木蘭科植物形態學耐澇性評價體系的建立及應用研究*

王晶 王亞玲 武艷芳

木蘭科Magnoliaceae植物自然樹姿優美，花朵碩大、艷麗芳香，病蟲害極少，能吸附多種有害氣體，是建設低碳生態園林城市的最佳植物之一[1]。近年來，全球氣候惡化，各地洪澇災害頻繁發生，我國約有2/3國土面積存在不同程度的澇害，隨著現代生態園林構建的深入人心，新優耐澇植物缺口不斷在加大。目前市面上流通的常規木蘭科種類均喜排水良好的砂質土壤，忌濕澇，土壤積水后，這些種類的觀賞品質大打折扣，這是木蘭科植物進一步推廣應用的最大瓶頸。為減輕澇害，人們通常采用人工排澇、降漬等措施，費時費工，收效甚微，最根本的方法是篩選和培育觀賞性佳、耐澇性好的木蘭科種類投入園林應用，為高質量生態園林景觀的塑造增色添彩。

木蘭科植物的抗逆性研究主要集中在抗旱[2]和耐寒[3～4]方面，耐鹽性[5]、抗酸雨能力[6]、抗大氣污染能力[7]等方面也有相關報導，由于木蘭科植物根系的特性，耐澇性相關研究極少，僅有鵝掌楸Liriodendron chinense[8]、紅花玉蘭Magnolia wufengensis[9]等，這兩個種類耐澇性較差，水淹超過15 d，即便停止脅迫，植株仍完全死亡。前幾年，研究人員在野外考察時發現自然生境中某些景寧玉蘭Magnolia sinostellata主根完全浸泡在靜水池塘邊，生長健康，能正常開花，在江西武夷山、河南新縣也觀察到黃山玉蘭Yulania cylindrica、羅田玉蘭Yulania pilocarpa等部分個體生長在溝谷溪邊。這些珍貴的自然特征將是木蘭科植物進入現代生態園林城市建設的重要契機，急需被深入地系統研究和探索。為深入挖掘和開發利用木蘭科植物資源，拓展其園林應用范圍，研究人員擬系統開展耐澇木蘭育種研究，培育觀賞性和耐澇性極佳的木蘭科新品種。木蘭科種質耐澇性鑒定是開展耐澇育種的基礎，本文采用淹水脅迫下植株的外觀形態指標，建立一個操作簡單卻能客觀反映種質耐澇性的評價方法，提高耐澇種質篩選效率，加快耐澇木蘭科育種進程；同時對部分木蘭科植物進行耐澇性鑒定，篩選耐澇種質資源，為培育耐澇品種提供堅實基礎，這些資源亦可同步投入木蘭科植物生產擴繁中作為重要砧木種類。

1 試驗與方法

1.1 試驗材料

試驗材料均取自棕櫚生態城鎮發展股份有限公司德清研發基地（表1），為公司多年來從國內外收集引種和培育的部分木蘭科種質資源，共計31個種類，包括木蘭屬28種類，含笑屬3種類，經過3年以上的適應性栽培，均生長良好。

表1 木蘭科供試材料

1.2 試驗方法

2016—2018年，每年根據現有材料選取生長健壯，長勢一致的二年生木蘭科實生苗作為試驗材料，單株重復，樣本數為20。淹水脅迫參考沈會權[10]等采用盆栽淹水法。植株定植于20 cm×20 cm硬質塑料盆，基質為草炭∶園土∶椰糠∶珍珠巖=3∶2∶4∶1。設2個處理：1）淹水處理：將定植材料放入簡易淹水池中，注水至實生苗根莖部上2～3 cm，試驗過程中定時補水，保持淹水深度不變，試驗時間持續60 d。2）對照（CK）：定植材料正常澆水，使其土壤含水量維持在田間最大持水量的50%～60%，直至試驗結束。試驗在溫室大棚中進行，空氣相對濕度為70%，晝溫26～32℃、夜溫18～20℃。觀察記錄植株地上部分的形態特征，包括葉色變化、植株萎蔫情況、莖基部變化和成活率變化等。表型變化如葉色變化、植株萎蔫情況、莖基部變化從淹水之日開始每7 d在同一時間直接觀察，并通過數碼相機拍照記錄；成活率統計從淹水之日開始每7 d在同一時間統計植株死亡數目并記錄，存活率=總株數-死亡株數/總株數×100%。

2 結果與分析

2.1 盆栽淹水處理后木蘭科植物的表型變化

大部分種類在淹水7～13 d后出現葉片黃化和萎蔫情況，具體表現為植株葉片從下部往上、葉表面從中央葉脈往邊緣開始失綠變黃。隨著時間推移，部分植株上半部葉片出現不同程度下垂，失綠葉片開始褐化、干枯、脫落。淹水20 d左右，淹水處莖基部變褐，皮孔膨脹，部分植株皮孔數量逐漸增多，有的連成一道道白線，淹水50 d左右極少植株莖基部皮孔伸出白色短粗不定根。大部分種類在淹水15～20 d后出現死亡，25～35 d為死亡高峰期。淹水試驗結束后，對成活植株洗根后發現舊根系發黑，且多在靠近水面5～10 cm處，新根短粗白，無主根。經2個月正常管理后，淹水植株根系恢復極好，但仍無明顯主根，新根多且密。

2.2 木蘭科植物耐澇性分級評分評價體系的建立

根據木蘭科植物在淹水過程中的表型變化，同時參照尹冬梅[11]等對菊花、宋釗[12]等對辣椒受澇害后的癥狀觀察描述，選擇葉色變化、植株萎蔫情況、莖基部變化和成活率變化4個指標對耐澇性進行評價。各指標定級范圍及等級得分標準詳見表2～5。然后根據表2～5確定的各指標等級定級范圍和得分，在不進行加權處理條件下計算4項指標的總得分后，最終篩選方案和4級制的耐澇等級及命名見表6。木蘭科植物受淹水脅迫后的受害等級分別為高度耐澇、耐澇、中度耐澇、不耐澇和極不耐澇5級，具體描述見表7。

表2 葉色變化指標定級范圍及評分標準

表6 評價方案及級別命名

表7 木蘭科植物澇害等級與具體描述

2.3 木蘭科植物的耐澇性鑒定

2.3.1 淹水時間的確定

多次試驗發現，淹水處理早期所有植物外觀形態變化差異較不明顯，但隨著淹水時間的延長，不同種類間的表型差異逐漸變大。如多瓣紫玉蘭、景寧木蘭和星花玉蘭淹水40 d后在外觀形態上均沒有明顯變化，淹水60 d左右莖基部均出現不同量的不定根；萊納德玉蘭、皮魯埃特玉蘭淹水30 d左右植株下部葉片出現黃葉現象，淹水50 d左右出現死亡植株等；‘紅笑星’玉蘭、新含笑等淹水10 d左右出現萎蔫，15 d左右出現死亡植株。淹水植株長出不定根后，不再出現死亡情況，因此研究人員認為木蘭科植物耐澇性鑒定時間以60 d為佳。

2.3.2 31個木蘭種質的鑒定結果

為驗證木蘭科植物耐澇評價標準，2019—2020年陸續進行淹水脅迫試驗，觀察不同種類的外觀形態變化，對上述4個指標進行評分，評價結果見表8。由表8可以看出，不同種類對水淹脅迫的抗性差別較大，31份種質資源中，有16份屬于不耐澇級別，耐澇級別以上的種質只有7份。得分排名前三的是多瓣紫玉蘭、星花玉蘭和景寧木蘭，均屬于高度耐澇種類。含笑種類自由精神含笑、靈感含笑等得分為零，半常綠種類‘紅笑星’玉蘭、‘紅吉星’玉蘭和‘紅壽星’玉蘭得分小于2，均耐澇性極差；萊納德玉蘭、玫瑰星花玉蘭、皮魯埃特玉蘭和172#野外單株得分較高，耐澇性較強。另外，4個自培雜交材料中親本雙方或一方為高度耐澇材料，但F1代耐澇性等級均不如親本，需進一步研究認證。

表8 試驗材料耐澇性評價及等級

3 討論

新優植物是塑造高質量園林景觀的根本，傳統抗性樹種種類單一、觀賞效果一般，已遠遠無法滿足現代生態園林綠化的需求，因此發掘和培育新優抗性植物材料已刻不容緩。一直以來，耐澇樹種的篩選是一個世界性的難題。目前，國內外對植物耐澇性的研究主要集中在草本植物、造林樹種或農作物、果樹上，木本園林觀賞植物比較少，只有切花月季[13]、牡丹[14]、湖北海棠[15]等有少量報導。

木蘭科植物種類繁多，觀賞價值極高，園林應用極為廣泛，但當前園林綠化應用中的木蘭科植物多數對逆境極為敏感，水淹脅迫7～13 d植株便會出現不同程度的萎蔫、葉片變黃和干枯脫落等情況，15 d后出現死亡，不少園林從業人員表示耐澇性木蘭種類的篩選與培育意義重大。本研究從相對科學的角度出發，同時綜合考慮實際生產中的可操作性，經過長期、多次反復試驗實踐驗證，選定與耐澇性相關最為顯著的指標即淹水脅迫下木蘭植株的外觀形態指標如葉色變化、植株萎蔫情況、莖基部變化和成活率變化，將其定量分級，制定等級得分標準及評價方案，然后以各指標得分的總和對耐澇性進行綜合評價，建立評價體系。并通過盆栽淹水鑒定法對31個木蘭種質的2年生實生苗進行了耐澇性鑒定，篩選出了3個耐澇性強的優異種質，證明了該評價體系可以獲得比較可靠的結果。

本研究對木蘭科植物的耐澇性進行系統研究，建立了木蘭科植物耐澇性評價體系，為耐澇木蘭的快速簡捷篩選提供了方法和理論依據，同時為濱水或濕澇特殊環境景觀綠化增加了素材，提高了物種和景觀多樣性，對木蘭科園林植物抗性育種、推廣應用和保護性開發利用有促進作用。當然，實際生產和園林應用中，植物對水澇的生理響應是錯綜復雜的，受到多種因素影響，因此綜合評價一種植物的耐澇性強弱，僅僅從形態指標上分析研究是遠遠不夠的，還應結合解剖結構、生理生化和分子生物學等多個方面測定相關指標，同時結合田間觀察，才能得到相對可靠的理論和實際依據，這也是下一步重點工作。

表3 植株萎蔫情況指標定級范圍及評分標準

表4 莖基部變化指標定級范圍及評分標準

表5 成活率變化指標定級范圍及評分標準