油茶湘林11号无性系嫁接苗的抗旱性研究

周招娣，叶 航 ，马锦林，张日清 ，王东雪

（1.广西壮族自治区林业科学研究院，广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西油茶良种与栽培工程技术研究中心，广西 南宁 530002；2.中南林业科技大学经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室，湖南 长沙410004)

油茶湘林11号无性系嫁接苗的抗旱性研究

周招娣1，2，叶 航1，马锦林1，张日清2，王东雪1

（1.广西壮族自治区林业科学研究院，广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西油茶良种与栽培工程技术研究中心，广西 南宁 530002；2.中南林业科技大学经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室，湖南 长沙410004)

本文以普通油茶为对照，在人为控水模拟自然干旱的条件下，通过测定嫁接苗叶片的永久萎焉系数、叶片相对含水量、超氧化物歧化酶活性等抗旱指标，研究了陆川油茶、广宁红花油茶、香花油茶作砧木的湘林11号一年生嫁接苗的抗旱性。结果表明：香花油茶嫁接苗永久萎焉系数为1.34，显著低于普通油茶、陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗分别为1.63、1.58和1.69，表现出较强的抗旱性；通过主成分分析和隶属函数值综合评定，4个物种作砧木的湘林11号嫁接苗的抗旱性依次为香花油茶＞普通油茶＞陆川油茶＞广宁红花油茶，香花油茶作砧木明显提升了嫁接苗的抗旱性。

砧木；湘林11号无性系；抗旱性；隶属函数

油茶Camellia spp.是山茶科Theacease、山茶属Camellia L.中油脂含量较高且具有栽培经济价值的一类植物的总称[1-2]。我国现有油茶林面积近400万hm2，年产茶油超过15万t，占全国木本食用油料作物的80%以上。近年来，我国油脂油料的进口连年增长，2010年我国食用植物油的自给率下降到37%左右，油茶作为我国食用油的重要组成部分，其生产已直接关系到国家的粮油安全。

近年来油茶造林基本上均使用普通油茶C.oleifera本砧嫁接苗，而与普通油茶相关的研究主要集中在生物学特性、栽培技术、良种选育和繁育上[3-9]，普通油茶砧木选育方面鲜见报道。目前，世界上超过1/3的土地处于干旱或半干旱地区，油茶无性系或实生苗造林在生长季节常因干旱导致苗木大量死亡[10-11]，而解决这一问题的途径之一就是选育出优良的抗旱砧木。为此，本文以普通油茶为对照，研究了陆川油茶、广宁红花油茶和香花油茶作砧木的湘林11号嫁接苗的抗旱性，以期从中筛选抗旱性更强的砧木指导干旱、半干旱地区造林。

1 材料与方法

1.1 试验材料

嫁接用砧木包括陆川油茶C.vietnamensis、广宁红花油茶C. semiserrata和香花油茶C.osmantha，以普通油茶为对照。其中，陆川油茶的种子采自广西宁明县夏石镇，普通油茶、广宁红花油茶和香花油茶的种子均采自广西林科院油茶种质资源收集库。嫁接用穗条为普通油茶湘林11号，采自广西林科院油茶采穗圃。试验用嫁接苗于2012年3月在广西林科院油茶繁殖圃进行繁育，嫁接方法为芽苗砧嫁接，嫁接后栽植于8～12 cm的无纺布袋中，基质为黄壤土，支拱架覆盖薄膜、遮阴网进行保湿、遮阴。嫁接后100天揭开薄膜，移栽到14～16 cm的营养杯中，基质为黄壤土，常规水肥管理，备用。

1.2 方法

1.2.1 试验材料的处理

2013年7月13日在防雨棚水泥面上人为铺一层长为350 cm，宽为300 cm，厚为50 cm的栽培床。采用随机区组设计，从广西林科院油茶繁殖圃选取长势一致，生长健壮且无病虫害4种参试嫁接苗各20株，去营养杯后移入栽培床，苗木株行距皆为10 cm，苗木间及周边位置用育苗所用的黄壤土填满形成苗床，但不超过苗木嫁接口，重复3次。常规水肥管理备用。

8月13日下午6点最后一次给苗木浇透水，此后任床内土壤水分自然散失控制土壤含水量。从14日（记干旱胁迫时间为第1天）起，每天下午5点观察植株叶片萎焉情况，当有植株叶片出现萎焉时，取土样测定土壤含水量，并将其取出恢复灌水，3～5天后观察植株是否恢复，直至9月27日试验结束。分别于干旱胁迫时间第1天、第9天、第17天、第25天、第33天和第41天上午8～9点随机采集苗木树冠中上部外围无病虫害叶片，每苗木采集一片叶，放入冰壶带回实验室，-80℃冰箱保存用于各项生理指标的测定。

1.2.2 指标测定与方法

永久萎焉系数的测定：当植株叶片出现萎蔫时，将其拿出恢复灌水，若植株不能恢复，则此时的土壤含水量即为该植株的永久萎蔫系数[12]。采用对角线法取土样和烘干法测定土壤含水量[12]。叶片相对含水量测定：釆用称重法[12]。超氧化物歧化酶（SOD）活性测定：氮蓝四唑（NBT）光化还原法[13]。过氧化物酶（POD）活性测定：愈创木酚法[13]。丙二醛（MDA）含量测定：硫代巴比妥酸法[13]。脯氨酸含量测定：磺基水杨酸法[14]。可溶性蛋白含量测定：考马斯亮蓝G-250显色法[14]。

1.2.3 数据处理

因试验有些指标的量纲不同，所以需对数据进行标准化处理。处理方法采用其中xi′为标准化处理后数据，xi为性状原始数据，Si为标准差，为性状原始数据平均数（i= 1，2， 3，…，m，为原性状指标数）。Excel 2003进行数据处理。SPSS 17.0进行方差分析、Tukey多重比较和主成分分析。

1.2.4 抗旱性综合评价方法

利用模糊隶属函数法综合评价抗旱性[15-19]。

隶属函数值计算公式：

R(Xi)= (Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

反隶属函数值计算公式：

R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

式中：Xi为指标测定值，Xmin、Xmax为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。

2 结果与分析

2.1 嫁接苗不同抗旱指标的差异性

永久萎焉系数是评价植物抗旱性最重要且最直观的指标，它能反应植物的抗旱能力，数值越大抗旱能力越差，反之，抗旱能力越强[12]。叶片相对含水量能间接指出叶片的水势高低，反映其在干旱胁迫下的水分亏缺程度，与植物抗旱性呈正相关[20]。SOD和POD活性可消除细胞内活性氧对细胞膜的伤害，减少膜脂过氧化，稳定膜透性，活性越强，抗旱性越强[21-22]。当胁迫程度超出了植物的忍耐范围后，细胞膜就会发生膜脂过氧化作用，产生大量的MDA，MDA含量越高，抗旱性越差[23-24]。脯氨酸和可溶性蛋白是重要的渗透调节物质，其积累量的多少可反映水分胁迫程度[25-28]。Tukey多重比较结果表明（表1），香花油茶嫁接苗平均永久萎焉系数为1.34，显著低于普通油茶、陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗分别为1.63、1.58和1.69，表现出较强的抗旱性，而陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗与普通油茶嫁接苗差异不显著；陆川油茶、广宁红花油茶和香花油茶嫁接苗平均叶片相对含水量分别为71.72%、72.19%和76.89%，均显著高于普通油茶嫁接苗为69.55%；陆川油茶嫁接苗平均叶片SOD活性为231.60 U/g，显著低于普通油茶嫁接苗为240.06 U/g，而香花油茶嫁接苗为264.96 U/g，显著高于其它3种嫁接苗；陆川油茶和香花油茶嫁接苗平均叶片POD活性分别为 11.51 U/(g·min)和 9.07 U/(g·min)，均显著高于普通油茶嫁接苗为7.68 U/(g·min)，而广宁红花油茶嫁接苗为6.39 U/(g·min)，显著低于普通油茶嫁接苗；陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗叶片平均MDA 含量分别为 43.88 μmol/g 和 44.14 μmol/g，均显著低于普通油茶嫁接苗为50.08 μmol/g；陆川油茶、广宁红花油茶和香花油茶嫁接苗平均叶片脯氨酸浓度分别为44.69 μg/g、37.48 μg/g和69.79 μg/g，均显著高于普通油茶嫁接苗为30.44 μg/g；香花油茶嫁接苗平均可溶性蛋白含量最高为9.43 mg/g，与普通油茶嫁接苗为9.20 mg/g差异不显著。

表1 方差分析结果†Table 1 The results of variance analysis

2.2 主成分分析与隶属函数值

对7个抗旱指标进行因子分析，如表2所示：前2个主成分的累计贡献率为81.063%，能将干旱胁迫响应81.063%的信息反映出来。第1主成分的特征值为4.584，贡献率为65.491%，永久萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA和可溶性蛋白含量在第1主成分上有较高载荷，说明第1主成分能大部分反映这些指标与抗旱性的关系；第2主成分的特征值为1.090，贡献率为15.573%，脯氨酸浓度在第2主成分上有较高载荷。提出的这2个主成分可以基本上反映全部指标的信息，所以用这2个新的变量来代替原来的7个变量。表中列出了各主成分的特征向量值，以Y1，Y2分别代表第1-2主成分，X1-X7分别代表7个指标即因子，以各特征向量为系数，组成2个主成分的方程。

表2 主成分的单位特征向量和贡献率†Table 2 Eigenvector and contribution rate of principal components

根据主成分分析的结果，各特征值大小代表各综合指标对方差贡献的大小，特征向量表示各性状对综合指标的贡献大小。选第1-2主成分中的较大单位特征向量：永久萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA、脯氨酸、可溶性蛋白这7个指标进行隶属函数分析。由表3可知：SOD、POD、MDA、可溶性蛋白含量与抗旱性呈正相关，因此，采用隶属函数公式计算其函数值，而永久萎焉系数、叶片相对含水量和脯氨酸浓度与抗旱性呈负相关，因此，采用反隶属函数公式计算其函数值。根据隶属函数平均值的大小对4种嫁接苗抗旱性由强到弱进行排序（表3）：香花油茶嫁接苗 ＞ 普通油茶嫁接苗 ＞ 陆川油茶嫁接苗 ＞ 广宁红花油茶嫁接苗。

表3 4种油茶嫁接苗的隶属函数值†Table 3 Subordinate function values of four Camellia grafted seedlings

3 结论与讨论

目前关于抗旱性生理生化指标的鉴定已有大量的研究[29-32]，但仅凭单一生理指标评价植物抗旱性很难符合实际, 且一些生理指标测定技术具局限性, 重复性差, 无法克服误差, 从而影响其应用的准确性。因此，文中通过主成分分析将多个存在一定关系的指标转化为较少独立的综合指标，再通过隶属函数法进行综合评定，使得评定结果更加科学可靠。文中将永久萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA、脯氨酸及可溶性蛋白这7个差异显著的指标归纳成2个主成分，这2个主成分的累积方差贡献率为81.063%，说明萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA、脯氨酸和可溶性蛋白是评价油茶抗旱性的重要指标。通过隶属函数法综合评价：与普通油茶比较，香花油茶作砧木较能增强接穗湘林11号无性系的抗旱性，这一结果为干旱和半干旱地区普通油茶湘林11号无性系砧木的选育奠定了基础。

香花油茶为2012年广西发现的油茶新物种[33-34]，具有生长迅速、适应性和抗逆性强[35]、开花结果量大等优良特性。文中普通油茶、陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗永久萎焉系数分别为1.63、1.58和1.69，而香花油茶嫁接苗萎焉系数为1.34，显著低于其它3个砧木，这一结果可以直观的解释香花油茶作砧木增强接穗湘林11号无性系抗旱性的原因。另外，当遇到干旱胁迫时，根源产生逆境信号，通过木质部蒸腾流运输到地上，及时调节地上部分的生理过程，如降低气孔导度、减少蒸腾失水，增强渗透调节，触发植物体内的酶促清除系统等，以维持植物一定程度上的生命活动。文中香花油茶嫁接苗在叶片相对含水量、SOD活性、POD活性、脯氨酸浓度及可溶性蛋白含量上均显著高于普通油茶嫁接苗，而在MDA含量上却显著低于普通油茶，这一结果可以从生理上解释香花油茶嫁接苗抗旱能力较普通油茶嫁接苗强的原因。文中仅从植物叶片形态及生理生化7个指标上对其抗旱性进行评价，其结果只能说明4种嫁接苗在这7个指标上抗旱能力的大小，要得到较为全面的评价结果还需对干旱胁迫下植株根、茎、叶的解剖结构及造林后植株的抗旱性等作进一步的研究。

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Study on drought resistance on grafted seedlings from Camellia Xianglin No.11 clone

ZHOU Zhao-di1,2, YE Hang1, MA Jin-lin1, ZHANG Ri-qing2, WANG Dong-xue1
(1. Guangxi Forestry Research Institute (GFRI), Nanning city; Guangxi Key Laboratory of Special Non-wood Forest Cultivation &Utilization; Improved variety and cultivation engineering Research Center of oil-tea Camellia in Guangxi, 2. Key Lab, of non-timber forest cultivation and protection Co-constructed by provincial education Ministry of , China Central South University of Forestry & Technology,Changsha 410004, Hunan, China)

Use Camellia oleifera as the control, through artif i cial control of watering to make the nursery soil naturally dry, the drought resistance functions of one-year-old Xianglin No.11 clone grafted seedlings with C. vietnamensis, C.semiserrata, C.osmantha as the root stocks respectively, were investigated, the seven drought resistance indexes of the grafted seedling leaves under the condition of continuous drought stress, including leaf wilting coeff i cient, leaf relative water content, SOD, POD, MDA, free proline concentration and soluble protein content were quantitatively measured. The results show that wilting coeff i cient of C.osmantha grafted seedling was 1.34, significantly lower than the coefficients of C.oleifera, C.vietnamensis and C.Semiserrata grafted seedling (1.63,1.58 and 1.69 respectively), C.osmantha grafted seedling showed stronger drought resistance; By principal components analysis and subordinate function value comprehensive assessment, the drought-resistance indexes of XianglinNo.11 clone grafted seedlings with four species as the root stocks ranked from large to small as follows: C. osmantha＞ Camellia oleifera＞ C. vietnamensis＞ C. semiserrata, therefore, C.osmantha as root stock can signif i cantly improve the drought resistance of Camellia Xiang Lin 11 clone grated seedling.

root stocks; XianglinNo.11 clone; drought resistance; subordinate function method

S794.4；S603.8

A

1673-923X(2015)02-0054-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.02.011

http: //qks.csuft.edu.cn

2014-05-12

广西科学研究与技术开发计划项目课题（桂科攻1123004-2A）；广西农业良种培育与示范项目”（桂科能1347013-1）；广西科学研究与技术开发计划项目任务书（桂科攻1123004-1E）

周招娣，硕士研究生 通讯作者：叶 航，博士：E-mail：yuanhangdeyezi@163.com

周招娣，叶 航，马锦林，等. 油茶湘林11号无性系嫁接苗的抗旱性研究[J].中南林业科技大学学报, 2015,35(2):54-58.

[本文编校：吴 彬]