5个沙地柏种源的抗寒性分析.pdf
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1、175青海科技202304探索与实践青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY沙地柏(Sabina vulgarisAntoine),柏科圆柏属,常绿,匍匐,是一种自然分布于中国西北半干旱和干旱地区的草原、山地和沙地的优势针叶灌木,具有耐旱、耐寒、耐瘠薄等特点1-5。沙地柏主要分布在中国西北部和北部的干旱和石质山坡上。青海沙地柏在海西蒙古族藏族自治州乌兰县、海北藏族自治州祁连县和海晏县、海南藏族自治州共和县和海东市化隆县都有自然生长族群,是生长在青海省沙地上的优良树种,可用于防风固沙6。因此,沙地柏已经成为青海省荒漠化防治和生态环境建设的优选树种之一,市场需求量大。同时
2、,沙地柏因为其四季常绿的特性而成为备受青睐的城市园林绿化地被植物。青海省冬季高寒少绿,对沙地柏苗木需求量大,由于种苗生产受自然资源缺乏的限制,沙地柏苗木供应一直处于极度不足状态,远不能满足生态建设和城市园林绿化的需要,需要长期从内蒙古、陕西等地引种。但是,如果对不同种源沙地柏的抗逆性没有系统的比较研究,不加选择地进行推广,则会存在盲目性。目前,针对沙地柏抗寒程度进行比较研究的报道较为罕见,而提高沙地柏环境适应能力、提高其生产能力、加快抗性优良品质的品种选育与种植推广等方面有较好前景,因而对沙地柏的抗寒性研究具有重要意义。因此,本试验对不同种源的沙地柏抗寒性进行研究综合评价,摸清不同来源沙地柏抗
3、寒性差异,比较筛选表现优秀、适宜高寒地区大力发展的种源,为抗寒型种源的选育提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验材料供试材料为不同种源沙地柏 3 年生扦插苗作者简介:温琳(1990-),女,硕士研究生在读,研修林业方向。E-mail:。*通信作者:祁银燕(1985-),女,博士,副研究员,硕导,主要研究方向:林木遗传育种。E-mail:。5 个沙地柏种源的抗寒性分析温 琳 刘小利 祁银燕*(青海大学农林科学院,西宁 810016)摘 要:沙地柏具有抗寒、抗旱、耐土壤贫瘠等特点,是青海省荒漠化防治和生态环境建设的优选树种之一。青海省冬季高寒少绿,对沙地柏苗木需求量大,由于种苗生产受限,苗木供应
4、不足,需要长期从内蒙古、陕西等地引种。但是,对不同种源沙地柏的抗寒性没有系统的比较研究,不加选择地推广存在盲目性,因此需要对沙地柏在青海省的适用性进行评价,并对其推广提出更准确的应用建议。文章以内蒙古、青海、陕西、宁夏、江苏 5 个种源的沙地柏 3 年生扦插苗为试验材料,对试验材料进行低温胁迫处理,测定不同温度处理条件下植株的生理生化指标,并用隶属函数法对各个指标结果进行沙地柏抗寒性综合评价。根据 Logistic 方程预测得出 5 个不同种源沙地柏枝条的半致死温度在-30.44-19.57。采用隶属函数法对 5 个不同沙地柏种源的抗寒性进行综合分析,得出各种源的抗寒性强弱顺序为内蒙古 青海
5、陕西 宁夏 江苏。关键词:沙地柏;种源;抗寒性;隶属函数;综合分析中图分类号:Q958 文献标识码:A 文章编号:1005-9393(2023)04-0175-05176青海科技202304探索与实践青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY(插穗长度约为 20cm,每一种源为数个无性系混合),于 2021 年 6 月露天栽种于高 0.21m、直径0.22m 的花盆内,每盆栽种 1 颗,每 1 种源栽种6 棵,均放置于青海大学南门外苗圃基地中。栽培基质由西宁本地砂质土和通用型育苗基质按 1:1 的比例配制而成,植株采用统一化管理(将盆栽放置于露天环境下,一周浇水一次进行
6、缓苗 2个月)。1.2 试验处理在沙地柏刚进入休眠期时选取大小一致的健壮沙地柏植株。从沙地柏的中上部剪取生长状况优良的枝条,用保鲜袋装好。用蒸馏水将剪取的沙地柏枝条冲洗干净,用滤纸擦干表面水分。每一种源的沙地柏枝段分为 6 组,分装后分别置于预设温度梯度冰箱中,其中 1 份放置于 4冰箱中作为温度对照(CK)。采用人工梯度降温法,将温度梯度设置为-20、-25、-30、-35和-40,处理 24h。每个梯度处理完毕后,放置于 4冰箱回温解冻 2h,取出材料7。1.3 测定指标及方法相对电导率:将低温处理过的枝条切成 1cm的小块,混合均匀并称量 0.5g,用去离子水冲洗3 次,放入玻璃试管中,
7、加入 10mL 去离子水,盖上瓶盖,在室温下放置 24h。在室温下用 DDSJ-308F 电导率仪测量溶液的电导率值(R),然后盖上盖子,沸水浴 30min,确认植物组织已完全杀死,后将其置于桌面,待冷却至室温;再次测量每瓶溶液的电导率值(R1),计算植物被杀死前的电导率与植物被杀死后的电导率的百分比,用以表示膜的相对渗透性,如此每个种源重复 3 次。接下来,根据电导率值和相应的处理温度拟合各无性系 logistic 回归方程,以确定半致死低温 LT508,并进行曲线拟合,拟合方程如下:Y K/(1 ae-bx)式中:Y 为相对电导率;a、b 为方程参数;K为最大电解质渗出率的常数(由于Y是累
8、积频率,这里 K 取为 100)。LT50计算如下:LT50-(lna/b)生理生化指标:将各处理枝条剪成 23mm 薄片,用液氮冷冻后迅速将枝条粉碎,采用南京建成生物工程研究所生产的脯氨酸(Pro)测定试剂盒(A107)、蛋白定量(TP)测定试剂盒(A045-2)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)测试盒(A001-1-2)和过氧化物酶(POD)测定试剂盒(A084-1-1)测定上述材料的 Pro 和蛋白浓度,以及 SOD、POD活性。1.4 数据处理与分析用 MicrosoftOffice2016 进行数据处理分析和图表制作,用 SPSS26.0 进行数据分析。分析指标与抗性呈正相关,则计算公
9、式为:U(Xijk)=(Xijk-Xmin)/(Xmax-Xmin)分析指标与抗性呈负相关,则计算公式为:U(Xijk)=1-(Xijk-Xmin)/(Xmax-Xmin)式中:Xijk表示第 i 个品种第 j 个处理下的第k 个指标的测定值;U(Xijk)表示第 i 个品种第 j个处理下的第 k 个指标的隶属函数值;Xmax和 Xmin分别表示测定值中的最大值和最小值。先分别计算各指标隶属函数值,再计算所有指标平均值,值越大,抗性越强,反之则越弱。2 结果与分析2.1 低温处理对沙地柏枝条相对电导率的影响低温处理后的不同种源的相对电导率如图 1所示。各个种源沙地柏枝条的相对电导率随着温度的降
10、低呈上升趋势,且上升趋势不同。在-20 和 4之间,各个种源沙地柏的相对电导率随着图 1 低温处理下不同种源枝条的相对电导率177青海科技202304探索与实践青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY处理温度的下降呈现缓慢上升的趋势,且上升趋势不一,内蒙古种源的增幅最小,其次是陕西种源,而江苏种源的增幅最大;随着温度的降低,各个种源沙地柏的相对电导率增加,最明显的变化发生在-25;在-40和-30之间处理时,各个种源沙地柏的相对电导率随着温度的降低继续增加,但其速度较慢;在低温处理过程中,江苏种源的相对电导率随着温度的降低增加最多,而内蒙古种源的相对电导率随着温度的降
11、低增加最少,在-40处理后,江苏种源的相对电导率最高,而内蒙古种源的相对电导率最低。2.2 Logistic 模型建立及低温半致死温度根据各个种源在测试温度范围内的相对电导率建立 Logistic 方程,并根据方程计算出半致死温度 LT50,如表 1 所示。各个沙地柏种源的 LT50值为-30.44-19.57。LT50值越小,说明其耐寒性越高。各个种源沙地柏的 Logistic 方程拟合的 R2为 0.89770.9222,表明拟合的方程具有一定可靠性,由该方程计算得出的 LT50是真实的和可用的。种源拟合方程y k/(1 ae-bx)LT50相关系数(R2)青海y=88.7198/(1+6
12、.4993e-0.0721x)-27.510.8994陕西y=89.0324/(1+5.5185e-0.0621x)-25.960.9010内蒙古y=82.9736/(1+6.6227e-0.0621x)-30.440.8977宁夏y=81.5251/(1+5.2968e-0.0729x)-22.990.9064江苏y=67.4773/(1+5.3801e-0.086x)-19.570.9222表 1 低温处理下不同种源枝条的低温半致死温度和拟合方程2.3 低温处理对沙地柏枝条生理指标的影响2.3.1 低温处理对 POD 的影响由图 2 可以看出,不同种源的枝条的 POD 活性随着温度的降低先
13、增加,然后降低。内蒙古种源枝条的 POD 活性在-25时达到最高水平,然后随着气温的不断下降而下降。其余四个种源枝条的 POD 活性在-20时达到最高水平,然后随着温度的降低而降低,江苏种源枝条的 POD 活性明显低于其他种源。2.3.2 低温处理对 SOD 的影响由图 3 可知,不同种源枝条的 SOD 活性随温度的变化不尽相同。宁夏种源枝条的 SOD 活性随温度下降先上升,在-20到达顶点,之后随温度降低呈下降趋势;其余 4 个种源枝条的 SOD 活性随着温度的下降呈上升趋势,江苏种源沙地柏变化趋势最大。图 2 低温处理下不同种源枝条的 POD 活性图 3 低温处理下不同种源枝条的 SOD
14、活性178青海科技202304探索与实践青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY2.3.3 低温处理对游离脯氨酸的影响如图 4 所示,各个种源沙地柏枝条的游离脯氨酸含量的上升和下降趋势及变化幅度随着温度的降低而变化。4时,江苏种源的枝条中 Pro 含量最低,而青海种源的枝条中 Pro 含量最高;当处理温度降至-20,宁夏种源的枝条中 Pro 含量快速累积,达到最大值,而其他种源的枝条中 Pro 随着温度的降低继续增加;至-30时,江苏种源枝条的 Pro 含量达到最高水平,然后随着温度的降低继续减少;至-40时,内蒙古种源枝条的 Pro含量达到最高。低温处理过程中,青海
15、和内蒙古种源的枝条 Pro 含量随温度降低的变化较大,说明其抗寒能力较强,其中青海湖种源沙地柏本就适应青海的环境,故而对低温影响的反应机制较快;宁夏和江苏种源的枝条 Pro 含量随温度降低的变化较小,表明其抗寒性较差。2.4 不同沙地柏种源抗寒性分析采用隶属函数法计算 5 个不同种源沙地柏抗寒指标隶属函数值,并根据相对电导率、SOD、POD 和游离脯氨酸的隶属函数值算出平均隶属函数值,并根据平均隶属函数值大小对 5 个不同种源沙地柏的抗寒力进行排序。由表 2 可知,5 个种源沙地柏的抗寒性排序为:内蒙古 青海 陕西 宁夏 江苏。3 讨论与结论低温会破坏植物细胞的结构和功能,导致质膜的变化和离子
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