新疆莎車縣扁桃品種抗寒性主成分分析

王 琳，王夢雪，廖曉軍，李志軍

(1.塔里木大學 植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆維吾爾自治區莎車縣林業局，新疆 喀什 844700)

扁桃Amygdalus communisL.屬薔薇科李亞科桃屬扁桃亞屬植物，原產于中亞細亞和非洲北部山區，新疆也是扁桃的原產地之一[1]。扁桃適應性強，耐旱、耐貧瘠、耐熱、耐鹽堿，特別適合在新疆發展，是南疆干旱荒漠及綠洲地區生態建設的優良樹種。扁桃在新疆主要集中分布在南疆的喀什、疏勒、疏附、英吉沙、葉城、澤普、和田等地，栽培面積約為10 000 hm2[2]。雖其品種資源豐富，但是冬季果樹不能順利越冬等問題影響了其經濟效益，故選育抗寒扁桃品種是促進扁桃產業化發展的必由之路，而研究扁桃品種的抗寒能力對抗寒品種的選育及其在我國各地的推廣具有重要的意義。目前，關于不同品種扁桃抗寒生理的研究已有報道[3-8]，但前人研究主要以細胞膜透性、滲透調節物質、抗氧化酶系統等生理生化指標作為扁桃品種抗寒性的鑒定依據，而用單一的生理指標很難分析比較其抗寒性的強弱。因此，筆者在前人對扁桃抗寒性生理指標研究的基礎上，采用主成分分析法，對其多個抗寒性生理指標進行了綜合評價，以便能更全面地比較品種與品種之間的抗性差異，以期獲得扁桃品種抗寒性鑒定的有效方法，從而為該地區主栽扁桃品種抗寒性生理研究、種質資源評價和扁桃區域化發展提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為紙皮1號、阿曼尼莎11號、葉爾羌14號、晚豐18號、選育品種5號這5個扁桃品種的1年生枝條，試材于2013年1月取自新疆莎車縣扁桃基地。參試的扁桃品種及其代碼如表1。

表1 參試的扁桃品種及其代碼Table 1 The tested almond cultivars and their codes

1.2 生理指標的測定方法

電解質相對外滲率的測定[9]：將低溫冷凍處理后的枝條切片后稱取1g試樣投入三角瓶中，加入50mL的蒸餾水，浸泡24h，即可以測定出浸出液的電導率值，測試重復3次；然后將低溫處理后測定的各樣品放在水浴鍋中煮沸1h，殺死組織，再加入蒸餾水補充到原來溶液的定量，靜止冷卻1h后測定其電導率，用百分比法計算供試樣品的電解質的相對外滲率。

電解質的相對外滲率(傷害度)＝處理電導率值/處理煮沸后電導率值×100％。

測定處理樣品的電解質滲出率時，可輔以如下的Logistic方程求得半致死溫度(LT50)，并以此LT50值作為扁桃抗寒性的評價依據：

式中：k、a、b均為參數。

采用考馬斯亮藍G-250染色法[10]測定其可溶性蛋白質含量，以硫代巴比妥酸(TBA)法[9]測定丙二醛(MDA)含量，用茚三酮法[11]測定脯氨酸含量，以超氧化物歧化酶S0D用愈創木酚法[11]觀測保護酶活性的變化情況，采用蒽酮比色法[10]測定可溶性糖含量。

1.3 數據統計與分析

用 Microsoft Excel進行數據統計及圖表制作，用DPS統計軟件進行結果分析。采用主成分分析法，計算各指標的特征值和方差貢獻率，以各指標特征值和累積方差貢獻率達到85％以上的標準確定主成分的個數，再根據各指標的特征向量計算其主成分值，最后對參試各品種的抗寒性強弱進行排序。

2 結果與分析

2.1 Logistic方程擬合扁桃枝條的低溫半致死溫度

低溫處理后扁桃休眠枝條的相對電導率與處理溫度間呈“S”型曲線關系，擬合相關系數均達到極顯著水平，說明擬合結果可靠。根據不同扁桃品種相對電導率的變化趨勢輔以Logistic方程計算得出的5個扁桃品種枝條的半致死溫度(LT50)見表2。從表2中可以看出，不同品種扁桃枝條抗寒性強弱有一定的差異，表現為LT50值越高，抗寒力越弱，反之抗寒力越強[6,12]。SC-11的半致死溫度(LT50)最高，為-36.886，說明其抗寒性相對較強，其次是SC-14，其LT50溫度為-32.592。不同扁桃品種抗寒性強弱的排序為：SC-11＞SC-14＞SX-5＞SC-1＞SC-18，即阿曼尼莎11號＞葉爾羌14號＞選育品種5號＞紙皮1號＞晚豐18號。

表2 不同品種扁桃枝條的半致死溫度Table 2 Half lethal temperatures of branches in different almond cultivars

2.2 不同品種扁桃抗寒指標的相關分析

低溫脅迫下不同品種扁桃1年生休眠枝條各項抗寒生理指標的測定結果見表3。

表3 低溫脅迫下不同品種扁桃枝條各項抗寒生理指標的測定結果Table 3 Some physiological indexes of branch cold resistance in different almond cultivars under low temperature stress

對表3的數據進行了相關性分析，得出的低溫脅迫下不同品種扁桃枝條各項抗寒生理指標的相關矩陣如表4。從表4中可以看出，SOD酶活性與MDA含量、相對電導率值呈一定的負相關，而與脯氨酸、蛋白質、可溶性糖含量呈一定的正相關。因為各變量之間存在一定的相關性，所以在抗寒性鑒定中不能單獨依賴某一個評價指標對品種的抗寒性作出評價。

表4 低溫脅迫下不同品種扁桃枝條各項抗寒指標的相關矩陣Table 4 Correlation matrix of the cold resistance indexes of branches in different almond cultivars under low temperature stress

2.3 不同品種扁桃抗寒性的主成分分析

采用主成分分析法，對5個扁桃品種的抗寒性進行了綜合評價，結果見表5。由表5可知，前兩個主成分的貢獻率分別為57.582％與29.612％，其累計貢獻率達87.194％，這2個主成分已經把扁桃所有抗寒性指標的87.194％的信息反映出來了，說明這2個主成分所起的作用非常重要。

表5 各個主成分的特征值、貢獻率及累計貢獻率Table 5 Eigenvalues,contribution rates and accumulative contribution rates of the principal components

2.4 各項抗寒性指標所起作用的比較分析

各主成分分析因子的載荷矩陣見表6。由表6可知，可溶性糖、丙二醛含量這兩個指標在第1主成分中占有絕對值相對較大的特征向量，且其貢獻率達57.582％，說明第1主成分基本反映了這2個指標的信息；可溶性蛋白、脯氨酸含量及相對電導率值在第2主成分中有相對較高的載荷量，其貢獻率達29.612％，說明第2主成分基本反映了這3個指標的信息。

表6 各主成分分析因子的載荷矩陣Table 6 Loading matrix of the principal component factors

5個參試扁桃品種在主成分1和主成分2中所占的分值詳見表7。

表7 各扁桃品種在主成分1和主成分2中所占的分值Table 7 Scores of the almond cultivars in principal component 1 and 2

根據如下公式可計算出5個扁桃品種抗寒力的大小，計算結果見表8。表8表明，參試的5個扁桃品種的抗寒力從強到弱依次為：SC-11＞SC-14＞SC-18＞SX-5＞SC-1，即阿曼尼莎11號＞葉爾羌14號＞晚豐18號＞選育品種5號＞紙皮1號。

式中：μ為主成分貢獻率，λ為各扁桃品種的主成分值，j為1或2主成分。

表8 5個扁桃品種抗寒力的綜合評價結果Table 8 Comprehensive evaluation of cold resistance of five almond cultivars

3 結 論

不同品種扁桃枝條經低溫處理后，其組織電解質相對外滲率的增加因品種而異，這與謝軍等人[6]、王瑾等人[13]、李俊才等人[14]、李斌等人[15]、夏清柱等人[16]的研究結果一致。當溫度在-30～-36℃時，5個扁桃品種的低溫半致死溫度(LT50)相繼出現了，而不同品種間有一定的差異，阿曼尼莎11號的抗寒性相對較強，其LT50值為-36.886，其次是葉爾羌14號，其LT50溫度為-32.592。不同扁桃品種枝條的抗寒性從強到弱依次為：阿曼尼莎11號＞葉爾羌14號＞選育品種5號＞紙皮1號＞晚豐18號。

采用主成分分析法，對5個主栽扁桃品種1年生休眠枝條經低溫處理后的各項抗寒指標值進行了綜合分析，計算了各項抗寒指標對其抗寒性的貢獻率，結果表明，相對電導率、可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量可以作為評價扁桃品種抗寒性的重要指標。通過計算參試的5個扁桃品種的主成分值，綜合分析得出的5個扁桃品種抗寒性的強弱順序為：阿曼尼莎11號＞葉爾羌14號＞晚豐18號＞選育品種5號＞紙皮1號。

利用主成分分析法綜合分析品種的抗寒性，克服了采用單因素進行評價的缺陷，這樣的評價更加綜合而又直觀，且分析結果具有可靠性和客觀性。但是，由于植物的抗寒性受多個因素的影響，因此，要科學評價扁桃的抗寒性還應從多角度進行全面評價，以確定不同類型的抗寒種質資源，從而為選育綜合性狀優良的抗寒品種奠定基礎。

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