山西省部分毛桃品种的抗寒性评价

冯英慧， 悦 冲， 樊保国

(山西师范大学生命科学学院，山西临汾 041000)

桃(PrunuspersicaL.)为蔷薇科李亚属的一种落叶乔木，原产我国西北高原，至今已有3 000多年的栽培历史，是世界上栽培最为广泛的果树树种之一[1]。在山西省内桃树栽培范围广，栽培历史悠久，品种繁多，据不完全统计，目前山西省桃树栽植面积3.6万hm2，产量约5.5万t，其中晋中、太原是山西省桃集中产区。另外还有晋南、晋东南、临汾盆地等主要栽培区，太原以北也有栽培，但由于气候因素，种植比重较小。抗寒性是反映果树对环境适应性的重要指标之一，也是限制果树种植地区范围的重要因素之一。因此，选育抗寒性桃树品种，对于指导桃树适地适栽及扩大栽培范围具有重要的意义。

桃树的枝条、花芽在北方冬季易受到严寒的危害，导致损伤甚至死亡。桃树抗寒性研究已有不少报道[2-7]，但是大多是通过田间调查来鉴定桃树抗寒性[2-3，5-6]，据调查冻害大约每10年发生1次，用这种方法鉴定桃树品种抗寒性大概需要10年的时间。因此，笔者在前人对桃树抗寒性研究的基础上，选择了在山西省桃树生产中有一定栽培面积和发展前景的10个品种作为供试品种，测定其休眠枝条多个生理生化指标。利用主成分分析法和隶属函数法对多个抗寒性生理指标进行了综合评价，并对10个毛桃品种的抗寒性进行排序，同时与生长恢复试验结果进行比较，以便能更全面地比较品种间的抗寒性差异，以期获得桃树品种抗寒性鉴定的有效方法，为桃树抗寒资源的筛选与应用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料于2015年12月24日在山西省农业科学院果树研究所桃树示范园选取，选取的10个毛桃品种树龄均在10～15年，其中早金、锦玉、21010是早熟品种，大久保、75614、岗山白是中熟品种，晚蜜、天王、华玉、9618是晚熟品种。随机剪取各品种无病虫害的带休眠芽1年生健壮枝条，每品种剪取20根，迅速装入塑封袋密封，做好标记后带回实验室。

1.2 试验处理

将枝条用自来水冲洗(注意冲洗过程中保护休眠芽不受损伤)，以洗净枝条表面的灰尘和杂质，然后用干净纱布将枝条擦干(在擦洗过程中应保证休眠芽完好无损)。擦干水分后，将每个品种分成9份，塑封袋包裹，做好标记。1份作为对照材料不做冷冻处理，其余8份放于超低温冰箱中，分别以-3 ℃/h的速度降至预定温度，分别设置-10、-15、-20、-25、-30、-35 ℃处理；结合实际，考虑到-20 ℃以上或以下低温可能持续的时间，所以在达到所需温度后，-10、-15、-20 ℃分别维持72 h，-25、-30、-35 ℃分别维持24 h，对-20 ℃低温处理，分别在24、48、72 h后各取出1次。将低温处理结束后取出的样品放置于-4 ℃冰箱中解冻24 h，再放于室温中恢复12 h然后进行各项指标的测定。测定时每个处理均重复3次。

1.3 试验方法

1.3.1 生理指标的测定 相对电导率的测定[8]：将低温处理后的枝条切成小薄片(避开芽眼)称取3份，每份0.3 g，分别置于刻度试管中，加20 mL去离子水，加塞在室温下静置12 h后，用电导仪测定浸提液的电导率S1，以代表植物组织电解质外渗值。然后将试管在沸水浴中煮沸30 min，取出静置 12 h 后，再次测定植物组织全部被破坏后浸提液的电导率S2，以代表植物组织原生质膜被破坏后所渗出的电解质的总含量，每处理重复3次。计算公式：电解质外渗率=S1/S2×100%。

采用硫代巴比妥酸TBA显色法[9]测定丙二醛(MDA)含量，用蒽酮比色法[10]测可溶性糖含量，可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法[10]，以酸性茚三酮法[9]测游离脯氨酸含量，用氮蓝四唑法测定SOD活性[11]，以愈创木酚法[9]测定POD活性。

1.3.2 恢复生长法[12]将各低温处理后的枝条置于25 ℃智能光照培养箱中，水培20 d，每天观察记录枝段成活数(枝段能发生愈伤组织、生根、发芽或保持绿色)，累计发芽数。待发芽数恒定后，计算成活芽百分率，作为材料恢复生长能力的指标。

1.4 数据处理

试验数据用Excel 2003进行计算和作图，用SPSS 17.0进行相关性分析以及主成分分析。

1.5 综合评价方法

参照柳新红等对翅荚木[13]、唐婉等对紫薇属植物[14]和王琳等对扁桃品种[15]进行抗寒性综合评价的方法。

1.5.1 主成分的确定 不同指标对抗寒性的影响力度不同，因此对所测指标进行主成分分析，以特征值λ>1为标准确定主成分个数。

1.5.2 权重的确定 根据各指标负荷量(F)与贡献率(Y)，计算出各指标在各主成分中的分值(F×Y)，以确定权重(Wi)，从而确定各指标对抗寒性作用所占比重。计算公式如下：

Wi=Di/∑Di。

式中：Di表示某指标对抗寒性作用大小，Fij表示该指标在第j个主成分上的负荷量，Yij表示第j个主成分的贡献值。

1.5.3 隶属函数值得确定 指标与抗寒性呈正相关，公式为：

Zij=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) 。

指标与抗寒性呈负相关，公式为：

Zij(反)=1-(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin) 。

式中：Zij表示第i个品种第j项指标的抗寒性隶属函数值，Xij表示第i个品种第j项指标的测定值，Xmax、Xmin表示所以参试品种中第j项指标的最大和最小测定值。

1.5.4 综合评价指数 将各指标权重(Wi)与各指标隶属度值(Zij)相乘，计算出各毛桃品种抗寒性综合指数(I)，公式为：I=∑(Wi×Zij)。根据抗寒性综合指数大小确定抗寒性大小。

2 结果与分析

2.1 恢复生长情况

树木枝条在遭受冻害后的萌芽率是估计受冻害程度最直观的方法[13]，因此恢复生长法的结果通常用来验证其他抗寒性研究方法适用性和准确性。研究发现，经不同低温处理后，各毛桃品种均受到不同程度的伤害，枝条萌芽率均随着温度的降低和处理时间的延长逐渐下降。其中，在-20 ℃处理 72 h 后，各品种发芽率降低明显，除大久保和21010外，其他各品种均降到50%以下，说明这几个毛桃品种适宜在-20 ℃低温持续72 h以下的地区栽植。在-25 ℃处理后，21010、大久保、岗山白和75614这几个品种发芽率在35%以上，耐寒性较强；-30 ℃处理后，天王、华玉、晚蜜这3个品种的发芽率为0，耐寒性较弱(表1)。

表1 不同温度处理下毛桃枝条的萌芽率

2.2 生理指标相关关系分析

研究发现，相对电导率与MDA含量呈极显著正相关，与SOD活性、3种渗透调节物质含量之间呈极显著负相关，说明抗寒性强的品种，细胞膜受损程度轻，丙二醛积累较少，电解质外渗率相对较低，保护酶SOD活性高，渗透调节物质的含量高。2种保护酶活性之间、3种渗透调节物质含量之间都呈极显著正相关。可溶性蛋白质和脯氨酸含量与其他各指标都呈极显著正相关或负相关(表2)。可见各指标间存在一定的相关性，从而使其所提供的抗寒性信息有一定的重叠现象，所以不能依赖某一个指标对品种的抗寒性进行评价。

表2 低温胁迫处理后毛桃品种枝条生理指标相关系数矩阵

注：“**”表示在0.01水平上显著相关；“*”表示在0.05水平上显著相关。

2.3 抗寒性综合评价

2.3.1 主成分分析 对低温处理后毛桃休眠枝的各项生理生化指标进行主成分分析，得到其特征值和贡献率(表3)。特征值是指主成分的影响力度大小，一般以1为标准，因为特征值小于1说明该成分还不如一个基本变量的影响力大，根据此标准，只能提取前2个主成分。第1主成分的特征值为3.6，贡献率为51.426%，第2主成分的特征值为1.528，贡献率为21.829%，2个主成分的累积贡献率为73.255%，说明这2个主成分已经把不同品种的毛桃抗寒性73.255%的信

表3 各成分的特征值、贡献率及累计贡献率

息反映出来。按照上式(1)、(2)，确定权重(Wi)。结果发现，第1主成分主要反映相对电导率、MDA含量和脯氨酸含量与抗寒性关系，第2主成分主要反映SOD活性、POD活性、可溶性蛋白质含量和可溶性糖含量这4个指标抗寒性信息。根据抗寒指标权重大小得知，与参试毛桃品种抗寒性关系最大的指标是可溶性蛋白质含量，以下依次是SOD活性、脯氨酸含量、相对电导率和MDA含量(表4)。

表4 抗寒指标的负荷量和权重

2.3.2 抗寒指标隶属度 按照上式(3)、(4)计算各品种各项生理指标的隶属函数值(表5)。

表5 低温胁迫后毛桃品种枝条的各生理指标的隶属函数值

2.3.3 抗寒性综合指数值 根据抗寒性综合指数的大小，参试毛桃品种的抗寒能力从强到弱依次为：大久保>岗山白>75614>21010>早金>锦玉>9618>华玉>晚蜜>天王(表6)。

3 结论

低温胁迫会引起植物体内发生一系列生理生化反应，单一指标对各品种抗寒性强弱反应不甚一致。采用主成分分析法将彼此错综复杂的7个生理指标进行综合分析，选取了2个主成分并计算各成分的贡献率，根据主成分的负荷量，计算各指标对抗寒性作用的大小，确定权重。结果表明，可溶性蛋白质含量、SOD活性、脯氨酸含量、相对电导率和MDA含量可以作为桃树抗寒性评价的重要参考指标。根据各个指标权重和每个品种的隶属函值，进行抗寒性综合评价得出10个毛桃品种抗寒性的强弱顺序为：大久保>岗山白>75614>21010>早金>锦玉>9618>华玉>晚蜜>天王。

表6 各桃品种抗寒性综合指数

根据生长恢复法试验得到的10个品种的抗寒性强弱与综合评价结果基本一致。利用主成分分析法和隶属函数法不仅能够快速鉴定品种抗寒性，同时还克服了采用单一因素进行评价的缺陷。由于植物抗寒性受多个因素的影响，衡量植物对低温耐受性的指标也较多，指标间关系复杂，生理生化指标一般情况下受环境因素的影响较大。另外，由于树龄不同，树体贮藏或消耗营养物质的情况也不同，也会影响树体的抗寒性。因此，要科学评价桃树的抗寒性还应从多个方面综合考虑，才能全面、科学评价其抗寒能力，从而为利用不同类型抗寒种质资源提供可靠依据。

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