基于电阻抗图谱测定桃树抗寒性的研究

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桃是我国重要的果树之一。近年来,品种更新换代日趋加快,培育环境适应性强的新品种对于促进新品种的更新具有重要意义。抗寒性是反映桃树品种栽培性状优劣的重要指标之一。在生产中进行抗寒性验证需要的时间较长,而且容易面临较大经济损失的风险,因此,建立一种桃树抗寒性的早期快速鉴定方法,对缩短育种年限以及实现适地适栽具有重要的现实意义。本试验以生产中表现抗寒性较强、中等、较弱的10个桃品种为试材,在应用电解质渗透法测定桃树枝条抗寒性的基础上,进一步利用电阻抗图谱法测定了抗寒锻炼和脱锻炼期间冷冻处理和未经冷冻处理的4个参数(胞外电阻率re、胞内电阻率ri、弛豫时间τ、弛豫时间分布系数ψ)变化,并研究了其与抗寒性的关系,旨在找到评价桃树抗寒性的简便方法,为新品种的早期鉴定以及适地栽培提供理论依据;同时研究了枝条含水量、可溶性糖、淀粉及游离脯氨酸等生理指标与抗寒性的关系。主要研究结果如下:1.研究了不同时期未经冷冻处理枝条电阻抗图谱与抗寒性(电导法测定枝条冷冻半致死温度)的关系,结果表明:未经冷冻处理的桃树枝条的弧始终为单弧,随着抗寒锻炼的加深,枝条的抗寒性逐渐增强,弧逐渐变大,抗寒锻炼末期达到最大,高频电弧更为明显。随着脱锻炼的进行,枝条的抗寒性逐渐减弱,弧逐渐变小,脱锻炼末期达到最小,EIS图谱反映了枝条抗寒性的季节变化。同时研究也表明随着抗寒性的增强,在相同频率下电抗值降低,电阻值增大,在抗寒锻炼末期抗寒性强的品种EIS弧大于抗寒性较弱品种的EIS弧。10个品种EIS弧的大小与生产上抗寒性强弱表现一致。2.研究了不同时期未经冷冻处理枝条的电阻抗(EIS)参数与其抗寒性(电导法测定枝条冷冻半致死温度)的关系。结果表明:抗寒锻炼期间,10个桃品种胞外电阻率re与抗寒性呈负相关(R2=0.521~0.991,r=-0.722~-0.995**),胞内电阻率ri与抗寒性呈负相关(R2=0.501~0.995,r=-0.708~-0.998**),弛豫时间与抗寒性呈正相关(R2=0.571~0.989,r=0.756~0.995**);脱锻炼期间,10个桃品种胞外电阻率re与抗寒性也呈负相关(R2=0.406~0.961,r=-0.637~-0.981**),胞内电阻率ri与抗寒性呈负相关(R2=0.484~0.963,r=-0.696~-0.981**),弛豫时间与抗寒性呈正相关(R2=0.348~0.978,r=0.590~0.989**)。上述研究表明可用弛豫时间τ,胞外电阻率re和胞内电阻率ri作为预测桃抗寒性参数。对EL法测定的半致死温度与未经冷冻处理桃枝条EIS参数进行通径分析表明未经冷冻处理桃枝条胞外电阻率re、胞内电阻率ri、弛豫时间对桃树抗寒性响应较高。3.研究了不同时期冷冻处理电阻抗参数法与电解质渗透法测定抗寒性的关系,结果表明:冷冻处理后胞外电阻率re(抗寒锻炼期间r=0.824*~0.998**,脱锻炼期间r=0.848*~0.994**)、胞内电阻率ri(抗寒锻炼期间r=0.821*~0.991**,脱锻炼期间r=0.855*~0.989**)、弛豫时间τ(抗寒锻炼期间r=0.782~0.986**,脱锻炼期间r=0.886*~0.997**)、弛豫时间分布系数(抗寒锻炼期间r=0.639~0.996**,脱锻炼期间r=0.773~0.997**)与电解质渗透法测定抗寒性相关性较高,因此电阻抗4个参数都可以作为估测桃枝条抗寒性的重要参数。通过电阻抗参数法和电解质渗透法测得抗寒性的通径分析,经冷冻处理枝条的EL法与胞外电阻率re、胞内电阻率ri、弛豫时间、弛豫时间分布系数测定抗寒性关系具有较高的一致性,但EL法与胞外电阻率re相关性和一致性最高。因此EIS(re)、EIS(ri)、EIS(τ)、EIS()是测定冷冻处理桃树枝条抗寒性的重要参数,EIS(re)是测定冷冻处理桃树枝条抗寒性的最佳参数。4.通过电导法和电阻抗四个参数测得抗寒性比较分析,结果表明:在桃树抗寒锻炼后期和脱锻炼前期抗寒性较强时,用EIS法和EL法测得10个品种抗寒性,与生产上各品种抗寒性强弱表现一致。5.随着抗寒锻炼的进行,各品种枝条内可溶性糖和脯氨酸含量不断升高,含水量不断下降。抗寒锻炼末期,可溶性糖含量和脯氨酸含量达到最高;含水量达到最低。随着脱锻炼的进行,各品种的可溶性糖含量不断降低;脯氨酸含量呈现先上升后下降的变化趋势;含水量不断升高;脱锻炼末期,可溶性糖含量和脯氨酸含量达到最低;含水量达到最高。低温胁迫时,抗寒性强的品种其可溶性糖含量高于抗寒性弱的品种。可溶性糖的含量与抗寒性存在正相关。抗寒性较强的品种在抗寒锻炼期间脯氨酸含量变化幅度较大;而抗寒性较弱的品种抗寒锻炼期间上升幅度较小,抗寒性较弱的品种脯氨酸含量较抗寒性强的品种低。各品种在低温胁迫期间含水量的差异较大,在相对高温的环境下枝条内含水量差异较小,这与各品种抗寒性变化一致。抗寒性强的桃树品种较抗寒性弱的桃树品种淀粉含量高。
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