優良暖季型觀賞草抗寒性研究

宗俊勤，高 鶴，郭愛桂，劉建秀

(江蘇省中國科學院植物研究所 南京中山植物園，江蘇 南京 210014)

草本植物是植物王國中最大、最重要的類群，是植物多樣性的寶庫[1]。近年來我國隨著園林生態和環保水平的日益提升，人們越來越重視對觀賞草這種有著低養護低消耗、觀賞價值優良和自然野趣濃烈的新型景觀材料的開發和研究。觀賞草作為緊密契合此發展趨勢的優良材料目前已在多處得到應用和推廣[2-5]。但在引種和選育暖季型觀賞草的過程中，尤其對冬季溫度相對較低的北方地區而言，在計劃引種前就必須對材料的抗寒性有初步了解[6]。

柳枝稷(Panicumvirgatum)、芒(Miscanthusspp.)、矮蒲葦(Cortaderiaselloana)、狼尾草(Pennisetumalopecuroides)等暖季型觀賞草夏季生長旺盛，而冬季除矮蒲葦保持常綠外，枯黃期的到來對其冬季景觀是不小的影響，其抗寒力決定了在南京地區的冬季存活率和表現。國外有不少對暖季型觀賞草冬季越冬情況的研究[7-8]，但均是進行越冬觀測，鮮見室內抗寒性鑒定的報道。衡量植物抗寒力大小的方法不一，電導率法是常用的鑒定方法之一。自Dexter等[9]使用電導法測定植物抗性以來，這種方法得到了不斷完善和發展;Sukumaran等[10]提出電解質透出率達50%時為半致死溫度(簡稱LT50)，但半致死溫度并不總是表現為電解質透出率達50%時的溫度。Rajashekar等[11]用Logistic曲線描述低溫對植物細胞膜的傷害過程，提出曲線拐點為LT50的觀點，使電導法應用范圍更加廣泛。張鋼等[12]介紹了一種快速簡便測定抗寒性的方法，即電阻抗圖譜法(EIS法)，并介紹了該法的基本原理，指出胞外電阻率是確定抗寒性最適用的一個參數。利用改良電導法進行材料抗寒性研究是經許多試驗[13-16]證實且簡單、可靠的方法，廣泛應用于不同材料的抗寒性鑒定及評價中。

對于暖季型觀賞草的育種者而言，選育抗寒性強且綠期相對較長的新品系則是理想的選育目標。郭海林等[17-18]對結縷草(Zoysiajaponica)的抗寒性與青綠期進行回歸分析后發現，青綠期與LT50之間無回歸關系。而Hagenson等[16]認為苜蓿的秋季生長與抗寒性在遺傳上是獨立加以調控的，也就是說青綠期與抗寒性可以同時改良。

本試驗在上述研究的基礎上，采用測定電導率的方法對8種暖季型觀賞草材料的抗寒性進行鑒定，并結合材料在南京地區的物候期觀測，以期為南京及其以北地區的引種和選育優良觀賞草新品系提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地位于32°02′ N，118°28′ E，海拔30～40 m，年平均溫度15.4 ℃，1月平均氣溫為2.3 ℃，7月平均氣溫27.7 ℃，1月絕對最低氣溫-13.0 ℃，7月絕對最高氣溫43.0 ℃，年平均降水量1 013 mm。試驗地土壤有機質含量5.098%，全氮0.212%，速效磷(11.2 mg/kg，速效鉀含量(257.4 mg/kg，土壤pH值7.08，土壤肥力中等且分布均勻，試驗地進行統一管理。

1.2試驗材料 擬研究的材料有8份，分別為柳枝稷 (P.virgatum‘Rehbraun’)(美國)、勁芒(M.sinensis‘Strictus’)(美國)、遍生芒(M.sinensis‘Cosmopolitan’)(美國)、歌舞芒 (M.sinensis‘Cabaret’)(美國)、狼尾草(中國上海)、矮蒲葦(C.selloana‘Pumila’)(美國)、甜茅(Saccharumravennae)(中國上海)、紫田根(S.arundinaceum)(中國上海)。材料引種后栽植于江蘇省中科院草業研究中心苗圃，試驗地進行必要的肥水管理以及雜草和病蟲害的防治，春季返青前將枯草加以清理。

1.3試驗方法 抗寒性鑒定試驗于2007年9月17-20日在江蘇省中國科學院植物研究所觀賞中心實驗室進行，同時對供試材料的當年物候期進行觀察和記錄。

1.3.1物候期觀測 選擇密度適宜的代表性樣地，于2007年1-12月連續觀察并記錄材料的物候期，并根據返青期和枯黃期推算出青綠期。

返青期：越冬后60%萌發綠葉旺盛生長；孕穗初期：20%植株的劍葉露出葉鞘，莖稈中上部呈紡錘形；盛花期：80%植株中部小穗開花；枯黃期：60%植株葉片枯黃；青綠期：返青日期與枯黃日期之間的天數。

1.3.2抗寒性鑒定

（1）通風：是豬舍降溫放熱的有效措施，即可排除舍內的熱量，又能改善空氣污濁度，保持舍內空氣新鮮。實際生產中要依據舍內空氣質量和溫濕度的情況，適時通風換氣。

取材：于苗圃地中剪取完全開展的中部健康成葉若干，迅速帶回實驗室，用清水洗去葉片表面的灰塵，去離子水浸洗3～4遍，吸干，剪成2 cm×2 cm大小的葉段4～5 g，置于洗凈并用去離子水浸洗控干的試管中，用保鮮膜封口。

低溫處理：用9610型低溫循環儀(美國Po1yScience公司出品)進行模擬低溫處理，設10、5、0、-5、-10、-15、-20和-25 ℃ 8個水平，每溫度處理重復3次。將裝有葉片材料的試管放入低溫循環儀，每溫度處理1.5 h，每2個溫度之間降溫1 h。

電導率測定：將每溫度處理材料分成4等份，即4個重復，每重復0.5 g，置于去離子水浸洗并烘干的試管中，加20 mL去離子水，過夜，次日測沸前電導率(電導率儀：DOS-307型)，然后將試管用沸水煮25 min，待完全冷卻后測沸后電導率。

1.4數據分析 對觀察的數據以3月1日為0，對其他數據進行換算，并以換算后的數據與LT50進行相關性分析。

相對電導率=(冷凍電導率/煮沸電導率)×100%[19]，用Logistic方程y=k/(1+ae-bx)(a為曲線漸進度、b為曲線斜率、k為方程系數，且a、b、k均>0)擬合，求出該方程出現拐點時的溫度值，Logistic曲線的拐點在x=lna/b處，此拐點溫度是細胞膜受害達到總細胞膜傷害率50%的溫度，也稱為半致死溫度(LT50)。

試驗數據用回歸相關通徑分析軟件和SPSS 11.0分析并作圖。

2 結果與分析

表1 供試材料物候期觀測結果

2.2葉片相對電導率隨低溫脅迫的變化規律 隨著溫度的降低，葉片細胞膜傷害率增大，細胞膜透性增大，類囊體破壞，電解質不斷滲出，電導率增大。8份材料的細胞電解質滲出液相對電導率隨溫度降低，均呈明顯的緩和上升、驟升、平穩的變化過程，將相對電導率和溫度配合Logistic方程進行擬合[20]，擬合曲線呈明顯的“S”型，與Logistic方程具有較好擬合度，達到顯著或極顯著差異水平，方程相關參數a、b、k及半致死溫度(LT50)列于表2，阻滯回歸曲線以矮蒲葦為代表(圖1)。由此可以看出，利用電導率法對不同的觀賞草進行抗寒性鑒定是可行的，這為觀賞草材料的抗寒性快速鑒定提供了一套方便、快捷的方法。

圖1 矮蒲葦的阻滯方程擬合曲線

9月測定8種材料的半致死溫度排序從小到大分別為紫田根(-12.8 ℃)<甜茅(-9.9 ℃)<勁芒(-6.5 ℃)<矮蒲葦(-5.0 ℃)<歌舞芒(-3.7 ℃)<遍生芒(-3.2 ℃)<狼尾草(-2.3 ℃)<柳枝稷(2.2 ℃)。紫田根抗寒性最強，而柳枝稷抗寒性最差，材料在抗寒性方面差異較大，最強和最差材料的半致死溫度差別達到了15.0 ℃(表2)。

2.3供試材料物候期與LT50的相關性分析 LT50與物候期之間均未發現有顯著的相關性，而與青綠期之間也無顯著相關。也就是說，材料的抗寒性與物候期尤其是材料的青綠期之間相關性不顯著，表明觀賞草的抗寒性與青綠期可以同時提高，這樣就有可能選育出抗寒性強且青綠期長的材料。

表2 8份材料的阻滯方程及半致死溫度(LT50)

3 討論與結論

所有材料中，矮蒲葦青綠期最長，而柳枝稷的最短。冬季枯黃的材料中，不同材料其物候期存在差異，盛花期差異最大，最早的材料柳枝稷和最晚的材料紫田根相差109 d，而返青期差異最小，最早的材料歌舞芒與最晚的材料柳枝稷僅相差20 d。

對觀賞草材料進行電導率測定的研究發現，不同植物材料在選擇測定部位時是不同的[21-23]，觀賞草葉片較大且葉脈明顯，不適合采用其他單子葉植物常用的整張葉片剪碎的方法[18,22]，采用去除葉脈后剪碎的方法，可以獲得較為準確的試驗結果。8份材料葉片的細胞電解質滲出液相對電導率隨溫度降低，均呈明顯的緩和上升、驟升、平穩的變化過程，將相對電導率和溫度配合Logistic方程進行擬合，擬合曲線呈明顯的“S”型，與Logistic方程具有較好擬合度，達到顯著或極顯著差異水平[21]，此結果與徐康等[23]對茶梅(Camelliasasanqua)的研究結果類似。利用電導率法可以對觀賞草抗寒性進行初步的鑒定，這為觀賞草的引種、開發和利用過程中快速了解其抗寒特性提供了一條行之有效的途徑。

雖然矮蒲葦的青綠期最長，全年保持常綠，但是其LT50僅-5 ℃，其他材料青綠期的長短與LT50也不一致，通過對LT50與物候期之間進行相關分析，未發現兩者有顯著相關性，這與對結縷草屬植物抗寒性和青綠期的研究結論類似[18]。也就是說觀賞草材料的抗寒性與青綠期是可以同時提高，這樣就為選育抗寒性強且青綠期長的材料提供了可能。

供試觀賞草材料的半致死溫度差異較大，8種材料的半致死溫度排序從小到大分別為紫田根(-12.8 ℃)<甜茅(-9.9 ℃)<勁芒(-6.5 ℃)<矮蒲葦(-5.0 ℃)<歌舞芒(-3.7 ℃)<遍生芒(-3.2 ℃)<狼尾草(-2.3 ℃)<柳枝稷(2.2 ℃)。最強和最差材料的半致死溫度差別達到了15.0 ℃，這在一定程度上反映了供試的材料抗寒性的差異，這對于初步確定上述8份材料的推廣范圍提供了試驗依據，為觀賞草的進一步開發、利用提供了理論保障。

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