山西省部分毛桃品種的抗寒性評價

馮英慧， 悅 沖， 樊保國

(山西師范大學生命科學學院，山西臨汾 041000)

桃(PrunuspersicaL.)為薔薇科李亞屬的一種落葉喬木，原產我國西北高原，至今已有3 000多年的栽培歷史，是世界上栽培最為廣泛的果樹樹種之一[1]。在山西省內桃樹栽培范圍廣，栽培歷史悠久，品種繁多，據不完全統計，目前山西省桃樹栽植面積3.6萬hm2，產量約5.5萬t，其中晉中、太原是山西省桃集中產區。另外還有晉南、晉東南、臨汾盆地等主要栽培區，太原以北也有栽培，但由于氣候因素，種植比重較小?？购允欠从彻麡鋵Νh境適應性的重要指標之一，也是限制果樹種植地區范圍的重要因素之一。因此，選育抗寒性桃樹品種，對于指導桃樹適地適栽及擴大栽培范圍具有重要的意義。

桃樹的枝條、花芽在北方冬季易受到嚴寒的危害，導致損傷甚至死亡。桃樹抗寒性研究已有不少報道[2-7]，但是大多是通過田間調查來鑒定桃樹抗寒性[2-3，5-6]，據調查凍害大約每10年發生1次，用這種方法鑒定桃樹品種抗寒性大概需要10年的時間。因此，筆者在前人對桃樹抗寒性研究的基礎上，選擇了在山西省桃樹生產中有一定栽培面積和發展前景的10個品種作為供試品種，測定其休眠枝條多個生理生化指標。利用主成分分析法和隸屬函數法對多個抗寒性生理指標進行了綜合評價，并對10個毛桃品種的抗寒性進行排序，同時與生長恢復試驗結果進行比較，以便能更全面地比較品種間的抗寒性差異，以期獲得桃樹品種抗寒性鑒定的有效方法，為桃樹抗寒資源的篩選與應用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料于2015年12月24日在山西省農業科學院果樹研究所桃樹示范園選取，選取的10個毛桃品種樹齡均在10～15年，其中早金、錦玉、21010是早熟品種，大久保、75614、崗山白是中熟品種，晚蜜、天王、華玉、9618是晚熟品種。隨機剪取各品種無病蟲害的帶休眠芽1年生健壯枝條，每品種剪取20根，迅速裝入塑封袋密封，做好標記后帶回實驗室。

1.2 試驗處理

將枝條用自來水沖洗(注意沖洗過程中保護休眠芽不受損傷)，以洗凈枝條表面的灰塵和雜質，然后用干凈紗布將枝條擦干(在擦洗過程中應保證休眠芽完好無損)。擦干水分后，將每個品種分成9份，塑封袋包裹，做好標記。1份作為對照材料不做冷凍處理，其余8份放于超低溫冰箱中，分別以-3 ℃/h的速度降至預定溫度，分別設置-10、-15、-20、-25、-30、-35 ℃處理；結合實際，考慮到-20 ℃以上或以下低溫可能持續的時間，所以在達到所需溫度后，-10、-15、-20 ℃分別維持72 h，-25、-30、-35 ℃分別維持24 h，對-20 ℃低溫處理，分別在24、48、72 h后各取出1次。將低溫處理結束后取出的樣品放置于-4 ℃冰箱中解凍24 h，再放于室溫中恢復12 h然后進行各項指標的測定。測定時每個處理均重復3次。

1.3 試驗方法

1.3.1 生理指標的測定 相對電導率的測定[8]：將低溫處理后的枝條切成小薄片(避開芽眼)稱取3份，每份0.3 g，分別置于刻度試管中，加20 mL去離子水，加塞在室溫下靜置12 h后，用電導儀測定浸提液的電導率S1，以代表植物組織電解質外滲值。然后將試管在沸水浴中煮沸30 min，取出靜置 12 h 后，再次測定植物組織全部被破壞后浸提液的電導率S2，以代表植物組織原生質膜被破壞后所滲出的電解質的總含量，每處理重復3次。計算公式：電解質外滲率=S1/S2×100%。

采用硫代巴比妥酸TBA顯色法[9]測定丙二醛(MDA)含量，用蒽酮比色法[10]測可溶性糖含量，可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍G-250染色法[10]，以酸性茚三酮法[9]測游離脯氨酸含量，用氮藍四唑法測定SOD活性[11]，以愈創木酚法[9]測定POD活性。

1.3.2 恢復生長法[12]將各低溫處理后的枝條置于25 ℃智能光照培養箱中，水培20 d，每天觀察記錄枝段成活數(枝段能發生愈傷組織、生根、發芽或保持綠色)，累計發芽數。待發芽數恒定后，計算成活芽百分率，作為材料恢復生長能力的指標。

1.4 數據處理

試驗數據用Excel 2003進行計算和作圖，用SPSS 17.0進行相關性分析以及主成分分析。

1.5 綜合評價方法

參照柳新紅等對翅莢木[13]、唐婉等對紫薇屬植物[14]和王琳等對扁桃品種[15]進行抗寒性綜合評價的方法。

1.5.1 主成分的確定 不同指標對抗寒性的影響力度不同，因此對所測指標進行主成分分析，以特征值λ>1為標準確定主成分個數。

1.5.2 權重的確定 根據各指標負荷量(F)與貢獻率(Y)，計算出各指標在各主成分中的分值(F×Y)，以確定權重(Wi)，從而確定各指標對抗寒性作用所占比重。計算公式如下：

Wi=Di/∑Di。

式中：Di表示某指標對抗寒性作用大小，Fij表示該指標在第j個主成分上的負荷量，Yij表示第j個主成分的貢獻值。

1.5.3 隸屬函數值得確定 指標與抗寒性呈正相關，公式為：

Zij=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) 。

指標與抗寒性呈負相關，公式為：

Zij(反)=1-(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) 。

式中：Zij表示第i個品種第j項指標的抗寒性隸屬函數值，Xij表示第i個品種第j項指標的測定值，Xmax、Xmin表示所以參試品種中第j項指標的最大和最小測定值。

1.5.4 綜合評價指數 將各指標權重(Wi)與各指標隸屬度值(Zij)相乘，計算出各毛桃品種抗寒性綜合指數(I)，公式為：I=∑(Wi×Zij)。根據抗寒性綜合指數大小確定抗寒性大小。

2 結果與分析

2.1 恢復生長情況

樹木枝條在遭受凍害后的萌芽率是估計受凍害程度最直觀的方法[13]，因此恢復生長法的結果通常用來驗證其他抗寒性研究方法適用性和準確性。研究發現，經不同低溫處理后，各毛桃品種均受到不同程度的傷害，枝條萌芽率均隨著溫度的降低和處理時間的延長逐漸下降。其中，在-20 ℃處理 72 h 后，各品種發芽率降低明顯，除大久保和21010外，其他各品種均降到50%以下，說明這幾個毛桃品種適宜在-20 ℃低溫持續72 h以下的地區栽植。在-25 ℃處理后，21010、大久保、崗山白和75614這幾個品種發芽率在35%以上，耐寒性較強；-30 ℃處理后，天王、華玉、晚蜜這3個品種的發芽率為0，耐寒性較弱(表1)。

表1 不同溫度處理下毛桃枝條的萌芽率

2.2 生理指標相關關系分析

研究發現，相對電導率與MDA含量呈極顯著正相關，與SOD活性、3種滲透調節物質含量之間呈極顯著負相關，說明抗寒性強的品種，細胞膜受損程度輕，丙二醛積累較少，電解質外滲率相對較低，保護酶SOD活性高，滲透調節物質的含量高。2種保護酶活性之間、3種滲透調節物質含量之間都呈極顯著正相關?？扇苄缘鞍踪|和脯氨酸含量與其他各指標都呈極顯著正相關或負相關(表2)?？梢姼髦笜碎g存在一定的相關性，從而使其所提供的抗寒性信息有一定的重疊現象，所以不能依賴某一個指標對品種的抗寒性進行評價。

表2 低溫脅迫處理后毛桃品種枝條生理指標相關系數矩陣

注：“**”表示在0.01水平上顯著相關；“*”表示在0.05水平上顯著相關。

2.3 抗寒性綜合評價

2.3.1 主成分分析 對低溫處理后毛桃休眠枝的各項生理生化指標進行主成分分析，得到其特征值和貢獻率(表3)。特征值是指主成分的影響力度大小，一般以1為標準，因為特征值小于1說明該成分還不如一個基本變量的影響力大，根據此標準，只能提取前2個主成分。第1主成分的特征值為3.6，貢獻率為51.426%，第2主成分的特征值為1.528，貢獻率為21.829%，2個主成分的累積貢獻率為73.255%，說明這2個主成分已經把不同品種的毛桃抗寒性73.255%的信

表3 各成分的特征值、貢獻率及累計貢獻率

息反映出來。按照上式(1)、(2)，確定權重(Wi)。結果發現，第1主成分主要反映相對電導率、MDA含量和脯氨酸含量與抗寒性關系，第2主成分主要反映SOD活性、POD活性、可溶性蛋白質含量和可溶性糖含量這4個指標抗寒性信息。根據抗寒指標權重大小得知，與參試毛桃品種抗寒性關系最大的指標是可溶性蛋白質含量，以下依次是SOD活性、脯氨酸含量、相對電導率和MDA含量(表4)。

表4 抗寒指標的負荷量和權重

2.3.2 抗寒指標隸屬度 按照上式(3)、(4)計算各品種各項生理指標的隸屬函數值(表5)。

表5 低溫脅迫后毛桃品種枝條的各生理指標的隸屬函數值

2.3.3 抗寒性綜合指數值 根據抗寒性綜合指數的大小，參試毛桃品種的抗寒能力從強到弱依次為：大久保>崗山白>75614>21010>早金>錦玉>9618>華玉>晚蜜>天王(表6)。

3 結論

低溫脅迫會引起植物體內發生一系列生理生化反應，單一指標對各品種抗寒性強弱反應不甚一致。采用主成分分析法將彼此錯綜復雜的7個生理指標進行綜合分析，選取了2個主成分并計算各成分的貢獻率，根據主成分的負荷量，計算各指標對抗寒性作用的大小，確定權重。結果表明，可溶性蛋白質含量、SOD活性、脯氨酸含量、相對電導率和MDA含量可以作為桃樹抗寒性評價的重要參考指標。根據各個指標權重和每個品種的隸屬函值，進行抗寒性綜合評價得出10個毛桃品種抗寒性的強弱順序為：大久保>崗山白>75614>21010>早金>錦玉>9618>華玉>晚蜜>天王。

表6 各桃品種抗寒性綜合指數

根據生長恢復法試驗得到的10個品種的抗寒性強弱與綜合評價結果基本一致。利用主成分分析法和隸屬函數法不僅能夠快速鑒定品種抗寒性，同時還克服了采用單一因素進行評價的缺陷。由于植物抗寒性受多個因素的影響，衡量植物對低溫耐受性的指標也較多，指標間關系復雜，生理生化指標一般情況下受環境因素的影響較大。另外，由于樹齡不同，樹體貯藏或消耗營養物質的情況也不同，也會影響樹體的抗寒性。因此，要科學評價桃樹的抗寒性還應從多個方面綜合考慮，才能全面、科學評價其抗寒能力，從而為利用不同類型抗寒種質資源提供可靠依據。

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