寒地杏種質自然越冬條件下枝條抗寒性鑒定方法優化及評價

崔龍王雪松譚瑞張艷波陳蕾

(1.吉林省農業科學院/中國農業科技東北創新中心，吉林 長春 130000；2.吉林省智威苗木有限公司，吉林 公主嶺 136100)

杏為薔薇科(Rosaceae)李亞科杏屬(Armeniaca Mill.)植物，原產于我國，有3500余年的栽培歷史。杏果實成熟期早，風味濃郁、酸甜適口，且富含胡蘿卜素及礦質元素，具有防癌、抗癌功效，是重要的經濟樹種。杏樹耐貧瘠、耐干旱，亦是我國三北防護林常用樹種。在我國北方地區，冬季寒冷，由于杏樹品種抗寒性的差異，樹體及枝條容易受到不同程度的凍害，成為杏產業發展的主要限制因子。

果樹的抗寒性是描述果樹適應或抵御寒冷氣候條件的能力，鑒定方法主要有電導法[1-4]、田間鑒定法[5]、恢復生長法[6]等。另外，抗寒性與滲透調節物質、保護酶活性、組織含水量、膜脂相變和細胞膜透性之間存在相關性，通過對上述指標的測定，可以評價比較性品種的抗寒性。電導率法是低溫脅迫下植物的膜脂從流動液態鑲嵌相轉變成晶體固態相，使膜發生收縮，使鑲嵌于膜上的膜蛋白(酶)被固定，酶系統受到破壞，出現孔道或龜裂，喪失細胞膜的主動運輸和選擇通透的特性，膜內可溶性物質、電解質大量向膜外滲透，破壞了細胞內外的離子平衡。對龍眼、荔枝、梨和葡萄等抗寒性的研究表明，低溫脅迫下細胞膜滲透性隨溫度的降低而增加，且細胞膜滲透性與植物的損傷程度呈正相關，而與抗寒性呈負相關[7-10]。一般情況下，抗寒性強的植物組織在低溫脅迫下電解質外滲較少，電導率變化較小，而抗寒性弱的植物組織在低溫脅迫下電解質外滲較多，電導率變化較大。田間鑒定法是樹體自然越冬條件下，萌芽期在田間觀察樹體一年生枝條橫截面的木質部、韌皮部及髓部的凍害程度。

研究杏種質資源抗寒性的評價方法，對于篩選抗寒資源及育種具有重要意義。本研究通過對電導率法的測定條件進行優化，測定杏種質一年生枝條的電解質滲出率，并與田間鑒定結果進行相關性分析，旨在摸索簡便、準確性較高的抗寒性鑒定方法。同時，對供試的杏資源進行抗寒性鑒定及分級，以期為促進杏種植結構優化和選育抗寒優良品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在吉林省農業科學院果樹研究所內的國家果樹種質(公主嶺)寒地果樹資源圃(N43°11′，E124°02′)。該園地處于中溫帶半濕潤地區大陸性季風氣候，年均氣溫5.6℃，無霜期145d左右，年降水量780mm，年日照時數2556h。

1.2 試驗材料與方法

1.2.1 杏枝條電導率測定

試驗于2021年2月底進行。供試品種為乾安大杏和樺甸杏。在樹冠四周外圍采取3～5個粗細均勻、生長健壯的一年生枝條作為試材，采后帶回實驗室，在自來水流下沖洗3～5min去除枝條表面灰塵，再用去離子水沖洗2～3遍，用吸水紙吸干水分。將枝條剪成3～5mm厚的薄片，注意要避開芽眼部位，混合均勻后稱取2g放入50mL刻度試管中，加20mL去離子水，置于22℃的恒溫震蕩培養箱中浸提3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h和24h，測定待測液的初電導值C1(μS·cm-1)，篩選電解質滲出相對穩定的浸提時間。用篩選出的最佳浸提時間對供試品種進行煮沸1h使組織失活(封口水浴)，冷卻至室溫后測定其終電導值C2(μS·cm-1)。采用DDSJ-308A型電導儀測定電導值。試驗中用到的實驗儀器：XOYS-6050程序控溫低溫恒溫槽，南京先歐儀器制造有限公司；DDBJ-350電導率儀，上海精密科學儀器有限公司；HZ-9211KB恒溫振蕩器，太倉市科教器材廠；電子天平，美國雙杰兄弟有限公司；HH-數顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇晶玻儀器廠。

1.2.2 杏抗寒性級別、凍害指數和電導率的相關性分析

供試品種分別為荷包杏、通榆大杏、油杏、麥黃杏、九臺晚杏、大黃杏、四條腿、丹麥黃杏和紅梅杏。測定9個品種一年生枝條的相對電導率、田間抗寒性指數和凍害級別，分析三者的相關性。

1.2.3 杏資源抗寒性的田間鑒定

2021年3月2日，田間調查杏一年生枝條抗寒性。供試材料為41份杏資源，遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號、遼杏3號、優一、龍王帽、小杏梅、蘋果杏、樺甸1、荷包杏、遼杏5號、樺甸2、遼杏8號、垂枝杏、龍墾14號、李子杏、大白杏1、紅梅杏、北鎮白、李光杏、樺甸杏、大黃杏、通榆大杏、油杏、眉杏、雙山杏、九臺晚杏、金黃杏、同發杏、灣溝2號、乾安大杏、伊通紅杏、大白杏2、灣溝3號、麥黃杏、丹麥黃杏、四條腿、國仁。選取3株樹齡相同、長勢較一致的樹作為供試樹，在樹冠外圍采取10個粗細均勻、生長健壯的一年生枝條作為試材，將每條等分成3段，在每段上部1/3處田間肉眼觀察木質部、韌皮部及髓部的凍害程度，根據凍害程度參照《杏種質資源描述規范和數據標準》將凍害癥狀進行分級鑒定。

1.3 數據處理及分析

測定和田間觀察到的數據采用Excel軟件數據處理，DPS軟件進行統計分析。具體分級標準參照《杏種質資源描述規范和數據標準》，相對電導率及凍害指數計算公式：

相對電導率=(初電導-蒸餾水電導)/(終電導-蒸餾水電導)×100%

凍害指數(%)=∑(凍害級株數×凍害級值)/(調查總株數×凍害最高級值)×100%

2 結果與分析

2.1 抗寒性鑒定期間溫度監測情況

2020年12月初—2021年2月末，持續監測試驗園的溫度，以期掌握溫度變化及最低溫出現的時間。由圖1可知，低于-25℃氣溫在12月中旬出現，監測期間3個最低氣溫出現在1月7日、1月18日和2月1日，溫度分別為-28℃、-27℃和-26℃。1—2月，全天氣溫低于-20℃有1d，低于-15℃共有4d。東北地區低溫主要集中在1月和2月上旬，經過此段時間的低溫，杏一年生枝條進入深度休眠，獲得了最大抗寒力，此時其抗寒力差異主要由遺傳差異引起，此時鑒定可以較精確地確定不同品種資源由遺傳引起的抗寒力差異。通過對溫度監測的結果，得出采樣時間為2月末枝條已經獲得最大抗寒力。

圖1 抗寒性鑒定期間最高溫和最低溫

2.2 浸提時間對杏一年生枝條初電導值的影響

在電導率測定中，枝條浸提的時間直接影響電導值。通過對2個杏品種一年生枝條不同浸提時間的初電導值測定，得出初電導值呈現出隨搖動浸提時間增加而先升高后降低的趨勢，見圖2。乾安大杏在浸提搖動15h時出現初電導值高峰324μS·cm-1，與3～12h處理差異顯著，但隨著浸提時間的增加，初電導值增幅減小，與15～24h處理差異不顯著。樺甸杏表現為搖動浸提18h時初電導值高峰274μS·cm-1，初電導值變化趨勢與乾安大杏相似。通過2個杏品種一年生枝條初電導值的測定得出，搖動浸提18～24h測定值表現較為穩定，且搖動時間與初電導值皮爾遜相關系數為0.9056，表明二者呈正相關。因此，結合試驗時間和成本，選擇搖動浸提時間以18h為宜。

圖2 浸提時間對杏一年生枝條初電導值的影響

2.3 杏一年生枝條田間抗寒性級別、凍害指數和電導率的相關性

對9個杏品種進行田間凍害等級調查，品種間抗寒性存在差異。發生1級凍害的有3個品種，發生2級凍害的品種有2個，發生3級凍害的品種有2個；對9個杏品種相對電導率測定表明，不同品種田間受凍害程度及一年生枝相對電導率存在差異，但變化趨勢與田間凍害平均等級一致，皮爾森相關系數為0.713，二者呈正相關；各品種一年生枝相對電導率與田間凍害指數趨勢一致，皮爾森相關系數為0.715，二者呈正相關，見圖3。

圖3 杏一年生枝條田間抗寒性、電導率和凍害指數

2.4 杏種質田間凍害等級劃分

通過對41份杏種質進行田間凍害指數調查發現，抗寒性較強的種質有11份，分別為遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號、遼杏3號、優一、龍王帽、小杏梅、蘋果杏和樺甸1，凍害指數<30，枝條表現為無凍害、髓或木質部有凍害，其他組織無凍害；抗寒性中等的有22份種質，凍害指數為30～60，表現為髓或髓周圍有凍害，呈黃色，后生木質部局部凍害；抗寒性弱的杏種質有8份，凍害指數>60，表現為髓褐色，次生木質部、髓射線與皮層交界處的初生木質部凍害較重，具體品種見表1。

3 討論與結論

果樹抗寒性鑒定是一個復雜的過程，需要綜合考慮多個方面的因素。在眾多抗寒性的測試方法中，最為傳統、應用廣泛的是田間抗寒性鑒定法。生長狀況測試法和凍害指數調查法主要應用于適應種植區域判定、極端氣候造成的重大冷凍災害調查時的測試評價方法[11]。人工模擬寒凍天氣鑒定果樹抗寒冷性的應用越來越多[12-14]，應用較多的是離體枝條、花器官冷凍法，但由于果樹樹體高大，對全株冷凍法的應用較少。電解質滲出率法和生物電阻抗圖譜法[15]的應用范圍均較寬廣，無論是在全株冷凍法或離體器官冷凍法研究植物抗寒性時都可使用，可用于不同的植物組織或器官，如芽、葉、莖和根。在實際操作過程中，可以結合田間鑒定法和室內鑒定法，通過觀察和檢測果樹的外部性狀、細胞形態結構、生理代謝指標以及基因表達等多方面的信息來綜合評估其抗寒性。這些方法不僅為果樹抗寒生理的深入研究提供了依據，也為抗寒品種的選育和鑒定提供了實用的手段。

本文通過對杏一年生枝條相對電導率測定條件進行優化，得出浸提18h初電導值趨于穩定。對田間抗寒性鑒定等級、凍害指數和相對電導率進行比較分析，同一品種3個指標趨勢較一致，皮爾斯相關系數都在0.7以上，呈正相關。因此，本文認為，田間抗寒性鑒定方法適用于快速評價杏種質在田間自然越冬條件下抗寒力的強弱。同時，通過對資源圃保存的41份杏種質進行田間抗寒性鑒定，篩選出抗寒性較強的杏種質11份，分別為遼杏、雞西早熟甜仁、白玉扁、雞西粉紅杏、龍墾15號、遼杏3號、優一、龍王帽、小杏梅、蘋果杏和樺甸1，為抗寒杏品種培育、親本選擇提供理論支持，進而優化寒冷地區杏品種的種植結構，提高杏樹的種植效益。