以电导法配合Logistic方程测定6个紫薇新品种抗寒性

孙宜，石青松，孙猛，樊金龙，施文斌

(北京市植物园 北京市花卉园艺工程技术研究中心，北京 100093)

紫薇原产中国，在我国已有1 500 a的栽培历史。我国现有紫薇属植物21种，但在园林中广泛应用的仅有紫薇、南紫薇、大花紫薇和福建紫薇[1]。紫薇在我国的自然分布主要集中在南部和西部地区，其中广州有5种，云南6种，贵州3种，浙江3种，江苏、河南均有2种[2]。紫薇(Lagerstroemiaindica)树皮光滑，枝干多扭曲。花色丰富有白、粉、蓝紫、紫等颜色，花期长达百天。在我国长江流域分布广泛。河北、北京等地引入后可露地栽培。在北方少花的夏季是主要的木本观赏植物。美国自20 世纪90年代开始了紫薇杂交育种，90年代初就发表了30个新品种[3]。通过杂交育种工作，使紫薇品种的株形、颜色更加丰富。株形除了原有的小乔木和灌木型，新增了矮生型、垂枝型等；颜色育出了玫红色、红色和复色等。

在我国的北方地区，低温是限制紫薇生长的重要因素[4]。在紫薇的抗寒性方面，田娟等[1]对5个中国紫薇品种的抗寒性进行了研究，表明不同品种的抗寒性存在一定的差异，不同品种间的抗寒性差异与相对电导率的变化一致。于永畅等[5]对7个中国紫薇品种的抗寒性进行了研究。采用电导法、叶绿素荧光法和非损伤微测计数法对紫薇的茎段、叶片和根尖进行抗寒性鉴定，测定结果与田间表现相似。宋新红等[6]对10个紫薇品种的抗寒性进行了研究，结果表明，各品种相对电导率变化趋势相似，即从11—12月缓慢增大，12月至翌年2 月显著增大。国外紫薇育种工作发达，培育出很多新的园艺品种。目前，对国外新品种紫薇抗寒性研究的相关报道较为少见。对这些新品种的抗寒性进行研究，筛选出抗寒性强的品种对其在北京园林中应用具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

从美国引进的6个紫薇园艺品种：薄荷花边(L.indicaPeppermint Lace)，小乔类，复色花，花红色带白边，品种代号PL；塔斯卡洛拉(L.indica.Tuscarora)，小乔类，花粉红色，品种代号TC；民族红(L.indicaCheyenne)，灌木类，花粉紫色，品种代号CHE；白色巧克力(L.indicaWhite Chocolate)，灌木类，花白色，品种代号WC；炫彩樱桃(L.indicaCherry Dazzle)，低矮灌木，花红色，品种代号CD；炫目玫红(L.indicaRaspberry Dazzle)，低矮灌木，花深玫红色，品种代号RD。

1.2 方法

2017年11月30日采集北京市植物园苗圃内的紫薇品种枝条。剪取生长健壮、无病虫害的一年生枝条，剪后放入密封袋中带回试验室，先将枝条在4 ℃冰箱中放置1 d，再于0 ℃冰箱中处理12 h后进行梯度冷处理，随后将枝条平均分为5组，从0 ℃开始以4 ℃·h-1的速度降到设定温度，在每个设定的温度梯度下保持24 h，取出枝条放入0 ℃冰箱内回温5 h，最后置于室温19 h。设定的温度梯度为-8 ℃、-12 ℃、-16 ℃、-20 ℃、-24 ℃。

用EPH-119型电导率仪测定电导率(REC)。将枝条用自来水冲洗3遍后再用蒸馏水冲洗3遍。用吸水纸吸干后，避开芽眼剪成0.5～1 cm长的茎段。充分混匀后称取0.5 g放入试管中，加10 mL去离子水，真空渗入15～20 min，直到茎断全部沉入水底，测定初电导率(R)。然后将试管放入沸水浴中加热20 min，静置冷却至室温后，测定终电导率(R0)，两者比率为相对电导率。每处理重复3次。

采用SPSS 18.0对处理温度与细胞伤害率进行Logistic方程的拟合。Logistic回归方程：

y=k/(1+ae-bx)

式中，y为细胞伤害率，x为处理温度，k为细胞伤害率的最大饱和容量，消除了底的干扰，故k值取100%。为了求a、b的值，将方程进行线性化处理，则方程y=k/(1+ae-bx)转化为ln[(k-y)/y]=lna-bx，令y1=ln[(k-y)/y]，则转化为细胞伤害率(y1)与处理温度(x)的直线方程。通过直线回归的方法，配合Logistic方程求出拐点温度(x)，x=lna/b，即为半致死温度(LT50)[7]。

2 结果与分析

2.1 低温处理紫薇各品种电导率的变化

电导率反应植物在受到低温伤害下细胞膜质的变化情况。对紫薇品种在不同低温处理下相对电导率的测定，能够较好地反应不同品种抗寒性的差异。由图1可以得出，随着温度的降低，紫薇品种枝条受伤害的程度逐渐加重，相对电导率呈现增加的趋势，且呈现“S”型变化。不同品种的变化幅度有一定的差异，从而反映出不同品种的抗寒性的差异。

由SPSS分析得出温度对REC产生极显著影响。在低温处理下，6个紫薇品种的REC值变化存在一定的差异。RD在-8～-12 ℃，REC增加6.3%；-12～-20 ℃，REC增长缓慢；-24 ℃时显著增长，REC达到35.8%。WC在-8～-20 ℃，REC值缓慢增长，-24 ℃时明显增加，REC达到34.7%。CD在-8～-12 ℃时，REC仅增加1.3%；-16～-20 ℃，REC值增长显著，为9.4%；-20～-24 ℃时，REC值变化又趋于缓慢。TC在-8～-12 ℃时REC变化微小，仅增长2.1%。-16 ℃时REC明显增加，在-24 ℃时REC值显著增长，达到43.7%。CHE在-8～-16 ℃时，REC呈平稳增长趋势，-20、-24 ℃时，REC值显著增加。PL在-8～-16 ℃时，REC值呈现缓慢增长趋势，在-20 ℃出现明显增长，-20～-24 ℃的REC值增长15.7%，增幅最大。REC总体变化幅度最小的为WC，从-8～-24 ℃，REC仅增长16.3%。植物受到低温危害时，细胞的质膜透性增大，电解质会有不同程度的外渗，导致电导率有不同程度的加大。抗寒性强的品种，REC值变化幅度小。由此可以得出，这6个紫薇品种中，WC的抗寒性最强。

图1 不同紫薇品种的相对电导率

为了进一步研究不同紫薇品种抗寒性的差异，针对不同的温度处理对紫薇各个品种的REC值进行了方差分析[8]。由表1可知，在-8 ℃处理时，WC和其他品种间存在差异显著性，RD和PL、TC间差异显著。-12 ℃处理时，PL、TC、CD均与CHE、WC、RD间差异显著，PL、TC和CD间差异不显著，CHE、WC、RD间差异不显著。-16 ℃时，PL除与WC差异不显著外，与其他品种间差异显著。WC与TC、CD、RD间差异显著。-20 ℃时，CHE和CD之间差异不显著，但均与其他品种差异显著。-24 ℃时，PL、TC、CHE品种间差异不显著，但均与其他品种差异显著。

2.2 不同低温处理下紫薇品种的半致死温度

应用Logistic方程对不同低温处理下的紫薇品种枝条的相对电导率进行拟合。结果表明，供试的紫薇品种的相对电导率与温度之间能够较好的用Logistic方程进行拟合。由表2可知，拟合度R2为0.930～0.982，均大于决定系数显著性临界值0.708 4，拟合结果可靠，且准确度较高。6个紫薇品种的LT50为-37～-27 ℃。LT50能有效评价植物抗寒性，高则说明植物的抗寒性差，而低则说明植物抗寒性强[9]。不同品种的抗寒性由强到弱分别为白色巧克力>炫目玫红>炫彩樱桃>薄荷花边>塔斯卡洛拉>民族红。

表1 6个品种在不同温度下相对电导率的多重比较

注：*，**分别表示在0.05和0.01水平差异显著。

表2 不同紫薇品种的Logistic拟合回归方程及半致死温度

注：**表示在0.01水平差异显著。

3 讨论

电导率法是研究植物抗寒性的常规方法，具有精确度高、操作简便等优点。结合Logistic方程可以推算出植物的半致死温度，为鉴定植物品种的抗寒性提供了有效手段。本试验利用紫薇品种当年生枝条在不同低温处理下的REC的变化，配合Logistic方程，对6个紫薇品种的抗寒性进行测定。白色巧克力半致死温度达到-37.96 ℃，抗寒力最强；抗寒力最弱的为民族红，半致死温度为-27.11 ℃。6个紫薇品种的抗寒性由强到弱依次为白色巧克力>炫目玫红>炫彩樱桃>薄荷花边>塔斯卡洛拉>民族红。

在自然界中，植物的抗寒性受多重因素的影响。与植物的抗寒性相关的生理指标还有自由水含量、可溶性糖含量、过氧化酶、游离脯氨酸和超氧化物歧化酶等。单一的指标难以准确反映植物的抗寒性，对植物的抗寒性的研究需要进行多种试验测定来综合评价[10]。本文通过电导法，并结合Logistic方程对6个紫薇品种的抗寒性进行了初探，初步了解不同品种间抗寒性的差异。

在试验室内人工采用超低温冰箱模拟自然环境存在一定的局限性。王文举等[11]认为，在人工模拟低温环境下测定的半致死温度不可能完全反映出自然条件下的冻害，而且对供试材料的选择也会影响结果的准确性。本试验测得的紫薇品种的半致死温度相对比实际栽培的半致死温度偏低。在今后的实际应用中应根据田间表现并结合试验数据进行综合考虑。