四种紫葳科植物的耐寒性评估_李子玥.pdf
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1、桉树科技 2023,40(2):20-26 EUCALYPT SCIENCE&TECHNOLOGY _ 作者简介:李子玥(1999 ),女,在读硕士研究生,专业方向为森林培育。E-mail:*通信作者:肖丽娜(1990 ),女,本科,助理工程师,从事生物育种研究。E-mail: DOI:10.13987/ki.askj.2023.02.003 四种紫葳科植物的耐寒性评估 李子玥1,2,魏瑞研2,3,李娜2,4,张卫华2,肖丽娜2*(1.河北农业大学林学院,河北 保定 071000;2.广东省林业科学研究院/广东省森林培育保护与利用重点实验室,广东 广州 510520;3.华南农业大学林学与风景
2、园林学院,广东 广州 510642;4.仲恺农业工程学院园艺园林学院,广东 广州 510225)摘要:为评价紫葳科 4 种观赏性树种的耐寒性,利用人工气候箱进行程序式降温处理。通过测定不同低温条件下叶片的相对电导率和相对含水量并拟合 logistic 方程,计算出各树种的半致死温度(LT50),采用多维空间 En 多向量理论对紫葳科 4 种植物进行综合耐寒性评估。结果表明:紫葳科 4 个树种耐寒性变异均达到极显著差异,抗寒能力为火焰树蓝花风铃木金花风铃木黄花风铃木。关键词:紫葳科植物;相对电导率;相对含水量;耐寒性 中图分类号:S685 文献标志码:A Evaluation of Cold R
3、esistance of Four Bignoniaceae Species LI Ziyue1,2,WEI Ruiyan2,3,LI Na2,4,ZHANG Weihua2,XIAO Lina2*(1.Academy of Forestry,Hebei Agricultural University,Baoding 071000,Hebei,China;2.Guangdong Academy of Forestry/Guangdong Key Laboratory of Forest Cultivation,Protection and Utilization,Guangzhou 51052
4、0,Guangdong,China;3.College of Forestry and Landscape Architecture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,Guangdong,China;4.College of Horticulture and Landscape Architecture,Zhongkai College of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,Guangdong,China)Abstract:In order to evaluate
5、the cold tolerance of four ornamental tree species of Bignoniaceae,a programmed cooling treatment was carried out using a controlled artificial climate box.The relative conductivity and relative water content of leaves under different low temperature conditions were assessed and then logistic equati
6、ons were fitted to calculate the half-lethal temperature(LT50)of each tree species.Also,a comprehensive cold hardiness assessment of these four species was carried out by using the multidimensional space En multi-vector theory,and this was used to rank these species for their relative cold tolerance
7、.The results showed that there were very significant differences between the four species for cold tolerance,with the ranking of these species for such tolerance being:Spathodea campanulateTabebuia pentaphyl-laT.chrysanthaHandroanthus chrysantha.Key words:Bignoniaceae plants;electrical conductivity;
8、relative water content;cold resistance 紫葳科(Bignoniaceae)隶属被子植物门、双子叶植物纲、菊亚纲。多乔木、灌木、藤本、稀草本,约 120 属,650 种,广泛分布于热带、亚热带,少数种类延伸到温带,中国有 12 属共约 35 种,南北均产,但大部分种类集中于南方各省区;引进栽培的有 16 属共 19 种1。该科具有很多热带植物的特征,如气生根和老茎生花现象等,大多数种类花大而美丽,色彩鲜艳,可栽培供庭园观赏或作行道树,少数种类产优良木材或能入药。其中,火焰树(Spathodea campanulata)原产于非洲,花朵颜色猩红,形如火焰;风铃
9、木类植物原产于北美洲南美洲的温暖地区,亦可通过花朵、果实和萼片等对它们进行区分2。目前对于紫葳科植物的研究多见于资源评价与利用3-6、育苗技术7-8、组织培养9、微观研究10-11等方面,有关紫葳科植物的抗逆研究较少12-14。冷害是指在零上低温时,虽无结冰现象,但能引起喜温植物的生理障碍,使植物受伤甚至死亡15。低温冷害是限制植物自然分布和栽培区带的主要因第 2 期 李子玥,等:四种紫葳科植物的耐寒性评估 21 素16,也是危害生产的主要自然灾害之一17。低温影响植物的生长代谢,引起植物相关生理指标变化。在低温诱导下,植物形成了其各自特有的生理生化特征,研究植物的耐寒生理机制,对于解析植物的
10、耐寒性具有重要意义18。相对电导率(Relative Elec-trical Conductivity,REC)是衡量细胞膜透性的重要指标19-21,细胞膜活性与植物抗冷性密切相关22-23,植物在低温胁迫其细胞膜的半透性被破坏,细胞内的小分子和水分子渗出,使细胞外电导率增大。细胞内水分含量影响着植物的抗寒能力。早在 1912 年,有学者认为细胞受到冷害的原因在于原生质体表面的水分减少,导致原生质体变得僵硬24。植物细胞中所含糖类等保水物质越多,在受到低温胁迫时其原生质体的束缚水就越多,受到的伤害就越少,抵御病毒等危险的能力越强25。因此,在研究植物的抗寒性时,可从植物细胞膜的通透性和细胞的持
11、水能力两方面进行分析。树种的抗寒性具有相对的遗传稳定性,与农作物相比,林木抗寒性的研究起步较晚。20 世纪 60年代以前基本限于一般的寒害调查,60 年代以后林木抗寒性工作才引起普遍重视26-27。在全球变暖的大背景下,我国南方地区极端寒冷事件时有发生28,对植物生长带来极大冲击。例如,2008 年的特大寒潮对广东湛市、珠三角地区的火焰树造成了严重伤害29-30。2015 年冬强寒潮袭击福建龙岩,极端最低温度达到10 5,城区绿化树木受到冻害,蓝花楹等树种受害严重31。低温是影响火焰树和风铃木类植物生长的主要环境因子32-33,研究不同紫葳科树种的耐寒能力对合理引种具有现实意义。因此,文章采用
12、人工模拟低温环境对紫葳科 4 个树种进行生理测定,通过分析低温条件下各树种生理指标的变化情况以比较它们的抗寒差异,利用多维空间(欧几米德)En 多向量理论对其耐寒能力进行评估与排序,以期为南方城市选择合适的景观树木提供参考。1 材料和方法 1.1 试验材料 试验材料为黄花风铃木(Handroanthus chrysan-tha)、蓝花风铃木(Tabebuia pentaphylla)、金花风铃木(T.chrysantha)和火焰树,均为 20 cm高的实生苗。1.2 试验方法 在华南农业大学人工气候箱(HP1000GS 型)内进行低温处理,光照强度为 1 200 lx,光照时间为12 h,相对
13、湿度保持在 75%85%,试验苗木洗净表面灰尘后放入人工气候箱内。以常温(25)为对照,设 9 1、6 1、3 1、0 1、3 1,5 个温度梯度,以 3 d1降温,当温度降至采样设定温度时,保持 24 h,选择第 2 6 展开叶进行测定,单株为一个重复,共计 3 个重复。取样时间均为早晨8:00,采样后继续降温(表 1)。每个树种选取 3 株生长一致的健壮苗木,以单株为 1 个重复,设置 3 个重复。表 1 处理温度及采样计划 Table 1 Processing temperature and sampling schedules 处理时间/d Processing time 采样安排 S
14、ampling schedule 温度/Temperature 第 1 天 The 1st day 25 第2 天 The 2nd day 10 12 第3 天 The 3rd day 9 第4 天 The 4th day 7 9 第5 天 The 5th day 6 第6 天 The 6th day 4 6 第 7 天 The 7th day 3 第 8 天 The 8th day 1 3 第 9 天 The 9th day 0 第 10 天 The 10th day 2 0 第11 天 The 11th day 3 第 12 天 The 12th day 3 1.3 测定方法 1.3.1
15、电导率测定 取幼苗自上而下数的第 2 6 片展开叶,取样后先用自来水将叶片表面的污垢冲洗干净,然后用去离子水冲洗 2 遍,再用滤纸吸干叶片表面的水分。避开主叶脉,用打孔器打取3 个直径为 0.8 cm的圆片,用去离子水冲洗 3 次,放入盛有 20 mL 去离子水的三角瓶中,室温放置 15 h,用电导仪(DDS-307型)在室温下测定溶液的电导率值(R),再盖上瓶盖,在富华仪器有限公司生产的 420 型三用水箱中沸水浴 30 min,将组织全部杀死后,冷却至室温,在同22 桉树科技 第 40 卷 样的条件下测定各瓶溶液的电导率值(R1),以叶片杀死前的电导率与杀死后的电导率的百分数来表示膜的相对
16、透性。相对电导率=R/R1 100%(1)1.3.2 相对含水量和相对水分亏缺测定 采样称取鲜叶质量后用蒸馏水浸泡 24 h,然后称饱和鲜质量,最后在 105 下烘 8 h 称干质量,根据公式(2)、(3)分别计算相对含水量(Relative Water Content,RWC)和相对水分亏缺(Relative Water Deficit,RWD):RWC=(鲜叶质量 干质量)/(饱和鲜质量 干质量)100%(2)RWD=(1 RWC)100%(3)1.4 耐寒性综合评价 采用多维空间(欧几米德)En 多向量理论对 4 个树种的耐寒性进行综合评价。先在每一个指标中找出最大的标准值,用其做除数分
17、别除其他各数值,求得的商构成“矩阵坐标表”,然后根据公式 4 计算离差平方,最后按横行将各指标的离差平方求和,根据离差平方和的大小排出评价序号34。离差平方和的值越小说明抗寒能力强,值大则反之。Pi2=(1-aij)2 (4)式中 P 为“矩阵坐标表”中商的离差;a 为矩阵坐标;i:1 4;j:1 2。配合 logistic 方程(公式 5)进行曲线拟合和半致死温度(公式 6)的估计,具体运算方法参考文献35-36。植物叶片在胁迫下的电导率显然为积累值,即 K=100。y=K/(1+ae-bx)(5)T50=ln a/b (6)式中 y 为相对电导率值;x 为处理温度;K、a、b为0 的参数;
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