杏品种花器官过冷却点及结冰点的研究

中国农业科学2008,41(4):1128-1133ScientiaAgriculturaSinica收稿日期：2007-01-10；接受日期：2007-03-12基金项目：国家自然科学基金项目（30471414）作者简介：孟庆瑞（1976-），女，河北沧州人，博士研究生。研究方向为抗寒生理和经济林栽培。E-mail：[e-mail]。通讯作者杨建民（1962-），男，教授，博士，研究方向为植物种质资源及抗性生理。Tel：[phone]；E-mail：[e-mail]杏品种花器官过冷却点及结冰点的研究孟庆瑞，王文凤，梁隐泉，聂庆娟，李彦慧，杜绍华，杨建民（河北农业大学园林与旅游学院，河北保定071001）摘要：【目的】弄清不同发育时期杏花、幼果过冷却点和结冰点变化，不同花器官过冷却点和结冰点的差异，为杏花期霜冻害机理的研究提供基础数据。【方法】以3个杏品种为试材，利用能准确模拟自然界霜夜降温过程的人工霜箱，测定不同发育时期花器官、幼果的过冷却点、结冰点，统计杏花器官受冻情况。【结果】随杏花发育进程的推移，3个杏品种自大蕾期至幼果期过冷却点、结冰点呈现明显上升趋势，表明抗寒力下降；不同品种、不同花器官过冷却点、结冰点存在差异，品种间表现为花器官过冷却点、结冰点越低，抗性越强，从过冷却点到结冰点的平均温度“跃升”值越大；过冷却点并不表示一个确定值，而是一个范围。花瓣过冷却点频率分布较雄蕊、雌蕊分散；杏花器官通过保持过冷却状态回避低温伤害，但对结冰十分敏感，一旦结冰，升温后花器官均受害而褐变。【结论】不同发育时期、不同品种不同花器官过冷却点和结冰点存在差异。关键词：杏树；花器官；过冷却点；结冰点；霜冻StudyonSupercoolingPointandFreezingPointinFloralOrgansofApricotMENGQing-rui,WANGWen-feng,LIANGYin-quan,NIEQing-juan,LIYan-hui,DUShao-hua,YANGJian-min(CollegeofLandscapeArchitectureandTourism,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071001,Hebei)Abstract:【Objective】Theaimofthisstudyistoprovidebasicdataforstudyonthemechanismoffrostbymakingclearthechangesofsupercoolingpoin(SCP)andfreezingpoint(FP)inflowerandyoungfruitatdifferentdevelopmentalstagesofapricot,andthedifferencesamongfloralorgans.【Method】Usinganartificialclimatechamber,SCPandFPinflowerandyoungfruitatdifferentdevelopmentalstageandthedegreeoffreezingdamageoffloralorgansinthreeapricotcultivarswerestudied.【Result】Withthedevelopmentofflowerbuds,SCPandFPincreased,whichindicatedthatcoldresistancedecreased.SCPandFPvariedwithdifferentfloralorgans.Fordifferentapricotcultivars,thelowerSCPorFPoffloralorganswas,themoreresistancethecultivarhad,andthelagertheintervalbetweenSCPandFPwas.SCPwasnotaconstantvalue,butarange.ThefrequencyofSCPinpetalswasmoredispersingthanthatinstamensandpistils.Floralorganscouldmaintainasupercoolingstatetoavoidiceformation,buttheyweresensitivetofreezing.Oncefloralorgansfroze,theyturnedbrownafterthawing.【Conclusion】SCPandFPvariedwithdifferentdevelopmentalstagesanddifferentfloralorgans.Keywords:Apricot(PrunusarmeniacaL.);Floralorgans;Supercoolingpoint;Freezingpoint;Frost0引言【研究意义】近年来，由于“暖冬”现象而引起的晚霜危害在中国北方杏产区发生频繁，导致杏大面积减产，甚至绝收，给生产带来巨大损失[1~4]。因此，深入研究杏抗寒机理，对于选育优质、抗寒品种及预防晚霜危害具有理论和实际意义。【前人研究进展】关于杏霜冻害机理的研究已取得一定进展，如霜冻发生后对不同杏品种抗霜能力进行田间调查[5,6]，利用低温冰箱设置不同低温，研究霜冻对杏花器官、幼果生理生化和组织结构的影响[7~11]，或通过电导法配以Logistic方程推导的半致死温度（LT50），及根据田间4期孟庆瑞等：杏品种花器官过冷却点及结冰点的研究1129调查与百叶箱记录的最低温度建立关系确定杏花器官和幼果霜冻的临界温度[12~14]。但生产实际中杏花霜冻发生时期往往呈现不规律性，即霜冻害可能在杏花发育的不同时期发生，因此，研究杏花不同发育时期花器官及幼果抗霜的临界温度，对于深入研究杏霜冻害机理具有重要的意义。【本研究切入点】目前，关于杏花不同发育时期花器官、幼果抗霜的临界温度及抗寒性的研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】本试验采用能够准确模拟自然界霜夜降温过程的人工模拟霜箱[10,11,15]，以不同杏花器官、幼果为试材，研究杏花不同发育时期花器官、幼果的过冷却点和结冰点及对低温的反应。阐明杏花不同发育时期花器官、幼果的过冷却点、结冰点温度，为深入研究杏花期霜冻机理提供基础数据。1材料与方法1.1材料试材选自保定市满城绿龙杏生产园‘凯特’、‘金太阳’、‘红荷包’3个杏（PrunusarmeniacaLinn.）品种，树龄5～6年生。分别于大蕾期、初花期、盛花期、幼果期（盛花后9d），随机取每个品种东、西、南、北4个方向树冠中部的1年生中果枝组成混合样。试验采用单株小区，重复3次。1.2研究方法1.2.1过冷却点、结冰点的测定试验以大蕾期、初花期的杏花花瓣，盛花期的花瓣、雄蕊、雌蕊，及盛花后9d的幼果的外果皮为测定部位。取杏枝条置人工霜箱内[15]，将PT-100型热电偶温度传感器探头安置在待测部位上，温度传感器与FrosTem40数据采集系统和微机连接，计算机每10s扫描1次，自动连续记录数据、分析组织表面温度变化，绘制温度变化曲线，精度±0.3℃。模拟自然界霜夜降温过程，以1℃/0.5h的速度降温。试验设－1℃～－7℃7个温度，待温度降到设定值保持0.5h，之后模拟日出前后升温过程，在－1～1℃控制升温速度在1℃/0.5h。模拟升温到5℃以上，取出试验材料室内水培，24h后进行冻害调查。由温度曲线可确定过冷却点和结冰点（图1）。当温度降到一定程度时，花器官细胞溶液从液态转变为固态时释放潜热，温度骤然上升，温度变化曲线出现峰值跳跃，该峰的起点温度就是过冷却点（T1）。回升到一定温度后，冰晶核形成，温度不再上升，晶体增长，放热与吸热处于平衡状态，此时温度即结冰图1组织温度变化曲线Fig.1Variationcurveoftissuetemperatue点（T2）。1.2.2花器官冻害调查低温处理后，分别对受冻情况进行统计，花瓣、雄蕊、雌蕊肉眼观察呈水浸状并变褐色者统计为受冻害，未变褐色统计为正常。1.3数据统计数据处理采用SPSS统计分析软件进行。2结果与分析2.1不同发育时期花及幼果的过冷却点及结冰点对3个杏品种大蕾期、初花期和盛花期花瓣及幼果期幼果过冷却点、结冰点的研究结果（表1）表明，随花器官发育进程的推移，3个品种的过冷却点、结冰点呈上升趋势。3个品种幼果过冷却点和结冰点平均较大蕾期、初花期、盛花期花瓣高3.0℃、1.4℃、0.9℃，和2.6℃、1.4℃、0.8℃，不同物候期过冷却点、结冰点由低到高的顺序为大蕾期、初花期、盛花期、幼果期，即随发育进程的推移，花器官抗寒能力下降，方差分析差异达显著水平。由表1还可以看出，花器官不同发育时期中，3个品种的过冷却点、结冰点均表现为‘凯特’＞‘金太阳’＞‘红荷包’。根据对花器官发育不同时期过冷却点和结冰点温度的研究结果，3个杏品种抗寒能力由弱到强的顺序为凯特、金太阳、红荷包。2.2不同花器官过冷却点及结冰点从表2可见，盛花期花器官过冷却点变化范围－3.0℃～－4.2℃，结冰点变化范围在－2.0℃～－2.7℃。不同花器官过冷却点和结冰点也存在差异，花瓣、雄蕊、雌蕊过冷却点平均为－3.8℃、－3.4℃、－3.2℃，结冰点平均为－2.6℃、－2.1℃、－2.0℃，即花瓣过冷却点和结冰点最低，雄蕊次之，雌蕊最高，花瓣、雄蕊、雌蕊从过冷却点到结冰点的平均温度1130中国农业科学41卷表1不同发育时期花及幼果过冷却点和结冰点（℃，X±SE，n=20～30）Table1Supercoolingpointandfreezingpointinapricotflowersandyoungfruitsatdifferentdevelopmentalstages发育时期Developmentalstages过冷却点Supercoolingpoint(℃)结冰点Freezingpoint(℃)红荷包Honghebao金太阳Goldensun凯特Katy红荷包Honghebao金太阳Goldensun凯特Katy大蕾期Buds-6.3±0.02dC-6.0±0.06dC-5.2±0.07cC-4.6±0.19cC-4.4±0.12dC-4.0±0.18dC初花期Firstblossom-4.5±0.04cB-4.3±0.08cB-4.0±0.18bB-3.4±0.08bBC-3.1±0.02cB-3.1±0.08cB盛花期Fullblossom-4.2±0.03bB-3.6±0.08bAB-3.5±0.04bB-2.7±0.16abAB-2.4±0.07bAB-2.4±0.13bB幼果期Fruits-3.3±0.02aA-2.9±0.02aA-2.3±0.03aA-2.1±0.08aA-1.8±0.16aA-1.3±0.04aA同列数字后不同大、小写字母分别表示差异达0.01和0.05显著水平。下同Differentcommoncapitalandsmalllettersafterdatawithinthesamecolumnindicatethesignificancedifferenceat0.01and0.05levels,respectively.Thesameasbelow表2不同花器官过冷却点及结冰点（℃，X±SE，n=20～30）Table1Supercoolingpointandfreezingpointindifferentfloralorgansofapricot花器官Floralorgans过冷却点Supercoolingpoint(℃)结冰点Freezingpoint(℃)红荷包Honghebao金太阳Goldensun凯特Katy红荷包Honghebao金太阳Goldensun凯特Katy花瓣Petal-4.2±0.07bB-3.7±0.08bB-3.5±0.05bB-2.7±0.