崔紅

摘 要：“以東農(nóng)冬麥1號(hào)和濟(jì)麥22的不同部位為試驗(yàn)材料，于不同溫度下取樣，測(cè)定電導(dǎo)率，擬合Logistic方程計(jì)算兩種小麥的半致死溫度，判斷其抗寒性。研究結(jié)果表明：兩種小麥的根、葉片、分蘗節(jié)的電導(dǎo)率隨溫度的降低均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，且根和葉片的電導(dǎo)率均高于分蘗節(jié)；從品種上看，東農(nóng)冬麥1號(hào)各器官的相對(duì)電導(dǎo)率明顯低于濟(jì)麥22，通過(guò)擬合兩種小麥的Logistic方程計(jì)算得到東農(nóng)冬麥1號(hào)和濟(jì)麥22的半致死溫度分別為-20.67℃和-13.04℃，說(shuō)明東農(nóng)冬麥1號(hào)的抗寒性更強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：冬小麥；電導(dǎo)率；Logistic方程；抗寒性；半致死溫度

東北地區(qū)位于北溫帶寒冷地區(qū)，屬我國(guó)北方春麥區(qū)，倒春寒、春旱、產(chǎn)量不穩(wěn)等因素嚴(yán)重影響該區(qū)春小麥的產(chǎn)量，成為限制該區(qū)春小麥種植發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，導(dǎo)致春小麥種植面積連年遞減。因此，小麥的抗寒性一直是學(xué)者們研究的熱門領(lǐng)域。培育抗寒小麥新品種，不僅可以減輕寒害損失，而且可以擴(kuò)大小麥的種植面積，提高土地復(fù)種指數(shù)，從而滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的糧食需求。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)東農(nóng)冬麥1號(hào)和濟(jì)麥22低溫脅迫下的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定，并擬合Logistic方程計(jì)算半致死溫度，旨在確定該品種小麥的抗寒性，為該品種的選育栽培和推廣提供理論依據(jù)。

1. 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

兩個(gè)冬小麥品種，即強(qiáng)抗寒品種東農(nóng)冬麥1號(hào)（DM）和相對(duì)弱抗寒品種濟(jì)麥22（JM）（對(duì)照）均由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥?zhǔn)姨峁?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

待小麥苗在大田中長(zhǎng)到三葉期時(shí)參考自然溫度變化，分別于5℃、0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃（分蘗節(jié)）取樣。取樣后，剪取分蘗節(jié)，然后將葉片和根剪成1cm的段，混勻，分別稱取0.5g分裝，用電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率。

2. 結(jié)果與分析

2.1 相對(duì)電導(dǎo)率的變化

從圖1可見(jiàn)，在越冬期間濟(jì)麥22葉片、根和分蘗節(jié)的相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)基本一致，均隨溫度的降低呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在-5℃～-15℃時(shí)，濟(jì)麥22葉片的電導(dǎo)率處于一個(gè)較平穩(wěn)的趨勢(shì)；當(dāng)溫度降至-20℃以下時(shí)，由于濟(jì)麥22的抗寒性較差，葉片受傷害的程度大，故相對(duì)電導(dǎo)率大幅度上升。圖2所示的東農(nóng)冬麥1號(hào)相對(duì)電導(dǎo)率中可以看出，在5℃～-15℃之間，小麥葉片、根的相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)緩慢，當(dāng)溫度降至-20℃時(shí)，葉片與根的相對(duì)電導(dǎo)率突然變大，說(shuō)明在-20℃時(shí)，東農(nóng)冬麥1號(hào)葉片和根的傷害較大；東農(nóng)冬麥1號(hào)的分蘗節(jié)受到的傷害最小，這是由于在小麥越冬期間，分蘗節(jié)中積累了大量的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可大大提高分蘗節(jié)的抗寒性。從整體來(lái)看，東農(nóng)冬麥1號(hào)各器官的相對(duì)電導(dǎo)率明顯低于濟(jì)麥22，說(shuō)明東農(nóng)冬麥1號(hào)在越冬期間膜的傷害性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于濟(jì)麥22，其抗寒性更強(qiáng)。

2.2 半致死溫度的計(jì)算

利用相對(duì)電導(dǎo)率，擬合Logistic方程，能夠確定植物的半致死溫度（LT50）[1]。早在1986年，朱根海等人就對(duì)小麥、柑桔、蔬萊等多種植物進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)用電導(dǎo)法配以Logistic方程求拐點(diǎn)溫度，準(zhǔn)確地確定了這些植物組織的低溫半致死溫度，并且認(rèn)為半致死溫度（LT50）可作為植物抗寒性的重要指標(biāo)之一[2]。

本研究采用東農(nóng)冬麥1號(hào)的主要越冬器官分蘗節(jié)和濟(jì)麥22的分蘗節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)分蘗節(jié)組織在不同低溫處理下相對(duì)電導(dǎo)率隨溫度變化配以Logistic方程計(jì)算其半致死溫度：

（2）濟(jì)麥22半致死溫度

同理，計(jì)算濟(jì)麥22分蘗節(jié)半致死溫度。經(jīng)轉(zhuǎn)化相對(duì)電導(dǎo)率 與處理溫度x之間呈線性關(guān)系，按照最小二重法求的參數(shù)lna和b。b=-0.1019，lna=1.3285，所以a=3.7752。因此可以求得Logistic方程：

方程中，Y為低溫處理下的相對(duì)電導(dǎo)率；x為處理溫度；K、a、b為參數(shù)，K為y的最大極限值；b反映了x與y 之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；a表示曲線對(duì)原點(diǎn)的相對(duì)位置。東農(nóng)冬麥1號(hào)的半致死溫度為L(zhǎng)T50=-20.67（R=0.97）；濟(jì)麥22的半致死溫度為L(zhǎng)T50=-13.04（R=0.95）。

半致死溫度（LT50）是指一半的試驗(yàn)材料臨界死亡的溫度。分蘗節(jié)是東農(nóng)冬麥1號(hào)越冬的主要重要器官。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降至0℃以下時(shí)，東農(nóng)冬麥1號(hào)的分蘗節(jié)積累大量滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，為越冬做好充分的準(zhǔn)備。理論計(jì)算得到東農(nóng)冬麥1號(hào)半致死溫度為-20.67℃，濟(jì)麥22半致死溫度為-13.04℃。這從另一個(gè)角度證明東農(nóng)冬麥1號(hào)的抗寒性強(qiáng)于濟(jì)麥22，并且在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于土層厚度、種植方法及雪層厚度對(duì)小麥的保護(hù)，其能抵抗的溫度會(huì)更低。

3 結(jié)論與討論

當(dāng)植物處于低溫脅迫下，最先受到傷害的是膜系統(tǒng)，細(xì)胞膜半透性喪失，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，細(xì)胞膜損傷越重，電解質(zhì)滲出率越高，因此，通過(guò)測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率來(lái)確定植物的凍害程度[3]。近年來(lái)，利用相對(duì)電導(dǎo)率研究葡萄、蓮霧、楊桃抗寒性的報(bào)道很多[4]。這些相關(guān)研究表明生物膜與植物抗寒性關(guān)系密切，電解質(zhì)滲透率可以反映細(xì)胞膜受傷害的程度。許多實(shí)驗(yàn)證明，相對(duì)電導(dǎo)率與處理溫度之間呈“S”形變化，當(dāng)電導(dǎo)率超過(guò)50%時(shí)的處理溫度就是用Logistic方程計(jì)算得到的半致死溫度[5]。本研究中，越冬期間東農(nóng)冬麥1號(hào)的細(xì)胞膜透性傷害結(jié)果與上述研究相同。在自然降溫期間電導(dǎo)率與處理溫度呈明顯的“S”曲線變化。當(dāng)電解質(zhì)滲出率在25%以下時(shí)，葉片受凍程度較小，當(dāng)溫度降至-25℃時(shí)，兩個(gè)品種小麥電解質(zhì)滲出率達(dá)50%以上，葉片發(fā)生不可逆凍害，2～3天地上部分干枯、死亡，與受凍形態(tài)觀察結(jié)果一致。濟(jì)麥22葉片、根、分蘗節(jié)的的電解質(zhì)滲出率均高于東農(nóng)冬麥1號(hào)，表明越冬期間濟(jì)麥22的細(xì)胞膜傷害率大于東農(nóng)冬麥1號(hào)，并利用Logistic方程計(jì)算得到東農(nóng)冬麥1號(hào)的半致死溫度為-20.67℃，濟(jì)麥22的半之死溫度為-13.04℃，說(shuō)明東農(nóng)冬麥1號(hào)的抗寒性更強(qiáng)，這與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果吻合，為冬小麥抗寒性研究提供了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙明明，彭方仁，魯?shù)?，?以電導(dǎo)法配合Logistic方程確定不同冬青抗寒性[J]. 林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2012，26（3）：68-70.

[2] 朱根海.應(yīng)用Logistic方程確定植物組織半致死溫度的研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，l986（3）：11-16.

[3] 張鵬翀，王挺，劉錦，等.電導(dǎo)法配合Logistic方程測(cè)定5種高架綠化植物的抗寒性[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，（19）：49-54.

[4] 任惠，王小媚，劉業(yè)強(qiáng)，等.應(yīng)用電導(dǎo)率法和Logistic方程測(cè)定楊桃枝條抗寒性的研究[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，29（3）：662-667.

[5] 令凡，李朝周，回振龍，等.應(yīng)用電導(dǎo)率法及Logistic方程測(cè)定油橄欖品種的抗寒性[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，（1）：13-17.