新疆莎车县扁桃品种抗寒性主成分分析

王 琳，王梦雪，廖晓军，李志军

(1.塔里木大学 植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2.新疆维吾尔自治区莎车县林业局，新疆 喀什 844700)

扁桃Amygdalus communisL.属蔷薇科李亚科桃属扁桃亚属植物，原产于中亚细亚和非洲北部山区，新疆也是扁桃的原产地之一[1]。扁桃适应性强，耐旱、耐贫瘠、耐热、耐盐碱，特别适合在新疆发展，是南疆干旱荒漠及绿洲地区生态建设的优良树种。扁桃在新疆主要集中分布在南疆的喀什、疏勒、疏附、英吉沙、叶城、泽普、和田等地，栽培面积约为10 000 hm2[2]。虽其品种资源丰富，但是冬季果树不能顺利越冬等问题影响了其经济效益，故选育抗寒扁桃品种是促进扁桃产业化发展的必由之路，而研究扁桃品种的抗寒能力对抗寒品种的选育及其在我国各地的推广具有重要的意义。目前，关于不同品种扁桃抗寒生理的研究已有报道[3-8]，但前人研究主要以细胞膜透性、渗透调节物质、抗氧化酶系统等生理生化指标作为扁桃品种抗寒性的鉴定依据，而用单一的生理指标很难分析比较其抗寒性的强弱。因此，笔者在前人对扁桃抗寒性生理指标研究的基础上，采用主成分分析法，对其多个抗寒性生理指标进行了综合评价，以便能更全面地比较品种与品种之间的抗性差异，以期获得扁桃品种抗寒性鉴定的有效方法，从而为该地区主栽扁桃品种抗寒性生理研究、种质资源评价和扁桃区域化发展提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为纸皮1号、阿曼尼莎11号、叶尔羌14号、晚丰18号、选育品种5号这5个扁桃品种的1年生枝条，试材于2013年1月取自新疆莎车县扁桃基地。参试的扁桃品种及其代码如表1。

表1 参试的扁桃品种及其代码Table 1 The tested almond cultivars and their codes

1.2 生理指标的测定方法

电解质相对外渗率的测定[9]：将低温冷冻处理后的枝条切片后称取1g试样投入三角瓶中，加入50mL的蒸馏水，浸泡24h，即可以测定出浸出液的电导率值，测试重复3次；然后将低温处理后测定的各样品放在水浴锅中煮沸1h，杀死组织，再加入蒸馏水补充到原来溶液的定量，静止冷却1h后测定其电导率，用百分比法计算供试样品的电解质的相对外渗率。

电解质的相对外渗率(伤害度)＝处理电导率值/处理煮沸后电导率值×100％。

测定处理样品的电解质渗出率时，可辅以如下的Logistic方程求得半致死温度(LT50)，并以此LT50值作为扁桃抗寒性的评价依据：

式中：k、a、b均为参数。

采用考马斯亮蓝G-250染色法[10]测定其可溶性蛋白质含量，以硫代巴比妥酸(TBA)法[9]测定丙二醛(MDA)含量，用茚三酮法[11]测定脯氨酸含量，以超氧化物歧化酶S0D用愈创木酚法[11]观测保护酶活性的变化情况，采用蒽酮比色法[10]测定可溶性糖含量。

1.3 数据统计与分析

用 Microsoft Excel进行数据统计及图表制作，用DPS统计软件进行结果分析。采用主成分分析法，计算各指标的特征值和方差贡献率，以各指标特征值和累积方差贡献率达到85％以上的标准确定主成分的个数，再根据各指标的特征向量计算其主成分值，最后对参试各品种的抗寒性强弱进行排序。

2 结果与分析

2.1 Logistic方程拟合扁桃枝条的低温半致死温度

低温处理后扁桃休眠枝条的相对电导率与处理温度间呈“S”型曲线关系，拟合相关系数均达到极显著水平，说明拟合结果可靠。根据不同扁桃品种相对电导率的变化趋势辅以Logistic方程计算得出的5个扁桃品种枝条的半致死温度(LT50)见表2。从表2中可以看出，不同品种扁桃枝条抗寒性强弱有一定的差异，表现为LT50值越高，抗寒力越弱，反之抗寒力越强[6,12]。SC-11的半致死温度(LT50)最高，为-36.886，说明其抗寒性相对较强，其次是SC-14，其LT50温度为-32.592。不同扁桃品种抗寒性强弱的排序为：SC-11＞SC-14＞SX-5＞SC-1＞SC-18，即阿曼尼莎11号＞叶尔羌14号＞选育品种5号＞纸皮1号＞晚丰18号。

表2 不同品种扁桃枝条的半致死温度Table 2 Half lethal temperatures of branches in different almond cultivars

2.2 不同品种扁桃抗寒指标的相关分析

低温胁迫下不同品种扁桃1年生休眠枝条各项抗寒生理指标的测定结果见表3。

表3 低温胁迫下不同品种扁桃枝条各项抗寒生理指标的测定结果Table 3 Some physiological indexes of branch cold resistance in different almond cultivars under low temperature stress

对表3的数据进行了相关性分析，得出的低温胁迫下不同品种扁桃枝条各项抗寒生理指标的相关矩阵如表4。从表4中可以看出，SOD酶活性与MDA含量、相对电导率值呈一定的负相关，而与脯氨酸、蛋白质、可溶性糖含量呈一定的正相关。因为各变量之间存在一定的相关性，所以在抗寒性鉴定中不能单独依赖某一个评价指标对品种的抗寒性作出评价。

表4 低温胁迫下不同品种扁桃枝条各项抗寒指标的相关矩阵Table 4 Correlation matrix of the cold resistance indexes of branches in different almond cultivars under low temperature stress

2.3 不同品种扁桃抗寒性的主成分分析

采用主成分分析法，对5个扁桃品种的抗寒性进行了综合评价，结果见表5。由表5可知，前两个主成分的贡献率分别为57.582％与29.612％，其累计贡献率达87.194％，这2个主成分已经把扁桃所有抗寒性指标的87.194％的信息反映出来了，说明这2个主成分所起的作用非常重要。

表5 各个主成分的特征值、贡献率及累计贡献率Table 5 Eigenvalues,contribution rates and accumulative contribution rates of the principal components

2.4 各项抗寒性指标所起作用的比较分析

各主成分分析因子的载荷矩阵见表6。由表6可知，可溶性糖、丙二醛含量这两个指标在第1主成分中占有绝对值相对较大的特征向量，且其贡献率达57.582％，说明第1主成分基本反映了这2个指标的信息；可溶性蛋白、脯氨酸含量及相对电导率值在第2主成分中有相对较高的载荷量，其贡献率达29.612％，说明第2主成分基本反映了这3个指标的信息。

表6 各主成分分析因子的载荷矩阵Table 6 Loading matrix of the principal component factors

5个参试扁桃品种在主成分1和主成分2中所占的分值详见表7。

表7 各扁桃品种在主成分1和主成分2中所占的分值Table 7 Scores of the almond cultivars in principal component 1 and 2

根据如下公式可计算出5个扁桃品种抗寒力的大小，计算结果见表8。表8表明，参试的5个扁桃品种的抗寒力从强到弱依次为：SC-11＞SC-14＞SC-18＞SX-5＞SC-1，即阿曼尼莎11号＞叶尔羌14号＞晚丰18号＞选育品种5号＞纸皮1号。

式中：μ为主成分贡献率，λ为各扁桃品种的主成分值，j为1或2主成分。

表8 5个扁桃品种抗寒力的综合评价结果Table 8 Comprehensive evaluation of cold resistance of five almond cultivars

3 结 论

不同品种扁桃枝条经低温处理后，其组织电解质相对外渗率的增加因品种而异，这与谢军等人[6]、王瑾等人[13]、李俊才等人[14]、李斌等人[15]、夏清柱等人[16]的研究结果一致。当温度在-30～-36℃时，5个扁桃品种的低温半致死温度(LT50)相继出现了，而不同品种间有一定的差异，阿曼尼莎11号的抗寒性相对较强，其LT50值为-36.886，其次是叶尔羌14号，其LT50温度为-32.592。不同扁桃品种枝条的抗寒性从强到弱依次为：阿曼尼莎11号＞叶尔羌14号＞选育品种5号＞纸皮1号＞晚丰18号。

采用主成分分析法，对5个主栽扁桃品种1年生休眠枝条经低温处理后的各项抗寒指标值进行了综合分析，计算了各项抗寒指标对其抗寒性的贡献率，结果表明，相对电导率、可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸含量可以作为评价扁桃品种抗寒性的重要指标。通过计算参试的5个扁桃品种的主成分值，综合分析得出的5个扁桃品种抗寒性的强弱顺序为：阿曼尼莎11号＞叶尔羌14号＞晚丰18号＞选育品种5号＞纸皮1号。

利用主成分分析法综合分析品种的抗寒性，克服了采用单因素进行评价的缺陷，这样的评价更加综合而又直观，且分析结果具有可靠性和客观性。但是，由于植物的抗寒性受多个因素的影响，因此，要科学评价扁桃的抗寒性还应从多角度进行全面评价，以确定不同类型的抗寒种质资源，从而为选育综合性状优良的抗寒品种奠定基础。

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