橡胶无性系湛试327—13苗期生长及抗寒生理研究

2014-04-29贺军军姚艳丽戴小红程儒雄罗萍李维国

热带作物学报 2014年2期

贺军军姚艳丽戴小红程儒雄罗萍李维国

摘要通过对橡胶无性系湛试327-13生产性系比试验区和高级系比试验区苗期生长及抗寒性调查，并对叶片抗寒生理指标进行分析。结果发现：湛试327-13生长速度与93-114相等，比GT1快；湛试327-13寒害级别比GT1轻0.32～1.25级，比93-114轻0.01～0.73级。在自然低温条件下，湛试327-13叶片抗寒生理指标中可溶性糖含量、淀粉含量、SOD活性及MDA含量均高于对照93-114，而可溶性蛋白质含量和POD活性略低于93-114。综上所述，湛试327-13的抗寒性和增粗与93-114相等，比GT1抗寒性好且增粗快。

关键词湛试327-13；幼苗生长；抗寒性；生理指标

中图分类号 S794.1 文献标识码 A

天然橡胶为四大工业原料之一，是重要的战略性物资，在国民经济中占有重要地位[1]。橡胶树原产于南美洲亚马逊河流域，属于热带雨林树种，是喜高温喜湿作物。自新中国成立以来，橡胶树已成功在中国的海南、云南和广东获得大面积种植[1]。随着中国的新品种选育及抗寒种植材料筛选，橡胶种植业已得到巩固和提高，种植面积与产量位于世界的第4位和第6位[2]。

但在中国，尤其是2007～2008年严重寒害以来，近几年的气候变化异常，出现极端低温，寒冷灾害加重，橡胶种植业受到严重阻碍，每年都会造成不同程度的经济损失[3-6]，严重影响橡胶生产业的稳定发展，而该影响以广东垦区最为严重。因此，研究橡胶树的抗寒性对稳定中国尤其是广东垦区的橡胶产业具有重要意义。

橡胶无性系湛试327-13是南亚热带作物研究所1973年人工授粉，其亲本为93-114×PR107，前期部分研究材料证明湛试327-13是一个速生、抗寒性好、产量高的新品系，无不良副性状；该品系虽然在前期进行了前哨点的抗寒试验，但未在不同区域进行生产性的多点试验[7]。2008年初寒害过后进行的多点调查证明了该品系的抗寒性良好，但试验布置不够规范，幼树也未设置与93-114的对照[8]。因此，有必要进一步通过规范设计对湛试327-13的生长及抗寒性进行研究，并进行综合评价。

橡胶树抗寒能力的评价仍然以自然低温条件下的形态特征表现为主，根据橡胶树寒害后的外部形态特征判断受害程度[9-10]。但在低温条件下，橡胶树生理生化和基因表达方面都发生了一定规律的变化：（1）原生质膜的变化及电导率[11-15]；（2）细胞生理与形态特征[16-19]；（3）产生的有害物质MDA、H2O2、NO等[20-21]；（4）渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖和蛋白质等[22]；（5）保护酶SOD、POD、酯酶等[23-25]；（6）水分及物质代谢[26-28]；（7）基因表达[29-33]。上述研究结果表明，通过对橡胶树生理生化等方面的综合研究，可以对橡胶树的寒害变化和受害机理进行深入研究。

本研究在湛试327-13无性系前期研究的基础上，在广东、广西不同生产环境进行区域试种，并规范设计对照；对其幼树的生长情况和抗寒性进行跟踪调查；在2010～2011年冬春低温条件下，对试验区叶片的抗寒生理指标进行分析测试；可为该无性系的种植适应性、品种审定及大面积推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品系湛试327-13、GT1（对照1）和93-114（对照2）的芽条分别取自中国热带农业科学院湛江实验站橡胶增殖圃，砧木为GT1胶园种子所培育的苗木。2009年分别在广西农垦火光农场、广东省卅岭农场和三叶农场等建立了湛试327-13生产性系比试验区，2010年在广东省红十月农场建立了湛试327-13高级系比试验区。胶园抚管按照生产常规管理。

1.2 方法

1.2.1 数据和样品采集橡胶树茎围：在距地面1 m处用皮尺测量橡胶树围茎。

橡胶树寒害调查：参照华南热带农业大学主编的《橡胶栽培学》（第3版）[1]。

根据天气温度变化，在2011年11月10日、12月3日和12月26日对标记的固定橡胶幼树进行叶片采集，所经受最低温度分别是15、9和7 ℃，空气湿度分别为71%、57%和73%，采集的叶片为稳定叶，放封口袋中用冰盒保存到试验室，置于零下40 ℃低温保存。

1.2.2 测试指标及方法 MDA含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；淀粉含量采用碘显色法测定；可溶性蛋白质采用考马斯亮蓝G250测定；SOD活性测定采用氮蓝四唑法测定；POD活性采用愈创木酚法测定。

1.3 数据分析

所有数据均取3次重复的平均值，采用Microsoft Excel 2003和SAS统计分析软件进行数据分析，采用Duncans进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 橡胶树幼树生长调查

由表1可知，通过对生产系比试验区苗木调查结果显示，2010～2011年度，湛试327-13茎围平均增粗5.31 cm，GT1平均增粗3.61 cm，93-114平均增粗5.11 cm；2011～2012年度，湛试327-13茎围平均增粗8.01 cm，GT1平均增粗5.37 cm，93-114平均增粗6.01 cm。说明湛试327-13苗期生长速度于GT1和93-114。而高级系比试验区调查结果发现：湛试327-13年度平均增粗比93-114慢0.067 cm（按3 a计算）（表2）。

2.2 橡胶树幼树寒害情况

2010～2011年冬春低温寒害调查结果显示：湛试327-13平均寒害级别比GT1轻0.32～1.25级，4～6级所占比例少4.44%～13.34%；比93-114轻0.64～0.73级，4～6级所占比例少6.3%～16.11%（表3）。高级系比试验区湛试327-13在2010～2011年度冬春寒害中比93-114轻0.01级（表4）。

2.3 自然低温条件下橡胶树幼树生理生化指标变化

2.3.1 可溶性糖含量的变化由图1可知，随着温度的降低，可溶性糖含量表现为先降后升的变化趋势，下降幅度高于上升幅度。不同温度条件下，湛试327-13可溶性糖含量高于93-114。15 ℃条件下，湛试327-13可溶性糖含量较对照93-114高30%，差异显著；9和7 ℃低温条件下，湛试327-13分别比对照高7%和9%，差异不显著。

2.3.2 可溶性蛋白质含量的变化由图2可以看出，橡胶幼树不同品种（系）不同温度条件下，可溶性蛋白质含量的变化趋势不同。随着温度降低，湛试327-13可溶性蛋白质含量变化幅度较小，差异不显著。对照93-114可溶性蛋白质含量随着温度的降低而升高，低温7 ℃较15、9 ℃分别提高了43.6%和21.3%。15和9 ℃条件下，2品种（系）可溶性蛋白质含量差异不显著，7 ℃条件下，对照93-114可溶性蛋白质含量较湛试327-13高34.5%。

2.3.3 淀粉含量的变化由图3可知，湛试327-13和对照93-114中淀粉含量随着温度的降低，表现为先升后降的变化趋势。同一温度条件下，湛试327-13淀粉含量分别较对照93-114高18.6%、51.8%和171.5%。方差分析结果表明，除15 ℃条件下差异不显著外，在9和7 ℃条件下，湛试327-13淀粉含量与对照93-114差异极显著。

2.3.4 MDA含量的变化由图4可以看出，橡胶幼树MDA含量随着温度的降低而升高。同一温度条件下，湛试327-13中MDA含量高于对照93-114，15、9和7 ℃分别比对照高15.8%、43.8%和0.7%。

2.3.5 SOD活性的变化由图5可以看出，随着温度的降低，SOD活性表现为先升后降的变化趋势。在15 ℃条件下，湛试327-13与对照93-114的SOD活性基本一致，差异不显著。在9 ℃条件下，湛试327-13的SOD活性较对照提高了14.9%，差异显著。在7 ℃条件下，湛试327-13较对照提高了7.6%。整体来看，对照93-114的SOD活性较稳定，波动幅度较小。

2.3.6 POD活性的变化由图6可知，随着温度的降低，橡胶幼树中POD活性的变化趋势与SOD活性的变化趋势一致，均表现为先升后降的变化趋势，但其变化幅度不同。在15 ℃条件下，湛试327-13的POD活性较对照低42.8%；温度降至9 ℃，湛试327-13的POD活性迅速提高，与对照93-114的POD活性基本一致。温度再降至7 ℃，湛试327-13的POD活性的下降幅度大于对照93-114，较对照降低了14.1%。

3 讨论与结论

1～3龄幼树期湛试327-13的生长速度比GT1快，与93-114相等。湛试327-13具有较强的抗寒能力，其寒害级别比GT1轻0.32～1.25级，比93-114轻0.01～0.73级。试验结果与李土荣等[7-8]报道的结果基本一致。

生理生化指标的鉴定是根据低温胁迫下，植物为了适应低温而产生一系列复杂的生理生化反应，抗寒能力不同的植物表现出不同的生理生化指标的变化，但植物的生理过程是复杂的，并且各种生理生化变化之间相互作用、相互影响，单一指标不能反映植物的真正抗寒能力，因此许多研究者用生理生化指标综合评价植物的抗寒性，取得了一定的成果[20-22，24]。对湛试327-13生产性系比试验区在2010～2011年冬春前后（最低温度分别是15、9和7 ℃）叶片抗寒生理指标进行的分析测试，评价了该品系在自然条件下的抗寒性：随着温度的降低，湛试327-13叶片可溶性蛋白保持稳定、93-114逐步升高；湛试327-13和93-114淀粉含量表现为先升高后下降；可溶性糖含量湛试327-13和93-114表现出先下降后升高的趋势；叶片MDA含量随着温度的降低而升高，最低温度在7 ℃时，湛试327-13和93-114的MDA含量分别比15 ℃时增加了11.1%、107.9%、102.3%和139.9%，湛试327-13的MDA含量增加的幅度最小，说明其细胞膜受损害程度较小；2品种（系）POD和SOD活性表现出一致的变化趋势。

综上所述，湛试327-13在自然低温条件下，细胞保护性物质保持维持稳定状态，并在较强酶系统的保护下，能及时清除破坏性物质，从而维持正常代谢，降低低温寒害造成的伤害。MDA是膜脂过氧化的最终产物，对质膜有毒害作用，其含量可反映植物遭受逆境伤害的程度。随着温度的降低，湛试327-13 MDA含量增加的幅度最小，说明其具有较强的抗寒性。这与李明谦[24]和莫廷辉等[9]对橡胶树新品种抗寒性进行生理鉴定结果相似。在低温胁迫条件下，一方面湛试327-13通过代谢增加可溶性糖和可溶性蛋白含量，保护细胞免受或减弱伤害；另一方面，通过增强POD、SOD和CAT酶的活性，及时清除超氧自由基和过氧化氢等有毒物质，从而降低对细胞膜的损伤。

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