柚種質資源的抗寒性比較研究

摘要：采用改進的組織外滲電導法，配合Logistic方程，分析比較了12個柚種質資源的抗寒性。結果表明，供試樣品的低溫半致死溫度集中處在-7.00～-11.00 ℃區間，且李家河白柚（-10.53 ℃）抗寒性強，金香柚（-9.97 ℃）、廣西劉家沙田柚（-9.36 ℃）較抗寒，廣東沙田柚（-8.88℃）、來鳳紅心柚（-8.84 ℃）、雜柚

（-8.51 ℃）、四季柚（-8.37 ℃）、福建平和柚（-8.20 ℃）屬于抗寒類型；而臺灣晚白柚、沙道溝紅心柚、梁山柚、來鳳白柚的抗寒性相對較弱。12個柚種質資源的抗寒性強弱排序為李家河白柚、金香柚、廣西劉家沙田柚、廣東沙田柚、來鳳紅心柚、雜柚、四季柚、福建平和柚、臺灣晚白柚、沙道溝紅心柚、梁山柚、來鳳白柚。

關鍵詞：柚；種質資源；抗寒性；電導法；Logistic方程

中圖分類號：S666.3；S602.4；Q948.112+.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）02-0342-03

柚[Citrus grandis（L.）Osbeck]是比較適宜在熱帶、亞熱帶地區生長的果樹，其經濟價值、食用價值均高，普遍受到生產者與消費者的歡迎，因此相關研究也受到眾多學者的關注[1-3]。寒害是柚栽培的重要制約因子，輕則影響幼樹成長，導致結果樹減產，重則造成樹體死亡、果園毀滅；加上環境氣候變化的不確定性，即使現在氣溫較合適的栽培地區也在研究比較柚栽培品種的抗寒性，不斷尋找較抗寒的柚品種，從而提高現有產區應對環境變化的能力，保持柚生產的持續穩定，保護果農的生產積極性，維護產區農村農民的生活穩定。有關柚的抗寒性問題，國內外已有研究報道[4-6]，但多數是對現有柚品種的抗寒性進行比較，而對豐富的柚種質資源進行抗寒特性鑒定的探討尚未見報道。研究表明，當低溫發生時，植物細胞膜的外形和厚度發生變化，導致膜透性增大，電解質大量外滲，外滲量反映了細胞膜的受傷害程度[7-9]。因此，利用電導法配合Logistic方程求得植物的低溫半致死溫度（Semi-lethal temperature，LT50），可以比較不同植物的抗寒能力強弱[10-12]。試驗采用改進的組織外滲電導法，配合Logistic方程，通過化學檢測與數學分析手段，求得柚種質資源葉片電解質滲出率隨低溫變化得到的溫度曲線拐點，把拐點作為柚種質資源的低溫半致死溫度的估計值，從而實現柚抗寒能力的數量表達，為柚種質資源抗寒特性的挖掘提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

參試的12個柚種質資源均選自鄂西南地區的宣恩縣、來鳳縣及宜昌市等地，分別為1號李家河白柚、2號來鳳紅心柚、3號廣東沙田柚、4號金香柚、5號廣西劉家沙田柚、6號臺灣晚白柚、7號沙道溝紅心柚、8號梁山柚、9號來鳳白柚、10號福建平和柚、11號雜柚、12號四季柚，所有參試材料均為嫁接后的二年生枝梢。

1.2 抗寒性測定

試驗于2011年12月開始，2012年3月重復1次；田間選取長勢中等的12個柚種質資源單株嫁接樹，在當年生春梢上剪取末端的2～3片生長正常的葉片，定時、定樹取葉樣。葉樣剪下后立即帶回湖北省農業科技創新中心鄂西綜合試驗站的實驗室，用自來水沖洗，然后用蒸餾水洗2次，再用重蒸餾水洗2次，陰干（或用吸水紙擦干），用直徑為0.8 cm的打孔器沿中脈兩側將葉片切成圓片，混合均勻，每單株取7個樣，每個樣稱取0.500 g±0.002 g，裝入洗凈的具塞試管中，蓋上管塞；用冰鹽法將制好的冰分裝入6個冰壺中，分別加入食用鹽，調節溫度分別為-1、-3、-5、-7、-9、-11 ℃，將每個單株的6個樣分別放入各溫度梯度冰壺中，蓋上壺蓋，靜置8 h；每個單株剩余的1個樣在常溫下靜置8 h作為對照。然后各單株7個試管中分別加入15 mL重蒸餾水，蓋上管塞，于20 ℃恒溫培養箱中充分搖動10 h；搖動完畢取出試管，用DDS-11A電導儀測葉片的電導率；測畢，再置水浴鍋中煮15 min，煮畢取出，蓋上管塞，冷卻后再測煮后的電導率。

1.3 Logistic方程擬合與半致死溫度計算方法

1.3.1 電解質滲出率的計算 電解質滲出率y=（處理電導率-對照電導率）/（煮后電導率-對照電導率）×100%。

1.3.2 Logistic方程的選配、計算及驗證 在植物抗寒性研究中，電解質滲出率擬合的Logistic回歸方程為y=K/（1+ae-bt）。其中，y為葉片的電解質滲出率、t為處理溫度、K為y的最大極限值，a和b為方程參數。為了確定a、b的數值，將方程進行線性化處理，若y=ln（K-y）/y，則ln [（K-y）/y]=ln a-bt，得細胞傷害率y1=ln a-bt，則轉化為細胞傷害率與處理溫度的直線方程。因而y與t的符合度可由y1和t的相關系數確定，對相關系數進行假設測驗，即可驗證選配的方程符合度。通過直線回歸可求得a、b值及相關系數，則可得低溫半致死溫度LT50=ln a/b[13]。

2 結果與分析

2.1 處理溫度與葉片電解質滲出率的關系

12個柚種質資源單株葉片電解質滲出率隨處理溫度的變化測定結果見表1。從表1可見，隨著溫度的降低，李家河白柚、來鳳白柚、雜柚等單株在-7～-9 ℃的葉片電解質滲出率急速增加，在-9 ℃后增加不明顯；而廣東沙田柚、金香柚、沙道溝紅心柚、福建平和柚等單株在-7 ～-9 ℃的葉片電解質滲出率急速增加，并且在-9 ℃后也急速增加；另一部分柚單株如來鳳紅心柚、廣西劉家沙田柚、梁山柚、四季柚則在-7～-11 ℃區間的葉片電解質滲出率增加不明顯；而臺灣晚白柚在-7～-9 ℃的葉片電解質滲出率平穩增加，在-9 ℃后快速增加。總體來看，所有柚種質資源單株的葉片電解質滲出率隨處理溫度梯度的變化呈現緩慢增加-快速增加-緩慢增加的變化趨勢，為典型的不對稱“S”型曲線變化（圖1），符合Logistic曲線的變化規律。

2.2 由Logistic方程擬合半致死溫度

利用12個柚種質資源單株葉片電解質滲出率隨處理溫度梯度變化得到的“S”型曲線，適配Logistic方程進行描述[5，6，13]，用數學分析方法擬合得到12個柚種質資源單株的低溫半致死溫度，結果見表2。從表2可見，12個柚種質資源單株Logistic擬合方程與低溫半致死溫度的相關系數均達到了顯著水平；符合度驗證結果也表明細胞傷害率與處理溫度存在著真實的直線回歸和相關關系。證明12個柚種質資源單株葉片電解質滲出率與處理溫度的變化關系用Logistic方程描述是可行的，也說明抗寒性研究結果是可靠的。

2.3 柚種質資源的抗寒性比較

試驗結果表明，12個柚種質資源單株葉片樣品的抗寒性有一定的差異，各單株的低溫半致死溫度集中處在的區間為-7.00～-11.00 ℃，其中李家河白柚特抗寒，金香柚、廣西劉家沙田柚較抗寒，廣東沙田柚、來鳳紅心柚、雜柚、四季柚、福建平和柚屬于抗寒類型，臺灣晚白柚、沙道溝紅心柚、梁山柚、來鳳白柚的抗寒性相對較弱；抗寒性強弱排序為李家河白柚、金香柚、廣西劉家沙田柚、廣東沙田柚、來鳳紅心柚、雜柚、四季柚、福建平和柚、臺灣晚白柚、沙道溝紅心柚、梁山柚、來鳳白柚。因此李家河白柚、金香柚、廣西劉家沙田柚是抗寒性較優的柚資源。

3 討論

3.1 Logistic方程拐點與植物組織傷害程度的關系

從試驗結果發現，利用柚葉片電解質滲出率隨處理溫度梯度變化得到的“S”型曲線的曲線拐點所在區域是段急速上升的曲線，在此溫度區間，低溫對葉片細胞膜的破壞效率最大，導致植物體細胞膜的不可逆損傷，反映出曲線的拐點（轉折點）即是引起膜透性不可逆變化的低溫臨界點，由此可估計離體植物組織的低溫半致死溫度。而且這一曲線適配Logistic方程進行描述，符合度驗證結果可靠。

3.2 關于柚種質資源的抗寒性

本次試驗獲得了兩方面的有益啟示，一是柚種質資源具有耐驟變低溫能力，即對突發性、災難性低溫的忍耐能力，這為選育適宜區域化種植的品種提供了依據。二是柚種質資源具有耐持續低溫能力，不過由于試驗在室內完成，只是一個模擬結果，不能全面反映柚在自然條件生長下的真實耐寒性；而且植物組織對低溫的忍耐力除了受低溫持續時間的影響外，還與環境中的光周期、水分、土壤肥力等因素有關，這方面的研究工作有待深入進行。

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