17个甘蓝型油菜品种抗寒性的电导法测定

黄虎兰，曹钟洋，汤 彬，宁祖良，崔志斌，周媛平

（1. 湖南省作物研究所，湖南 长沙410125；2. 桃江县桃花江镇农业综合服务站，湖南 桃江413400）

在全球气候变化背景下，低温成为影响油菜生长发育和产量的重要环境因子，而品种抗寒性鉴定是抗寒种质创新和抗寒品种选育的基础。膜系统是冻害的原始部位[1]；因为低温胁迫能引起植物细胞膜透性的明显改变，导致溶质外渗，所以质膜的透性变化可显示细胞膜结构和功能的受损程度[2]。测定植物组织的电解质渗出率估测其受害程度已有数十年的历史[3]，Sukumaran 等通过对马铃薯的研究，提出以电解质50%温度为半致死温度[4]。朱根海等[5]用电导法配以Logistic 方程求拐点温度作为组织半致死温度;此法简便迅速，精确度高，已为许多作物抗寒性研究所采用[5-8]。细胞膜相对透性和甘蓝型油菜品种的抗寒性显著相关，运用电解质外渗率可以测定甘蓝型油菜的抗寒力[9-10]，但是以此测定值对不同甘蓝型油菜品种进行抗寒性评价，从而指导生产确定品种适宜的推广区域，国内还未见报道。根据《现代植物生理学实验指南》[11]和新版《植物生理学实验指导》[12]的电导率测定方法，本项研究采用电导法对17个甘蓝型油菜品种在不同低温下细胞膜透性改变情况进行研究，然后配用Logistic 方程求拐点值，确定各品种临界致死温度，为甘蓝型油菜抗寒品种选育及品种适宜的推广区域选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

该项试验材料为沣油792、沪油21、中农油2008、德油8 号、沣油730、沣油682、中双11 号、中双4 号、华油杂9 号、浙双3 号、沣油958、华湘油12 号、秦优9 号、沣油520、沣油5103、沣油737、华航901，计17个甘蓝型油菜品种。试验地土壤为壤土，肥力中等，一般管理水平。

1.2 样品处理与测定

试验于2012～2013年冬季进行，材料均采自湖南省作物研究所油菜试验地内。采集叶片时，取油菜苗同一部位（倒第5 叶）完整的功能叶片。2013年1月8日采集供试材料叶片，先用0.1%洗衣粉液快速洗去叶面污物，后用自来水反复冲洗干净；纱布擦干后，避开大叶脉用直径1cm 打孔器打取圆片，去离子水漂洗3 次，在滤纸上吸干，任意取10个圆片作为一组，共6 组；投入试管中，设3 次重复，分别置于2℃、0℃、-3℃、-6℃、-9℃、-12℃的冰箱内冷冻处理24h，以2℃处理作为对照（此时自然环境温度约为2℃左右）；解冻2h 后，每个试管加入30ml 去离子水，加盖静置24 h，期间震荡几次，后用SevenEasy 电导仪测定第一次组织外渗液电导率值；然后将试管置于SHA-C 水浴恒温振荡器中沸水浴30min，取出静置12h 后，加去离子水补充至煮前刻度，再次测定其电导率。

1.3 计算方法

电解质外渗率是反映植物伤害程度的重要指标，电解质外渗率越高，则植物受到的伤害就越重[13]，同时用Logistic 方程求出各试验材料的拐点温度，即电解质外渗率为50%时的临界致死温度，以该值作为各试验材料抗寒力评价的参考指标[6]。

2 结果与分析

2.1 电解质的电导率和外渗率

各试材低温处理及煮沸后浸出液的电导率及换算后电解质外渗率结果表明（表1），随处理温度的降低，各参试品种的电解质的电导率逐渐增加，其外渗率也随之增大；表明温度越低，对细胞膜造成的损伤越大，细胞膜透性增大，导致细胞内电解质外渗率也增大[14]；这与电导法测定抗寒力的基本理论相吻合。但当温度从2℃降到0℃时，有3个品种的外渗率随着温度的下降而下降，只是表明适时适度的低温锻炼对个别油菜品种的抗寒性有增强的作用；在0℃处理时，电解质外渗率在-12.56%～21.46%之间，离50%的临界致死生理指标还相距较远，由此可见以上所有油菜品种在0℃低温处理下均不会被冻伤或致死；当温度降至-9℃～-12℃范围内，这17个品种的电解质外渗率变化趋于平缓状态，表明膜透性已经完全破坏。

表1 电导率测定及电解质外渗率

2.2 临界致死低温

根据湖南旬极端气温，从临界致死低温来看，这17个甘蓝型油菜品种大体可以分为3 类：

（1）较不耐低温油菜类型指临界致死低温高于-4℃的品种：沣油737、沣油5103、华航901；它们的临界致死温度都在-4℃～-3.59℃之间，其临界致死低温见表1，可耐短时间-3℃的低温处理。

（2）中等耐低温油菜类型指临界致死低温在-5℃～-4℃之间的品种：沣油520、秦优9 号、华湘油12 号、沣油958、浙双3 号；它们的临界致死温度都在-5℃～-4℃之间。从表1 来看，在-3℃和-6℃两个处理之间，随着温度的下降，这5个品种组织电解质外渗率有一急剧升高的过程，是膜透性遭受低温伤害的敏感区域；当温度低于-6℃时，电解质增加趋于平缓，膜透性完全破坏。

（3）较耐低温油菜类型指临界致死低温低于-5℃的品种：华油杂9 号、中双4 号、中双11 号、沣油682、沣油730、德油8 号、中农油2008、沪油21、沣油792；这9个品种的临界致死低温都低于-5℃。沣油792 的临界致死低温为-7.16℃，沪油21 的临界致死低温为-6.64℃，均可耐短时间-6℃低温处理。在-6℃时，沣油792 电解质外渗率为43.29%，沪油21 的电解质外渗率为42.22%，均低于50%临界致死生理指标。由此可见，沣油792 和沪油21 在-6℃下仍不会被冻伤致死，其抗寒力在所有材料中最强。

3 结论与讨论

从抗寒性试验可知，华航901 的抗寒性最弱，可耐短时间-3.59℃的低温，沣油792 的耐寒性最强，可耐短时间-7.16℃的低温，这17个油菜品种的抗寒性由强到弱依次为：沣油792、沪油21、中农油2008、德油8 号、沣油730、沣油682、中双11 号、中双4 号、华油杂9 号、浙双3 号、沣油958、华湘油12 号、秦优9 号、沣油520、沣油5103、沣油737、华航901。

（1）在该项研究中，因未知17个油菜品种间的抗寒力差异，而各参试品种本身的电解质总渗出量不同，在常温下（对照）的电解质渗出量也可能不同，这些数据与试验品种的抗寒性无直接的相关性，为克服品种间电解质外渗量不同引起的误差，达到准确鉴定的目的，电解质外渗率的计算方法采用公式：

[（样品低温处理后电导率-对照电导率）/（样品煮沸后电导率-对照电导率）]×100 来计算[15]。

（2）在整个越冬过程中，油菜抗寒性并非维持在同一水平，它的变化与外界最低气温关系密切。10℃以下低温对提高抗寒性均有效果；当温度在0℃及0℃以下时，使抗寒性达到最高程度；当气温回升，抗寒性便迅速减弱[9]。胡圣武等[10]研究表明：甘蓝型油菜抗寒性的季节变化大致分为3个阶段，在抗寒性保持阶段进行品种抗寒性鉴定，结果才可靠。为了准确评价各品种的抗寒性，该项实验于抗寒性保持阶段（2013年元月8日），取同一部位完整功能叶片（倒第5 叶）[9]对上述17个甘蓝型油菜品种进行抗寒性测定。

（3）油菜低温冻害主要发生在越冬期间。根据湖南气象资料记载，湖南旬极端最低气温一般为-2℃左右，湘北局地（环洞庭湖区）可达-5℃～-4℃。通过临界致死低温，评价各油菜品种的抗寒能力，上述17个油菜品种，前9个品种可在湖南自然越冬，后3个品种在湖南推广宜避开湘北地区，中等耐低温的5个品种在湖南湘北地区推广时宜采取有效的栽培技术措施来控制低温冻害。

（4）2008年1月，湖南出现了50年不遇的低温冻害，湖南省作物研究所试验区内出现了-5.9℃的极端低温；2月笔者对田间栽种的油菜德油8 号、中双4 号、华油杂9 号、浙双3 号、秦优9 号5个品种以及正在参加组合比较的沣油792、丰油730、沣油682、沣油958、沣油520、沣油5103、沣油737 进行了冻害调查；调查标准按照刘后利[16]的方法进行。调查结果显示：除德油8 号、中双4 号、沣油792、丰油730 外，有8个品种及组合发生了低温冻害；通过相关性鉴定，田间冻害指数与室内冷冻试验得出的低温半致死温度呈高度相关，相关系数为0.890 564（P=0.000 103），达极显著水平（未发表数据），表明电导法测定油菜抗寒力是比较可靠的。

（5）目前油菜防冻技术措施落后，如冬前灌水、秸秆覆盖等措施在生产中很难实施，发生了相关部门即使及时发布冻害预警，但农户并不愿意采取相关措施的现象；加之近年来持续的暖冬，导致油菜在区域试验中缺乏抗冻鉴定；以及相关的冻害抗性研究和品种选育在国内还不系统。为应对今后可能发生的冻害，应加强这方面的研究[17]。

[1]Lyons J M.Chilling in jury in plant[J].Ann.Rev.Plant Physiol.,1973,24:445-466.

[2]Chan H J.Electroly teleakage and ethy lene production in duced by chilling in jury of papayas[J].Hort Science,1985,20(6):1070-1072.

[3]Dexter S T.WETottingham,I.F.Graber.Investi gations of the hard in ess of plants by measure ment of elec trical cond uctivity[J].Plant Physiology,1932,7:63-78.

[4]Sukumaran N P,WeiserC J.Method of Determining Cold Hardiness by Electrical Conductivity in Potato[J]. Hort Science,1972(7):467～468.

[5]朱根海,朱培仁.小麦抗冻性的季节变化以及温度对脱锻炼的效应[J].南京农学院学报，1984,2（2）：19-16.

[6]骆建霞，史燕山，张旭，等.电导法对8种地被植物抗寒性的测定[J].天津农学院学报，2005,12（3）：10-13.

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

[8]张菊梅，王海洋，覃建美.电导法对蕨类抗寒性的测定[J].西南大学学报（自然科学版），2007，29（12）：81-84.

[9]宋良图，宋国良，陶汉之.电导法测定甘蓝型油菜抗寒性的初步研究[J].安徽农业科学，1991年第1（总第47）期：46-51.

[10]胡胜武，黄继英，徐爱遐，等.甘蓝型油菜抗寒性与某些渗透物质的关系[J].西北农业学报，1994,3（1）：24-28.

[11]中国科学院上海植物生理研究所，上海市植物生理学会.现代植物生理学实验指南[M].北京：科学出版社，1999:302-303.

[12]陈建勋，王晓峰.植物生理学实验指导（第二版）[M].广州：华南理工大学出版社，2006:64-66.

[13]张 娟，徐 坤，孙 杰.番茄不同砧木材料幼苗对低温胁迫的反应[J].西北农业学报，2004,13（2）：104-108.

[14]Mc Kay H M.Electroly teleakage from fine roots of coniferseed lings:a rapidindex of plant vitality following coldstorage[J].Canadian Journal of Forest Research,1992.22:1371-1377.

[15]陈能武.电导法在甘蔗抗寒性鉴定中的应用[J].甘蔗糖业，1990，（6）：14-20.

[16]刘后利.油菜的遗传育种[M].上海科学技术出版社，1985:581.

[17]张学坤，张春雷，廖星，等.2008年长江流域油菜低温冻害调查分析[J].中国油料作物学报，2008,30（1）：122-126.