以电导法评价10个梨品种(系)的抗寒性

郭伟珍，赵京献*，李莹，牛三义

(1.河北省林业和草原科学研究院，河北石家庄 050061；2.河北省林木良种技术创新中心)

梨为蔷薇科(Rosaceae)苹果亚科(Maloideae)梨属(PyrusL.)落叶果树,是中国主要水果之一。中国的梨属于东方梨系，有13个种类，1000多个品种[1],栽培面积和产量均居世界首位[2]。梨树种类因生态环境条件不同而具有各自的集中分布地带。低温冻害是影响植物分布的主要限制因子。为了确定梨品种适宜栽植区，进行抗寒性评价十分必要。目前，电导率法是最常用的评价植物抗寒性的方法，已广泛应用于梨[3-11]、葡萄[12-14]、枣[15]、李[16]、苹果[17-19]、核桃[20]、桃[21]、柑桔[22]等树种。笔者通过人工模拟低温环境，对10个梨优良品种(系)的1 年生休眠枝条进行低温处理，测定细胞电解质外渗率，配合逻辑斯蒂克(Logistic)方程计算其半致死温度LT50，结合冻害调查及恢复生长试验对其进行验证，确定各品种(系)的抗寒水平，为梨品种(系)的推广及抗寒性品种选育提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试的 10 个梨品种(系)为黄冠梨、鸭梨、秋光、迎霜、迎秋、美玉、冠玉、秋露、金光和XG051111，均由河北省林业和草原科学研究院种质资源圃提供。秋光、迎霜为河北省林业和草原科学研究院选育的晚熟梨新品种，2018年通过河北省林木良种审定；秋光、迎霜、迎秋、美玉、冠玉、秋露、金光2020年7月由中华人民共和国农业农村部新品种办公室授予品种权。

2019年2月18日，在资源圃按对角线法选取各品种(系)长势相对一致的6株树，在每株树中部不同方位采集12个生长健壮、粗度相对一致的1年生枝条。用中科美菱DW-FL270、捷盛超低温冰箱保存，控温精度±1℃。

1.2 试验方法

1.2.1 低温处理 将供试1年生枝条用蒸馏水冲洗干净，晾干表面水分。剪成50cm左右的枝段，每品种8份，每份9根，装入干净的塑料袋中。每品种以1份做对照 (0℃)，7份分批放入低温冰箱(温度误差±1℃)处理，设温度梯度8个，分别为-10、-15、-20、-25、-30、-35、-40、-45℃。以0℃为起点，4℃/h的速率降温，到达设定温度后保持12小时，之后逐步升温至4℃保持4小时，取出在20℃室温下放置2小时后，进行相关指标测定，每个品种均重复3 次。

1.2.2 相对电导率测定 将低温处理后的枝条剪成3～5mm的薄片(避开芽眼)，混合均匀后称取5g 放入50ml三角瓶中，加50mL去离子水，用封口膜封口，每个处理重复3次。在25℃恒温培养箱中放置20小时，用 DDS-307A型电导率仪测定浸提液的电导值，然后置于100℃的恒温干燥箱中1小时后，冷却至室温，8小时后测定电导值，去离子水的电导值，计算电解质外渗率[17](相对电导率)。电解质外渗率(%)=(样品低温处理后电导率-蒸馏水的电导率)/(样品煮后电导率-蒸馏水的电导率)×100。

1.2.3 低温冻害调查 低温处理冻害分级标准:0级:枝条横切面髓部白色，木质部和韧皮部鲜绿色。1级:枝条横切面髓部变黄褐色，木质部和韧皮部鲜绿色。2级:枝条横切面髓部变褐色，部分木质部黄褐色。3级:枝条横切面髓部褐色，木质部黄褐色。计算冻害指数[23]:冻害指数=100×∑(各级冻害发生枝数×相应代表值)/(调查总枝数×最高级代表值)

1.2.4 恢复生长 在低温胁迫处理后，每个供试品种(系)选取30根枝段，每段1～2芽，枝段基部3cm左右插入盛水的广口玻璃瓶中，置于 23℃的人工智能培养箱中，光照12小时，每3天换1次水，并观察发芽情况，20天后统计萌芽率及存活率。萌芽率(%)=(萌芽数/调查芽眼数)×100；存活率(%)=存活数/总数×100，只要枝段上有一芽萌发，即判定存活。以未经低温处理的枝条发芽率做对照。根据萌芽率判定恢复生长情况。

1.2.5 数据处理 用Excel 2013进行数据统计，将各处理温度下的相对电导率用DPS 2.0软件拟合逻辑斯蒂克(Logistic)方程进行回归分析，求拐点温度，即为低温半致死温度LT50。

2 结果与分析

2.1 不同低温处理各品种(系)梨枝条的相对电导率变化

电解质外渗程度可以用相对电导率表示，反映细胞的抗性和受害程度，是评价植物抗寒性强弱的可靠指标。从图1 可看出，10个梨品种(系)枝条的相对电导率随着处理温度的降低而呈上升趋势，为缓慢-快速-减缓的S形曲线。不同品种(系)相对电导率变化有一定的差异，其耐低温的能力明显不同。-10℃～-20℃，各品种(系)的相对电导率变化缓慢，基本上在40%以下；-25℃～-35℃，品种(系)的相对电导率变化较快，在40%～80%之间；低于-35℃，细胞基本被破坏，品种(系)的相对电导率高于80%，且变化缓慢。

2.2 梨品种(系)Logistic 拟合方程和低温半致死温度 LT50

拟合度是对已制作好的预测模型进行检验，比较它们的预测结果与实际发生情况的吻合程度，拟合度越高，预测结果与实际情况越吻合。10个梨品种(系)的Logistic方程、拟合度及半致死温度见表1。可以看出，所有供试品种(系)的Logistic方程拟合度R2都大于0.9000，均达极显著水平。根据拟合方程，计算出导致50%枝段死亡时的温度，即半致死温度。不同品种(系)的半致死温度差异较大，最大值和最小值相差6.83℃，其中金光的半致死温度为-28.9777℃，抗寒能力最强；迎秋的半致死温度为-22.1429℃，抗寒能力最差。根据半致死温度，对梨品种(系)的抗寒性进行排序，抗寒性由强到弱的顺序为：金光>冠玉>迎霜>XG051111>美玉>黄冠>鸭梨>秋光>秋露>迎秋。

表1 梨各品种(系)Logistic方程和低温半致死温度

2.3 不同低温处理各品种(系)梨枝条的冻害指数

根据枝条的横切面冻害程度进行分级，并计算出不同低温处理下各品种(系)的冻害指数。如表2，供试各品种(系)枝条在一定的低温处理下冻害发生程度不同，表明枝条的髓部、木质部和韧皮部结构有差异；同一品种(系)随着处理温度下降，枝条受冻加重，冻害指数上升。各品种(系)枝条在-20℃以上的低温处理冻害指数为0；在-35℃以下的处理冻害指数为100；-25℃～-30℃低温处理的冻害指数快速上升，表明低温对其伤害有一个跃变过程。

2.4 不同低温处理各品种(系)梨枝条的萌芽率及存活率

如表3，随处理温度的降低，各品种(品系)枝条的萌芽率呈下降趋势。美玉、迎秋、秋露和XG051111处理温度降至-10℃时，萌芽率开始下降，降低-35℃时萌芽率0；冠玉、迎霜、黄冠和鸭梨-15℃处理萌芽率开始下降，-30℃处理的低于20%，-35℃处理降为0；秋光、金光-20℃处理萌芽率开始下降，-30℃处理的低于30%，-35℃处理降为0。

表3 不同低温处理梨各品种(系)枝条的萌芽率(%)

随着处理温度的降低，各品种(品系)枝条的存活率均呈下降趋势(图2，图3)。如表4，各品种(系)枝条-15℃处理的存活率均为100%；-20℃处理的美玉、迎秋、迎霜、黄冠存活率下降，-35℃处理的存活率为0；金光-25℃处理存活率为100%，-30℃处理的为33.7%，-35℃处理的为0；秋光、冠玉、秋露、鸭梨和XG05111在-20℃处理的存活率100%，-30℃处理的40%以下，-35℃处理也降为0。

表4 不同低温处理各品种(系)梨枝条的存活率(%)

3 小结与讨论

低温可造成植物生物膜系统损伤，电解质外渗率大小反映了膜的伤害程度。冻害指数反映了枝条的受冻程度，冻害指数越大，枝条受冻越重。枝条受冻后，萌芽率及存活率降低。所试验的10个梨品种(系)一年生枝条电解质外渗率随处理温度的降低而逐渐升高，冻害指数增加，枝条的萌芽率及存活率降低。各品种(品系)的半致死温度分别为：金光-28.977℃、冠玉-27.9362℃、迎霜-27.0642℃、XG051111-25.1458℃、美玉-25.1149℃、黄冠-25.0439℃、鸭梨-24.6364℃、秋光-24.3169℃、秋露-23.9251℃、迎秋-22.1429℃。抗寒性强弱顺序依次降低。

王玮[24]等应用电导率法对 7个梨品种的低温半致死温度及耐寒性评价进行了研究，黄冠梨的半致死温度为-30.7℃。本试验中黄冠梨的半致死温度为-25.0439℃，两者相差5.6561℃。因植株的抗寒性受多因素影响，在人工模拟低温环境下测定的半致死温度不可能完全代表和反映出植株在不同自然条件和立地条件下的抗冻害能力，但能在一定程度上反映枝条抗低温的能力。要进一步研究其抗寒机能，还需结合室外自然低温的变化情况，并综合丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、多胺及超氧化物歧化酶、脯氨酸含量等生理生化指标对抗寒性进行评价。