引种野杏无性系及家系的抗寒性.pdf
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1、Vol.41 No.2Jun.2023第 41 卷 第 2 期2023 年 6 月经 济 林 研 究 Non-wood Forest Research收稿日期:2022-08-16基金项目:国家重点研发计划“特色经济林高效育种技术与品种创制”(SQ2019YFD100071);辽宁山杏种质资源保存与育种国家长期科研基地运行补助项目(2020132519)。第一作者:刘瑞琳(),硕士研究生。通信作者:董胜君(),教授,博士。引文格式:刘瑞琳,苗阳,张云程,等.引种野杏无性系及家系的抗寒性 J.经济林研究,2023,41(2):137-149.LIU R L,MIAO Y,ZHANG Y C,et
2、 al.Cold resistance of introduced Prunus armeniaca var.ansu clones and familiesJ.Non-wood Forest Research,2023,41(2):137-149.引种野杏无性系及家系的抗寒性刘瑞琳1,苗 阳1,张云程2,陈建华1,董煜天1,董胜君1(1.沈阳农业大学 林学院,辽宁 沈阳 110161;2.喀左县林业和草原局,辽宁 喀左 122300)摘 要:【目的】为野杏的引种驯化及繁育栽培提供参考。【方法】以引种到辽西地区的野杏 12 个无性系和 12 个家系为研究对象,以引种地西伯利亚杏无性系和家系作为
3、对照,测定了不同种源的引种野杏无性系及家系枝条的含水量,研究了低温胁迫(0、-20、-25、-30、-35、-40)下其可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、电导率的变化,应用隶属函数法对其抗寒性进行评价,并基于隶属函数值对各无性系及家系进行聚类。【结果】野杏无性系和家系的枝条电导率曲线均符合典型的“S”形曲线,MDA 含量、SOD 活性、POD 活性均表现为先增后减,可溶性糖含量随温度降低呈上升趋势,可溶性蛋白含量随温度降低表现为先增后减,半致死温度为-42.33 -29.93。12 个野杏无性系的平均隶属函数值为 0.1
4、4 0.90,12 个家系的平均隶属函数值为 0.24 0.74。各无性系按其抗寒性由强到弱排序依次为 J170、J19、J171、J148、J162、J144、J210、J105、J118、J101、J211、J270、J121,各家系按其抗寒性由强到弱排序依次为 19、170、210、211、162、105、270、121、144、148、171、118、101。26 个无性系及家系可被划分为 3 类,其中家系 19、170 号及无性系 J19、J170、J171 号的抗寒性最强,家系 105、121、162、210、211 号及无性系 J105、J144、J148、J162、J210 号
5、的抗寒性中等,其他无性系及家系的抗寒性较弱。【结论】各野杏无性系整体抗寒性强于家系,宁夏海原野杏无性系和家系的抗寒性优于其他种源。无性系 J170 号 的抗寒性最强,可作为寒冷地区野杏的引种选择材料。关键词:野杏;无性系;家系;低温胁迫;抗寒性中图分类号:S662.2 文献标志码:A 文章编号:10038981(2023)02013713Cold resistance of introduced Prunus armeniaca var.ansu clones and familiesLIU Ruilin1,MIAO Yang1,ZHANG Yuncheng2,CHEN Jianhua1,DO
6、NG Yutian1,DONG Shengjun1(1.College of Forestry,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110161,Liaoning,China;2.Forestry and Grassland Bureau of Kazuo County,Kazuo 122300,Liaoning,China)Abstract:【Objective】To provide a reference for the introduction and domestication of Prunus armeniaca var.ansu a
7、nd their breeding of and cultivation.【Method】The 12 clones and 12 families of P.armeniaca var.ansu introduced to western Liaoning were used as the research objects,and the clones and families of P.sibirica introduced to western Liaoning were used as the control.The water content of branches of diffe
8、rent introduced P.armeniaca var.ansu clones and families was measured,and the changes of soluble sugar content,soluble protein content,peroxidase(POD)activity,superoxide dismutase(SOD)activity,malondialdehyde(MDA)content and electrical conductivity under low temperature stress(0,-20,-25,-30,-35,-40)
9、were studied.The cold resistance was evaluated by the membership function method,and the clones and families were clustered based on the membership function value.【Result】The electrical conductivity curves of branches of P.armeniaca var.ansu clones and families all conform to the typical“S”curve.The
10、 MDA content,SOD activity and POD activity all increase first and then decrease.The soluble sugar content increases Doi:10.14067/ki.1003-8981.2023.02.015http:/138第 2 期刘瑞琳,等:引种野杏无性系及家系的抗寒性野 杏 Prunus armeniaca var.ansu 是 蔷 薇 科Rosaceae 李亚科 Prunoideae 李属 Prunus 植物中普通杏的变种。常见于我国北方山地林中,是我国北方半干旱地区的主要生态防护树种之
11、一,在防风固沙、保持水土方面发挥了重要作用1。近年来,沈阳农业大学山杏课题组在野杏引种试验中发现,北方冬季低温易导致野杏枝条生长不良,影响其开花结实。因此,选育抗低温的野杏资源成为北方高纬度地区野杏产业化发展的重要基础2。目前,枝条含水量、半致死温度、相对电导率、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性等指标被广泛应用于植物抗寒性评价3-4。据报道,随着温度的降低,葡萄 Vitis vinifera5、核桃 Juglans regia6的 1 年生枝条中渗透调节物质含量呈升高趋势,苹果 Malus pumila7及文冠果 Xanthoceras sorbifolium8的 1 年生枝条中 SOD、POD
12、 酶活性呈先升后降的变化趋势,杨树 Populus9的 1 年生休眠枝中 MDA 含量逐渐升高。运用电导法并结合 Logistic 方程可计算枝条的半致死温度(LT50),该指标可以准确地反映植物的抗寒性,并且已在较多树种的抗寒性评价中得到应用10-12。有研究结果表明:李属植物的抗寒性与保护酶系统及渗透调节物质存在紧密联系13,植物体内自由水及 MDA 含量与其抗寒性呈负相关14;渗透调节物质含量及 POD、SOD酶活性与李属植物的抗寒性正相关15,随温度降低枝条电导率呈现急剧上升的趋势16。目前,隶属函数法在苹果7,17、竹 Phllostachys18的抗性研究中已有应用,但利用隶属函数
13、法结合电导法评价引种野杏抗寒性的研究鲜见报道。本研究中以引种到辽西地区的野杏无性系和家系为研究对象,同时以引种地西伯利亚杏Prunus sibirica 无性系和家系作为对照,运用电导法计算半致死温度,结合隶属函数值,对低温胁迫下野杏生理生化指标的变化进行研究,提出评价野杏抗寒性的方法,旨在为引种野杏的引种驯化及繁育栽培提供参考。1 材料与方法1.1 试验材料试验材料为 2012 年引种到辽西喀左县的野杏无性系和家系,现保存于喀左县山杏国家林木种质资源保存库野杏种源试验林,以引种地的西伯利亚杏无性系和家系为对照,种质来源见表 1。表 1 供试野杏无性系及家系信息Table 1 Informat
14、ion of tested P.armeniaca var.ansu clones and families无性系编号Clones No.样品Sample种质来源Germplasm sources家系编号Families No.样品Sample种质来源Germplasm sourcesJ19西伯利亚杏辽宁喀左19西伯利亚杏 辽宁喀左J101野杏宁夏彭阳101野杏宁夏彭阳J105野杏宁夏彭阳105野杏宁夏彭阳J118野杏宁夏彭阳118野杏宁夏彭阳J121野杏宁夏彭阳121野杏宁夏彭阳J144野杏宁夏彭阳144野杏宁夏彭阳J148野杏宁夏彭阳148野杏宁夏彭阳J162野杏宁夏彭阳162野杏宁夏彭阳
15、J170野杏宁夏海原170野杏宁夏海原J171野杏宁夏海原171野杏宁夏海原J210野杏甘肃会宁210野杏甘肃会宁J211野杏甘肃会宁211野杏甘肃会宁J270野杏甘肃会宁270野杏甘肃会宁with the decrease of temperature,and the soluble protein content increases first and then decreases with the decrease of temperature.The half lethal temperature was from-29.93 to-42.33.The average membersh
16、ip function values of 12 P.armeniaca var.ansu clones and 12 families were from 0.14 to 0.90 and from 0.24 to 0.74 respectively.According to the order of cold resistance from strong to weak,the clones were J170,J19,J171,J148,J162,J144,J210,J105,J118,J101,J211,J270,J121,and the families were 19,170,21
17、0,211,162,105,270,121,144,148,171,118,101.The 26 clones and families could be divided into 3 categories,of which the cold resistance of family 19,170,and clone J19,J170,J171 was the strongest,the cold resistance of family 105,121,162,210,211,and clone J105,J144,J148,J162,J210 was medium,and the cold
18、 resistance of other clones and families was weak.【Conclusion】The cold resistance of all P.armeniaca var.ansu clones was stronger than that of their families,and that of Haiyuan P.armeniaca var.ansu clones and families Ningxia was better than that of other provenances.The cold resistance of clone J1
19、70 was the strongest,which can be used as the introduction and selection material of P.armeniaca var.ansu in cold regions.Keywords:Prunus armeniaca var.ansu;clones;families;low temperature stress;cold resistance139第 41 卷经 济 林 研 究1.2 取样及指标测定2019 年 11 月,分别选取生长良好的家系样木1 株,无性系样木 3 株,从每株树冠中部外围选取粗细一致、无病虫害的
20、 1 年生枝条,用蜡密封并标记系号。在实验室将枝条样品长度剪为 20 cm,将各系号样品分 6 组装入自封袋中待处理。取未经低温处理的无性系及家系枝条各 3 g,参照杨迪19的方法测定枝条含水量、束缚水含量和自由水含量。将剩余的无性系及家系枝条按每梯度 9 g 进行低温胁迫,温度分别为 0、-20、-25、-30、-35、-40,其中 0 为对照温度,将分装好的枝段放入冰箱中,以 4 /h 的速率降温,到达目标温度后维持 12 h,再以相同速率升温至 0 后,测定其各项生理指标。采用电导法测定枝条电导率20;采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量20;采用考马斯亮蓝染色法测定可溶性蛋白含量20;采用硫
21、代巴比妥酸(TBA)显色法测定MDA含量20;采用愈创木酚法测定 POD 酶活性20;采用氮蓝四唑(NBT)法测定 SOD 酶活性20。1.3 数据处理及分析使用 Excel 2019 和 SPSS 22.0 软件对数据进行分析;使用隶属函数法对枝条抗寒性进行评价;使用 Ward 聚类法,基于抗寒性,对各无性系及家系进行聚类分析。在计算各指标的隶属函数值 R 时,与抗寒性呈 现正相关的指标用公式 R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),与抗寒性呈现负相关的指标用公式R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。式中:Xi为第 i 个处理的测定值;Xmin为其指标所
22、有处理的最小值;Xmax为其指标所有处理的最大值;i=1,2,3,n。参照冯献宾等21的方法,采用电解质渗透率拟合 Logistic 方程计算各无性系或家系的半致死温度(LT50)、组织细胞膜受损的起始温度(T1)、组织细胞膜可忍耐的最低温度(T2)。2 结果与分析2.1 野杏无性系及家系枝条抗寒性指标的比较2.1.1 枝条含水量野杏无性系及家系枝条自由水与束缚水含量的比值如图 1 所示。由图 1 可知,野杏枝条中自由水与束缚水含量的比值间差异较大,各无性系间自由水与束缚水含量比值的差异大于各家系间的差异,且无性系自由水与束缚水含量的平均比值高于家系。无性系 J148 号的自由水与束缚水含量比
23、值最低,与对照相比降低了 5%;J121 号的自由水与束缚水含量比值最高,与对照相比升高了297%。家系 170 号的自由水与束缚水含量比值最低,与对照相比降低了 7%;101 号的自由水与束缚水含量比值最高,与对照相比升高了 63%。小写字母表示无性系或家系间在 0.05 水平的差异显著性。Lowercase letters indicate significance of differences between clones or families at 0.05 level.图 1 野杏无性系及家系枝条自由水与束缚水含量的比值Fig.1 Ratio of free water to bo
24、und water content in branches of P.armeniaca var.ansu clones and families野杏无性系及家系枝条的总含水量如图 2 所示。由图 2 可知,野杏枝条总含水量差异不明显,各无性系间总含水量的差异大于各家系间的差异,且平均总含水量高于家系。无性系 J270 号枝条总含水量最低,为 47.25%,与对照相比降低了 12%;J171 号枝条总含水量最高,为 69.74%,与对照相比升高了 24%。与对照相比,野杏 12 个家系的枝条含水量均偏低,其中 144 号最高,为59.77%,与对照相比降低了 4%;270 号枝条总含水量最低,
25、为 53.87,与对照相比降低了 13%。2.1.2 枝条半致死温度不同低温胁迫下野杏无性系及家系枝条的电导率见表 2。由表 2 可知,野杏枝条电导率随处理温度降低呈现先慢、后快、再慢的上升趋势,但不同无性系及家系的枝条电导率出现拐点时所处的温度不同。野杏不同无性系及家系枝条电导率的上升速率存在差异,各无性系间电导率的差异大于各家系,但平均电导率小于家系。140第 2 期刘瑞琳,等:引种野杏无性系及家系的抗寒性由表 2 可知,无性系 J211 号的枝条电导率在-25、-30 条件下增幅最大,其余整体上升速率在-30 或-35 条件下达到最高。其中J105 号枝条电导率的增幅最大,与对照相比升高
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