基于Logistic方程分析方法的木瓜屬觀賞植物耐寒性研究

唐雯 陳健妙 左金富

摘要：為了對木瓜屬（Chaenomeles）觀賞植物耐寒性進行研究，選擇3種不同的木瓜樹種為研究對象，研究其在9月至次年1月的含水量、淀粉含量、可溶性糖、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和相對導電率等生理生化指標。利用Logistic方程擬合求解半致死溫度，并通過隸屬函數法計算隸屬均值，綜合評價其耐寒性。結果表明，隨著抗寒性的提高，3種木瓜樹種可溶性糖含量、POD活性和SOD活性均提高，與抗寒性的變化趨勢相同;3種木瓜樹種莖的抗寒能力強弱順序為日本木瓜<皺皮木瓜<光皮木瓜。

關鍵詞：木瓜屬（Chaenomeles）;觀賞植物;耐寒性;Logistic方程

中圖分類號：S661.6 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）06-0108-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.06.022 ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on cold resistance of Chaenomeles ornamental plants

based on Logistic equation analysis

TANG Wen1，2a，CHEN Jian-miao2b，ZUO Jin-fu1，WANG Yang1，WANG Chao-yang1，HUANG Fang-wei1

（1.Hainan College of Vocation and Technique，Haikou 570216，China;

2a.School of Life and Pharmaceutical Sciences;2b.College of Tropical Crops，Hainan University，Haikou 570228，China）

Abstract： In order to study the cold tolerance of ornamental plants of the genus Chaenomeles， three different types of Chaenomeles trees were selected as research objects， and their water content， starch content， soluble sugar， and peroxidase（POD）， superoxide dismutase（SOD） and relative conductivity and other physiological and biochemical indicators from September to January of next year. Then the Logistic equation was used to solve the semi-lethal temperature， and the membership mean was calculated by the subordination function method to comprehensively evaluate its cold resistance. The results showed that with the increase of cold resistance， the soluble sugar content， POD activity and SOD activity all increased， and the change trend was the same as that of cold resistance. The cold resistance of the stems of the three tree species was Chaenomeles japonica （Thunb.） Lindl. ex Spach

Key words： Chaenomeles; ornamental plant; cold tolerance; Logistic equation

木瓜屬（Chaenomeles）植物為落葉的灌木或小喬木，其憑借花色鮮艷美麗、花形優美多姿，一直為園林綠化中非常重要的觀賞植物[1，2]。但是當溫度過低時會嚴重影響其生長速度、花色和花形，嚴重時甚至會引起死亡[3，4]。為了對其選育和養護管理的耐寒性提供理論指導和依據，本試驗選擇日本木瓜、皺皮木瓜和光皮木瓜8年生植株作為樣本進行研究，選擇冬季9月至次年1月作為研究時段，測定莖的含水量、淀粉含量、可溶性糖、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和相對導電率等生理生化指標。將得到的生理生化指標基于Logistic方程[5-7]擬合半致死溫度，然后對其耐寒性進行分析，通過隸屬函數法求解隸屬均值[8]，然后綜合評價其耐寒性。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗材料

試驗田位于河北省邯鄲市紅旗苗圃基地，其屬于溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為12.6 ℃，年平均降水量為499.65 mm，一年四季氣候變化較為明顯，冬季干燥寒冷，夏季高濕高溫。試驗材料選擇長勢良好，位于紅旗苗圃基地的日本木瓜[Chaenomeles japonica（Thunb.） Lindl. ex Spach]、皺皮木瓜[Chaenomeles speciosa （Sweet） Nakai]和光皮木瓜[Chaenomeles sinensis（Thouin） Koehne]8年生植株。選擇上述3種樹種無病害、生長良好、健壯的植株各10株，掛牌和編號，在取樣時，試驗材料選取每棵樹10 cm以上的一年生枝條，枝條最好選取粗細和長勢一致的。

2018年9月至2019年1月，每月15號進行一次取樣，共取樣5次，將取下后的枝條立即裝入自封袋中，放入冰盒，然后盡快帶回實驗室，對莖的含水量、淀粉含量、可溶性糖含量、POD活性、SOD活性和相對電導率進行測定，為了保證試驗的準確性，每個指標重復測定3次，取平均值。

1.2 ?測定低溫半致死溫度

參照文獻[9]的方法，分別用清水和去離子水充分清洗試驗材料，然后將樣品放置于封口袋中，按照每個封口袋放置8個莖段，每個木瓜品種需要6個袋子，然后將處理溫度標記在封口袋上，處理溫度共設置6個（表1）。為了防止溫度過低導致樣品被凍死，需向袋子內噴灑少許去離子水，低溫處理選擇變溫冰箱，降溫的速率大小為6 ℃/h，到達試驗需要的溫度后保持4 h，然后將樣品取出放置于4 ℃的冰箱24 h，對其相對電導率進行測定。

參照文獻[10]的方法，采用愈創木酚法對過氧化物酶活性進行測定，采用氮藍四唑法對超氧化物歧化酶活性進行測定，采用茚三酮法對脯氨酸含量進行測定，采用蒽酮比色法對可溶性糖與淀粉含量進行測定。參照文獻[11]的方法，采用考馬斯亮藍法對可溶性蛋白含量進行測定。

對樣本的含水量進行測定，選用的方法為：將待測樣本清洗，將表面污物取出，然后再用去離子水徹底沖洗，將表面離子去掉，將其擦干后稱重，可得到其鮮重，然后將其放置在80 ℃烤箱中進行48 h的烘干，取出后再在干燥皿上干燥24 h，對其稱重可得到其干重，然后對樣本含水量進行計算。

1.3 ?統計和分析

基于Logistic方程，采用SPSS 19.0軟件對其半致死溫度（LT50）進行計算。當抗寒性在95%置信區間內沒有出現重合，這表示半致死溫度差異顯著。當完成生理指標含量計算后，對重復的標準誤差和均值進行計算，然后分析抗寒性及生理指標的相關性，利用隸屬函數法對各個樹種的抗寒性進行綜合評價。計算公式為式（1）、（2）。假如抗寒性與生理指標呈正相關，則：

式中，X、Xmax和Xmin分別為各項生理指標的平均值、最大值和最小值。將3個樹種在抗寒性研究期間的各項生理指標隸屬函數相加并求其平均值，隸屬函數的平均值越大，其抗寒性就越強。

2 ?結果與分析

2.1 ?抗寒性變化

在抗寒性測試期間，3個試驗樹種溫度處理與電導率變化趨勢的關系為溫度越低，3個試驗樹種的電導率均不斷增大。基于電導率擬合方程對3個樹種的半致死溫度進行計算。由表2可知，在9月和10月，3種樹種受環境溫度的影響較小，抗寒性相差不大。在11月，由于外界溫度的迅速降低，其抗寒性明顯變強。在12月時，日本木瓜莖和皺皮木瓜莖的抗寒性達到最大值，半致死溫度分別為-29.312、

-32.213 ℃，其中抗寒性最強的為皺皮木瓜，光皮木瓜與皺皮木瓜的抗寒性相近，到1月光皮木瓜莖的抗寒性達到最大。在測試末期，光皮木瓜的抗寒性最強，其次為日本木瓜，皺皮木瓜的抗寒性較差。

2.2 ?淀粉含量變化

由圖1可知，在試驗期間3種樹種的莖淀粉含量的變化隨著溫度的降低而降低。其中，在10月和11月，光皮木瓜的莖淀粉含量低于日本木瓜和皺皮木瓜。光皮木瓜隨著時間的推移其淀粉含量穩定降低。而皺皮木瓜和日本木瓜在前期莖的淀粉含量較為穩定，后期減少的速率較快。在1月時，3種樹種的莖淀粉含量均達到最低值，分別為日本木瓜2.382%、皺皮木瓜2.467%和光皮木瓜1.981%。

2.3 ?可溶性糖含量變化

圖2為3種木瓜樹種可溶性糖含量隨時間的變化。3種木瓜樹種在9至12月之間，可溶性糖含量均隨著溫度的降低而增加，在12月達到最大值，而后隨著溫度的降低可溶性糖含量減小。

2.4 ?POD活性變化

圖3為3種木瓜樹種POD活性隨著時間的變化。與可溶性糖變化規律相似，均為9—12月隨著溫度的降低POD活性不斷增大，在12月達到最大值，而后隨著溫度的降低POD活性降低。在9月3種樹種的POD活性均為最小，其中日本木瓜的POD活性為59.80，明顯高于皺皮木瓜和光皮木瓜;在12月時，3種樹種的POD活性均達到最大值，其中皺皮木瓜最大，其次為光皮木瓜，日本木瓜最小。

2.5 ?SOD活性變化

圖4為3種木瓜樹種SOD活性隨時間的變化。總體上來說，與可溶性糖和POD變化規律相似，均為9—12月隨著溫度的降低SOD活性不斷升高，在12月達到最大值，而后隨著溫度的降低SOD活性降低。在9月，光皮木瓜的SOD活性為131.10，明顯低于其他2個樹種;12月光皮木瓜的SOD活性最高。

2.6 ?含水量變化

圖5為3種木瓜樹種含水量隨時間的變化。3種樹種均隨著溫度的降低，其含水量不斷減小。在9月，3種木瓜樹種的含水量基本相同，其中光皮木瓜隨著溫度的降低，其含水量急劇減小。而日本木瓜和皺皮木瓜的變化規律為9—10月隨著溫度的降低，含水量減小較快，但10月至次年1月則趨于穩定，變化較小。在1月，3種樹種的含水量均達到最小值，其中光皮木瓜的含水量最小，其次為日本木瓜，皺皮木瓜最大。

2.7 ?抗寒性綜合評價

利用SPSS 19.0軟件分別對3種木瓜樹種的生理指標的相關性進行分析，可得抗寒性與生理指標之間的相關系數和相關性。由表3可知，3種木瓜樹種的淀粉含量與抗寒性均呈負相關，其中對于皺皮木瓜來說，其淀粉含量與抗寒性之間呈顯著負相關。3種木瓜樹的含水量與抗寒性均呈負相關，其中光皮木瓜的含水量與抗寒性呈顯著負相關。3種木瓜樹的可溶性糖含量與抗寒性均呈正相關，其中皺皮木瓜為顯著正相關。3種木瓜樹的POD活性與抗寒性均呈正相關，其中日本木瓜和皺皮木瓜為顯著正相關。SOD活性也與抗寒性呈正相關，其中皺皮木瓜和光皮木瓜為顯著正相關，而日本木瓜為極顯著正相關。

為了進一步綜合評價不同木瓜樹種的抗寒性，可以基于各項生理指標對其進行綜合評價，根據不同指標與抗寒性之間的相關性關系，采用隸屬函數公式對不同樹種的隸屬函數均值進行求解，其均值越大表明抗寒性越好，具體結果如表4所示。由表4可知，抗寒性最好的為光皮木瓜，其次為皺皮木瓜，最差的為日本木瓜。

3 ?小結

3種木瓜均隨著溫度的降低其抗寒性逐漸增強，其中日本木瓜和皺皮木瓜于12月達到最強的抗寒性能，半致死溫度分別為-29.312、-32.213 ℃，日本木瓜的抗寒性弱于皺皮木瓜，兩者半致死溫度相差2.901 ℃。而光皮木瓜莖在1月的抗寒性達到最強，半致死溫度為-32.663 ℃。在試驗期間，隨著抗寒性的提高，各木瓜樹可溶性糖含量、POD活性和SOD活性均升高，與抗寒性的變化趨勢相同。基于隸屬函數法對不同樹種的抗寒性進行綜合評價可知，3種樹種莖的抗寒能力強弱順序為日本木瓜<皺皮木瓜<光皮木瓜。

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