橡膠無性系湛試327—13苗期生長及抗寒生理研究

賀軍軍 姚艷麗 戴小紅 程儒雄 羅萍 李維國

摘 要 通過對橡膠無性系湛試327-13生產性系比試驗區和高級系比試驗區苗期生長及抗寒性調查，并對葉片抗寒生理指標進行分析。結果發現：湛試327-13生長速度與93-114相等，比GT1快；湛試327-13寒害級別比GT1輕0.32～1.25級，比93-114輕0.01～0.73級。在自然低溫條件下，湛試327-13葉片抗寒生理指標中可溶性糖含量、淀粉含量、SOD活性及MDA含量均高于對照93-114，而可溶性蛋白質含量和POD活性略低于93-114。綜上所述，湛試327-13的抗寒性和增粗與93-114相等，比GT1抗寒性好且增粗快。

關鍵詞 湛試327-13；幼苗生長；抗寒性；生理指標

中圖分類號 S794.1 文獻標識碼 A

天然橡膠為四大工業原料之一，是重要的戰略性物資，在國民經濟中占有重要地位[1]。橡膠樹原產于南美洲亞馬遜河流域，屬于熱帶雨林樹種，是喜高溫喜濕作物。自新中國成立以來，橡膠樹已成功在中國的海南、云南和廣東獲得大面積種植[1]。隨著中國的新品種選育及抗寒種植材料篩選，橡膠種植業已得到鞏固和提高，種植面積與產量位于世界的第4位和第6位[2]。

但在中國，尤其是2007～2008年嚴重寒害以來，近幾年的氣候變化異常，出現極端低溫，寒冷災害加重，橡膠種植業受到嚴重阻礙，每年都會造成不同程度的經濟損失[3-6]，嚴重影響橡膠生產業的穩定發展，而該影響以廣東墾區最為嚴重。因此，研究橡膠樹的抗寒性對穩定中國尤其是廣東墾區的橡膠產業具有重要意義。

橡膠無性系湛試327-13是南亞熱帶作物研究所1973年人工授粉，其親本為93-114×PR107，前期部分研究材料證明湛試327-13是一個速生、抗寒性好、產量高的新品系，無不良副性狀；該品系雖然在前期進行了前哨點的抗寒試驗，但未在不同區域進行生產性的多點試驗[7]。2008年初寒害過后進行的多點調查證明了該品系的抗寒性良好，但試驗布置不夠規范，幼樹也未設置與93-114的對照[8]。因此，有必要進一步通過規范設計對湛試327-13的生長及抗寒性進行研究，并進行綜合評價。

橡膠樹抗寒能力的評價仍然以自然低溫條件下的形態特征表現為主，根據橡膠樹寒害后的外部形態特征判斷受害程度[9-10]。但在低溫條件下，橡膠樹生理生化和基因表達方面都發生了一定規律的變化： （1）原生質膜的變化及電導率[11-15]； （2）細胞生理與形態特征[16-19]； （3）產生的有害物質MDA、H2O2、NO等[20-21]； （4）滲透調節物質脯氨酸、可溶性糖和蛋白質等[22]； （5）保護酶SOD、POD、酯酶等[23-25]； （6）水分及物質代謝[26-28]； （7）基因表達[29-33]。上述研究結果表明，通過對橡膠樹生理生化等方面的綜合研究，可以對橡膠樹的寒害變化和受害機理進行深入研究。

本研究在湛試327-13無性系前期研究的基礎上，在廣東、廣西不同生產環境進行區域試種，并規范設計對照；對其幼樹的生長情況和抗寒性進行跟蹤調查；在2010～2011年冬春低溫條件下，對試驗區葉片的抗寒生理指標進行分析測試；可為該無性系的種植適應性、品種審定及大面積推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品系湛試327-13、GT1（對照1）和93-114（對照2）的芽條分別取自中國熱帶農業科學院湛江實驗站橡膠增殖圃，砧木為GT1膠園種子所培育的苗木。2009年分別在廣西農墾火光農場、廣東省卅嶺農場和三葉農場等建立了湛試327-13生產性系比試驗區，2010年在廣東省紅十月農場建立了湛試327-13高級系比試驗區。膠園撫管按照生產常規管理。

1.2 方法

1.2.1 數據和樣品采集 橡膠樹莖圍：在距地面1 m處用皮尺測量橡膠樹圍莖。

橡膠樹寒害調查：參照華南熱帶農業大學主編的《橡膠栽培學》（第3版）[1]。

根據天氣溫度變化，在2011年11月10日、12月3日和12月26日對標記的固定橡膠幼樹進行葉片采集，所經受最低溫度分別是15、9和7 ℃，空氣濕度分別為71%、57%和73%，采集的葉片為穩定葉，放封口袋中用冰盒保存到試驗室，置于零下40 ℃低溫保存。

1.2.2 測試指標及方法 MDA含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；淀粉含量采用碘顯色法測定；可溶性蛋白質采用考馬斯亮藍G250測定；SOD活性測定采用氮藍四唑法測定；POD活性采用愈創木酚法測定。

1.3 數據分析

所有數據均取3次重復的平均值，采用Microsoft Excel 2003和SAS統計分析軟件進行數據分析，采用Duncans進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 橡膠樹幼樹生長調查

由表1可知，通過對生產系比試驗區苗木調查結果顯示，2010～2011年度，湛試327-13莖圍平均增粗5.31 cm，GT1平均增粗3.61 cm，93-114平均增粗5.11 cm；2011～2012年度，湛試327-13莖圍平均增粗8.01 cm，GT1平均增粗5.37 cm，93-114平均增粗6.01 cm。說明湛試327-13苗期生長速度于GT1和93-114。而高級系比試驗區調查結果發現：湛試327-13年度平均增粗比93-114慢0.067 cm（按3 a計算）（表2）。

2.2 橡膠樹幼樹寒害情況

2010～2011年冬春低溫寒害調查結果顯示：湛試327-13平均寒害級別比GT1輕0.32～1.25級，4～6級所占比例少4.44%～13.34%；比93-114輕0.64～0.73級，4～6級所占比例少6.3%～16.11%（表3）。高級系比試驗區湛試327-13在2010～2011年度冬春寒害中比93-114輕0.01級（表4）。

2.3 自然低溫條件下橡膠樹幼樹生理生化指標變化

2.3.1 可溶性糖含量的變化 由圖1可知，隨著溫度的降低，可溶性糖含量表現為先降后升的變化趨勢，下降幅度高于上升幅度。不同溫度條件下，湛試327-13可溶性糖含量高于93-114。15 ℃條件下，湛試327-13可溶性糖含量較對照93-114高30%，差異顯著；9和7 ℃低溫條件下，湛試327-13分別比對照高7%和9%，差異不顯著。

2.3.2 可溶性蛋白質含量的變化 由圖2可以看出，橡膠幼樹不同品種（系）不同溫度條件下，可溶性蛋白質含量的變化趨勢不同。隨著溫度降低，湛試327-13可溶性蛋白質含量變化幅度較小，差異不顯著。對照93-114可溶性蛋白質含量隨著溫度的降低而升高，低溫7 ℃較15、9 ℃分別提高了43.6%和21.3%。15和9 ℃條件下，2品種（系）可溶性蛋白質含量差異不顯著，7 ℃條件下，對照93-114可溶性蛋白質含量較湛試327-13高34.5%。

2.3.3 淀粉含量的變化 由圖3可知，湛試327-13和對照93-114中淀粉含量隨著溫度的降低，表現為先升后降的變化趨勢。同一溫度條件下，湛試327-13淀粉含量分別較對照93-114高18.6%、51.8%和171.5%。方差分析結果表明，除15 ℃條件下差異不顯著外，在9和7 ℃條件下，湛試327-13淀粉含量與對照93-114差異極顯著。

2.3.4 MDA含量的變化 由圖4可以看出，橡膠幼樹MDA含量隨著溫度的降低而升高。同一溫度條件下，湛試327-13中MDA含量高于對照93-114，15、9和7 ℃分別比對照高15.8%、43.8%和0.7%。

2.3.5 SOD活性的變化 由圖5可以看出，隨著溫度的降低，SOD活性表現為先升后降的變化趨勢。在15 ℃條件下，湛試327-13與對照93-114的SOD活性基本一致，差異不顯著。在9 ℃條件下，湛試327-13的SOD活性較對照提高了14.9%，差異顯著。在7 ℃條件下，湛試327-13較對照提高了7.6%。整體來看，對照93-114的SOD活性較穩定，波動幅度較小。

2.3.6 POD活性的變化 由圖6可知，隨著溫度的降低，橡膠幼樹中POD活性的變化趨勢與SOD活性的變化趨勢一致，均表現為先升后降的變化趨勢，但其變化幅度不同。在15 ℃條件下，湛試327-13的POD活性較對照低42.8%；溫度降至9 ℃，湛試327-13的POD活性迅速提高，與對照93-114的POD活性基本一致。溫度再降至7 ℃，湛試327-13的POD活性的下降幅度大于對照93-114，較對照降低了14.1%。

3 討論與結論

1～3齡幼樹期湛試327-13的生長速度比GT1快，與93-114相等。湛試327-13具有較強的抗寒能力，其寒害級別比GT1輕0.32～1.25級，比93-114輕0.01～0.73級。試驗結果與李土榮等[7-8]報道的結果基本一致。

生理生化指標的鑒定是根據低溫脅迫下，植物為了適應低溫而產生一系列復雜的生理生化反應，抗寒能力不同的植物表現出不同的生理生化指標的變化，但植物的生理過程是復雜的，并且各種生理生化變化之間相互作用、相互影響，單一指標不能反映植物的真正抗寒能力，因此許多研究者用生理生化指標綜合評價植物的抗寒性，取得了一定的成果[20-22，24]。對湛試327-13生產性系比試驗區在2010～2011年冬春前后（最低溫度分別是15、9和7 ℃）葉片抗寒生理指標進行的分析測試，評價了該品系在自然條件下的抗寒性：隨著溫度的降低，湛試327-13葉片可溶性蛋白保持穩定、93-114逐步升高；湛試327-13和93-114淀粉含量表現為先升高后下降；可溶性糖含量湛試327-13和93-114表現出先下降后升高的趨勢；葉片MDA含量隨著溫度的降低而升高，最低溫度在7 ℃時，湛試327-13和93-114的MDA含量分別比15 ℃時增加了11.1%、107.9%、102.3%和139.9%，湛試327-13的MDA含量增加的幅度最小，說明其細胞膜受損害程度較小；2品種（系）POD和SOD活性表現出一致的變化趨勢。

綜上所述，湛試327-13在自然低溫條件下，細胞保護性物質保持維持穩定狀態，并在較強酶系統的保護下，能及時清除破壞性物質，從而維持正常代謝，降低低溫寒害造成的傷害。MDA是膜脂過氧化的最終產物，對質膜有毒害作用，其含量可反映植物遭受逆境傷害的程度。隨著溫度的降低，湛試327-13 MDA含量增加的幅度最小，說明其具有較強的抗寒性。這與李明謙[24]和莫廷輝等[9]對橡膠樹新品種抗寒性進行生理鑒定結果相似。在低溫脅迫條件下，一方面湛試327-13通過代謝增加可溶性糖和可溶性蛋白含量，保護細胞免受或減弱傷害；另一方面，通過增強POD、SOD和CAT酶的活性，及時清除超氧自由基和過氧化氫等有毒物質，從而降低對細胞膜的損傷。

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