云研77-4＞IAN873＞热垦525＞GT1，此结果与生产上已知的抗寒性相符，表明用此方法对橡胶树无性系抗寒性进行室内鉴定是可行的。

表1 4个橡胶树无性系品种半致死时间的比较

2.3 不同低温处理对橡胶树相对电导率的影响

在同一处理时间为15 h 的条件下，经不同低温胁迫后，4 个橡胶树无性系品种枝条相对电导率的变化情况见图2。随温度的降低，枝条韧皮部组织相对电导率呈“先缓慢上升—迅速上升到极值”的变化趋势。在-1℃、-1.5℃及-2℃，3 个温度点，其相对电导率的整体均值比对应前一个温度点分别上升24.63%、14.83%及19.59%，上升速度基本相当，在-2℃低温时，除云研77-4 相对电导率为48.25%（接近50%）以外，其余3 个品种均大于50%，说明-2℃（处理15 h）的低温对橡胶树伤害开始变大，橡胶树对低温变得敏感，与同一温度不同时长所得结果相符合；当低温下降至-2.5℃时，所有品种的相对电导率均超过90%，组织已基本死亡。

图2 不同品种橡胶树在不同低温处理下相对电导率的变化

2.4 不同品种橡胶树半致死温度的比较

根据4 个橡胶树品种经不同低温处理后枝条组织相对电导率变化，利用Logistic 方程计算出其半致死温度（表2）。可知，4 个品种按半致死温度排序为 GT1（-1.2℃）＞热垦 525（-1.48℃）＞IAN873（-1.57℃）＞云研77-4（-1.61℃），拟合度R2在0.815～0.931 之间，拟合效果较好。根据半致死温度越低，其抗寒性越强，可得出抗寒性最强的品种为云研77-4，最差的为GT1，与各品种田间表现结果相一致。

表2 4个橡胶树无性系品种半致死温度的比较

3 小结

当植物受到低温胁迫时，细胞膜作为细胞感受环境胁迫最敏感的部位首先受到伤害，致使膜透性增大，而抗寒性强的植物细胞膜受伤害较轻，电解质外渗少。通过对外渗液的电导值变化进行测定，可判断出细胞膜伤害程度，进而判断植物抗寒性的大小。这种鉴定抗寒性的研究方法简便、结果显著，在植物上已广泛应用［12-15］。本试验同一温度不同时长处理及同一时长不同低温处理等两种方法所测结果相似，4 个橡胶树品种枝条组织相对电导率均呈先缓慢上升后快速上升的变化趋势，当相对电导率值达到50%后，橡胶树对低温环境表现出极不耐受性，当出现极端点低温，橡胶树可能会出现大面积寒害现象。

在-2℃低温下，4 个品种所测的半致死时间为10.40～19.79 h，品种间差异较大；在处理15 h时长下，半致死温度为-1.2～-1.61℃，半致死温度范围较窄；2 个处理所测结果抗寒性排序完全相同，且与田间耐寒性的表现相符；从Logistic 方程拟合度情况来看，同一温度不同处理时长所测效果更好，操作性更强且样品误差小。虽然自然界的寒害发生条件是复杂多变的，人工低温模拟寒害测定不可能完全反映自然条件，但实验测定所采用的是同一水平下，所得结果可表现出橡胶树种质间的相对抗寒性，且能显著缩短鉴定时间。因此，室内采用电导法对橡胶树种质资源抗寒性进行批量淘汰鉴定是可行的，根据所测相对电导率变化趋势，建议选用-2℃低温处理15 h 来对橡胶树种质幼苗期的抗寒性作快速初步鉴定。

此试验所采用的是经过冬季自然低温锻炼的休眠枝，抗寒能力是一年中最强的时期，低温寒害首先伤害的就是植物的树皮，其对植物营养的运输起关键作用，选用枝条韧皮部做寒害测定材料具有代表性。后期将选择不同树龄、不同材料、不同季节及不同测定指标更深入地进行抗寒性综合评价，以期为批量快速鉴定橡胶树种质资源抗寒性提供理论基础。