黃虎蘭，曹鐘洋，湯 彬，寧祖良，崔志斌，周媛平

（1. 湖南省作物研究所，湖南 長沙410125；2. 桃江縣桃花江鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務站，湖南 桃江413400）

在全球氣候變化背景下，低溫成為影響油菜生長發(fā)育和產(chǎn)量的重要環(huán)境因子，而品種抗寒性鑒定是抗寒種質(zhì)創(chuàng)新和抗寒品種選育的基礎。膜系統(tǒng)是凍害的原始部位[1]；因為低溫脅迫能引起植物細胞膜透性的明顯改變，導致溶質(zhì)外滲，所以質(zhì)膜的透性變化可顯示細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的受損程度[2]。測定植物組織的電解質(zhì)滲出率估測其受害程度已有數(shù)十年的歷史[3]，Sukumaran 等通過對馬鈴薯的研究，提出以電解質(zhì)50%溫度為半致死溫度[4]。朱根海等[5]用電導法配以Logistic 方程求拐點溫度作為組織半致死溫度;此法簡便迅速，精確度高，已為許多作物抗寒性研究所采用[5-8]。細胞膜相對透性和甘藍型油菜品種的抗寒性顯著相關(guān)，運用電解質(zhì)外滲率可以測定甘藍型油菜的抗寒力[9-10]，但是以此測定值對不同甘藍型油菜品種進行抗寒性評價，從而指導生產(chǎn)確定品種適宜的推廣區(qū)域，國內(nèi)還未見報道。根據(jù)《現(xiàn)代植物生理學實驗指南》[11]和新版《植物生理學實驗指導》[12]的電導率測定方法，本項研究采用電導法對17個甘藍型油菜品種在不同低溫下細胞膜透性改變情況進行研究，然后配用Logistic 方程求拐點值，確定各品種臨界致死溫度，為甘藍型油菜抗寒品種選育及品種適宜的推廣區(qū)域選擇提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

該項試驗材料為灃油792、滬油21、中農(nóng)油2008、德油8 號、灃油730、灃油682、中雙11 號、中雙4 號、華油雜9 號、浙雙3 號、灃油958、華湘油12 號、秦優(yōu)9 號、灃油520、灃油5103、灃油737、華航901，計17個甘藍型油菜品種。試驗地土壤為壤土，肥力中等，一般管理水平。

1.2 樣品處理與測定

試驗于2012～2013年冬季進行，材料均采自湖南省作物研究所油菜試驗地內(nèi)。采集葉片時，取油菜苗同一部位（倒第5 葉）完整的功能葉片。2013年1月8日采集供試材料葉片，先用0.1%洗衣粉液快速洗去葉面污物，后用自來水反復沖洗干凈；紗布擦干后，避開大葉脈用直徑1cm 打孔器打取圓片，去離子水漂洗3 次，在濾紙上吸干，任意取10個圓片作為一組，共6 組；投入試管中，設3 次重復，分別置于2℃、0℃、-3℃、-6℃、-9℃、-12℃的冰箱內(nèi)冷凍處理24h，以2℃處理作為對照（此時自然環(huán)境溫度約為2℃左右）；解凍2h 后，每個試管加入30ml 去離子水，加蓋靜置24 h，期間震蕩幾次，后用SevenEasy 電導儀測定第一次組織外滲液電導率值；然后將試管置于SHA-C 水浴恒溫振蕩器中沸水浴30min，取出靜置12h 后，加去離子水補充至煮前刻度，再次測定其電導率。

1.3 計算方法

電解質(zhì)外滲率是反映植物傷害程度的重要指標，電解質(zhì)外滲率越高，則植物受到的傷害就越重[13]，同時用Logistic 方程求出各試驗材料的拐點溫度，即電解質(zhì)外滲率為50%時的臨界致死溫度，以該值作為各試驗材料抗寒力評價的參考指標[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 電解質(zhì)的電導率和外滲率

各試材低溫處理及煮沸后浸出液的電導率及換算后電解質(zhì)外滲率結(jié)果表明（表1），隨處理溫度的降低，各參試品種的電解質(zhì)的電導率逐漸增加，其外滲率也隨之增大；表明溫度越低，對細胞膜造成的損傷越大，細胞膜透性增大，導致細胞內(nèi)電解質(zhì)外滲率也增大[14]；這與電導法測定抗寒力的基本理論相吻合。但當溫度從2℃降到0℃時，有3個品種的外滲率隨著溫度的下降而下降，只是表明適時適度的低溫鍛煉對個別油菜品種的抗寒性有增強的作用；在0℃處理時，電解質(zhì)外滲率在-12.56%～21.46%之間，離50%的臨界致死生理指標還相距較遠，由此可見以上所有油菜品種在0℃低溫處理下均不會被凍傷或致死；當溫度降至-9℃～-12℃范圍內(nèi)，這17個品種的電解質(zhì)外滲率變化趨于平緩狀態(tài)，表明膜透性已經(jīng)完全破壞。

表1 電導率測定及電解質(zhì)外滲率

2.2 臨界致死低溫

根據(jù)湖南旬極端氣溫，從臨界致死低溫來看，這17個甘藍型油菜品種大體可以分為3 類：

（1）較不耐低溫油菜類型指臨界致死低溫高于-4℃的品種：灃油737、灃油5103、華航901；它們的臨界致死溫度都在-4℃～-3.59℃之間，其臨界致死低溫見表1，可耐短時間-3℃的低溫處理。

（2）中等耐低溫油菜類型指臨界致死低溫在-5℃～-4℃之間的品種：灃油520、秦優(yōu)9 號、華湘油12 號、灃油958、浙雙3 號；它們的臨界致死溫度都在-5℃～-4℃之間。從表1 來看，在-3℃和-6℃兩個處理之間，隨著溫度的下降，這5個品種組織電解質(zhì)外滲率有一急劇升高的過程，是膜透性遭受低溫傷害的敏感區(qū)域；當溫度低于-6℃時，電解質(zhì)增加趨于平緩，膜透性完全破壞。

（3）較耐低溫油菜類型指臨界致死低溫低于-5℃的品種：華油雜9 號、中雙4 號、中雙11 號、灃油682、灃油730、德油8 號、中農(nóng)油2008、滬油21、灃油792；這9個品種的臨界致死低溫都低于-5℃。灃油792 的臨界致死低溫為-7.16℃，滬油21 的臨界致死低溫為-6.64℃，均可耐短時間-6℃低溫處理。在-6℃時，灃油792 電解質(zhì)外滲率為43.29%，滬油21 的電解質(zhì)外滲率為42.22%，均低于50%臨界致死生理指標。由此可見，灃油792 和滬油21 在-6℃下仍不會被凍傷致死，其抗寒力在所有材料中最強。

3 結(jié)論與討論

從抗寒性試驗可知，華航901 的抗寒性最弱，可耐短時間-3.59℃的低溫，灃油792 的耐寒性最強，可耐短時間-7.16℃的低溫，這17個油菜品種的抗寒性由強到弱依次為：灃油792、滬油21、中農(nóng)油2008、德油8 號、灃油730、灃油682、中雙11 號、中雙4 號、華油雜9 號、浙雙3 號、灃油958、華湘油12 號、秦優(yōu)9 號、灃油520、灃油5103、灃油737、華航901。

（1）在該項研究中，因未知17個油菜品種間的抗寒力差異，而各參試品種本身的電解質(zhì)總滲出量不同，在常溫下（對照）的電解質(zhì)滲出量也可能不同，這些數(shù)據(jù)與試驗品種的抗寒性無直接的相關(guān)性，為克服品種間電解質(zhì)外滲量不同引起的誤差，達到準確鑒定的目的，電解質(zhì)外滲率的計算方法采用公式：

[（樣品低溫處理后電導率-對照電導率）/（樣品煮沸后電導率-對照電導率）]×100 來計算[15]。

（2）在整個越冬過程中，油菜抗寒性并非維持在同一水平，它的變化與外界最低氣溫關(guān)系密切。10℃以下低溫對提高抗寒性均有效果；當溫度在0℃及0℃以下時，使抗寒性達到最高程度；當氣溫回升，抗寒性便迅速減弱[9]。胡圣武等[10]研究表明：甘藍型油菜抗寒性的季節(jié)變化大致分為3個階段，在抗寒性保持階段進行品種抗寒性鑒定，結(jié)果才可靠。為了準確評價各品種的抗寒性，該項實驗于抗寒性保持階段（2013年元月8日），取同一部位完整功能葉片（倒第5 葉）[9]對上述17個甘藍型油菜品種進行抗寒性測定。

（3）油菜低溫凍害主要發(fā)生在越冬期間。根據(jù)湖南氣象資料記載，湖南旬極端最低氣溫一般為-2℃左右，湘北局地（環(huán)洞庭湖區(qū)）可達-5℃～-4℃。通過臨界致死低溫，評價各油菜品種的抗寒能力，上述17個油菜品種，前9個品種可在湖南自然越冬，后3個品種在湖南推廣宜避開湘北地區(qū)，中等耐低溫的5個品種在湖南湘北地區(qū)推廣時宜采取有效的栽培技術(shù)措施來控制低溫凍害。

（4）2008年1月，湖南出現(xiàn)了50年不遇的低溫凍害，湖南省作物研究所試驗區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了-5.9℃的極端低溫；2月筆者對田間栽種的油菜德油8 號、中雙4 號、華油雜9 號、浙雙3 號、秦優(yōu)9 號5個品種以及正在參加組合比較的灃油792、豐油730、灃油682、灃油958、灃油520、灃油5103、灃油737 進行了凍害調(diào)查；調(diào)查標準按照劉后利[16]的方法進行。調(diào)查結(jié)果顯示：除德油8 號、中雙4 號、灃油792、豐油730 外，有8個品種及組合發(fā)生了低溫凍害；通過相關(guān)性鑒定，田間凍害指數(shù)與室內(nèi)冷凍試驗得出的低溫半致死溫度呈高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.890 564（P=0.000 103），達極顯著水平（未發(fā)表數(shù)據(jù)），表明電導法測定油菜抗寒力是比較可靠的。

（5）目前油菜防凍技術(shù)措施落后，如冬前灌水、秸稈覆蓋等措施在生產(chǎn)中很難實施，發(fā)生了相關(guān)部門即使及時發(fā)布凍害預警，但農(nóng)戶并不愿意采取相關(guān)措施的現(xiàn)象；加之近年來持續(xù)的暖冬，導致油菜在區(qū)域試驗中缺乏抗凍鑒定；以及相關(guān)的凍害抗性研究和品種選育在國內(nèi)還不系統(tǒng)。為應對今后可能發(fā)生的凍害，應加強這方面的研究[17]。

[1]Lyons J M.Chilling in jury in plant[J].Ann.Rev.Plant Physiol.,1973,24:445-466.

[2]Chan H J.Electroly teleakage and ethy lene production in duced by chilling in jury of papayas[J].Hort Science,1985,20(6):1070-1072.

[3]Dexter S T.WETottingham,I.F.Graber.Investi gations of the hard in ess of plants by measure ment of elec trical cond uctivity[J].Plant Physiology,1932,7:63-78.

[4]Sukumaran N P,WeiserC J.Method of Determining Cold Hardiness by Electrical Conductivity in Potato[J]. Hort Science,1972(7):467～468.

[5]朱根海,朱培仁.小麥抗凍性的季節(jié)變化以及溫度對脫鍛煉的效應[J].南京農(nóng)學院學報，1984,2（2）：19-16.

[6]駱建霞，史燕山，張旭，等.電導法對8種地被植物抗寒性的測定[J].天津農(nóng)學院學報，2005,12（3）：10-13.

[7]王文舉，張亞紅，牛錦鳳，等.電導法測定鮮食葡萄的抗寒性[J].果樹學報，2007,24（1）：34-37.

[8]張菊梅，王海洋，覃建美.電導法對蕨類抗寒性的測定[J].西南大學學報（自然科學版），2007，29（12）：81-84.

[9]宋良圖，宋國良，陶漢之.電導法測定甘藍型油菜抗寒性的初步研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，1991年第1（總第47）期：46-51.

[10]胡勝武，黃繼英，徐愛遐，等.甘藍型油菜抗寒性與某些滲透物質(zhì)的關(guān)系[J].西北農(nóng)業(yè)學報，1994,3（1）：24-28.

[11]中國科學院上海植物生理研究所，上海市植物生理學會.現(xiàn)代植物生理學實驗指南[M].北京：科學出版社，1999:302-303.

[12]陳建勛，王曉峰.植物生理學實驗指導（第二版）[M].廣州：華南理工大學出版社，2006:64-66.

[13]張 娟，徐 坤，孫 杰.番茄不同砧木材料幼苗對低溫脅迫的反應[J].西北農(nóng)業(yè)學報，2004,13（2）：104-108.

[14]Mc Kay H M.Electroly teleakage from fine roots of coniferseed lings:a rapidindex of plant vitality following coldstorage[J].Canadian Journal of Forest Research,1992.22:1371-1377.

[15]陳能武.電導法在甘蔗抗寒性鑒定中的應用[J].甘蔗糖業(yè)，1990，（6）：14-20.

[16]劉后利.油菜的遺傳育種[M].上海科學技術(shù)出版社，1985:581.

[17]張學坤，張春雷，廖星，等.2008年長江流域油菜低溫凍害調(diào)查分析[J].中國油料作物學報，2008,30（1）：122-126.