5年抗寒馴化對4個山楂品種低溫半致死溫度的影響

杜人杰，曲躍軍，張翼

（黑龍江省林業科學院牡丹江分院，黑龍江牡丹江157009）

山楂（Crataegus L.）是一種具有悠久歷史的藥食兩用水果灌木或小喬木，其葉、漿果、花朵均可藥用，用于心血管疾病的治療，如充血性心臟衰竭（C H F）、胸痛、心律不齊、動脈粥樣硬化等；還可用于消化系統不適，如消化不良、腹瀉、胃痛等；偶見于用作鎮靜劑以減少焦慮癥狀、增加尿量及月經不調[1]。有研究表明，山楂葉富含低聚原花青素，可以降低膽固醇，低密度脂蛋白（LDL，壞膽固醇）和甘油三酸酯（血液中的脂肪），減少肝臟和主動脈中脂肪的積累。原花青素可通過增加排泄膽汁，以減少膽固醇的形成，并增強LDL受體來降低膽固醇，同時具有抗氧化活性[2]。

山楂在中國有上千年的栽培歷史，但直到20世紀50年代后才出現關于山楂品種資源的報道[3]。自20世紀70年代，一些好的栽培品種開始被開發成為商業產品[4]。目前市場上銷售的山楂加工食品約有10大類150余種，醫藥制品約有8大類100余種[5]。山楂種植主要集中在山東、遼冀、京津、東北、太行山五大產區，其中山東省是主產區。東北產區主要集中在遼寧和吉林省，黑龍江省地域遼闊，擁有優質的土地資源，但冬季寒冷，低溫制約了山楂經濟在黑龍江產區的發展。

電導法是鑒定植物抗寒性的重要方法，通過用Logistic方程擬合相對電導率求得低溫半致死溫度來對抗寒性進行預測已廣泛應用于多種經濟樹種，如蘋果、洋梨、蓮霧等[6]。用低溫半致死溫度來評價及預測植物品種抗寒性在寒地引種過程中十分可靠，根據低溫半致死溫度可對欲引種的種質資源、引種地選擇進行預判，縮短馴化年限，大幅度提高寒地育種效率。該次研究在對黑龍江省低緯度地區引種成功的4個山楂品種進行了5年寒地馴化的基礎上[5]，測定了其低溫半致死溫度，通過分析寒地馴化前后的低溫半致死溫度的變化，驗證寒地馴化是否增加了山楂的抗寒性，以期為黑龍江省高緯度高寒地區山楂抗寒性鑒定、雜交育種的資源篩選及引種栽培提供理論基礎和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于黑龍江省牡丹江市穆棱地區，具體情況參照曲躍軍等[7]的說明。

1.2 材料來源

供試材料為休眠期的山楂枝條，4份山楂種質資源分別為：甜紅、磨盤、本溪2號、絳縣798201。2015年春季扦插試材于試驗地，常規管理，樹勢良好。

1.3 試驗方法

2020年11月份取4個山楂品種長勢相近的一年生休眠枝條。取材后，自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗2次，最后用吸水紙擦干。參照2015年杜人杰[5]山楂低溫半致死溫度測定方法，使用高低溫交變試驗箱對枝條進行低溫處理，分別設置16℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃6個溫度梯度。冷凍處理以4℃/h的速度降溫，達到設定溫度后，維持24 h，然后室溫（16℃）解凍。以ck（16℃）為對照。每個品種每個溫度水平重復3次。將處理過的枝條剪成0.2 cm的小段，稱重1.0 g，放入小三角瓶中，加入30 m L去離子水浸泡15 h，測定初電導率值（S1），三角瓶封口后沸水浴25 min，冷卻后室溫測定終電導率值（S2）。以去離子水電導率Lck為對照，相對電導率y（%）=，其中y為電解質外滲率（%），x為冷凍梯度溫度（℃），a為電解質滲出率的飽和容量，b、k為方程參數[8]。將處理溫度（t）作為自變量，枝條的相對電導率（y）作為因變量，繪制相對電導率隨溫度變化的散點圖，并與Logistic方程模型y=進行擬合，為了確定b、k值，將方程進行線性化處理，ln（）=ln b-kx，令y′=ln（），轉化為y′與x的直線方程。通過回歸分析求得b、k值及擬合優度（R2），當R2（>0.7）結果顯著時，測定山楂低溫半致死溫度，將此次求得的低溫半致死溫度與5年前低溫馴化前的低溫半致死溫度做對比分析。

所有數據采用Excel 2010和Origin Pro19.0處理。

2 結果與分析

2.1 處理溫度對山楂枝條細胞膜透性的影響

4個品種山楂枝條的相對電導率隨著溫度降低而出現增高的趨勢，但并不呈線性增加，而呈“S”型曲線增勢。由表1可知：在16℃～-8℃降溫過程中，4個山楂品種的相對電導率在12.61%～18.00%之間，變化不大，說明在此溫度范圍內形成的對應形狀冰晶對膜系統未造成明顯傷害，只發生了輕微可逆的膜損傷；當溫度變化在-8℃～-32℃之間時，電解質滲出率變化范圍為16.08%～68.21%，變化范圍非常大，說明在此降溫范圍內，細胞內形成的特定形狀的冰晶使膜系統發生了極嚴重且不可逆的損傷；當溫度從-32℃降到-40℃時，相對電導率變化范圍為52.35%～66.86%，變化幅度不大，說明冰晶已經徹底破壞膜系統，細胞功能喪失，細胞死亡。

表1 不同低溫脅迫后4個山楂品種枝條相對電導率 %

2.2 Logistic方程擬合及低溫半致死溫度（LT50）分析

由表2可知，擬合的Logistic方程擬合優度（R2）介于0.863 6～0.9121 5之間，均大于相關系數顯著性臨界值0.708 4，說明Logistic方程擬合效果好，模型選擇正確，預測結果較真。

表2 4個品種山楂相對電導率回歸方程及低溫半致死溫度（LT50）℃

經過5年寒地低溫馴化，甜紅L T50降低了4.33℃、磨盤L T50降低了5.59℃、本溪2號L T50降低了3.98℃、絳縣798201 L T50降低了4.48℃，L T50降低幅度為5℃左右，說明不同品種的山楂經過寒地低溫馴化均可以增強抗寒性，低溫馴化使膜系統更加堅韌，不易被冰晶破壞。

3 結論

該次研究在對黑龍江省低緯度地區引種成功的4個山楂品種甜紅，磨盤，本溪2號，絳縣798201進行了5年寒地馴化，測定了其枝條組織隨溫度變化的相對電導率，擬合Logistic方程后，運算出這4個山楂品種的L T50，通過分析低溫馴化前后L T50的變化規律，推測寒地馴化過程中山楂抗寒性的變化進程，為黑龍江省更高緯度的高寒地區山楂抗寒性鑒定、雜交育種的資源篩選及引種栽培提供了理論基礎和實踐依據。