5年抗寒驯化对4个山楂品种低温半致死温度的影响

杜人杰，曲跃军，张翼

（黑龙江省林业科学院牡丹江分院，黑龙江牡丹江157009）

山楂（Crataegus L.）是一种具有悠久历史的药食两用水果灌木或小乔木，其叶、浆果、花朵均可药用，用于心血管疾病的治疗，如充血性心脏衰竭（C H F）、胸痛、心律不齐、动脉粥样硬化等；还可用于消化系统不适，如消化不良、腹泻、胃痛等；偶见于用作镇静剂以减少焦虑症状、增加尿量及月经不调[1]。有研究表明，山楂叶富含低聚原花青素，可以降低胆固醇，低密度脂蛋白（LDL，坏胆固醇）和甘油三酸酯（血液中的脂肪），减少肝脏和主动脉中脂肪的积累。原花青素可通过增加排泄胆汁，以减少胆固醇的形成，并增强LDL受体来降低胆固醇，同时具有抗氧化活性[2]。

山楂在中国有上千年的栽培历史，但直到20世纪50年代后才出现关于山楂品种资源的报道[3]。自20世纪70年代，一些好的栽培品种开始被开发成为商业产品[4]。目前市场上销售的山楂加工食品约有10大类150余种，医药制品约有8大类100余种[5]。山楂种植主要集中在山东、辽冀、京津、东北、太行山五大产区，其中山东省是主产区。东北产区主要集中在辽宁和吉林省，黑龙江省地域辽阔，拥有优质的土地资源，但冬季寒冷，低温制约了山楂经济在黑龙江产区的发展。

电导法是鉴定植物抗寒性的重要方法，通过用Logistic方程拟合相对电导率求得低温半致死温度来对抗寒性进行预测已广泛应用于多种经济树种，如苹果、洋梨、莲雾等[6]。用低温半致死温度来评价及预测植物品种抗寒性在寒地引种过程中十分可靠，根据低温半致死温度可对欲引种的种质资源、引种地选择进行预判，缩短驯化年限，大幅度提高寒地育种效率。该次研究在对黑龙江省低纬度地区引种成功的4个山楂品种进行了5年寒地驯化的基础上[5]，测定了其低温半致死温度，通过分析寒地驯化前后的低温半致死温度的变化，验证寒地驯化是否增加了山楂的抗寒性，以期为黑龙江省高纬度高寒地区山楂抗寒性鉴定、杂交育种的资源筛选及引种栽培提供理论基础和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于黑龙江省牡丹江市穆棱地区，具体情况参照曲跃军等[7]的说明。

1.2 材料来源

供试材料为休眠期的山楂枝条，4份山楂种质资源分别为：甜红、磨盘、本溪2号、绛县798201。2015年春季扦插试材于试验地，常规管理，树势良好。

1.3 试验方法

2020年11月份取4个山楂品种长势相近的一年生休眠枝条。取材后，自来水冲洗干净，再用去离子水冲洗2次，最后用吸水纸擦干。参照2015年杜人杰[5]山楂低温半致死温度测定方法，使用高低温交变试验箱对枝条进行低温处理，分别设置16℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃6个温度梯度。冷冻处理以4℃/h的速度降温，达到设定温度后，维持24 h，然后室温（16℃）解冻。以ck（16℃）为对照。每个品种每个温度水平重复3次。将处理过的枝条剪成0.2 cm的小段，称重1.0 g，放入小三角瓶中，加入30 m L去离子水浸泡15 h，测定初电导率值（S1），三角瓶封口后沸水浴25 min，冷却后室温测定终电导率值（S2）。以去离子水电导率Lck为对照，相对电导率y（%）=，其中y为电解质外渗率（%），x为冷冻梯度温度（℃），a为电解质渗出率的饱和容量，b、k为方程参数[8]。将处理温度（t）作为自变量，枝条的相对电导率（y）作为因变量，绘制相对电导率随温度变化的散点图，并与Logistic方程模型y=进行拟合，为了确定b、k值，将方程进行线性化处理，ln（）=ln b-kx，令y′=ln（），转化为y′与x的直线方程。通过回归分析求得b、k值及拟合优度（R2），当R2（>0.7）结果显著时，测定山楂低温半致死温度，将此次求得的低温半致死温度与5年前低温驯化前的低温半致死温度做对比分析。

所有数据采用Excel 2010和Origin Pro19.0处理。

2 结果与分析

2.1 处理温度对山楂枝条细胞膜透性的影响

4个品种山楂枝条的相对电导率随着温度降低而出现增高的趋势，但并不呈线性增加，而呈“S”型曲线增势。由表1可知：在16℃～-8℃降温过程中，4个山楂品种的相对电导率在12.61%～18.00%之间，变化不大，说明在此温度范围内形成的对应形状冰晶对膜系统未造成明显伤害，只发生了轻微可逆的膜损伤；当温度变化在-8℃～-32℃之间时，电解质渗出率变化范围为16.08%～68.21%，变化范围非常大，说明在此降温范围内，细胞内形成的特定形状的冰晶使膜系统发生了极严重且不可逆的损伤；当温度从-32℃降到-40℃时，相对电导率变化范围为52.35%～66.86%，变化幅度不大，说明冰晶已经彻底破坏膜系统，细胞功能丧失，细胞死亡。

表1 不同低温胁迫后4个山楂品种枝条相对电导率 %

2.2 Logistic方程拟合及低温半致死温度（LT50）分析

由表2可知，拟合的Logistic方程拟合优度（R2）介于0.863 6～0.9121 5之间，均大于相关系数显著性临界值0.708 4，说明Logistic方程拟合效果好，模型选择正确，预测结果较真。

表2 4个品种山楂相对电导率回归方程及低温半致死温度（LT50）℃

经过5年寒地低温驯化，甜红L T50降低了4.33℃、磨盘L T50降低了5.59℃、本溪2号L T50降低了3.98℃、绛县798201 L T50降低了4.48℃，L T50降低幅度为5℃左右，说明不同品种的山楂经过寒地低温驯化均可以增强抗寒性，低温驯化使膜系统更加坚韧，不易被冰晶破坏。

3 结论

该次研究在对黑龙江省低纬度地区引种成功的4个山楂品种甜红，磨盘，本溪2号，绛县798201进行了5年寒地驯化，测定了其枝条组织随温度变化的相对电导率，拟合Logistic方程后，运算出这4个山楂品种的L T50，通过分析低温驯化前后L T50的变化规律，推测寒地驯化过程中山楂抗寒性的变化进程，为黑龙江省更高纬度的高寒地区山楂抗寒性鉴定、杂交育种的资源筛选及引种栽培提供了理论基础和实践依据。