喬木柳4個無性系耐旱性的初步研究

張 玨，黃瑞芳，韓杰峰

(1.江蘇省林業科學研究院，江蘇 南京 211153； 2.江蘇省農業種質資源保護與利用平臺，江蘇 南京 210014)

水分條件是影響植物生長與成活非常重要的因素，尤其隨著氣候的變暖，植物生長更加受到干旱因素的制約[1-3]。因此，植物抗旱性研究一直是研究者關注的熱點，研究不同樹種以及同一樹種內不同品種的抗旱性具有非常重要的意義。這幾年來，國內外眾多專家學者從各種林木的水分生理、光合機制、分子生物學、形態解剖結構及抗旱基因等方面進行了很多研究工作，例如分子生物學方面，有核酸代謝、抗旱蛋白、信號轉導等研究；抗旱基因方面，有轉抗旱基因和抗旱基因的克隆和序列分析的研究[4-5]，目前都取得了不同程度的進展。而在柳樹抗旱性研究方面，國內報道主要側重于柳樹單一種源的抗旱生理、生化等，如高婷等[6]以瑞典能源柳無性系為材料，測定了不同干旱脅迫階段葉片超氧化物歧化酶(SOD)等各項生理生化指標，綜合評定了不同能源柳無性系的耐旱性等，對于柳樹種質資源抗旱性篩選的研究較少。本文采用PEG-6000模擬干旱脅迫的測試方法，對4個喬木柳無性系水培苗進行試驗，通過觀測水培苗不同的受害癥狀表現，來分析不同柳樹無性系對干旱的耐受力，從而為初選耐旱性強的喬木柳親本提供依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用無性系為P32，P259，P34，P942等4個柳樹無性系(見表1)，均取自江蘇省林業科學研究院院內柳樹種質資源圃。

表1 柳樹參試材料

1.2 試驗方法

試驗場地位于江蘇省林業科學研究院，東經118°22′，北緯31°14′，海拔為23 m，隸屬亞熱帶季風氣候。全部試驗于玻璃溫室內完成。

試驗在2013年9月，采集4個柳樹無性系，剪成長15 cm的插穗，設置4個區組(4次重復)。使用32 孔穴盤的水培容器，全部容器均放于中轉箱中，每孔放置3根插穗為同系號的1個區組，所有區組采用隨機排列方式。試驗插穗用1/2Hoagland’s 營養液進行水培培養，每2 d更換1次營養液。培養30 d后，用PEG(聚乙二醇)-6000溶液進行模擬干旱脅迫處理，共設置3個質量分數梯度為0%(CK)，10%(T1)，20%(T2)，其中對照(CK)為單純1/2Hoagland’s營養液。

在處理之后的1—8 d中，每天觀測供試無性系的受脅迫癥狀，記錄其受害等級，計算其受害指數，將24 h記錄的受害指數值進行正態轉換后，進行多重比較。并測定24 h后葉片的相對含水量。

1.3 統計指標和計算方法

抗旱試驗的分析指標以試驗無性系受脅迫后得到的受害指數為主。受害指數由觀測記錄的受害等級進行計算。根據灌木柳受脅迫后外觀形態的變化，共分成7個受害等級(見表2)。受害指數(P)按照以下公式計算：

表2 柳樹受害癥狀的分級標準

P(%)=[(0 級受害株數×0+1 級受害株數×1+2 級受害株數×2+3 級受害株數×3+4 級受害株數×4+5 級受害株數×5+6 級受害株數×6)/(6 級×3)]×100

相對含水量(RWC)的測定：將取下的灌木柳葉片擦干凈，剪碎，準確稱取0.15 g，稱取3份，在去離子水中浸泡24 h，擦干稱質量(此時質量為飽和鮮質量)，后80 ℃烘干至恒質量，稱干質量。

RWC(%)=[(鮮質量-干質量)/(飽和鮮質量-干質量)]×100

2 結果與分析

2.1 4個柳樹無性系不同脅迫下的受害指數變化

P32，P259，P34，P942等4個柳樹無性系受害指數受干旱脅迫時間的影響，干旱脅迫時間越長，品種受害的情況越嚴重。其中，T1處理下，變化最大的是P34，變化最小的是P942(見圖1)；T2處理下，變化較大的是P34和P32，變化最小的仍然是P942(見圖2)。

圖1 T1處理下4個柳樹無性系的受害指數

圖2 T2處理下4個柳樹無性系的受害指數

2.2 4個柳樹無性系間的受害指數差異

對P32，P34，P259，P942等4個柳樹無性系，在T1處理的干旱脅迫下獲得的受害指數進行方差分析，能夠看出，柳樹4個無性系之間的抗旱性存在差異(見表3)。其中，P942，P32，P259之間沒有差異，P942，P259和P34之間則存在顯著差異(P<0.05)。P942受害指數最小(為31.54)，抗旱性最強。P34受害指數最大(為71.75)，在10%PEG-6000處理下，表現為最不耐旱。

表3 4種柳樹品種間的受害指數比較 (T1)

對P259，P32，P34，P942等4個柳樹無性系，T2處理脅迫下獲得的受害指數進行方差分析，能夠看出，這4個柳樹無性系抗旱性之間也存在差異性(見表4)。P259和P942之間沒有差異性，而P942和P32，P34之間則存在顯著差異(P<0.05)。受害指數最小的仍然是P942，為31.54，抗旱性最強；受害指數最大的是P32和P34，為48.25，在20% PEG-6000處理下，表現為最不耐旱。

表4 4種柳樹無性系間的受害指數比較 (T2)

2.3 不同干旱程度脅迫對柳樹無性系葉片相對含水量的影響

從表5可以看出，不同PEG-6000處理24 h后，干旱脅迫下各柳樹無性系葉片RWC與對照相比都降低，且隨著PEG-6000質量分數的升高,RWC相應降低。對各無性系的不同處理后相對含水量進行方差分析，結果表明：CK，T1，T2之間，RWC差異顯著(P<0.05)。在T1處理下，P34葉片RWC下降幅度最大(為13%)，P32下降幅度最小(為4.5%)；在T2處理下，葉片RWC下降幅度較大的也為P34(23.2%)，P295下降幅度最小(為16.1%)。

表5 各無性系不同處理的相對含水量多重比較

3 結論與討論

水分對植物生長發育過程中的地位不可替代，而干旱脅迫會打破植物原有的生長代謝規律[7]，因此，進行林木抗旱性優良品種的選育是林木遺傳育種的一個重要方向。本試驗通過觀測4個喬木柳無性系在干旱脅迫下的不同受害癥狀，分析了干旱脅迫下各無性系的耐受能力。

P32，P259，P34，P942等4個喬木柳無性系受害指數的分析表明：不同無性系的耐旱性之間存在顯著性差異。在10% PEG-6000處理下，腺柳P942受害最輕，旱柳P34受害則最重；在20% PEG-6000處理下，同樣是腺柳P942受害最輕，旱柳P32和P34受害較重。隨著干旱脅迫時間的延長，2個處理下，P942受害程度的變化都為最小，說明腺柳P942是較為耐旱柳樹無性系，在以抗旱性為目的的雜交試驗中，可以考慮以它作為試驗親本。

相對含水量是植物組織實際含水量占組織飽和含水量的百分比，是反映植物水分狀況的重要指標之一，能真實反映缺水時植物水分的虧缺程度[8]。在干旱脅迫下，隨著脅迫強度的增加和時間的延長，相對含水量呈現出下降趨勢，水分飽和虧缺上升。一般來說，相同水分條件下，抗旱性強的物種，相對含水量的下降速率較慢，下降幅度小；而抗旱弱的物種，相對含水量的下降速率較快，水分平衡保持差，葉片生長受抑嚴重[9]。在本研究中，隨著PEG-6000處理的質量分數增加，灌木柳無性系葉片的相對含水量都出現降低現象，其中P34下降幅度較大，說明這個喬木柳無性系葉片失水較多，抗旱性較差。而P32在10% PEG-6000處理下下降幅度最小，在20% PEG-6000處理下葉片相對含水量下降幅度明顯增大，說明P32在干旱脅迫相對較輕時，具有一定的耐旱性，而在干旱脅迫比較嚴重時，并不具有耐旱性。

本研究通過對4個喬木柳無性系進行的模擬干旱脅迫試驗，初步篩選出了喬木柳的抗旱種質資源，為探討喬木柳抗旱的生理機制，進一步開展柳樹抗旱育種，提供了優良種質材料,并奠定了研究基礎。