自然寒冻条件下苔草的抗性研究受地域气候的影响，北方城市园林绿化植物在选种与资源配置方面受到较大限制，尤其是冬季，气候寒冷干燥，园林景观点绿色植物配置有限[1,2]，缺乏美感，因此，评价与筛选耐寒植物在园林植物及景观配置应用方面有重大研究和现实意义。苔草属（Carex）植物在全球范围内均有分布，种类较多，全球约有2000种，其中，我国苔草属植物占全球种类的1/4，约500种[3,4,5]。苔草属植物既有利于生态保护和生态修复，又可作为重要的牧草资源，同时也是园林景观和城市绿化中不可替代的配置资源，其中有一部分苔草由于叶色鲜绿、返青时间早、绿叶期长、耐践踏而作为优异的草坪草资源[6]。目前，针对苔草属植物的研究主要集中在种质资源的调查与收集、生物性状的初步评价、逆境生理生化、驯化栽培技术等方面[7]。滕中华等[8]在对青藏高原黑褐苔草（Carexatrofusca）耐寒性研究中发现，苔草的可溶性糖、脯氨酸和抗氧化酶活性物质会随着温度的降低含量逐渐升高；萧运峰等[9]在针对青绿苔草耐寒性研究中发现，在-26℃的低温下，青绿苔草地下芽次年仍可保持正常生长。但在诸多研究中苔草品种内的耐寒性评价和筛选却少见报道。本研究以崂峪苔草、青绿苔草以及青绿苔草变种3种苔草属植物为试验材料，经过自然低温处理，进行耐寒观察并对相关指标进行测定，采用模糊隶属函数法对其耐寒性进行综合评价，旨在为苔草耐寒品种创制、园林景观配置及草坪草育种资源提供科学依据。1、材料和方法1.1试验材料供试材料为崂峪苔草（Carexgiraldiana）、青绿苔草（Carexbreviculmis）以及青绿苔草变种（Carexglaucavar.)3个苔草品系。崂峪苔草、青绿苔草来自山西省农业科学院园艺研究所，青绿苔草变种由北京林业大学提供。1.2试验方法2018年5月将3种苔草栽植于山西省农业科学院园艺研究所园艺科技示范基地，株行距为30cm×30cm，每株丛5～8株小株，进行常规栽培管理。试验于2018年11—12月进行，每个处理100丛，共3个重复。试验期间，根据气温变化每隔一定时间取样一次，每个处理取生长一致、无病虫害的植株10株，混合取样后进行生理指标的测定。根据试验和气候情况，将2018年11—12月设定为试验观测期，最低气温-11℃。试验期间气温变化如图1所示。1.3测定项目及方法1.3.1光合指标的测定每次试验均选在天气晴朗的10:00左右，采用Li6400便携式光合测定仪进行苔草光合速率的测定。每次测定重复3次，选取生长状况、生长部位一致，展开程度相似的成熟叶片5片做好标签标记。处理时CO2浓度为（360±10）μmol/mol，光照强度为（800±10）μmol/（m2·s）。1.3.2PSⅡ最大光能转化效率（Fv/Fm）测定采用Imaging荧光仪（WALZ，德国）于9:00开始测定苔草叶绿素荧光参数。测量光强度为0.1μmol/（m2·s），脉冲频率为1Hz，光化光强度为55μmol/（m2·s），强饱和脉冲光强度为2800μmol/（m2·s），脉冲光时间为0.8s。将叶片置于测定室内，黑暗处理0.5h后，进行最大光能传化效率（Fv/Fm）的测定。2018年11月16日开始第一次采样测定。1.3.3叶绿素、相对电导率的测定其参照李合生[10]的方法进行。每次采样时间均为晴天9:00左右。1.4数据处理数据和图表用Excel2010软件进行处理，利用SPSS24.0对所测结果进行均值±标准差计算；采用模糊数学隶属函数法对3种苔草的耐寒性进行综合评价。与耐寒性呈正相关的数据应用隶属函数公式（1）计算。公式1与耐寒性呈负相关的数据运用反隶属函数公式（2）计算。公式2式中，U(Xij）为i种类j指标的隶属函数值；Xij为i种类j指标的测定值；Xjmin为所有种类j指标的最小值；Xjmax为所有种类j指标的最大值；i为某个品种；j为某指标。2、结果与分析2.13种苔草相对电导率的变化分析植物受到逆境胁迫后，细胞膜会受到一定损伤，这就会导致细胞质中的电解液渗入到膜外，导致植物浸提液的电导率提高。由图2可知，3种苔草随着气温逐渐降低，受到冷胁迫也越来越强，相对电导率整体呈上升趋势，崂峪苔草在12月8日之前上升最为缓慢，仅比11月16日提高了2.6%，而其他2种萱草较11月16日均提高11%左右；表明这段时间崂峪苔草的膜损伤程度要低于其他2个苔草品种。2.23种苔草叶绿素含量的变化分析由图3可知，随着时间变化，青绿变种苔草和崂峪苔草的叶绿素含量不断降低，但崂峪苔草的变化率最大，达到37%，说明在11月16日以后，2种苔草由于低温胁迫，其叶绿体受到破坏，影响到叶绿素的合成，从而降低了叶绿素合成量，从结果看青绿苔草变种下降速率明显要高于崂峪苔草，表明青绿苔草变种比崂峪苔草对低温更敏感。而青绿苔草叶绿素呈先上升后下降趋势，说明前期的低温并没有影响其叶绿体的正常结构以及叶绿素的合成。2.33种苔草光合速率的变化分析由图4可知，3种苔草的光合速率随着时间的变化均呈下降趋势，崂峪苔草在11月24日下降了40%，青绿苔草下降了23%，青绿苔草变种几乎没有变化。但随着温度进一步降低，到12月8日，崂峪苔草的光合速率变化微小，差异不显著，而青绿苔草变种下降幅度最大，超过了50%，说明这段时间崂峪苔草的光合机能保持在了一个稳定水平。2.43种苔草PSⅡ系统中Fv/Fm的变化分析PSⅡ原初光能转化效率Fv/Fm可以直观地反应出中心光能转化效率的高低，同时说明PSⅡ受伤害的程度，是逆境胁迫的敏感指标之一，Fv/Fm值降速越快，幅度越大，证明PSⅡ受到的伤害越大。在本试验中，Fv/Fm的变化可反映冷胁迫下PSⅡ受损伤的程度。由图5可知，低温胁迫下，3种苔草叶片的Fv/Fm均呈下降趋势，随着冷胁迫程度的加强和时间的增加，Fv/Fm下降幅度呈增大趋势。在11月24日到12月8日之间，崂峪苔草的Fv/Fm基本没变，而青绿苔草变种已经下降了22.8%。由图6可知，3种苔草在12月份的Fv/Fm表现情况为：崂峪苔草在冷胁迫下叶绿素荧光变化幅度要低于其他2种苔草，而在12月8日到12月26日之间，3种苔草的Fv/Fm下降幅度均达到25%，表明该时间段内3种苔草受到的冷胁迫程度强。2.53种苔草的耐旱性综合分析通过模糊隶属函数分析法分别计算各指标的隶属函数值。由表1可知，3种苔草随着气温不断降低表现出不同的隶属函数值，其中，崂峪苔草相对电导率的隶属函数值最大，为0.561，与其他2种苔草相比差异显著，表明冷胁迫条件下，崂峪苔草膜损伤程度要轻于青绿苔草和青绿苔草变种。最后综合各指标计算出平均隶属函数值，崂峪苔草最高（0.551），为3个品种中最耐寒品种，青绿苔草变种最小，为最不耐寒品种。表13种苔草各指标的隶属函数值分析3、结论与讨论当植物受到低温胁迫时，其体内会发生不同程度的生理和生化变化。叶绿素作为光合作用中的重要色素，在受到低温胁迫时，其合成途径受阻、含量减少，进而影响光合机能，对植物造成伤害[11]。青绿苔草变种在12月26日叶绿素含量最低，仅为0.793mg/L，与其他2种差异显著，其耐寒性综合表现也最差。这与刘育梅等[12]在山榄科果树的耐寒性研究结果相似，相对电导率与质膜透性具有相关性，是植物受伤害程度的指标之一。一般相对电导率越高，植物受伤害程度越严重。本研究表明，相对电导率均呈现上升趋势，这与前人在假俭草[13]、红掌[14]等的研究结果一致。植物的耐寒性是一个由多种因素相互作用而形成的复杂综合性状，其中每个因素与耐寒性本质之间都存在着一定的联系[15,16]。植物的基因、生物学性状、生理生化指标以及生存环境均会影响植物的抗性[17]，因此，评价植物的抗寒性不能仅靠单一指标，要通过测定和分析植物逆境胁迫下的生理生化指标来鉴定和分析，并通过模糊隶属函数的方法对植物抗寒性进行综合评价，避免了田间直接鉴定法的不足，使分析结果更具可靠性和科学性。目前该方法已广泛应用于甜椒、核桃、苹果、板栗、雪松等植物上[18,19,20,21]。而本试验针对苔草的耐寒性测定了4个不同指标，包括相对电导率、叶绿素含量、光合速率以及叶绿素荧光，但每个指标只能反映苔草在试验阶段的生理状况，仅凭一种指标去评价苔草的耐寒性有失偏颇，因此，笔者利用模糊隶属函数的数理统计方法，综合考虑各个指标的影响程度，避免了单一指标的片面性。参考文献：[1]常晓晓,陆育生,林志雄,等.枇杷幼果雨雪冻害的理化响应[J].中国农学通报,2017,33(31):68-73.[2]高山,许端祥,林碧英,等.低温弱光胁迫下11份瓠瓜种质幼苗的耐寒性[J].福建农业学报,2009,24(1):60-63.[3]陆新华,叶春海,孙德权,等.低温胁迫下10份菠萝种质幼苗的耐寒性评价[J].热带作物学报,2011,31(11):1937-1940.[4]颉建明,郁继华,颉敏华,等.低温弱光下辣椒3种渗透调节物质含量变化及其与品种耐性的关系[J].西北植物学报,2009,29(1):105-110.[5]刘景安,孙玉文.持续亚低温对甜瓜幼苗生理生化指标的影响[J].植物生理科学,2008,24(11):240-243.[6]孟凡珍,张振贤,于贤昌.不同生态型结球大白菜抗寒性的评价[J].中国农业大学学报,2004,9(4):35-39.[7]李运合,李玉生,张金梅,等.芒果细胞超低温保存存活机理[J].植物生理学报,2016,52(10):1474-1480.[8]滕中华,韩发,师生波.青藏高原黑褐苔草的抗寒性物质季节变化动态研究[J].中国草地,2003,25(4):36-40.[9]萧运峰,孙发政,高洁.野生草坪植物———青绿苔草的研究[J].四川草原,1995,2(10):29-31.[10]李合生.现代植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2001.[11]董万鹏,龙秀琴,代丽华,等.越冬期间西番莲低温半致死温度及越冬表现研究[J].核农学报,2016,30(8):1656-1663.[12]刘育梅,金亮,宋志瑜,等.5种山榄科果树的耐寒性研究[J].果树学报,2019,36(2):195-202.[13]刘南清,林绍艳,沈益新.假俭草叶片渗透调节物质含量对冬前低温的响应及其与低温伤害的关系[J].草业学报,2019,28(3):122-130.[14]田丹青,葛亚英,潘刚敏,等.低温胁迫对3个红掌品种叶片形态和生理特性的影响[J].园艺学报,2011,38(6):1173-1179.[15]杨惠,翟梅枝,李丽,等.不同核桃品种的耐寒性及其渗透调节机制[J].西北植物学报,2013,33(10):2003-2009.[16]刘世红,田耀华,魏丽萍,等.西双版纳30个橡胶树品种的低温半致死温度及低温对抗氧化系统的影响[J].植物生理学报,2011,47(5):505-511.[17]张天翔,林宗铿,曹明华,等.不同甜椒品种抗寒性研究初报[J].福建农业学报,2014,29(2):160-164.[18]葛朝红,赵爽,师树新,等.不同种源辣木在北方的生长及抗寒性状综合评价[J].华北农学报,2019,34(S1):124-128.[19]王小媚,唐文忠,任惠,等.水杨酸对低温胁迫番木瓜幼苗生理指标及叶片组织结构的影响[J].南方农业学报,2016,47(8):1290-1296.[20]张静会,齐永顺,陈崇,等.低温对燕山板栗枝条生理特性的影响研究[J].中国农学通报,2012,28(16):65-68.[21]张幸幸,张娜,张芸香.山西引种雪松抗寒性综合评价[J].山西农业科学,2020,48(11):1781-1785.贾民隆,张雨,宋卓琴,梁峥,曹冬梅.自然寒冻条件下3种苔草的抗性评价[J].山西农业科学,2020,48(12):1930-1933.基金:山西省科技攻关项目(20140312001-3);新疆第六师五家渠市科技计划项目(1702)。
