12个云南栽培核桃品种叶片解剖结构及其抗寒性综合评价

马 婷，肖良俊，贺 娜，徐 田，李 静，宁德鲁

（云南省木本油料工程技术研究中心/云南省木本油料研发省创新团队/云南省林业科学院经济林研究所，云南 昆明 650201）

12个云南栽培核桃品种叶片解剖结构及其抗寒性综合评价

马 婷，肖良俊，贺 娜，徐 田，李 静，宁德鲁

（云南省木本油料工程技术研究中心/云南省木本油料研发省创新团队/云南省林业科学院经济林研究所，云南 昆明 650201）

采用石蜡切片法，对12个云南栽培核桃品种的叶片解剖结构进行观测对比，应用变异系数、聚类分析和相关分析筛选出影响抗寒性的主要指标，并采用隶属函数对各品种的抗寒性进行综合评价。结果表明，叶片组织结构疏松度、海绵组织厚度和叶片厚度是影响核桃抗寒性能的重要指标，12个核桃品种的抗寒性高低表现为：哈特利＞强特勒＞云新云林＞云新301＞丽53＞铁核桃＞云新高原＞云新306＞三台＞漾泡＞自元＞维2号；强特勒和哈特利为高抗类型，云新高原、云新云林、铁核桃、丽53、云新301为中抗类型，云新306、三台和漾泡为低抗类型，维2号和自元为不抗寒类型。

核桃；叶片组织；解剖结构；抗寒性；隶属函数

马婷，肖良俊，贺娜，等.12个云南栽培核桃品种叶片解剖结构及其抗寒性综合评价［J］.广东农业科学，2016，43（5）：55-59.

云南是我国核桃主产大省，截至2014年底全省核桃种植面积达273.33万hm2、产量77万t、产值239亿元，无论在面积、产量还是质量上均居全国首位。云南气候类型多样，传统的核桃良种只适宜在部分区域发展，不能完全满足全省核桃产业发展需求。云南属冷凉地区，尤其是滇东北、滇西北等高寒山区的晚霜和倒春寒，使得部分新栽植的核桃林大面积死亡，成林核桃树体生长受到影响，可见，低温冻害和晚霜已经成为云南核桃发展的瓶颈。研究不同核桃品种的抗寒性能，从而筛选出适宜冷凉地区种植的核桃品种，是目前云南核桃产业发展必须解决的难题。

叶片是植物进化过程可塑性较强的器官，对环境变化极其敏感，在不同环境条件下已形成各种适应类型，叶片结构特征最能体现环境因子的影响和植物对环境的适应能力［1］。通过研究叶片解剖结构与环境适应性的相关性，是判断植物抗逆性的一种简单可靠的方法［2］，在陆生植物中已得到广泛应用［3-6］。不少学者也曾研究叶片解剖结构与核桃抗寒性能之间的关系［7-10］，但对云南主栽核桃品种叶片解剖结构与抗寒性能的关系未见报道。本研究以云南省12个核桃栽培品种为材料，通过观测叶片形态解剖结构，对其抗寒性进行综合评价，以期为云南不同地区选择适宜的核桃品种提供科学依据和应用参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

叶片材料采自云南省林业科学院昆明树木园内的核桃种质资源收集圃，12个品种分别为漾泡、三台、铁核桃、维2号、丽53号、自元、强特勒、哈特利、云新301、云新303、云新高原和云新云林。

1.2 试验方法

2015年5月下旬，从树体管理条件一致、树龄相同、长势相似且无明显病虫害的成年核桃（树龄15～20年）树体中部阳面的树冠上剪取1个小枝，每小枝至少带有3对叶片，带回实验室后用自来水冲洗干净，晾干水分备用。用刀片切取叶片中部以主脉为中心、两侧长约0.8～1.0 cm 的片段，每个品种10个片段，混合均匀后迅速放入FAA固定液中，真空抽气，固定48 h后放入70%乙醇中保存。用番红-固绿对染，采用石蜡制片法制片［11］。

使用Leica DM4000B型光学显微镜进行观察、测量和显微拍照，利用Photoshop CS 6.0图像处理软件，测量指标包括角质层、上表皮、栅栏组织、海绵组织、下表皮和叶片厚度，每个品种的各指标均测定30个数据，同时计算叶片组织结构紧密度CTR（%）、叶片组织结构疏松度SR（%）和栅栏组织/海绵组织值：

采用Excel软件对试验数据进行处理，采用SPSS 18.0软件进行聚类分析、方差分析和相关分析。

2 结果与分析

2.1 12个云南栽培核桃品种叶片解剖结构特征比较

从12个核桃品种叶片横切面（图1，封二）可以看出，每个品种栅栏组织和海绵组织分化较为明显，属于异面叶。栅栏组织层数以1～3层不等，细胞为长柱状，靠近上表皮的第1层栅栏组织细胞间隙较小，排列紧密且较规则，而第2、第3层相对间隙变大。海绵组织细胞大多为短柱状，位于栅栏组织和下表皮之间，细胞间排列紧密程度各品种不一致。

从表1可以看出，叶片组织结构9个指标在12个核桃品种间均有显著差异。其中，云新306核桃的角质层最厚、为3.92 μm，自元核桃最薄（1.06 μm）；哈特利核桃的上表皮最厚（18.96 μm），云新306最薄；云新高原核桃的栅栏组织最厚、达95.38 μm，云新306最薄为55.49 μm；海绵组织最厚的是哈特利，最薄为自元核桃；丽53号的下表皮最厚（13.20 μm），漾泡最薄、为8.93 μm；叶片厚度最厚是哈特利品种（232.16 μm），最薄为维2号；叶片结构紧密度以云新高原最大（0.48），哈特利最小为0.33；叶片结构疏松度以强特勒最大、为0.53，自元品种最小、为0.35；栅海比以自元最大为1.32，云新云林最小为0.82。

图2 叶片组织结构9个指标的变量聚类分析

2.2 12个云南栽培核桃品种的抗寒性综合评价

2.2.1 叶片抗寒性组织结构指标筛选 为得到抗寒性评价的最优指标，必须选择彼此独立、具有代表性的指标［10］。对12个核桃品种的9个叶片解剖结构指标进行聚类分析，结果见图2，9个指标明显聚为3类：第1类包括CTR、SR、栅海比、角质层厚度、上表皮厚度和下表皮厚度6个指标；第2类包括栅栏组织厚度和海绵组织厚度2个指标；第3类仅叶片厚度1个指标。图2显示，3类指标之间的距离都较大，说明各类指标间相关性不大。统计学原理认为，在一组指标中选择相关指数较大的有利于合理评价，因此可从每类指标中选出一个相关性最大的指标用于抗寒性的综合评价。

各类指标中典型指标的选择根据相关指数大小确定，计算公式为：

式中，Ri2为每类每个指标的相关指数，n为每类指标个数，i=1，2，…n，r为同类指标中某指标与其他指标的相关系数（表2），指标的相关指数越大，代表性越强［10］。根据9个指标的相关矩阵和相关指数计算公式，计算各类指标中每个指标的相关指数并对其进行排序，结果见表3。由表3可知，在第1类指标中，SR（叶片组织结构疏松度）的相关指数最大，确定为该类型的典型指标；第2类指标中，栅栏组织厚度和海绵组织厚度相关指数相等，海绵组织变异系数较大为26%（表1），故选其为典型指标；第3类仅叶片厚度1个指标，确定为典型指标。

表1 12个云南栽培核桃品种的叶片组织结构指标测定结果

表2 叶片组织结构9个指标的相关矩阵

表3 各类中相关指标及排序

2.2.2 抗寒性综合评价 综合以上选出的叶片组织结构疏松度、海绵组织，利用模糊隶属函数法［12］综合评价12个品种核桃抗寒性的强弱，隶属函数值计算公式为：

式中，Xi，j植物种 j 性状值，Xjmin为 j性状最小值，Xjmax为j 性状最大值，Ui，j为 i 植物种j性状的抗寒隶属函数值［10］。如某一指标与抗寒性为负相关，可用反隶属函数计算其抗寒隶属函数值：

根据隶属函数公式计算出12个品种3个指标的平均隶属度（表4），以平均隶属度来评价核桃品种的抗寒性，平均隶属度越大，则抗寒性越强。表4显示，12个核桃品种的抗寒性能由高到低表现为：哈特利＞强特勒＞云新云林＞云新301＞丽53＞铁核桃＞云新高原＞云新306＞三台＞漾泡＞自元＞维2号。按照平均隶属度将12个核桃品种的抗寒性能分为5个类型：0.70～1.00为高抗，0.60～0.69为抗，0.40～0.59为中抗，0.30～0.39为低抗，0.00～0.29为不抗［10］。可见，强特勒和哈特利为高抗类型，云新高原、云新云林、铁核桃、丽53和云新301为中抗类型，云新306、三台和漾泡为低抗类型，维2号和自元为不抗寒类型。

表4 12个云南栽培核桃品种的抗寒性综合评价

3 结论与讨论

众多学者对不同植物的叶片解剖结构及抗寒性能进行了研究，大多认为叶片厚度、海绵组织厚度、CTR、SR和栅/海比均与植物抗寒性有重要关系［9-10，13-17］。因为不同植物在解剖结构上的抗寒机制可能不同，影响抗寒性能的主要指标也可能不一致，完全利用前人的研究结果选择已有抗寒指标来对云南栽培核桃品种的抗寒性能进行综合评价，有可能降低抗寒鉴定的准确性。鉴于此，本研究利用聚类分析、相关性分析筛选出叶片组织结构疏松度、海绵组织和叶片厚度等3个指标作为抗寒性综合评价的主要指标。而刘杜玲等［10］在早实核桃上的研究认为，叶片厚度为表示早实核桃抗寒性能的3项指标之一，这一观点在本研究中得到进一步验证，说明核桃叶片厚度与抗寒性之间有一定联系。

国内对不同核桃品种的抗寒性能进行了一些研究，但均以本地核桃种为试验对象，白重炎等［8］、刘杜玲等［9］的研究对象为普通核桃（Juglans regia L.），潘莉等［18］、李小琴等［19］的研究对象为深纹核桃（J.sigillata L.），而对普通核桃、深纹核桃和杂交核桃等几个种的综合研究并未见报道。本研究对3个种共12个云南栽培核桃品种的叶片解剖结构指标进行统计分析，结果表明，哈特利、强特勒两个北方核桃品种抗寒性较强，云新云林、云新301、云新高原、云新306等杂交核桃（J.sigillata× J.regia）抗寒性居中，铁核桃、三台、漾泡、自元、维2号等深纹核桃的抗寒性较差。本研究首次对3类核桃品种的抗寒性能进行简单评价。然而，要准确评价核桃的抗寒性，还需结合分子生物学、抗寒生理生化等，并结合田间冻害及冻害后的生长情况加以综合考虑。

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［8］白重炎，陈超，张颖，等.12个核桃品种叶片解剖结构比较研究［J］.江苏农业科学，2010（4）：129-130.

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（责任编辑 张辉玲）

Analysis of anatomical leaf structure and cold resistance of 12 walnut cultivars in Yunnan province

MA Ting，XIAO Liang-jun，HE Na，XU Tian，LI Jing，Ning De-lu
（Woody Oil Engineering Research Center of Yunnan Province /Oil Research and Development of Provincial Innovation Team /Economic Forest Institute，Yunnan Academy of Forestry，Kunming 650201，China）

To study the cold resistence of 12 walnut cultivars planted in Yunnan province，leaf tissue structure indexes were observed by using paraffin section methods.Leaf tissue structure indexes were screened via coefficient of variation，analysis of correlation and hierarchical cluster analysis，and comprehensive evaluation on cold resistance for each variety was done by subordinate function.The results showed that： organizational structure loose degree，spongy tissue and leaf thickness were the main factors related to the hardiness；the cold resistance of 12 cultivars was in the order of： Hartely ＞ Chandler ＞Yunxin yunlin＞Yunxin301＞Li 53＞Tie hetao＞Yunxingaoyuan＞Yunxin 306＞Santai＞Yangpao＞Ziyuan＞Wei 2；according to the cold hardiness，Hartely and Chandler had high cold resistance；Yunxin yunlin，Yunxin301，Li 53，Tie hetao，Yunxingaoyuan had medium cold resistance；Yunxin 306，Santai，Yangpao had low cold-tolerance；Ziyuan and Wei2 had no cold resistance.

walnut；leaf tissue；anatomical structure；cold resistance；subordinate function

S664.1

A

1004-874X（2016）05-0055-05

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.05.011

2015-10-30