8個平歐雜種榛品種抗旱性評價

王 鑫，師文俊，李一杰，楊小紅，彭少兵

（1.西北農林科技大學 林學院，陜西 楊凌 712100；2.貴州省林業科學研究院，貴州 貴陽 550005）

榛子是樺木科Betulaceae 榛屬Corylus樹種，其果實含有豐富的營養成分[1]，是世界四大堅果之一。榛子適應性強，分布廣，常被作為水土保持及園林綠化樹種[2-3]。20 世紀90年代末，遼寧省林業科學研究院經濟林研究所通過雜交育種的方式，首次培育出榛子新品種——平歐雜種榛Corylus heterophylla×C.avellana，它是由歐洲榛C.avellana與我國的平榛C.heterophylla通過種間遠緣雜交而選育出來的優良品種。平榛適應性強、風味獨特，歐洲榛果實大、產量高、營養元素含量高，而平歐雜種榛同時具備了歐洲榛和平榛的這些優勢[4-5]。目前，由平歐雜種榛已選育出較多的優良品種（系）。平歐雜種榛的適應范圍比較廣，經濟價值較其他品種高，引種平歐雜種榛到陜西不但能豐富當地林果種質資源，而且能提高林果的經濟效益。

目前，較多關于平歐雜種榛耐鹽性、耐熱性、抗寒性等的研究報道。羅達等[6]的研究結果表明，‘新榛2 號’適應鹽脅迫的能力強于‘新榛1 號’和‘新榛3 號’；史彥江等[7]對平歐雜種榛的耐熱性進行了研究，發現85-49 耐熱性最強，B21、80-13、84-310、84-226 耐熱性最差，其余品種居中；梁鎖興等[8]和羅達等[9]對平歐雜種榛的抗寒性進行了研究，結果表明84-254 抗寒性最強，85-162、85-202、84-48 抗寒性最弱，其余品種居中。品種的抗旱性是影響引種的重要因素之一，有學者研究了干旱脅迫對平歐雜種榛葉片解剖結構、光合特性日變化、葉片水分利用效率的影響，也有關于少數品種抗旱性評價的報道[10-13]。但所研究品種單一，而且測定指標不夠全面[14]。為給平歐雜種榛抗旱品種選育和引種栽培等提供理論參考，本研究中以生產上推廣的8 個平歐雜種榛良種苗木為試材，通過聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫，測定7 個抗旱評價指標，采用隸屬函數法綜合評價8 個平歐雜種榛品種的抗旱性。

1 材料與方法

1.1 材 料

研究對象為8 個平歐雜種榛品種的1年生實生苗，分別為‘玉墜’‘達維’‘平歐15 號’‘遼榛1 號’‘遼榛3 號’‘遼榛7 號’‘遼榛8 號’‘遼榛9 號’。2018年10月，將健壯且生長一致的 1年生裸根苗移栽到花盆中。每個花盆移栽1 株苗，每個品種20 株苗，共160 株。盆開口直徑30 cm、 底直徑20 cm、高25 cm。培養基質為腐殖土和沙土的混合物，將其按3 ∶1 的體積比充分混勻，每盆的基質質量為6 kg。

移栽后，將花盆放入西北農林科技大學林學院南邊日光溫室中，保持溫度、濕度、光照等一致，定期澆水，讓幼苗適應盆栽環境。待平歐雜種榛苗長葉后（2019年4月16日），每2 周澆1次Hogaland 營養液，給幼苗補充礦質養分。

1.2 方 法

1.2.1 干旱脅迫

待幼苗長出10 ～15 片葉片時（2019年5月15日），每品種隨機選取長勢一致的10 株苗進行人工模擬干旱脅迫試驗，另外10 株進行自然干旱脅迫（用于研究干旱脅迫對苗高的影響）。3 株 1 個重復，共3 個重復，另外1 株備用。

PEG 模擬干旱脅迫試驗：在實驗室進行。輕輕將幼苗從盆中取出，用噴壺將苗木的根系清洗干凈，在1/2 的Hogaland 營養液中平衡3 d。參考前人的研究結果[15]及預試驗結果，選擇中度脅迫（15%），進行平歐雜種榛品種的抗旱性比較。將平歐雜種榛苗浸入15% PEG-6000 溶液中模擬干旱脅迫[15]，以清水為對照（CK）。處理12 h 后采樣，采樣時間為早晨，采樣后裝進塑封袋中，用簽字筆進行標記，并迅速將葉片樣品放置在液氮中，于超低溫冰箱中保存待測。

自然干旱脅迫試驗：進行連續人工控水，并定期觀察和記錄雜種榛植株及其葉片的生長狀況。控水40 d 后（2019年6月28 號），測定溫室中平歐雜種榛植株苗高。

1.2.2 指標測定

使用卷尺測量苗木高度[16]，精確至0.01 m；采取稱質量法測定相對含水量[17]；葉綠素含量采用乙醇提取比色法[17]進行測定；可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白[17]、丙二醛含量參考并改進高俊鳳[17]的方法進行測定。

1.2.3 抗旱能力評價

根據8 個平歐雜種榛品種的苗高（X1）及葉片的相對含水量（X2）、葉綠素含量（X3）、可溶性糖含量（X4）、可溶性蛋白含量（X5）、脯氨酸含量（X6）和丙二醛含量（X7），采用隸屬函數法評價各品種的抗旱能力[18]，公式如下。

式中：U(Xi)表示第i項指標的隸屬函數值，Xi表示第i項指標的測定值，Xmin表示第i項指標的最小值，Xmax表示第i項指標的最大值。根據各指標隸屬函數值的均值進行綜合評價，均值越大，抗旱性越強。

1.3 數據分析

使用Origin 2018 和SPSS 22.0 軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 平歐雜種榛各抗旱指標的評價

2.1.1 干旱脅迫對平歐雜種榛苗高的影響

幼苗生長高度可以間接反映苗木的抗旱性。在自然干旱脅迫40 d 時，各平歐雜種榛品種的苗高如圖1 所示。由圖1 可看出，在相同的自然干旱脅迫條件下，8 個平歐雜種榛品種的苗高均不同程度低于對照。苗高降幅最大的品種為‘遼榛8號’，高度為63.2 cm；其次是‘遼榛9 號’‘平歐15號’‘玉墜’，分別比對照低5.06%、5.05%和4.07%（P＜0.05）；苗高降幅最小的品種為‘達維’，高度為68.2 cm。‘玉墜’‘平歐15 號’‘遼榛7號’苗高與對照無顯著差異，其余品種比對照顯著下降。

圖1 干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種的苗高Fig.1 The seedling height of C.heterophylla× C.avellana L.under drought stress

2.1.2 干旱脅迫對平歐雜種榛葉片丙二醛含量的影響

干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中丙二醛的含量如圖2 所示。由圖2 可看出，在相同的干旱脅迫條件下，與對照相比，8 個平歐雜種榛品種葉片的丙二醛含量均升高。丙二醛含量增幅最高的品種為‘遼榛3 號’，含量為10.043 μmol/g， 其次是‘遼榛9 號’‘平歐15 號’‘遼榛8 號’，分別比對照高78.18%、70.80%和52.38%（P＜ 0.05），說明膜質過氧化程度加深，細胞膜受損，導致大量離子外滲，抗旱性較弱。丙二醛含量增幅較小的品種有‘玉墜’‘遼榛1 號’‘達維’‘遼榛7 號’， 分 別 比 對 照 高39.50%、31.40%、20.56%和15.96%（P＜0.05），抗旱性較強。除‘遼榛7 號’外，其余品種葉片丙二醛含量與對照均有顯著差異。

2.1.3 干旱脅迫對平歐雜種榛葉片脯氨酸含量的影響

干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中脯氨酸的含量如圖3 所示。由圖3 可看出，在相同的干旱脅迫條件下，與對照相比，8 個平歐雜種榛品種葉片中脯氨酸含量均呈上升趨勢。其中，‘達維’葉片中脯氨酸含量的增加幅度是最大的，其含 量為62.4247 μg/g；其次是‘玉墜’和‘遼榛1 號’，分別比對照高69.58%和53.37%（P＜0.05），說明這些品種維持細胞膨壓的能力較弱，其抗旱性較弱；葉片中脯氨酸含量增幅最小的是‘平歐 15 號’，其含量為35.254 8 μg/g，說明抗旱性較強。‘平歐15號’葉片中脯氨酸含量與對照無顯著差異，其余品種葉片中脯氨酸含量比對照顯著上升。

圖2 干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中丙二醛的 含量Fig.2 The malondialdehyde content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

圖3 干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中脯氨酸的 含量Fig.3 The proline content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.1.4 干旱脅迫對平歐雜種榛葉片可溶性蛋白含量的影響

干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中可溶性蛋白的含量如圖4 所示。由圖4 可看出，在相同的干旱脅迫條件下，與對照相比，8 個平歐雜種榛品種葉片中可溶性蛋白含量均有不同程度的降低。葉片中可溶性蛋白含量降幅最大的品種為‘玉墜’，其含量為20.002 mg/g；‘遼榛1號’‘遼榛7 號’‘遼榛9 號’次之，分別比對照低15.24%、8.63%和8.50%（P＜0.05）；葉片中可溶性蛋白含量降幅最小的品種為‘遼榛8 號’，其含量為25.033 mg/g。其中，‘玉墜’‘遼榛1號’‘遼榛7 號’‘遼榛9 號’葉片中可溶性蛋白含量與對照有顯著差異，其余品種葉片中可溶性蛋白含量與對照差異不顯著。

圖4 干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中可溶性 蛋白的含量Fig .4 The soluble protein content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.1.5 干旱脅迫對平歐雜種榛葉片可溶性糖含量的影響

干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中可溶性糖的含量如圖5 所示。由圖5 可看出，在相同的干旱脅迫條件下，除‘遼榛1 號’外，與對照相比，其余品種平歐雜種榛葉片中可溶性糖含量均升高。葉片中可溶性糖含量增幅最大的品種為 ‘遼榛7 號’，其含量為16.34%；其次是‘玉墜’‘遼榛9 號’‘平歐15 號’，分別比對照高29.94%、15.81%和15.06%（P＜0.05）；葉片中可溶性糖含量增幅最小的為‘遼榛8 號’，其含量為9.73%。‘達維’‘遼榛7 號’‘遼榛8 號’‘遼榛9 號’葉片中可溶性糖含量與對照相比均有顯著差異，其余品種葉片中可溶性糖含量與對照無顯著差異。

2.1.6 干旱脅迫對平歐雜種榛葉片相對含水量的影響

干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片的相對含水量如圖6 所示。由圖6 可看出，在相同的干旱脅迫條件下，與對照相比，8 個平歐雜種榛品種葉片的相對含水量均降低。葉片相對含水量下降幅度最大的品種為‘遼榛1 號’，其含量為29.54%；其次是‘遼榛3 號’‘達維’‘玉墜’，分別比對照低56.26%、55.12%和54.48%（P＜0.05），說明其對干旱的適應性和抵抗力較強；葉片相對含水量降幅最小的為‘平歐15 號’，其含量為39.22%，說明其對干旱的適應性和抵抗力較差。各品種葉片的相對含水量與對照相比均有顯著差異。

圖5 干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中可溶性糖 的含量Fig.5 The soluble sugar content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

圖6 干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片的相對含水量Fig.6 The relative water content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.1.7 干旱脅迫對平歐雜種榛葉片葉綠素含量的影響

干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中葉綠素的含量如圖7 所示。由圖7 可看出，在相同的干旱脅迫條件下，與對照相比，8 個平歐雜種榛品種葉片中葉綠素含量均降低。葉片中葉綠素含量降幅最大的品種為‘玉墜’，其含量為5.937 mg/g； ‘平歐15 號’‘遼榛8 號’‘達維’葉片中葉綠素含量下降幅度略低于玉墜，分別比對照低41.79%、40.77%和38.51%（P＜0.05）；葉片中葉綠素含量下降幅度最小的品種為‘遼榛3 號’，其含量為7.297 mg/g。各品種葉片中葉綠素含量與對照相比均有顯著差異。

圖7 干旱脅迫條件下各平歐雜種榛品種葉片中葉綠素的 含量Fig.7 The chlorophyll content of C.heterophylla× C.avellana L.leaves under drought stress

2.2 平歐雜種榛抗旱性的綜合評價

采用隸屬函數值法，根據7個抗旱性相關指標，分別對8 個平歐雜種榛品種的抗旱性進行綜合評價，結果見表1。所有指標隸屬函數值的平均值越大，說明抗旱性越強。由表1 可知，8 個平歐雜種榛品種的抗旱能力由強到弱依次為‘遼榛7 號’‘玉墜’‘遼榛8 號’‘達維’‘遼榛9 號’‘遼榛 1 號’‘遼榛3 號’‘平歐15 號’。

3 結論與討論

通過平歐雜種榛的盆栽試驗，研究了8 個平歐雜種榛品種處于自然干旱脅迫條件下苗高的差異和PEG 模擬的干旱脅迫條件下葉片相對含水量、葉綠素含量、可溶性糖含量等指標的差異。使用隸屬函數法比較了干旱脅迫條件下8 個平歐雜種榛品種的抗旱性，各品種按照抗旱性由強到弱排序依次為‘遼榛7 號’‘玉墜’‘遼榛8 號’‘達維’‘遼榛9 號’‘遼榛1 號’‘遼榛3 號’‘平歐15 號’。在自然干旱脅迫試驗中，隨著控水時間的延長，‘平歐15 號’‘遼榛1 號’‘遼榛3 號’葉緣發黃，甚至出現萎蔫、燒灼等不良現象。‘達維’和‘遼榛9 號’葉緣稍有發黃，‘遼榛7 號’‘玉墜’‘遼榛8 號’葉片無明顯變化。‘遼榛7 號’的抗旱性最好，其次為‘玉墜’，二者適宜作為陜西地區主栽品種。

表1 各平歐雜種榛品種抗旱指標的隸屬函數值及排序Table 1 The subordinate value of drought resistance indexes of C.heterophylla × C.avellana L.cultivars and their ranking

3.1 干旱脅迫對平歐雜種榛滲透調節物質的影響

在植物的脫水適應中，滲透調節發揮重要作用，主要是通過膨壓來維持和保護細胞特定的功能[19]。植物不同，抵御逆境的能力可能會有所不同，其體內所含滲透調節物質的量可能也存在差異。

脯氨酸是存在于自然界植物體內的一種滲透調節物質，它的含量較低，易溶于水[20]。由于在植物的抗逆性方面具有相當重要的作用，有關脯氨酸的研究較為廣泛。在缺水脅迫下植物的第一反應是脯氨酸積累，目的是減少對細胞的傷害。脯氨酸可以作為一種信號分子，調節線粒體功能，影響細胞增殖或死亡，觸發特定的基因表達，這對植物從逆境中恢復是至關重要的。在許多植物中，脯氨酸在脅迫下的積累均與抗逆性有關，并且在抗逆性較強的植物中脯氨酸的濃度普遍高于脅迫敏感植物。本研究中，在PEG 模擬干旱脅迫的條件下，8 個平歐雜種榛品種的葉片脯氨酸含量均升高，說明平歐雜種榛體內的脯氨酸已經對外界干旱脅迫產生響應，這與羅梓瓊等[21]對油茶采取自然干旱脅迫處理，發現重度脅迫條件下‘華鑫’和‘華碩’葉片脯氨酸含量增長幅度較大的研究結果基本相同。但各平歐雜種榛品種葉片脯氨酸含量上升的幅度不同，說明各品種維持細胞膨壓的能力不同。

植物體內的可溶性蛋白參與到植物生命活動的多種代謝過程中。當處于不利的環境中時，葉片可溶性蛋白含量降低，這可能與蛋白合成酶的活性降低有關，也可能與干旱條件下產生活性氧造成蛋白質的氧化、降解有關[20]。本研究中，在PEG 模擬干旱脅迫的條件下，8 個平歐雜種榛品種葉片中可溶性蛋白含量有不同程度的降低，這與邱興等[22]在持續控水條件下得出楊樹盆栽苗可溶性蛋白含量降低的研究結果相似。

可溶性糖含量可反映植物的抗脅迫能力。前人的研究結果表明，可溶性糖含量越高，滲透調節作用越明顯，植物的抗旱能力越強[23]。8 個平歐雜種榛品種葉片中可溶性糖含量顯著升高。這與李艷等[24]得出的在干旱脅迫前期地被植物‘蜘蛛抱蛋’葉片中可溶性糖含量顯著增加的研究結果基本一致。但各平歐雜種榛品種葉片可溶性糖含量上升的幅度不同，增幅最大的是‘遼榛7 號’，說明其可溶性糖的積累受干旱的影響較大，增幅最小的是‘平歐15 號’。

3.2 干旱脅迫對平歐雜種榛膜脂過氧化的影響

一般植物在逆境下會激發脂膜過氧化作用。脂膜過氧化作用的產物較多且復雜，其產物的主要成分是醛類和烴類等。丙二醛被認為是膜脂過氧化及氧化損傷的重要標志，其含量的降低幅度反映了膜的脂質過氧化程度[25]。本試驗中，在干旱條件下，8 個平歐雜種榛品種葉片中丙二醛含量顯著升高，說明PEG 模擬的干旱脅迫下平歐雜種榛盆栽苗由于膜脂過氧化加劇，細胞膜受到損傷，發生離子外滲。這與程宇飛等[26]得出的人工控水處理后，新西蘭麻‘青銅’的丙二醛含量均顯著升高的研究結果基本一致。

3.3 干旱脅迫對平歐雜種榛其他抗旱指標的影響

逆境會引發植物各種各樣的應激反應，如植物的生長受到抑制。暫時或長期缺水比任何其他環境因素都更嚴重地阻礙植物的生長和發育。在干旱條件下，植物細胞受損，其有絲分裂、細胞伸長和擴張受到影響，最終導致植株高度、葉面積和生長速率下降。苗高生長量可以間接反映苗木的抗旱能力[18]。本研究中，在相同的脅迫條件下，與對照相比，8 個平歐雜種榛品種苗高上升幅度均較小，表明干旱脅迫對平歐雜種榛苗的生長產生了顯著的抑制作用；各品種苗高上升幅度不同，說明干旱脅迫對各品種的抑制程度不同，從而間接顯示出各品種抗旱能力的差異。

相對含水量是衡量植物脫水耐受性的一個重要指標。相對含水量與根系吸水和蒸騰損失有關。目前，已有多種植物在干旱脅迫下葉片相對含水量減少的研究報道。當植株遭受干旱時，葉片表現出相對含水量和水勢大幅降低，蒸騰速率顯著下降，水分利用效率顯著降低。而耐旱品種通過減少水分流失來保持水分利用效率。因此，葉片相對含水量可以反映植物的耐旱能力[25]。本研究中，在PEG 模擬干旱脅迫的條件下，8 個平歐雜種榛品種的葉片相對含水量顯著降低，說明干旱脅迫下平歐雜種榛葉片保持水分的能力下降。這與任磊等[27]對茶菊扦插苗進行干旱脅迫處理后，‘玉人面’葉片相對含水量明顯降低的研究結果一致。

干旱脅迫條件下葉綠素含量下降被認為是氧化應激的典型反應，其可能是色素光氧化和葉綠素降解的結果。光合色素對植物很重要，主要作用是獲取光和產生還原能量。干旱脅迫下葉綠素含量的下降是光合作用失活的主要原因。此外，水分虧缺引起的葉綠素含量降低已被歸因于葉綠體膜的損失、過度膨脹等。在缺水條件下，植物的抗旱能力越強，其葉綠素含量越穩定，越不容易隨環境的改變而發生變化。本研究中，在PEG模擬干旱脅迫的條件下，8 個平歐雜種榛品種的葉片葉綠素含量有不同程度降低，說明葉綠素合成可能受阻或者葉綠素發生了降解，植物的光合作用受到影響。這與前人對江南油杉Keteleeria fortunei[28]的研究結果基本一致。在干旱條件下，平歐雜種榛葉片中葉綠素含量下降幅度最大的品種是‘玉墜’，下降幅度最小的是‘遼榛3 號’，表明在干旱脅迫下‘玉墜’與‘遼榛7 號’可以積累更多的葉綠素，來維持平歐雜種榛正常的生命活動。

綜上所述，PEG-6000 作為一種模擬干旱脅迫劑，起滲透調節的作用。本研究中，在相同的種植條件和PEG-6000 模擬的干旱脅迫條件下，8個平歐雜種榛品種的抗旱性有顯著差異，并初步得到了8 個品種的抗旱性排序。但在日光溫室中影響因素較多，實際農業生產過程較復雜，PEG-6000 模擬干旱脅迫與實際生產存在差異，而且實際生產中抗旱性強的品種產量不一定高，后續應注重光合作用、果實品質和產量等方面的研究。