以電導法配合Logistic方程測定6個紫薇新品種抗寒性

孫宜，石青松，孫猛，樊金龍，施文斌

(北京市植物園 北京市花卉園藝工程技術研究中心，北京 100093)

紫薇原產中國，在我國已有1 500 a的栽培歷史。我國現有紫薇屬植物21種，但在園林中廣泛應用的僅有紫薇、南紫薇、大花紫薇和福建紫薇[1]。紫薇在我國的自然分布主要集中在南部和西部地區，其中廣州有5種，云南6種，貴州3種，浙江3種，江蘇、河南均有2種[2]。紫薇(Lagerstroemiaindica)樹皮光滑，枝干多扭曲。花色豐富有白、粉、藍紫、紫等顏色，花期長達百天。在我國長江流域分布廣泛。河北、北京等地引入后可露地栽培。在北方少花的夏季是主要的木本觀賞植物。美國自20 世紀90年代開始了紫薇雜交育種，90年代初就發表了30個新品種[3]。通過雜交育種工作，使紫薇品種的株形、顏色更加豐富。株形除了原有的小喬木和灌木型，新增了矮生型、垂枝型等；顏色育出了玫紅色、紅色和復色等。

在我國的北方地區，低溫是限制紫薇生長的重要因素[4]。在紫薇的抗寒性方面，田娟等[1]對5個中國紫薇品種的抗寒性進行了研究，表明不同品種的抗寒性存在一定的差異，不同品種間的抗寒性差異與相對電導率的變化一致。于永暢等[5]對7個中國紫薇品種的抗寒性進行了研究。采用電導法、葉綠素熒光法和非損傷微測計數法對紫薇的莖段、葉片和根尖進行抗寒性鑒定，測定結果與田間表現相似。宋新紅等[6]對10個紫薇品種的抗寒性進行了研究，結果表明，各品種相對電導率變化趨勢相似，即從11—12月緩慢增大，12月至翌年2 月顯著增大。國外紫薇育種工作發達，培育出很多新的園藝品種。目前，對國外新品種紫薇抗寒性研究的相關報道較為少見。對這些新品種的抗寒性進行研究，篩選出抗寒性強的品種對其在北京園林中應用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

從美國引進的6個紫薇園藝品種：薄荷花邊(L.indicaPeppermint Lace)，小喬類，復色花，花紅色帶白邊，品種代號PL；塔斯卡洛拉(L.indica.Tuscarora)，小喬類，花粉紅色，品種代號TC；民族紅(L.indicaCheyenne)，灌木類，花粉紫色，品種代號CHE；白色巧克力(L.indicaWhite Chocolate)，灌木類，花白色，品種代號WC；炫彩櫻桃(L.indicaCherry Dazzle)，低矮灌木，花紅色，品種代號CD；炫目玫紅(L.indicaRaspberry Dazzle)，低矮灌木，花深玫紅色，品種代號RD。

1.2 方法

2017年11月30日采集北京市植物園苗圃內的紫薇品種枝條。剪取生長健壯、無病蟲害的一年生枝條，剪后放入密封袋中帶回試驗室，先將枝條在4 ℃冰箱中放置1 d，再于0 ℃冰箱中處理12 h后進行梯度冷處理，隨后將枝條平均分為5組，從0 ℃開始以4 ℃·h-1的速度降到設定溫度，在每個設定的溫度梯度下保持24 h，取出枝條放入0 ℃冰箱內回溫5 h，最后置于室溫19 h。設定的溫度梯度為-8 ℃、-12 ℃、-16 ℃、-20 ℃、-24 ℃。

用EPH-119型電導率儀測定電導率(REC)。將枝條用自來水沖洗3遍后再用蒸餾水沖洗3遍。用吸水紙吸干后，避開芽眼剪成0.5～1 cm長的莖段。充分混勻后稱取0.5 g放入試管中，加10 mL去離子水，真空滲入15～20 min，直到莖斷全部沉入水底，測定初電導率(R)。然后將試管放入沸水浴中加熱20 min，靜置冷卻至室溫后，測定終電導率(R0)，兩者比率為相對電導率。每處理重復3次。

采用SPSS 18.0對處理溫度與細胞傷害率進行Logistic方程的擬合。Logistic回歸方程：

y=k/(1+ae-bx)

式中，y為細胞傷害率，x為處理溫度，k為細胞傷害率的最大飽和容量，消除了底的干擾，故k值取100%。為了求a、b的值，將方程進行線性化處理，則方程y=k/(1+ae-bx)轉化為ln[(k-y)/y]=lna-bx，令y1=ln[(k-y)/y]，則轉化為細胞傷害率(y1)與處理溫度(x)的直線方程。通過直線回歸的方法，配合Logistic方程求出拐點溫度(x)，x=lna/b，即為半致死溫度(LT50)[7]。

2 結果與分析

2.1 低溫處理紫薇各品種電導率的變化

電導率反應植物在受到低溫傷害下細胞膜質的變化情況。對紫薇品種在不同低溫處理下相對電導率的測定，能夠較好地反應不同品種抗寒性的差異。由圖1可以得出，隨著溫度的降低，紫薇品種枝條受傷害的程度逐漸加重，相對電導率呈現增加的趨勢，且呈現“S”型變化。不同品種的變化幅度有一定的差異，從而反映出不同品種的抗寒性的差異。

由SPSS分析得出溫度對REC產生極顯著影響。在低溫處理下，6個紫薇品種的REC值變化存在一定的差異。RD在-8～-12 ℃，REC增加6.3%；-12～-20 ℃，REC增長緩慢；-24 ℃時顯著增長，REC達到35.8%。WC在-8～-20 ℃，REC值緩慢增長，-24 ℃時明顯增加，REC達到34.7%。CD在-8～-12 ℃時，REC僅增加1.3%；-16～-20 ℃，REC值增長顯著，為9.4%；-20～-24 ℃時，REC值變化又趨于緩慢。TC在-8～-12 ℃時REC變化微小，僅增長2.1%。-16 ℃時REC明顯增加，在-24 ℃時REC值顯著增長，達到43.7%。CHE在-8～-16 ℃時，REC呈平穩增長趨勢，-20、-24 ℃時，REC值顯著增加。PL在-8～-16 ℃時，REC值呈現緩慢增長趨勢，在-20 ℃出現明顯增長，-20～-24 ℃的REC值增長15.7%，增幅最大。REC總體變化幅度最小的為WC，從-8～-24 ℃，REC僅增長16.3%。植物受到低溫危害時，細胞的質膜透性增大，電解質會有不同程度的外滲，導致電導率有不同程度的加大。抗寒性強的品種，REC值變化幅度小。由此可以得出，這6個紫薇品種中，WC的抗寒性最強。

圖1 不同紫薇品種的相對電導率

為了進一步研究不同紫薇品種抗寒性的差異，針對不同的溫度處理對紫薇各個品種的REC值進行了方差分析[8]。由表1可知，在-8 ℃處理時，WC和其他品種間存在差異顯著性，RD和PL、TC間差異顯著。-12 ℃處理時，PL、TC、CD均與CHE、WC、RD間差異顯著，PL、TC和CD間差異不顯著，CHE、WC、RD間差異不顯著。-16 ℃時，PL除與WC差異不顯著外，與其他品種間差異顯著。WC與TC、CD、RD間差異顯著。-20 ℃時，CHE和CD之間差異不顯著，但均與其他品種差異顯著。-24 ℃時，PL、TC、CHE品種間差異不顯著，但均與其他品種差異顯著。

2.2 不同低溫處理下紫薇品種的半致死溫度

應用Logistic方程對不同低溫處理下的紫薇品種枝條的相對電導率進行擬合。結果表明，供試的紫薇品種的相對電導率與溫度之間能夠較好的用Logistic方程進行擬合。由表2可知，擬合度R2為0.930～0.982，均大于決定系數顯著性臨界值0.708 4，擬合結果可靠，且準確度較高。6個紫薇品種的LT50為-37～-27 ℃。LT50能有效評價植物抗寒性，高則說明植物的抗寒性差，而低則說明植物抗寒性強[9]。不同品種的抗寒性由強到弱分別為白色巧克力>炫目玫紅>炫彩櫻桃>薄荷花邊>塔斯卡洛拉>民族紅。

表1 6個品種在不同溫度下相對電導率的多重比較

注：*，**分別表示在0.05和0.01水平差異顯著。

表2 不同紫薇品種的Logistic擬合回歸方程及半致死溫度

注：**表示在0.01水平差異顯著。

3 討論

電導率法是研究植物抗寒性的常規方法，具有精確度高、操作簡便等優點。結合Logistic方程可以推算出植物的半致死溫度，為鑒定植物品種的抗寒性提供了有效手段。本試驗利用紫薇品種當年生枝條在不同低溫處理下的REC的變化，配合Logistic方程，對6個紫薇品種的抗寒性進行測定。白色巧克力半致死溫度達到-37.96 ℃，抗寒力最強；抗寒力最弱的為民族紅，半致死溫度為-27.11 ℃。6個紫薇品種的抗寒性由強到弱依次為白色巧克力>炫目玫紅>炫彩櫻桃>薄荷花邊>塔斯卡洛拉>民族紅。

在自然界中，植物的抗寒性受多重因素的影響。與植物的抗寒性相關的生理指標還有自由水含量、可溶性糖含量、過氧化酶、游離脯氨酸和超氧化物歧化酶等。單一的指標難以準確反映植物的抗寒性，對植物的抗寒性的研究需要進行多種試驗測定來綜合評價[10]。本文通過電導法，并結合Logistic方程對6個紫薇品種的抗寒性進行了初探，初步了解不同品種間抗寒性的差異。

在試驗室內人工采用超低溫冰箱模擬自然環境存在一定的局限性。王文舉等[11]認為，在人工模擬低溫環境下測定的半致死溫度不可能完全反映出自然條件下的凍害，而且對供試材料的選擇也會影響結果的準確性。本試驗測得的紫薇品種的半致死溫度相對比實際栽培的半致死溫度偏低。在今后的實際應用中應根據田間表現并結合試驗數據進行綜合考慮。