莲雾不同种的低温半致死温度及抗冷适应性

摘 要: 以叶片和成熟枝条为试材，应用电导法测定莲雾在不同低温下细胞膜透性的变化，配合Logistic方程求出低温半致死温度（LT50），评价6个莲雾种在不同降温时期的抗冷性，及同一时期不同部位的抗冷性，并结合露地栽培越冬表现进行验证。结果表明，在自然降温过程中，6个莲雾种的低温半致死温度均随气温的下降而不断降低，但下降幅度因种而异，1.69～2.97 ℃不等。6个种抗冷性由强到弱排序依次为水蒲桃>本地种>粉红种>紫红种>青色种>印度红。2 a生枝条的抗冷力最强，明显比叶片耐冷。冬季越冬表现与1月半致死温度测定结果基本一致，表明半致死温度可作为莲雾抗冷性评价的一个可靠指标。长时间低温加上霜冻，使露地栽培本地种、粉红种、紫红种的叶片和部分嫩梢受冷害，而印度红、青色种不能越冬成活。

关键词: 莲雾； Logistic方程； 半致死温度； 抗冷性

中图分类号：Ｓ６６７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－９９８０ ２０12 ０2－0291－０5

LT50 and cold tolerance adaptability of Syzygiums amarangense during a natural drop in temperature

ZHANG Lü-ping，CAI Yong-qiang，JIN Ji-lin，CHEN Shou-yi，ZHONG jie

（Guizhou Fruit Institute，Guiyang，Guizhou 550006 China）

Abstract: In order to investigate the semi-lethal temperature（LT50） change for Wax-apple during the natural drop in temperature from autumn to winter， the changes of cell membrane permeability at different low temperature were studied with leaves and mature branches collected from Wax-apple species. The temperature of breakpoint was obtained on the basis of conductivity and Logistic equation. The cold tolerance of 6 Wax-apple species and different parts of Wax-apple were evaluated by LT50. The validity of LT50 in evaluating the cold tolerance of Wax-apple was proved by overwintering performance of open cultivation. The results showed that the LT50 temperature decreased with the drop in temperature, the change of LT50 was species-dependent, the decrease of LT50 varied from 1.69 to 2.97 ℃. The cold tolerance of 6 species decreased in the order of Shui putao， Native species， Pink species，Purplish red species，Cyan species and Ying duhong. The cold hardiness of biennial branch was stronger than that of shoot and leaf. Overwintering performance of open cultivation was overall in consistence with the result of the freezing test, which indicated that LT50 temperature was a credible indicator to evaluate the cold tolerance of Wax-apple. The leaves and a part of shoot of native species，pink species and purplish red species suffered cold， while Ying duhong and Cyan species could not survive under long-time low temperature with obvious frost.

Key words： Syzygiums amarangense； Logistic equation； Semi-lethla temperature（LT50）； Cold tolerance

莲雾 （Syzygiums amarangense）系桃金娘科（Myrtaceae） 蒲桃属植物，是热带水果，有特殊水果风味和很高的营养价值，具有润肺、止咳、除痰、凉血等功能，尤适于糖尿病患者食用[1]；是台湾著名农产品，单价高，经济效益佳。受温度影响，只能在我国台湾、广东、海南、福建、广西、云南、贵州南部等热量高的省（区）种植，而这些地区也存在冬季冷害和倒春寒的危害。因此，深入研究其在自然降温过程中抗寒力的变化以及对低温逆境的适应性，具有重要的理论与实践意义。

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，广泛的应用于葡萄[2]、苹果[3]、扁桃[4]、洋梨[5]等不同果树的抗低温研究，而至今未见在莲雾植物上应用的有关报道。作者通过比较秋冬季自然降温条件下莲雾不同种枝条的低温半致死温度 （LT50）的变化规律及不同部位的LT50，探讨了莲雾不同种的抗冷适应性和抗冷能力，以期为推测莲雾栽培的生态适宜区、抗冷品种的选育提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试材料紫红种、印度红、粉红种、青色种、本地种、砧木水蒲桃由贵州省果树科学研究所提供，2008年8月定植于贵州省果树研究所罗甸试验站，常规管理。每种随机选取5株，分别于2010年11、12月和2011年1月底的晴天在植株的不同方向和部位取样 （取样时间间隔30 d），测定相对电导率。

1.2 2010年11月至2011年2月贵州罗甸气温变化

贵州罗甸2010年11月至2011年2月的周平均气温及周最低温度，及1952―2008年同期的周平均最低温见图1（来自于罗甸县气象局数据）。进入12月份至来年的1月底，该冬季的整个最低气温比自1952来年同期最低平均气温偏低4～6 ℃。该冬季罗甸的平均温度为11.5 ℃，从2010年11月开始，温度持续下降，12月中旬，受较强冷空气影响，出现寒潮天气，降温幅度较大，12月18日出现第１次低温3.9 ℃，1月18日出现年最低温1.4 ℃，18―20日早上有明显霜冻，2月上旬，气温快速回升，2月9日最高温达23.8 ℃。

1.3 叶片和枝条电解质渗透率的测定

将乙醇置于密闭的容器于低温冰箱（-20 ℃）中过夜，将其与室温的酒精按不同的比例在保温瓶内混合，得到以2 ℃为间隔的6个温度梯度，2010年11、12月温度梯度为 8、6、4、2、0、-2 ℃和-4 ℃，2011年1月温度梯度为6、4、2、0、-2、-4 ℃和-6 ℃。经检测各保温瓶的保温性能良好且一致，3 h内温度变化在0.5 ℃内。

电解质渗透率测定: 取树体不同方向和部位1 a生老熟枝条（春梢），自来水冲洗30 min后，用去离子水冲洗，滤纸吸干表面水分，剪成0.5 cm的小段，准确称取2 g，共6份备用；取树体不同部位功能叶，用1 cm直径的打孔器打取360片叶圆片，用自来水冲洗30 min后，再用去离子水冲洗，然后用离心法甩去表面的水分，平均分成 6份备用。将叶样和枝条放入乳胶套内，扎紧并系上重物分别放入保温瓶内，3 h后取出，各加5 mL去离子水，测定电导率R0，于25～30 ℃温度下放置6 h，测定其电导率R1，沸水浴15 min后测定其电导率R2，相对电导率=（R1-R0）/（R2-R0），重复3次。

不同部位的低温半致死温度的测定: 以紫红种为例，分别取功能叶、1 a生秋冬梢、1 a生春夏梢、2 a生枝条，电解质渗透方法同上，重复3次。

1.4 Logistic方程和半致死温度计算方法

抗寒研究中，相对电导率拟合 logistic回归方程为: Y=K/（1+ae-bx），其中Y代表细胞伤害率，x代表处理温度，K为细胞伤害率的饱和容量，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 y1=In[（K-y）/y]，则转化为细胞伤害率 （y1）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=In[（1/a）]/b[6]。

1.5 越冬表现观察

存活率=存活数/果园内各个种的总数×100%。

落叶率: 11月底任选5株，每株的不同方向选取一主枝，记下叶总数量，挂牌，春季萌芽前检查叶的数量，落叶率=（总叶数-保留叶数）/总叶数×100%。

枝条受冷害致死长度: 枝条顶部至萌芽部位，任选5株，每株的不同方向选取10根枝条，枝条受冷害致死长度=总合长度/50。

2 结果与分析

2.1 莲雾相对电导率Logistic回归模型的建立及低温半致死温度的变化

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见表1。

以2010年 11月紫红种和 2011年 1月砧木水蒲桃的相对电导率变化为代表 （图 2），莲雾不同种不同月份测得的相对电导率均随着处理温度的下降而上升，且呈明显的 “S”型曲线，拟合度不同，“S”型略有不同。

由表1可知，自然降温过程中，各品种的低温半致死温度随气温的下降不断降低，降低程度因种而异。2010年11月种间的差异较大，2010年12月和2011年1月种间的差异逐渐减小，反映出各种对低温响应速度不同。其中水蒲桃从2010年11月底的1.65 ℃降底到2011年1月底的-1.32 ℃，降幅最大，为2.97 ℃；印度红在2011年1月由于连续低温和霜冻，未成功越冬，因此印度红2011年1月的半致死温度不能确定。由于各种在低温锻炼过程中抗冷性有不同程度增加，单一根据某一时期的抗冷性鉴定结果无法准确判断各种的抗冷性。对抗冷锻炼期间各种鉴定结果进行综合评价，能将植物自身抗冷性及在抗低温锻炼过程中的表现结合起来获得更可靠的鉴定结果。

多重比较结果显示（表2），2010年11、12月和2011年1月各种的低温半致死温度平均值分别为2.38、1.22、-0.08 ℃，抗冷性的差异达到极显著水平（P=0.01），说明低温锻炼显著提高了莲雾的抗冷性。根据3个月份测定的低温半致死温度来判断各种的抗冷性，由强到弱的顺序依次为水蒲桃>本地种>粉红种>紫红种>青色种>印度红。

2.2 莲雾叶片及枝条的低温半致死温度

叶片及不同成熟度的枝条耐低温能力存在明显差异，尤其是经过一个冬季低温驯化的2 a生枝条。由表3可知2011年1月中旬，抗冷性由强到弱的顺序依次2 a生枝条（0.32 ℃）>1 a生春夏梢（0.87 ℃）> 1 a生秋冬梢（1.05 ℃）>功能叶（1.80 ℃）。可见，随枝条成熟度的增加其抗冷力不断增加，这可能与枝条的粗细、及充实程度有密切关系。

2.3 莲雾的越冬表现

由表4莲雾2009、2010年度冬季的越冬表现，可知莲雾不耐霜冻。如果出现明显霜冻，露地栽培的印度红无法越冬成活，紫红种和粉红种的叶片和部分秋冬梢会受冷害致死，3月份初成活植株大量萌芽，至5月底叶片老熟，树冠茂盛。傅炳山[7]的研究指出，莲雾在连续低温或突来低温（紫红种>青色种>印度红。这与相对电导率的测定结果一致。

3 讨 论

许多植物经过一段时间的非冰冻低温适应后，抗寒能力提高，这种抗寒力的大小因植物种类而异。有研究发现，植物在冷驯化过程中，不仅细胞形态、组织结构、生理生化过程发生改变，而且许多受低温调节的特异蛋白和mRNAs也被诱导表达，抗寒力增加[8-9]，本研究发现，莲雾在自然条件下逐渐下降的自然低温锻炼之后，低温半致死温度随着低温锻炼而不断降低，但种间的抗冷性强弱会随低温锻炼发生变化，可能是因为植物抗寒力具有潜在的遗传特性，低温（或低温锻炼）能诱导这种潜能的表达和发挥植物的最大抗寒力，而不同种之间能诱导的最大抗寒力存在差异，这与多种植物的研究结果一致[10-11]。本研究还发现，叶片及不同成熟度的枝条在同一时期，低温半致死温度存在明显差异，尤其是2 a生枝条，其抗冷性明显增加。因此，作者认为仅凭借某一时期某一部位的低温半致死温度来评价植物的抗冷性是不可靠的，本试验中通过记录整个冬季降温直至回温过程莲雾低温半致死温度的动态变化，结合不同成熟度枝条同一时期的半致死温度的比较，发现经过低温锻炼后各种抗冷能力相对比较稳定的提高，低温锻炼后再进行抗冷性评价，其结果更为可靠。根据不同种的半致死温度和2个冬季的越冬表现，发现紫红种、粉红种为较抗冷莲雾品种，在 2009―2011年极端低温1.4 ℃并伴有明显霜冻的贵州南部低海拔高热河谷地区能成功越冬，采用一定的防寒栽培措施，来年的春季能开花结果。另外较抗冷品种紫红种和粉红种及砧木水蒲桃可以进一步在抗冷育种中应用。

参考文献 References:

[1] WANG Xiao-hong. Nutrient analysis of wax apple[J]. Food and Nutrition in China，2006（4）: 53-54.

王晓红. 莲雾的营养成分分析[J]. 中国食物与营养，2006（4）: 53-54.

[2] WANG Weng-ju，ZHANG Ya-hong，NIU Jin-feng，WANG Zhen-ping． Study on cold tolerance of table grape cultivars by meaning the conductivity[J]． Journal of Fruit Science，2007，24（1）: 34-37．

王文举，张亚红，牛锦凤，王振平． 电导法测定鲜食葡萄的抗寒性[J]． 果树学报，2007，24（1）: 34-37.

[3] GAO Ai-nong，JIANG Shu-rong，ZHAO Xi-wen，DENG Ji-guang，SHA Shou-feng，LIU Zhi，ZHANG Min． Study on the hardiness of apple cultivars[J]． Journal of Fruit Science，2000，17（1）: 17-21．

高爱农，姜淑荣，赵锡温，邓继光，沙守峰，刘志，张敏． 苹果品种抗寒性测定方法的研究[J]． 果树学报，2000，17（1）: 17-21．

[4] PAN Xiao-yun，WANG Gen-xuan，CAO Qin-dong． Winter injury index and lethal low temperature for introduced American almond in lanzhou，China[J]． Acta Horticuhurae Sinica，2002，29（1）: 63-65．

潘晓云，王根轩，曹琴东． 兰州地区引种的美国扁桃的越冬伤害与临界致死低温[J]． 园艺学报，2002，29（1）: 63-65．

[5] LI Jun-cai，LIU Cheng，WANG Jia-zhen，CAI Zhong-min，SHA Shou-feng. Study on the semi-lethal temperatures for European pear cultivars[J]． Journal of Fruit Science，2007，24（4）: 529-532．

李俊才，刘成，王家珍，蔡忠民，沙守峰. 洋梨枝条的低温半致死温度[J]． 果树学报，2007，24（4）: 529-532．

[6] GAI Jun-yi． Statistics for experiments[M]． Beijing: China Agricultural Press， 2000: 56-59．

盖钧镒． 试验统计方法[M]． 北京: 中国农业出版社，2000: 56-59．

[7] FU Bing-shan． Molecular analysis of acclimation to cold[C]//Proceedings of a Symposium on Wax Apple Industry and Development in TaiwanPlant．Published by Department of Plant Industry National Pingtung University of Science and Technology，2006: 44-53.

傅炳山. 莲雾果实耐寒机制[C]//莲雾产业发展研讨会专刊，国立屏东科技大学农园系编印，2006: 44-53．

[8] HUGHES M A， DUNNM A. The molecular biology of plant acclimation to low temperature[J]． Journal of Experimental Botany，1996，47（296）: 291-305．

[9] GAO Shu-min，CHENG Peng-jun，GUO Hui-hong． Study of the cold domestication and cold resistant mechanism of Aucuba japonica[J]．Acat Botalies Boreali-Occidentalia Sinica，2003，23（12）: 2113-2119．

高述民，程朋军，郭惠红． 日本桃叶珊瑚的冷驯化及抗寒机制研究[J]． 西北植物学报，2003，23（12）: 2113-2119．

[10] XU Ying，CHEN Fa-di. The LT50 and cold tolerance adapt ability of Chrysanthemum during a natural drop in temperature[J]． Acta Horticuhurae Sinica，2008，35（4）: 559-564．

许瑛，陈发棣. 8个品种的低温半致死温度及其抗寒适应性[J]． 园艺学报，2008，35（4）: 559-564.

[11] BAO Si-wei. The adaptation of Rhododendron Fortunei’s semilethal temperature to natural temperature falling[J]. Journal of South west University，for Nationalities: Natural Science Edition，2005，31（1）: 99-102．

鲍思伟. 云锦杜鹃低温半致死温度对自然降温的适应[J]. 西南民族大学学报: 自然科学版，2005，31（1）: 99-102.