崔红

摘 要：“以东农冬麦1号和济麦22的不同部位为试验材料，于不同温度下取样，测定电导率，拟合Logistic方程计算两种小麦的半致死温度，判断其抗寒性。研究结果表明：两种小麦的根、叶片、分蘖节的电导率随温度的降低均呈现上升的趋势，且根和叶片的电导率均高于分蘖节；从品种上看，东农冬麦1号各器官的相对电导率明显低于济麦22，通过拟合两种小麦的Logistic方程计算得到东农冬麦1号和济麦22的半致死温度分别为-20.67℃和-13.04℃，说明东农冬麦1号的抗寒性更强。

关键词：冬小麦；电导率；Logistic方程；抗寒性；半致死温度

东北地区位于北温带寒冷地区，属我国北方春麦区，倒春寒、春旱、产量不稳等因素严重影响该区春小麦的产量，成为限制该区春小麦种植发展的瓶颈问题，导致春小麦种植面积连年递减。因此，小麦的抗寒性一直是学者们研究的热门领域。培育抗寒小麦新品种，不仅可以减轻寒害损失，而且可以扩大小麦的种植面积，提高土地复种指数，从而满足我国日益增长的粮食需求。本试验通过对东农冬麦1号和济麦22低温胁迫下的电导率进行测定，并拟合Logistic方程计算半致死温度，旨在确定该品种小麦的抗寒性，为该品种的选育栽培和推广提供理论依据。

1. 试验材料与方法

1.1 试验材料

两个冬小麦品种，即强抗寒品种东农冬麦1号（DM）和相对弱抗寒品种济麦22（JM）（对照）均由东北农业大学小麦室提供。

1.2 试验方法

待小麦苗在大田中长到三叶期时参考自然温度变化，分别于5℃、0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃（分蘖节）取样。取样后，剪取分蘖节，然后将叶片和根剪成1cm的段，混匀，分别称取0.5g分装，用电导仪测定电导率。

2. 结果与分析

2.1 相对电导率的变化

从图1可见，在越冬期间济麦22叶片、根和分蘖节的相对电导率变化趋势基本一致，均随温度的降低呈现上升趋势。在-5℃～-15℃时，济麦22叶片的电导率处于一个较平稳的趋势；当温度降至-20℃以下时，由于济麦22的抗寒性较差，叶片受伤害的程度大，故相对电导率大幅度上升。图2所示的东农冬麦1号相对电导率中可以看出，在5℃～-15℃之间，小麦叶片、根的相对电导率变化趋势缓慢，当温度降至-20℃时，叶片与根的相对电导率突然变大，说明在-20℃时，东农冬麦1号叶片和根的伤害较大；东农冬麦1号的分蘖节受到的伤害最小，这是由于在小麦越冬期间，分蘖节中积累了大量的渗透调节物质，可大大提高分蘖节的抗寒性。从整体来看，东农冬麦1号各器官的相对电导率明显低于济麦22，说明东农冬麦1号在越冬期间膜的伤害性远远小于济麦22，其抗寒性更强。

2.2 半致死温度的计算

利用相对电导率，拟合Logistic方程，能够确定植物的半致死温度（LT50）[1]。早在1986年，朱根海等人就对小麦、柑桔、蔬莱等多种植物进行试验，应用电导法配以Logistic方程求拐点温度，准确地确定了这些植物组织的低温半致死温度，并且认为半致死温度（LT50）可作为植物抗寒性的重要指标之一[2]。

本研究采用东农冬麦1号的主要越冬器官分蘖节和济麦22的分蘖节进行试验。对分蘖节组织在不同低温处理下相对电导率随温度变化配以Logistic方程计算其半致死温度：

（2）济麦22半致死温度

同理，计算济麦22分蘖节半致死温度。经转化相对电导率 与处理温度x之间呈线性关系，按照最小二重法求的参数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为低温处理下的相对电导率；x为处理温度；K、a、b为参数，K为y的最大极限值；b反映了x与y 之间的对应关系；a表示曲线对原点的相对位置。东农冬麦1号的半致死温度为LT50=-20.67（R=0.97）；济麦22的半致死温度为LT50=-13.04（R=0.95）。

半致死温度（LT50）是指一半的试验材料临界死亡的温度。分蘖节是东农冬麦1号越冬的主要重要器官。研究发现当温度降至0℃以下时，东农冬麦1号的分蘖节积累大量渗透调节物质，为越冬做好充分的准备。理论计算得到东农冬麦1号半致死温度为-20.67℃，济麦22半致死温度为-13.04℃。这从另一个角度证明东农冬麦1号的抗寒性强于济麦22，并且在实际生产过程中，由于土层厚度、种植方法及雪层厚度对小麦的保护，其能抵抗的温度会更低。

3 结论与讨论

当植物處于低温胁迫下，最先受到伤害的是膜系统，细胞膜半透性丧失，细胞内电解质外渗，细胞膜损伤越重，电解质渗出率越高，因此，通过测定相对电导率来确定植物的冻害程度[3]。近年来，利用相对电导率研究葡萄、莲雾、杨桃抗寒性的报道很多[4]。这些相关研究表明生物膜与植物抗寒性关系密切，电解质渗透率可以反映细胞膜受伤害的程度。许多实验证明，相对电导率与处理温度之间呈“S”形变化，当电导率超过50%时的处理温度就是用Logistic方程计算得到的半致死温度[5]。本研究中，越冬期间东农冬麦1号的细胞膜透性伤害结果与上述研究相同。在自然降温期间电导率与处理温度呈明显的“S”曲线变化。当电解质渗出率在25%以下时，叶片受冻程度较小，当温度降至-25℃时，两个品种小麦电解质渗出率达50%以上，叶片发生不可逆冻害，2～3天地上部分干枯、死亡，与受冻形态观察结果一致。济麦22叶片、根、分蘖节的的电解质渗出率均高于东农冬麦1号，表明越冬期间济麦22的细胞膜伤害率大于东农冬麦1号，并利用Logistic方程计算得到东农冬麦1号的半致死温度为-20.67℃，济麦22的半之死温度为-13.04℃，说明东农冬麦1号的抗寒性更强，这与实际观测结果吻合，为冬小麦抗寒性研究提供了理论基础。

参考文献

[1] 赵明明，彭方仁，鲁丹，等.以电导法配合Logistic方程确定不同冬青抗寒性[J]. 林业科技开发，2012，26（3）：68-70.

[2] 朱根海.应用Logistic方程确定植物组织半致死温度的研究[J]. 南京农业大学学报，l986（3）：11-16.

[3] 张鹏翀，王挺，刘锦，等.电导法配合Logistic方程测定5种高架绿化植物的抗寒性[J]. 广东农业科学，2013，（19）：49-54.

[4] 任惠，王小媚，刘业强，等.应用电导率法和Logistic方程测定杨桃枝条抗寒性的研究[J]. 西南农业学报，2016，29（3）：662-667.

[5] 令凡，李朝周，回振龙，等.应用电导率法及Logistic方程测定油橄榄品种的抗寒性[J]. 广东农业科学，2015，（1）：13-17.