橡胶树魏克汉种质资源抗寒性研究

李小琴，赵 祺，者国雄，2，杨 湉，张凤良*

（1.云南省热带作物科学研究所，云南景洪666100；2.西南林业大学，昆明650224）

橡胶树（Hevea brasiliensis）原生于亚马逊流域，是大戟科（Euphorbiaceae）重要的热带经济作物之一，也是目前唯一大规模产业化的天然橡胶来源。橡胶树喜高温、高湿、静风的生长环境，适合生长的年均温度为20～30℃，当温度低于10℃，橡胶树会受到不同程度的寒害，特别是低于0℃时受害严重，甚至死亡［1］。目前，世界天然橡胶主要产区集中在马来西亚、印度尼西亚、泰国、斯里兰卡、印度、中国等国家，除中国外，其余地区的最低气温大多在15℃以上，橡胶树不易受到寒害。而中国植胶区属热带季风气候，冬季常有寒潮来袭，根据历年橡胶树寒害调查报告，滇东南植胶区冬季温度常低于10℃，偶尔会出现5℃以下连续低温阴雨天气，局部地区气温甚至低至0℃，橡胶树每年都会遭到不同程度的寒害［2-6］。

我国从20世纪60年代就已开始橡胶树抗寒高产选育种工作，主要以营建抗寒前哨圃来评价种质资源抗寒性强弱，在已有的种质资源基础上鉴定筛选出了一批适合我国植胶区的抗寒高产无性系，如GT1、云研77-2、云研77-4、热研93-114、天任31-45等［7-10］。采用抗寒前哨圃来鉴定橡胶树抗寒性的育种虽取得了较好的效果，但该技术对地理环境要求较高，且每年的自然低温有不可预见性，经常出现多年冬季温度不够低或持续时间短，植株基本不受害；或者冬季温度过低，持续时间过长，植株甚至会全部死亡，鉴定结果所受影响极大。课题组近几年采用抗寒前哨圃的方法进行种质资源鉴定，也面临着同样的问题。

随着科学技术手段的进一步提高，实验室生理及分子鉴定方法在大量果树、林木、花卉等抗寒性鉴定上取得了巨大进步［11-13］。对橡胶树室内抗寒生理鉴定也有一些报道，大多数研究者所使用的材料为叶片［14-16］，而橡胶树在冬季遭遇低温时，叶片多已衰老，甚至脱落，寒害主要表现为树皮裂开、爆胶甚至干枯，树皮的组织结构将直接影响到植株对低温的耐受能力。以枝条作为材料较少［1，17］，也未见将橡胶树的抗寒性与树皮含水量厚度作关联分析。鉴于此，本文以橡胶树树皮为材料，通过人工模拟低温胁迫，测定了20份橡胶树魏克汉种质资源树皮受胁迫后的相对电导率，结合其树皮的含水量和厚度，进行抗寒性鉴定评价，旨在选出抗寒能力强的橡胶树种质资源，同时为橡胶树抗寒性间接选择积累一定的理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料选自“农业部景洪橡胶树种质资源圃”苗圃地内20份橡胶树魏克汉种质资源一年生嫁接无性系，编号为1～20号，苗木按常规育苗管理，生长良好。每个无性系随机选取长势基本一致的从上而下第二蓬叶的一年生枝条作为材料。

1.2 方法

1.2.1 枝条的低温处理

2018年1月20 日，每个无性系选取3株植株进行采集，带回实验室依次用自来水和蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干水分，再将每根枝条剪成均匀的4段，同一无性系随机分成4组，每组3段，用塑封袋包好并做好标记。用冰箱设置4个温度梯度:4℃（对照）、0℃、-2℃和-5℃，降温速度为4℃/h，当达到预设温度后持续12 h，再以4℃/h的速度升温至室温，取出待测。

1.2.2 测定方法

相对电导率的测定:将低温处理后的枝条用滤纸吸干水分，避开芽眼，准确裁取1 cm×1 cm小方块树皮，同一低温处理的同一无性系共裁取6片，每2片放入一个试管中，加入双重蒸馏水20 mL，混合均匀，室温放置24 h，期间摇匀数次。用SG3-ELK型便携式电导率仪先测出初始电导值（C1），再盖上试管塞，沸水浴30 min，取出冷却至室温后再测出终电导值（C2），重复测定3次。按以下计算公式对相对电导率进行计算:

相对电导率REC（%）=（C1/C2）×100%

树皮性状的测定:选用未经任何处理的枝条，裁取树皮，用游标卡尺对树皮厚度进行测量，测量时避开芽眼；同时，随机裁取3块均匀大小的树皮，称取其鲜重，用烘箱80℃烘干至恒重，称取其干重，计算出树皮含水量。

1.2.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2003对数据进行整理作图，用SPSS 23.0对数据进行非线性回归分析及相关性统计分析。非线性回归按Logistic方程Y=k/（1+ae-kt)进行拟合，其中Y为低温处理下的橡胶树叶片相对电导率，t为处理温度，K、a、b为参数，K为Y的最大极限值。根据Sukumaran等基于电解质渗出率达50%时的温度正好与组织半致死温度（LT50）相一致，提出以电解质渗出率达50%时的温度作为组织的半致死温度（LT50）［18］。由拟合出的方程计算当Y为50%时对应的温度t值，即橡胶树枝条半致死温度LT50。

2 结果与分析

2.1 枝条相对电导率受低温的影响

相对电导率是反映植物组织受冻后细胞原生质膜透性大小的重要指标，以相对电导率表示植物在低温伤害下细胞质膜透性变化是植物抗寒性鉴定常用的方法［19］。低温下，橡胶树树皮组织细胞的膜透性增大，造成电解质外渗，温度愈低，电解质渗透率越大，相对电导率越大。试验测定的20个橡胶树无性系随温度降低相对电导率的变化趋势见图1，从中可以看出，随着处理温度的下降，相对电导率呈现不同程度的上升趋势，在0℃时变化较小，-2℃增长较快，在-5℃低温，曲线均表现出迅速增长趋势。在整个变化过程中，每份种质资源相对电导率增长趋势相同，均呈现出“S”型增长。

结合表1数据可知，0℃处理相对电导率均值为38.18%，与4℃对照均值33.49%相比，增幅仅为14%，说明橡胶树在0℃处理12 h时所受寒害较轻；经过-2℃低温处理，所测20个无性系中有8个相对电导率已超过50%，而其余无性系也基本接近50%，可知橡胶树的半致死温度多集中在-2℃；到-5℃低温，相对电导率整体均值已高达84.89%，参试种质资源枝条组织均受到严重伤害，显示出橡胶树对低温的极不耐受性。

表1 橡胶树不同无性系抗寒性、树皮含水量及厚度比较

2.2 不同无性系半致死温度的确定及抗寒性比较

由 Logistic 方程Y=K/（1+ae-bt)进行拟合，对橡胶树枝条半致死温度（LT50）进行计算，根据半致死温度越低表示该树种抗寒性越强［20］，得出20份魏克汉种质资源枝条抗寒性排序结果如表1，Logistic方程拟合度R2在0.884～0.965，拟合效果较好。橡胶树半致死温度变幅为-2.366～-0.395℃，均值为-1.348℃。根据LT50的高低，可以分为3类，LT50在-2℃以下的，即抗寒性强的无性系号依次为 12、7、2、13和 4号，占所测群体的25%；LT50在-2～-1℃的，即抗寒性一般的无性系号依次为9、16、6、15、19、20和14号，占35%；LT50在-1℃以上的，即抗寒性弱的无性系号依次为8、18、5、1、11、3、10和7号，占 40%。由此可见，所测橡胶树群体抗寒性强的资源相对较少。

2.3 枝条抗寒性与树皮含水量和厚度相关性分析

20个橡胶树无性系树皮的含水量及厚度测定结果比较见表1，树皮含水量在71.30%～80.09%，变幅较小，均值为75.95%；树皮厚度为0.54～1.02 mm，变幅较大，最大值已接近最小值的2倍，均值为0.78 mm。

对橡胶树半致死温度、树皮含水量及树皮厚度进行相关性分析（表2），可以看出，橡胶树树皮厚度与半致死温度呈极显著负相关（P＜0.01），相关系数为-0.746，说明当树皮厚度值越大，半致死温度越低，即抗寒性越强。而含水量与半致死温度、树皮厚度间相关性均不显著。

表2 橡胶树半致死温度与树皮性状的相关性分析

3 结论与讨论

本研究利用室内人工模拟低温处理的方法对20份橡胶树魏克汉种质资源枝条的抗寒性进行了鉴定，通过相对电导率的测定可以有效地将其抗寒性强弱区分开，根据半致死温度可将20个橡胶树无性系分为3类，即抗寒性强的（有5个）、抗寒性一般的（7个）和抗寒性弱的（8个），所测的橡胶树魏克汉种质资源抗寒性强的种质相对较少，增加了后期抗寒选育种的难度。

对树皮含水量及厚度的测定结果表明，不同无性系间的树皮含水量差异较小，而树皮厚度差异大，最大值是最小值的2倍；由相关性分析结果可知，抗寒性与厚度呈极显著正相关，说明在进行大量橡胶树无性系抗寒性鉴定时，可以考虑先通过测定树皮厚度作初步筛选，以降低后期工作量。

与建立橡胶树抗寒前哨圃相比，室内抗寒性鉴定具有成本低、见效快、育种时间缩短等优势。本研究因实验设备的局限性，仅设置了4个温度梯度，所测指标也较单一，后期还需从多方面进行综合研究，如考虑橡胶树对低温比较敏感，可以将温度梯度设得更低；对持续低温耐受力的研究，可在同一低温下从不同处理时间进行探讨；选择多个与抗寒性相关的生理生化指标进行测定，以便综合评价；树体不同部位的抗寒性是否一致等，也有待进一步研究。