低溫馴化對馬鈴薯半致死溫度的影響

楊超英等

摘要：為了確定不同品種馬鈴薯的抗寒能力、比較不同品種馬鈴薯的抗寒性及低溫馴化能力，以青薯9號、青引5號、夏波蒂、E107、DR-2、DR-9、T3、A1、S4等9個馬鈴薯品種的葉片為試驗材料，研究在低溫馴化前后，馬鈴薯葉片在低溫脅迫下組織電解質外滲率的變化，同時配合Logistic方程測定各品種馬鈴薯的半致死溫度（LT50）。結果表明：低溫馴化前，DR-2的半致死溫度最低，耐凍性極強，青薯9號的耐凍性最弱。經過低溫馴化，DR-2的耐凍性最強，夏波蒂的耐凍性最弱。在9份材料中，沒有馴化能力的材料是DR-9，冷馴化能力最強的是青薯9號，相應的冷馴化能力為3.6 ℃，表現出很強的冷馴化能力。

關鍵詞：低溫馴化；馬鈴薯；半致死溫度；抗寒性；冷馴化能力；電導率法

中圖分類號： S532.01 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0080-02

收稿日期：2013-12-18

基金項目：現代農業產業技術體系專項（編號：CARS-10）；青海省科技廳資助（編號：2012-214、2012-Z-725）；中國科學院“西部之光”人才培養項目。

作者簡介：楊超英（1986—），女，河北邯鄲人，碩士研究生，從事作物遺傳育種方面的研究。E-mail：ycy_0925@126.com。

通信作者：王艦，男，研究員，博士生導師，從事馬鈴薯種質資源創新與利用改良研究。E-mail：wangjian2197@sohu.com。馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）為茄科（Solanaceae）茄屬（Solanum）的一年生草本植物，原產于南美洲西海岸的智利和秘魯的安第斯山區，其塊莖中含有約8%～29%的淀粉、蛋白質、礦物質和維生素等多種營養成分，是一種分布廣泛、適應性強、產量高、營養豐富的宜糧、宜菜、宜飼、宜作工業原料的多用途糧經作物。我國是世界第一大馬鈴薯生產國，除海南省外，在其余各省份均有種植，目前我國馬鈴薯的栽培面積約為533.33萬hm2，占世界總栽培面積的1/4，總產量達 7 800 萬t，占世界總產量的22%[1]。

植物在生長過程中會受到各種生物和非生物因素的影響，其中低溫是影響植物生長的主要非生物因素之一，許多植物在一定的非傷害性溫度下低溫鍛煉一段時間后，能夠提高自身的抗寒性。植物在0 ℃以上的低溫環境中鍛煉一段時間后，其抗凍能力得到不同程度的提高，稱為低溫馴化[2]；而冷馴化能力是指植物對寒冷條件作出反應而逐漸增加其耐凍的能力[3]。本研究以9個馬鈴薯品種為試驗對象，測定其在低溫馴化前后半致死溫度變化，以期篩選出抗寒性強、冷馴化能力強的品種。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試的9個馬鈴薯品種為青薯9號、青引5號、夏波蒂、E107、DR-2、DR-9、T3、A1、S4，各品種的組培苗均由青海省農林科學院生物技術研究所提供。2013年5月9日將組培苗移栽到一次性杯子中，在實驗室內進行煉苗，每個品種種植50株，栽培基質為1 ∶1的羊板糞+蛭石。煉苗1周后揭膜，6月18日將每個品種的25個植株放入光照培養箱中進行低溫馴化，馴化條件為白天溫度4 ℃、光照14 h，夜間溫度2 ℃，其他植株仍在正常條件下培養。采取部位相同、長勢一致的成熟葉片，用自來水沖洗干凈后用蒸餾水、雙蒸水各沖洗3次，用濾紙吸干后將葉片裝入試管中，每個品種處理重復3次。

1.2試驗儀器

DDS-307A電導率儀，上海儀電科學儀器股份有限公司；SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵，河南鄭州長城科工貿有限公司；THZ-82恒溫振蕩器，江蘇常州國華電器有限公司；RTOP智能型人工氣候箱，浙江托普儀器有限公司；低溫冷庫。

1.3試驗方法

1.3.1人工冷凍法人工冷凍法參照李飛的方法[3]，但略有改動。先將放有離體葉片的試管放入可變溫冷庫中，溫度分別設為2、0、-2、-4、-6、-8、-10 ℃。冷庫的初始溫度設為2 ℃，保持1 h后取樣；從2 ℃降到0 ℃，保持1 h后取樣；從0 ℃降到-2 ℃，保持1 h后取樣；依次類推，直到降溫到 -10 ℃，取樣；降溫速度為2 ℃/h。取樣后立即放入冰盒中，迅速帶回實驗室，在4 ℃冰箱中過夜解凍。

1.3.2細胞質膜的相對透性利用電導率法測定細胞質膜的透性，參照劉世紅等的方法[4-6]但略有改動。將解凍后得葉片剪成0.5 cm×0.5 cm的碎片并裝入試管中，加入25 mL雙蒸水，于室溫條件下在振蕩器上以220 r/min浸提12 h。靜置后采用DDS-307A型電導儀測定電導率EC1；將試管放入沸水浴中水浴20 min以殺死植物組織，取出后迅速用自來水冷卻，測定電導率EC2；以雙蒸水的電導率EC0為對照。

3結論與討論

3.1應用電導率法確定植物的半致死溫度

電導率法配合Logistic方程計算植物半致死溫度的測定方法科學、可靠、直觀，目前已成為公認的應用較廣泛的研究植物抗逆性非常有效的途徑。張倩應用電導率法測定5個葡萄的抗寒性表明，根系結構特征反映的各品種抗寒性強弱與半致死溫度的測定結果完全一致[8]。許瑛等應用電導率法測定了菊花、草莓花、油茶及蘋果的抗寒性，結果都表明電導率可作為評價植物抗寒性的一個可靠指標[9-14]。本試驗結果表明，隨著溫度的降低，9個馬鈴薯品種的相對電導率升高，并且呈“慢—快—慢”的趨勢，是典型的“S”曲線，與前人結果[6，9，12]一致。

3.2低溫馴化對馬鈴薯抗寒性的影響

在低溫馴化過程中，植物通過自身調節來增強其抗寒性。有研究表明，植物在低溫馴化過程中，細胞形態、組織結構及生理生化過程均有變化[15-16]，經過低溫馴化后植株的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和ATP酶活性穩定性提高，植物抗寒性增強[17]。被認為是最抗寒的馬鈴薯品種S.acaule、S.commersonii屬于高抗寒性野生品種，低溫馴化后半致死溫度均降低，抗寒性增強[18-20]。Stone等認為，一些馬鈴薯野生種在霜凍條件下存活主要決定于2個因素：馴化前的耐凍性（NA）、馴化能力（ACC）[21]。本試驗結果表明，經低溫馴化后，9個馬鈴薯品種中除DR-9的半致死溫度無變化外，其他品種的半致死溫度均有不同程度的降低，其中青薯9號的降低幅度最大，即低溫馴化能力最強。

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