蓝莓种质资源鉴定与新种质创制岗

魏鑫 刘成 王兴东 杨玉春 孙斌 魏永祥

  蓝莓，属杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vaccinium spp．)多年生落叶或常绿灌木浆果类果树，被国际粮农组织列为人类五大健康食品之一。我国自20世纪80年代初开始从美国等国家引种并试栽，目前蓝莓已成为我国最具发展潜力的新兴果树树种之一。但东北地区栽植蓝莓时冬季需进行防寒处理才能安全越冬。这不仅增加了生产中的工作量和成本，而且在防寒过程中极易损伤枝条，造成翌年减产。蓝莓抗寒性问题正逐渐成为限制产业快速发展的主要因素之一，但关于蓝莓抗寒性及相关机理的研究却很少。

  电导法是实验室间接鉴定植物抗寒性的重要方法之一。通过测定植物的相对电导率并结合Logistic方程求得植物半致死温度，已广泛的应用于苹果、洋梨、莲雾、李等树种的抗寒性研究，而至今未见国内对蓝莓低温半致死温研究的相关报道。本试验通过人工模拟低温环境的方法，对6个蓝莓品种的1年生生枝进行低温诱导，利用Logistic方程计算出各品种的低温半致死温度，同时测定枝条的丙二醛含量。初步探讨蓝莓的抗寒性问题，为蓝莓的抗寒性及相关机理研究提供理论依据。

  1 材料和方法

  1.1 材料

  供试品种为：4年生北高丛品种‘斯巴坦’‘泽西’‘伯克利’‘蓝鸟’‘达柔’和南高丛品种‘凯瓦’。材料定植于辽宁省果树科学研究所蓝莓种质资源圃内，常规管理，植株生长健壮。

  1.2 试验方法

  1.2.1 取样

  埋土防寒前选取经过抗寒锻炼6个品种植株上不同方向且完全木质化直径为0.3~0.5cm的一年生枝条。保存于温室砖墙北侧50×50×80cm土坑中，枝条上、下各铺15cm厚含水量60%的细沙，上方再铺50cm的原土，踏实后上覆盖5cm厚的草帘，其湿度和温度均保持在40%-60%和0-5℃。

  1.2.2 材料处理与测定指标

  枝条取出后用自来水和去离子水清洗干净，滤纸吸干水分。用塑料袋分装好后备用。处理温度为: - 15℃、- 20℃、- 25℃、- 30℃、- 35℃、- 40℃及对照(室内10℃保存)，冷冻时温度下降幅度和解冻时的温度回升幅度都为5℃/h， 冷冻到达处理所需温度后，维持15 h，然后解冻。每处理3次重复，每次重复8个枝条。

  电解质渗透率的测定参照郝建军的方法。

  丙二醛含量的测定参照曹健康的方法。

  1.2.3 Logistic方程和半致死温度计算方法

  Logistic方程为：y=k/(1+ae-bx) 其中：y：细胞伤害率，x：处理温度；k ：细胞伤害率的饱和容量即枝条煮沸后的电导率值；a、b 为方程参数。为了确定a，b 的值，将方程进行线性化处理，ln[(k-y)/y] =lna-bx，令y’=ln[(k-y)/y]，则转化为细胞伤害率(y’)与处理温度(x)的直线方程。通过直线回归的方法求得a，b值及相关系数R，半致死温度LT50=-lna/b。

  所有数据采用Excel 2003及DPS处理。

  2 结果与分析

  2.1 低温处理对蓝莓枝条相对电导率的影响

  在试验低温处理范围内，蓝莓枝条的相对电导率随处理温度的降低而不断升高。经-15℃至-40℃低温处理下‘斯巴坦’‘泽西’‘伯克利’‘蓝鸟’‘达柔’和‘凯瓦’6个品种相对电导率分别增加了1.20、0.92、1.15、0.80、0.81和0.63倍。且处理温度与相对电导率之间呈极显著负相关，相关系数为-0.9756~ -0.9846(表1)。

  6个品种电解质渗出率随温度降低变化的速率有所不同。‘凯瓦’品种在-15℃时电解质渗出率值出现一个波峰，随后其电解质渗出率随温度的降低变化较为平缓，未再次出现波峰。‘斯巴坦’品种在-30℃时电解质渗出率值出现一个波峰，其他温度下电解质渗出率随温度的降低变化较为平缓。‘蓝鸟’和‘达柔’2品种在-15℃和-35℃时电解质渗出率值出现两个波峰。‘泽西’和‘伯克利’2个品种在-20℃和-30℃时电解质渗出率值出现两个波峰。6个品种在试验低温范围内，相对电导率随处理温度的降低呈“S”型变化(图1)。

  2.2 蓝莓相对电导率Logistic回归方程及低温半致死温度

  根据材料在不同温度处理下的相对电导率求得的logistic方程、相关系数及半致死温度。结果显示，根据不同低温处理下的相对电导率，用Logistic方程拟合，6个品种的拟合度在0.9510~0.9736之间，均达极显著水平。应用Logistic方程计算得出6个品种枝条的低温半致死温度由高到低依次为-18.64、-21.94、-22.71、-23.00、-23.66和-24.12 ℃。其中‘蓝鸟’的LT50最低，‘凯瓦’的LT50最高；同时发现5个北高丛品种的LT50均高于南高丛品种‘凯瓦’(表2)。

  2.3 低温处理对蓝莓枝条丙二醛含量的影响

  在试验低温处理范围内，‘斯巴坦’等6个品种丙二醛含量与温度呈极显著负相关，相关系数介于-0.8916~-0.9899，且随处理温度的变化总体上呈“S”型变化趋势。‘斯巴坦’品种在各温度下的丙二醛含量显著高于另外5个品种；‘伯克利’品种的丙二醛含量在各温度下显著低于‘斯巴坦’，但显著高于另外4个品种；‘泽西’等4个品种的丙二醛含量在各低温处理下高低略有变化。而在10℃（CK）下，‘凯瓦’枝条的丙二醛含量仅为1.41μmol/g·L，显著低于另外5个品种。在-15℃至-40℃低温处理下6个品种的丙二醛含量变化量由高到低依次为：‘达柔’（2.15μmol/g·L）、‘凯瓦’（1.99μmol/g·L）、‘伯克利’（1.71μmol/g·L）、‘斯巴坦’（1.43μmol/g·L）、‘泽西’（1.33μmol/g·L）和‘蓝鸟’（1.14μmol/g·L）。其中，‘达柔’的变化量显著高于‘蓝鸟’、‘泽西’和‘斯巴坦’，但与‘凯瓦’和‘伯克利’差异不显著；‘泽西’和‘蓝鸟’的变化量显著低于‘达柔’和‘凯瓦’，但与‘斯巴坦’和‘伯克利’的差异不显著。

  2.4 蓝莓枝条相对电导率与丙二醛含量的相关性分析

  利用DPS软件对6个品种不同低温处理下枝条丙二醛含量与相对电导率进行相关分析。结果表明，‘斯巴坦品’种的枝条丙二醛含量与相对电导率呈显著正相关，相关系数为0.8203；而‘泽西’‘伯克利’‘蓝鸟’‘达柔’和‘凯瓦’5个品种的枝条丙二醛含量与相对电导率均呈极显著正相关，相关系数分别为0.9591、0.9555、0.9642、 0.9778和0.9304。

  3 讨论

  低温半致死温度是指在该温度时植物达到半致死状态，当温度继续降低植物所受到的伤害将不可恢复甚至死亡。而相对电导率是反映植物组织受冻后细胞原生质膜透性大小的重要指标，此方法是鉴定植物抗寒性较常用的方法之一。王飞利用电导法测定相对电导率配以Logistic方程计算出的40个杏品种的低温半致死温度，并认定低温半致死温度即为临界致死温度。高志红与姜慧利用此方法分别计算出果梅和香橼的低温半致死温度。本文利用此方法测定6个高丛蓝莓的低温半致死温度，经计算得出回归方程的相关系数与拟合度均达极显著水平，表明计算结果准确。6个高丛蓝莓品种的低温半致死温度由高到低依次为-18.64、-21.94、-22.71、-23.00、-23.66和-24.12 ℃，其品种分别是南高丛品种‘凯瓦’ 和北高丛品种‘达柔’‘伯克利’‘斯巴坦’‘泽西’以及‘蓝鸟’。前人的研究表明，高丛蓝莓品种经抗寒锻炼可抵抗-30℃低温，有些品种在深度休眠下甚至可以抵抗-40℃低温。其中北高丛蓝莓‘杜克’和‘蓝丰’的低温半致死温度在-25℃以下，‘莱格西’等南高丛蓝莓低温半致死温度在-15℃以下；‘北空’‘北村’等半高丛蓝莓低温半致死温度在-28℃左右；而Ehlenfeldt对25个兔眼蓝莓的半致死温度进行计算，测得其半致死温度为-13.7~-24.9 ℃。本实验结果中也符合前人的研究结论。同时，这些数据也表明无论高丛、半高丛还是兔眼蓝莓均对低温具有一定抵抗力，但整体上来看北高丛品种的抗寒性明显高于南高丛、半高丛和兔眼。

  营口地区全年平均气温9.5℃，1月份最冷，平均气温为-8.5℃，平均最低气温-13.2℃，极端最低气温可达-28℃以下，空气相对湿度低于60%。年降水量在650mm左右，主要集中在7-8月。按本实验结果认为大部分高丛蓝莓均可在熊岳地区正常越冬，然而事实上熊岳地区露地高丛蓝莓仍表现出抽条冻害。因此，推测引起高丛蓝莓抽条伤害的原因可能不仅仅是低温而可能有其他原因存在。乌凤章研究发现‘蓝丰’品种在黑塑料袋防寒保护下，虽不能提高塑料袋内部的温度，但可明显提高空气相对湿度，枝条含水量保持在较高水平，枝条受冻害影响较轻。魏永祥对大连市庄河地区露地栽植的‘蓝丰’‘北陆’等蓝莓品种受冻情况进行调查发现其受冻以抽条为主。吴林对18个蓝莓品种的叶片组织细胞结构进行研究发现其海绵组织细胞不规则形，排列疏松，细胞间隙较大。彭伟秀研究发现，杏树枝条的木质部比率与抗寒性成显著正相关，皮层比率与抗寒性成显著负反相关。蓝莓与苹果、李、杏等乔木、半乔木果树相比，其枝干较细，髓部较大，木质部较薄，表皮蜡质层和角质层均不发达，根系分布浅，且无根毛，保水能力弱。因此，笔者认为辽南地区早春空气湿度相对较低且气温较高而地温较低的气候原因，加之蓝莓树体的组织结构不利于吸收和保持水分才是造成蓝莓冻害抽条的主要原因。

  低温胁迫对植物体的生理特性产生明显的影响，细胞膜系统是低温伤害的首要部位，质膜的半透性改变或丧失从而使其透性增大，作为细胞渗透调节物质丙二醛含量也是鉴定种质抗寒性的一种重要而有效的方法。岳海等指出抗寒性强的品种MDA含量的变化值明显低于抗寒性弱的品种，而本文测定了不同低温处理下6个蓝莓品种枝条的丙二醛含量亦得出相似的规律。同时将与相对电导率进行相关分析，6个品种均显著正相关。研究结果与苹果上的一致。

  抗寒性是从植物形态解剖构造、水分生理生态特征及生理生化反应到组织细胞，光合器官乃至原生质结构特点的综合反映。因此，在今后蓝莓抗寒性的研究重点应将放在不同品种间叶片和枝条组织结构的差异、枝条含水量、相关酶的活性、脯氨酸含量、可溶性蛋白与可溶性糖含量的测定，同时还应结合田间冻害情况及冻害后生长恢复情况等加以综合分析和评价，才能更客观地反映蓝莓的抗寒性。生产中为了防止树体冻害的发生，在埋土保温的同时还应考虑如何增加树体的水份含量。可以采取于撤防寒土前在行间喷水增加空气湿度或浇深井水或温水、铺设地膜等措施提高地温，打破根系的休眠促进水分的吸收。这些措施都可以很好的避免或减轻冻害抽条的发生。

  4 结论

  通过测定6个蓝莓品种在不同低温处理下的枝条相对电导率和丙二醛含量，并应用相对电导率配以Logistic方程计算低温半致死温度，试验结果表明：6个品种的低温半致死温度由高到低依次为-18.64、-21.94、-22.71、-23.00、-23.66和-24.12 ℃；相对电导率和丙二醛含量随处理温度的降低均呈“S”型变化；在试验低温范围内，两者与温度之间极显著负相关，两者间显著相关；抗寒力从高到低的顺序为：‘蓝鸟’、‘泽西’、‘斯巴坦’、‘伯克利’、‘达柔’、‘凯瓦’。