淹水胁迫对湖北海棠生长及叶绿素荧光动力学的影响

【目的】评价湖北海棠耐涝性,并从色素含量和叶绿素荧光动力学角度分析其耐涝机制。【方法】通过人工模拟淹水胁迫,对淹水胁迫过程中湖北海棠生长形态、叶片外观及叶绿素快相荧光动力学特征进行分析。【结果】(1)淹水处理显著抑制湖北海棠的生长,但淹水30~200 d苗木成活率仍为100%。(2)淹水后叶色转红,叶绿素与类胡萝卜素(Car)和花青素(Anth)的相对含量比值(m_(Chl)/m_(Car+Anth))显著下降。(3)进行叶绿素荧光动力学观测发现,处理叶片在O相的初始荧光F_o显著高于对照,在P相的最大荧光F_m显著低于对照,且淹水后在J相处的可变荧光V_j升幅(3.4%~9.0%)大于K相处的可变荧光V_k升幅(3.8%~11.6%)。随着淹水时间的延长,叶片单位面积的反应中心数目(RC/CSm)和PSⅡ电子受体库容量(S_m)显著降低,电子由Q_A向Q_B的传递过程受抑制,导致PSⅡ向PSⅠ的电子传递能力降低(Ψ_o和φ_(Ro)),最终表现为综合性能参数(PI_(total))受到显著抑制,而叶片的热耗散(DI_o/CS_m)显著递增。【结论】淹水胁迫显著抑制湖北海棠生长,但并不致死,因此可认为其具备一定的耐水淹能力。虽然淹水对湖北海棠叶片PSⅡ电子受体侧的影响大于供体侧,但叶片可通过增加热耗散比及Car和Anth相对含量比例来降低激发能的产生,以及过剩激发能的伤害,从而提高其耐水淹能力。     

‘紫王子’海棠半同胞家系花色特征分析及选优

【目的】基于海棠基因库丰富的优良品种资源,初步探寻海棠花色遗传规律,并进行花色优株选评。【方法】对‘紫王子’海棠(Malus‘Purple Prince’)为母本的自由授粉子代半同胞家系进行花色变异分析。采用X-Rite色差计测定了44株子代半同胞家系大蕾期(S_1)、盛开期(S_2)、末花期(S_3)3个阶段的花色,分析了家系间的花色关系及色彩动态变化规律。【结果】S_1—S_3阶段,44株半同胞家系单株花色在3个维度方向(L~*、C~*、h~*)的变化均具有规律性:L~*值(亮度)呈上升趋势,且高亮度单株居多[S_1(45.45%)→S_2(77.27%)→S_3(84.09%)];C~*值呈持续下降趋势;h~*值呈上升趋势,即分布在红色区域的单株权重在开花进程中逐步下降。整个半同胞家系在遗传距离16和13处可分为3大色系(白色系、粉色系、红色系)和6个子色系,其中子代中白色系所占比重最大为68.2%。与疑似父本群体(97份种质)对比,半同胞家系群体花色稳定性更强,花色亮度更优,但色彩饱和度较低。在3大色系中,白色系从高亮度、高饱和性及色彩高稳性角度筛选出1株优株(株系号5033),粉色系从色彩高稳性和高饱和性角度筛选出1株优株(株系号5019),红色系从高亮度、高饱和性和色彩高稳性角度筛选出1株优株(株系号5032),优株花色观赏价值高于资源圃品种。【结论】通过自由授粉,‘紫王子’海棠子代群体的遗传基础被大大扩展,花色稳定性等的育种改良效果明显。     

观赏海棠新品种‘洛可可女士’

洛可可女士’(Malus ‘Luokeke Nüshi’)系‘紫王子’海棠(M. ‘Purple Prince’)自由授粉子代选育的海棠新品种。伞形花序,半重瓣花朵(10枚),花型深杯型,酷似女士裙摆。花蕾紫红色,花朵亮红紫色且色彩稳定。花朵直径5.0 cm,花瓣椭圆形,排列方式重叠。植株树势中,树形开张。始花期较早,花期较长(8～10 d)。抗病虫害能力较强。     

3个观赏海棠半同胞家系子代叶色动态分析与初选

【目的】探讨观赏海棠自由授粉子代苗期叶色变异规律,为半同胞家系育种及海棠新品种选育提供参考。【方法】以3个绿叶观赏海棠品种(‘冬金'、‘冬红'和‘红珠宝')为母本的自由授粉半同胞家系子代为试材,采用Minolta色差仪对120株半同胞家系子代不同叶位叶片色彩进行动态测定,进行叶色动态变化研究及优选。【结果】①基于5—8月子代上叶位L^*、C^*、h°色彩参数进行CIELCH色空间动态分布图的构建,发现 ‘冬金' 家系子代叶色参数位点最为分散,叶色最为丰富,子代中出现母本不具有的亮绿色和红色叶片。②基于5月子代上位叶色彩参数(L^*、C^*、h°),构建叶色聚类分析图,发现在欧式距离19水平上可将子代划分为两大色系类群和 5 个子色系类群,即绿色系(包括褐绿色、深绿色和亮绿色)和红色系(包括紫红色和棕红色),其中绿色系占比92.5%。③基于聚类分析结果及色彩参数分别构建绿色系和红色系子代评价体系,绿色系中从高亮度、高饱和度及色彩稳定性角度优选出 ‘冬金' 家系的‘A03'、‘A09', ‘冬红' 家系的‘D21'和 ‘红珠宝' 家系的‘C10'、‘C26'、‘C29', 红色系从低色调角和色彩持续性角度优选出‘冬金' 家系的‘A37',优株叶色观赏性优于资源圃品种。【结论】通过自由授粉,观赏海棠半同胞子代群体遗传基础大大增加,叶色多样性得以提高; 以参数色空间作为优选评价方法,更为直观可视化,可用作观赏海棠实践生产及新品种选育等。     

5个观赏海棠品种光合特性的研究

【目的】探究观赏海棠光合生理特性与生长之间的关系,为有效引种和培育不同需光特性的观赏海棠新品种提供理论依据。【方法】以5个生长速度不同的观赏海棠品种(‘薄荷糖'、‘百夫长'、‘玛丽波特'、‘长虹'和‘丽莎')1年生嫁接苗为试材,对其生长指标及其光合日变化规律和光响应曲线进行测定。【结果】①生长速度的快慢与最大净光合速率(P_n,max)的大小呈显著正相关,生长越快,P_n,max越大; 5个品种P_n,max大小顺序依次为:‘丽莎'>‘长虹'>‘玛丽波特'净光合速率>‘百夫长'>‘薄荷糖'。②‘玛丽波特'净光合速率日变化规律呈双峰型,这种“光合午休”现象是由气孔限制因素所引起,而其他4个品种的日变化均呈单峰型。③各海棠品种光补偿点(P_LCP)均大于20 μmol/(m²·s),表现为阳性植物特征,但其需光性不同,P_LCP的范围为27～67 μmol/(m²·s),光饱和点P_LSP的范围为574～976 μmol/(m²·s)。其中‘丽莎'为低P_LCP高P_LSP类型,属于对光环境适应性强的品种,表现出较高的生长量,可栽植的地区比较广泛。‘薄荷糖'为高P_LCP低P_LSP的类型,属于对光环境适应性较窄的品种,表现出较低的生长量,可栽植地区的范围比较窄。【结论】5个观赏海棠品种的生长量指标和最大净光合速率(P_n,max)之间呈显著正相关,因此,笔者认为,可以将P_n,max作为早期估测观赏海棠生长量的参考指标之一,以指导观赏海棠的良种推广应用、生产实践及新品种选育等。     

‘紫王子’海棠半同胞家系苗期表型特征分析

【目的】基于海棠种质基因库优良品种资源丰富的优势,开展了以‘紫王子’海棠(Malus‘Purple Prince’)为母本的自由授粉子代试验研究,探索其半同胞家系表型特征及育种成效。【方法】运用Shannon-Wiener(H'R)及Pielou(ER)等指数进行14个性状的表型多样性比较,采用频率分布函数法进行亲子代间性状变异趋势及超亲性分析,通过层次分析法(AHP)进行表型性状综合评价。【结果】在表型多样性方面,‘紫王子’海棠半同胞家系14个性状的H'R平均值比疑似父本群体提高了13%,其中地径生长量、分枝数、完全功能叶颜色的H'R和ER超过疑似父本群体23.8%~53.2%。在遗传改良方面,与疑似父本群体相比,半同胞家系中综合性状得分高的优株比例下降了37.0%,紫红叶优株和速生优株的比例分别下降了14.9%和37.5%,但枫叶型、分枝多、通直度高、耐热性强的优株比例分别增加了12.6%、48.3%、28.7%和18.5%;与母本相比,7.8%的优株综合性状得分超过母本;此外,有些单株综合得分略低于母本,但部分单一性状表现比较突出,如F113和F60优株的新叶为鲜见的亮红色,F35和F108优株的叶片为枫叶型,观赏效果佳。【结论】尽管自由授粉降低了优株比例,但有效扩大了子代群体的遗传基础,对部分性状的遗传改良具有明显的效果。     

夏季淹水胁迫对北美枫香苗木叶色及光合荧光特性的影响

【目的】评价北美枫香(Liquidambar styraciflua)耐涝性,并从叶色与色素、光合荧光等生理指标间的协同性分析其耐涝机理,为沿海和涝害地区耐水湿观赏树种的筛选提供参考。【方法】模拟中国南方洪水季节性发生的特点,在夏季高温期间,对北美枫香1年生扦插苗进行60 d的户外盆栽淹水处理,分析其在淹水过程中生长、叶色(色彩参数与色素比例)及光合特征[净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和胞间CO₂浓度(C_i)]、叶绿素荧光动力学特性[单位叶面积反应中心数(N_RC/CSm)单位叶面积热耗散的能量(E_DIo/CSm)、PSⅡ捕获能量从Q_A传递到Q_B的效率(ψ_O)、电子传递的量子比率(φ_Eo)、受体侧末端电子受体的量子产额(φ_Ro)、综合性能指数(I_total)]的动态变化趋势,并根据各指标峰谷值出现时间分析指标间的协同性。【结果】①淹水持续60 d并未对北美枫香的生长产生抑制作用,苗木的成活率能达到90%以上。②叶色参数结果显示,随着淹水时间的延长,色调角h值呈现显著下降趋势,40 d后,叶片由绿色相域转变为红色相域(h<90°)。③叶片色素相对含量比值结果显示,随着淹水时间的延长,处理的叶片叶绿素与花青素及类胡萝卜素相对含量的比值[Chl/(Anth+Car)]呈现下降趋势。20 d后,处理Chl/(Anth+Car)的值显著低于对照(CK),在40 d后,Chl/(Anth+Car)的值小于1(胡萝卜素和花青素相对含量占据主要地位),这与叶片外观色彩参数变化表现出同步性。④处理与CK叶片光合气体交换参数变化趋势整体相似,P_n与C_i均呈现下降—上升—下降趋势,T_r与G_s均呈现下降趋势;在淹水初期(0~20 d)处理与CK各光合参数值差异不显著,但在淹水中后期(20 d后),处理各参数值显著低于CK,且二者差异整体呈现增大趋势。⑤光响应曲线特征表明,处理在各光强下的P_n显著低于CK,且随着淹水时间的延长,处理与CK的P_n差值越大,表现出较低的光能利用率。⑥叶绿素荧光动力学参数表明,淹水30 d后,叶片反应中心数目(N_RC/CSm)和光系统PSⅡ向PSⅠ的电子传递能力(Ψ_o、$φ_{Ro}$和$φ_{Ro}$)均显著下降,叶片的热耗散($E_{\text{DIo/CS m}}$)显著上升,最终导致PSⅡ综合性能指数显著下降。【结论】北美枫香具有较强的短期耐水淹能力,尤其在淹水20 d内,各指标均优于CK;北美枫香主要通过增加叶片热耗散以及调节光合色素含量权重来减少激发能和过剩激发能产生的伤害,从而降低涝害程度;净光合速率、叶片色素比值及荧光参数之间存在协同性,各参数拐点出现的时间呈节律性变化,分别为20、30 及40 d,其中光合参数反应最为灵敏。     

外施植物生长调节剂对细柄阿丁枫扦插生根的影响

【目的】确定细柄阿丁枫扦插生根适宜的生长调节剂配方,了解其扦插生根机制,从而提高扦插成活率,建立其扦插繁殖技术体系。【方法】采用3种植物生长调节剂(IAA、NAA和GGR)的4种质量浓度(150、300、500和800 mg/L)处理3年生细柄阿丁枫实生苗嫩枝进行扦插试验,以清水处理(CK)为对照,对插穗生根进程、生根性状(生根率、平均根数、平均根长)、生根进程中营养物质(可溶性蛋白质、淀粉、可溶性糖)含量和氧化酶活性(过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、吲哚乙酸氧化酶(IAAO))进行动态测定。【结果】(1)植物生长调节剂对细柄阿丁枫扦插生根时间和生根性状具有极显著影响;(2)所有处理方法中,以300 mg/L NAA浸泡插穗2 h处理的扦插生根效果最佳,比CK提前12 d生根,生根率(78%)、平均根数(16.8条)、平均根长(4.27 cm)为CK的3.4倍、6.2倍和4.6倍;(3)插穗生根进程中营养物质含量和氧化酶活性各指标峰值或谷值出现的时间与不定根开始发生或大量发生的时间高度契合,这种节奏性的变化反映了生根进程与生理代谢之间的协同性。(4)300mg/L NAA处理枝条显著提高了氧化酶活性,加快了可溶性蛋白的积累速度和淀粉及可溶性糖的消耗速度。【结论】植物生长调节剂加快了营养物质的合成与代谢进程,提高了氧化酶的调节能力,所以加快了生根进程,并促进扦插苗生根。     

观赏海棠花期物候稳定性及其对温度变化的响应

【目的】研究多品种海棠初花期物候特征,探究花期与温度的内在联系,并在品种水平上揭示花期稳定性差异及变化规律。【方法】使用67个海棠品种的4年初花期物候数据对多品种海棠初花期稳定性进行分析,并使用多年的气象数据对多品种海棠初花期群组物候标准偏差(σ)的计算结果进行研究。【结果】2014—2016年多品种海棠初花期日期顺序与2013年的初花期均有较高的相关性。晚花期品种的σ值大于早、中花期σ值。早花期品种群与中花期品种群的σ值和开花前一年10月1日至12月1日期间小于6 ℃的天数呈显著负相关(P<0.05),而晚花期品种群σ值与开花前一年10月1日至开花当年2月1日期间小于4 ℃(P<0.05)及开花前一年10月1日至开花当年3月1日期间小于4 ℃(P<0.05)的天数呈显著负相关。【结论】低温对于海棠初花期稳定性有着重要影响:一方面,早、中花期品种相对于晚花期品种而言对低温需求更大,且休眠时间限制更加严格;另一方面,晚花期品种间初花期顺序的稳定性更低。     

基于切花应用的观赏海棠品种评价与筛选

【目的】发掘观赏海棠切花应用价值,促进相关产业的发展。【方法】运用层次分析法(AHP)对74个观赏海棠品种与1种的切花应用价值进行了综合评价,并通过绘制频率直方分布图进行切花品质性状稀缺性分析。【结果】花色、花型、着花密度、花径、瓶插寿命及开花率为海棠切花综合评价主要权重指标; 而重瓣、浓香、枝型优美为最稀缺的性状表现,可作为品种特异性判断依据。 ‘玛丽波特’、‘唐纳德’、湖北海棠等14个品种/种综合得分排序列前20%,为优良的观赏海棠切花品种/种,且其中‘当娜’、‘凯尔斯’、‘俏佳人’等6个品种还具有稀缺性状。此外,‘俏佳人’、‘芙蓉’、‘大卫’综合分值略低,但其个别性状表现突出,单列为观赏海棠特异品种。【结论】切花的综合应用价值是品种评价的基础,此外还应对特异性状有所考量,以提高评价结果的全面性。