8种灌木柳抗旱能力的研究

张 珏，乔志攀，王伟伟

（江苏省林业科学研究院，南京 211153）

8种灌木柳抗旱能力的研究

张 珏，乔志攀，王伟伟

（江苏省林业科学研究院，南京 211153）

为了探讨干旱胁迫下不同灌木柳的抗旱性，并筛选出抗旱性较强的灌木柳种源，利用PEG－6000模拟干旱胁迫和受害指数测定方法对8种灌木柳的16个系号进行抗旱性评价。结果表明：在干旱胁迫下，8种灌木柳的参试系号之间的受害症状存在显著性差异（P＜0.05）和极显著差异（P＜0.01），杞柳P1025受害最轻，簸箕柳P295受害最重；簸箕柳和杞柳内的不同参试系号间分别存在显著差异，簸箕柳内P61比P295受害症状轻，杞柳内P1025受害最轻，P646最重。因此，杞柳P1025、杞柳P63、三蕊柳P105等12个系号都是相对耐旱的柳树原种，可以考虑用作以抗旱性为目的杂交试验的亲本；而选择簸箕柳和杞柳作为育种种源时，可用P61和P1025作为其中的耐旱亲本。

灌木柳；种质资源；抗旱性

灌木柳是柳属中种类多、分布广、适应性强的种群，在固沙、护坡、编织等方面被广为利用。干旱是苗木生长的主要限制因子［1－3］。由于全球气候变暖，干旱已成为植物生长的制约因素［4－6］，因而植物的抗旱性研究越来越受到人们的重视，而作为研究重点的抗旱性测定技术和旱期评价指标的选择，其研究形式，主要集中在大田试验条件下抗旱性表现的直接观测，以及另一种人工可控环境条件下的间接测定，如温室、人工气候室等［7］。后一种是目前受到普遍重视的形式，常用的研究方法是模拟土壤干旱，进行高渗溶液处理，使研究材料处于某一干旱胁迫条件下［8］。其中，PEG模拟干旱胁迫测试方法较为经典。而有关柳树抗旱性的相关报道，多见于柳树单一种源的抗旱生理生化方面，如高婷等［9］以瑞典能源柳无性系为材料，测定了不同干旱胁迫阶段叶片超氧化物歧化酶（SOD）等各项生理生化指标，并采用隶属函数模型综合评定了不同能源柳无性系的耐旱性；刘美珍［10］研究了模拟干旱胁迫对垂柳幼苗叶片的电解质渗透率、丙二醛（MDA）、相对含水量（RWC）、脯氨酸含量等的影响。上述研究，对于柳树种质资源抗旱性筛选尚未涉及。本文采用了PEG（聚乙二醇）－6000模拟干旱胁迫测试方法，对8种灌木柳的16个自然种株水培苗进行试验，观测其不同的受害症状表现，分析各柳树自然种的干旱耐受力，为筛选抗旱性强的灌木柳种质资源提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为由涂忠虞、潘明建等研究员在国内江苏、上海、山东等地及英国、美国、日本等国收集的簸箕柳、二柳、蒿柳、卷边柳、欧洲红皮柳、杞柳、三蕊柳和银柳等8种灌木柳，计16个系号，定植于江苏省林业科学研究院柳树种质资源圃（见表1）。

1.2 试验方法

试验场所设在江苏省林业科学研究院本部的玻璃温室内，位于南京市江宁区东善桥，东经118°22′，北纬31°14′，海拔23 m，属于亚热带季风气候。

于2013年9月，采集8种灌木柳共16个系号，剪成长15 cm的插穗，设置4次重复，即4个区组。水培容器为32孔穴盘，穴盘放在中转箱中，每孔为1个系号的1区组3根插穗。各区组随机排列。先用1／2霍格兰德营养液（1／2Hogland）进行培养，每2 d更换1次营养液。30 d后，用20%的PEG－6 000溶液对其中3个区组进行干旱模拟胁迫处理，设置第4个区组为对照，对照区组只加入1／2 Hogland营养液。在处理后的1，2，3 d时，进行试验系号的受胁迫症状的观测，记录各系号的受害等级，并计算受害指数，将受害指数的数值进行正态转换后进行多重比较。

表1 灌木柳参试材料

1.3 统计指标和计算方法

本抗旱试验的分析指标以试验系号受干旱模拟胁迫后的受害指数为主。受害指数由观测记录的受害等级进行计算。根据灌木柳受胁迫后外观形态的变化，共分成7个受害等级（见表2）。受害指数（P）按照以下公式计算：

表2 柳树受害症状的分级标准

P（%）＝（0级受害株数×0＋1级受害株数×1＋2级受害株数×2＋3级受害株数×3＋4级受害株数×4＋5级受害株数×5＋6级受害株数×6）／（6级×3）×100%

全部统计分析均在EXCEL和SPSS软件的相关程序下完成，采用胁迫处理1 d时的观测数据进行处理。用受害指数平方根的反正弦值进行数据分析，公式即λ＝sin－1，其中P为受害指数。

2 结果分析

2.1 干旱胁迫下灌木柳系号受害等级的分布

图1为模拟干旱胁迫处理后1，2，3 d时16个灌木柳系号受害等级比例分布图。从图中可以看出，干旱胁迫1 d时，1级的比例为7.81%，2级比例为26.56%，4级比例为28.13%，5级的比例为7.81%，不到10%；干旱胁迫2 d时，1级的比例为1.56%，4级比例为34.38%，5级的比例为29.69%；干旱胁迫3 d时，0级的比例为0，3级比例为20.31%，4级比例为31.25%，6级的比例为14.06%。与1 d时相比，2 d，3 d的曲线向坐标轴右向位移了一个级别，说明随着胁迫时间的延长，参试系号的受害程度逐步加深。

图1 干旱胁迫下16个灌木柳原种株不同时间点的受害等级比例分布

2.2 8种灌木柳参试系号间受害指数的差异

对簸箕柳、二柳、蒿柳、卷边柳、欧洲红皮柳、杞柳、三蕊柳、银柳等8种灌木柳的参试系号的受害指数进行方差分析，可以看出，灌木柳不同参试系号间的抗旱性存在差异性（见表3）。其中，杞柳P1025与杞柳P63、三蕊柳P105、杞柳P1024、二柳P294、蒿柳P681、杞柳P336、银柳P102、蒿柳P683、欧洲红皮柳P658、卷边柳P286、簸箕柳P61之间没有显著差异性，但是与欧洲红皮柳P708、杞柳P646、欧洲红皮柳P665、簸箕柳P295之间存在显著差异（P＜0.05），簸箕柳P295只与杞柳P1025存在极显著差异（P＜0.01）。而杞柳P1025受害指数最小，为35.94%，抗旱性最强；簸箕柳P295受害指数最大，为62.19%，最不耐旱。

表3 8种灌木柳参试系号的受害指数比较

2.3 4个灌木柳自然种内原种株号间受害指数的差异

对蒿柳、簸箕柳、欧洲红皮柳和杞柳等4个灌木柳自然种内系号的受害指数分别进行方差分析，结果表明，蒿柳内2个系号之间和欧洲红皮柳内系号之间均没有显著差异（见表4）；簸箕柳内2个系号间有显著差异（P＜0.05），其中P61受害轻于P295；杞柳内5个系号间存在显著差异（P＜0.05），P1025受害指数最小，P646受害最重，最不耐旱；P1025，P63，P1024与P646之间存在显著差异（P＜0.05），与之相比抗旱性更好。

表4 供试灌木柳不同系号间受害指数的多重对比

3 结论和讨论

水分在植物生长发育过程中有着不可替代的地位，水分亏缺对植物的影响非常广泛。因此，进行林木抗旱性优良品种的选育是林木遗传育种的一个重要方向。本试验观测了8种灌木柳共16个系号在干旱胁迫下的受害症状，分析了不同种及种内系号对干旱胁迫的耐受能力。

8种灌木柳16个参试系号的受害指数分析表明，它们之间存在显著性差异和极显著差异，杞柳P1025受害最轻，簸箕柳P295受害最重。而杞柳P1025与杞柳P63、三蕊柳P105、杞柳P1024、二柳P294、蒿柳P681、杞柳P336、银柳P102、蒿柳P683、欧洲红皮柳P658、卷边柳P286、簸箕柳P61都没有显著差异，这些系号都是相对耐旱的柳树原种，都可以考虑用作以抗旱性为目的杂交试验的亲本。

从种内来看，簸箕柳内2个系号和杞柳内5个系号之间均存在显著性差异，P61、P1025受干旱胁迫时的受害症状较轻，因此，在选择簸箕柳和杞柳作为育种种源时，可用P61和P1025作为其耐旱亲本。

本研究通过对灌木柳自然种其内各原种株进行模拟干旱胁迫试验，初步筛选出了一批灌木柳抗旱种质，为进一步开展柳树抗旱育种和探讨灌木柳抗旱的生理机制提供了优良种质材料和前期基础。

［1］ 韩文萍，丁贵杰，鲍 斌.不同钟源马尾松对干旱胁迫的生理生态响应［J］.中南林业科技大学学报，2012，32（5）：25-29.

［2］ Becker M，Nieminen T M，Geremia F.Short-term variations and long-term changes in oak productivity in northeastern Frances.the role of climate and atmospheric CO2［J］.Annals of Forest Science，1994，51（5）：477-492.

［3］ 张文辉，段宝利，周建云，等.不同种源栓皮栎幼苗水分适应及耐旱特性比较研究［J］.西北植物学报，2003，23（5）：728-734.

［4］ Thakur P，Kumar S，Malik J A，et a1.Cold stress effects on reproductive development in grain crops：an overview［J］.Environmental and Experimental Botany，2010，67（3）：429-443.

［5］ Cramer G R，Urano K，Delrot S，et a1.Effects of abiotic stress on plants：a systems biology perspective［J］.BMC Plant Biology，2011，11（1）：163-176.

［6］ 董 蕾，陈 博，李吉跃，等.5个楸树无性系抗旱性的综合评价［J］.中南林业科技大学学报，2014，34（4）：30-35.

［7］ 季孔庶，孙志勇，方 彦.林木抗旱性研究进展［J］.南京林业科技大学学报：自然科学版，2006，30（6）：123-128.

［8］ 彭祚登，李吉跃，沈熙环.林木抗旱性育种的现状与策略思考［J］.北京林业大学学报，1998，20（4）：98-103.

［9］ 高 婷，张文辉，不同瑞典能源柳无性系对干旱胁迫的生理响应［J］.西北植物学报，2012，32（4）：739-744.

［10］刘美珍.干旱胁迫对柳树的生长和生理影响［J］.天津农业科学，2010，16（6）：19-21.

S722.3＋3

A

10.3969／j.issn.1001－7380.2015.04.003

1001－7380（2015）04－0011－03

2014-12-10；

2015-06-20

张 珏（1980－），女，江苏无锡人，助理研究员，硕士，从事林木育种研究工作。

林业公益性行业科研专项“柳树能源林及环境修复兼用型新品种选育”（201204812）、“江苏省农业种质资源保护与利用平台”（bm2014047）