第九章 林木抗逆性育種

第九章

林木抗逆性育種楊敏生本章講述內(nèi)容一、樹木對脅迫的反應(yīng)及其抗逆性機制1、非生物脅迫2、生物脅迫二、抗逆性測定辦法1、抗旱、抗寒、抗鹽堿能力的測定2、抗病性測定3、抗蟲性測定三、林木抗逆育種途徑與策略1、選擇育種2、雜交育種3、耐鹽突變體的篩選四、展望序林木頻繁地受環(huán)境脅迫（stress），生長、發(fā)育或繁殖將受到不利影響，甚至死亡。脅迫可以是生物性的（biotic），即由病蟲害引起，也可以是非生物性的（abiotic），即由過度或不足的物理、化學(xué)條件引發(fā)。導(dǎo)致林木損傷的物理、化學(xué)因素有干旱、寒冷、高溫、水澇、鹽漬、污染、土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)不足以及光照太強或太弱等。不同樹種或同一樹種的不同種源、群體和個體對環(huán)境脅迫的反應(yīng)不同。林木長期生長在各種脅迫的自然環(huán)境中，通過自然選擇或人工選擇，有利性狀被保留下來，并不斷加強，不利性狀不斷被淘汰，林木便產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，即能采取不同的方式去抵抗各種脅迫因子。林木抵抗各種脅迫因子的能力稱為抗逆性（stressresistance）。充分利用林木抗逆性的遺傳變異，通過一定的育種途徑，選育出對某種不良環(huán)境具有抗性或耐性的群體和個體，應(yīng)用于生產(chǎn)，這一過程可稱為抗逆性育種(breedingforstressresistance)。一、樹木對脅迫的反應(yīng)及其抗逆性機制1、非生物脅迫（1）對干旱的適應(yīng)性（2）對低溫的適應(yīng)性（3）對土壤鹽堿的適應(yīng)性2、生物脅迫（1）病害-抗?。?）蟲害-抗蟲1、非生物脅迫脅迫可以引起樹木的一系列反應(yīng)，從調(diào)節(jié)基因表達(dá)，細(xì)胞代謝到生長表現(xiàn)。脅迫的嚴(yán)重程度、持續(xù)時間、出現(xiàn)頻率，會對樹木造成不同的影響。多種不利條件對樹木的影響也不同于單因素造成的脅迫。樹木對環(huán)境脅迫的反應(yīng)取決于樹木自身的特征，包括基因型、器官與組織的種類和發(fā)育階段等（圖9－1）。樹木抗脅迫機制可分為兩大類：逃避(avoidance)—即防接觸脅迫；耐受（tolerance）—即樹木可以抵抗脅迫。環(huán)境脅迫的因素與樹木的反應(yīng)

（1）對干旱的適應(yīng)性由于經(jīng)過長期自然選擇，樹木可通過不同途徑來抵御和適應(yīng)干旱。Levitt(1972)將避旱性、耐旱性統(tǒng)稱為抗旱性。Turner(1979)把栽培植物對干旱的適應(yīng)性劃分為避旱、高水勢下耐旱和低水勢下耐旱三種類型。Hall(1990)認(rèn)為，植物對干旱的適應(yīng)性應(yīng)包括三種機制：避旱、耐旱和水分利用效率。樹木是多年生植物，具有生命周期和年周期兩個生長發(fā)育周期，對干旱的抵抗能力主要通過忍耐干旱和提高水分利用效率來實現(xiàn)的。綜合現(xiàn)有的研究成果，樹木的抗旱性機制可歸納如下：植物耐旱機理分類（1）對干旱的適應(yīng)性A高水勢下延遲脫水躲避干旱在土壤或大氣出現(xiàn)干旱脅迫時，植物首先通過增加吸水或減少水分消耗，維持較高的水勢和水分利用效率，推遲組織脫水，以達(dá)到躲避干旱的目的?？购抵参锏囊粋€普遍特征就是根系生長快、根深，根的活力強。許多觀察發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下植物根/莖比值提高。除了提高吸水能力外，某些植物的抗旱性完全或部分取決于減少蒸騰失水。減少水分損失的途徑主要是通過以下三個途徑來實現(xiàn)：（1）增加氣孔阻力和角質(zhì)層阻力；（2）通過改變?nèi)~片的形態(tài)特征，減少對光能的吸收；（3）減少蒸騰表面積。（1）對干旱的適應(yīng)性A高水勢下延遲脫水躲避干旱當(dāng)干旱進(jìn)一步加劇時，常引起植物葉片形態(tài)改變，如葉片卷曲、萎蔫、復(fù)葉閉合、茸毛或蠟質(zhì)增厚，甚至葉片脫落或死亡，從而減少對光能的吸收和減小蒸騰面。許多抗旱的植物種類，特別是荒漠地區(qū)生長的樹木，其形態(tài)均表現(xiàn)出避旱的特征。如在中亞荒漠地區(qū)生長的常綠灌木沙冬青，其根、莖、葉均表現(xiàn)出抗脫水的旱生特征。沙冬青葉片上下表皮皆具有濃密的表皮毛，氣孔下陷極深，形成氣孔窩，由不透水的脂類物質(zhì)組成的角質(zhì)層厚達(dá)15μm，以抑制蒸騰失水，并加強反射使葉肉細(xì)胞免于灼傷。葉肉細(xì)胞緊密排列，全部柵欄化，海綿組織退化，細(xì)胞壁較厚，細(xì)胞間自由空間度很小，細(xì)胞質(zhì)濃厚，內(nèi)含物豐富，都有利于適應(yīng)水分和溫差的脅迫。（1）對干旱的適應(yīng)性B低水勢下忍耐脫水抵御干旱在持續(xù)干旱下，推遲脫水的各種機制最終會失去作用，不可避免地造成植物脫水，嚴(yán)重時可導(dǎo)致不可逆的傷害或死亡。耐旱的樹木均具有較強的耐脫水能力。植物組織耐脫水的主要機理：一是在低水勢下保持一定的膨壓和代謝功能，增加細(xì)胞的持水能力；二是細(xì)胞能忍受脫水，不受或少受傷害。當(dāng)受到脫水傷害時，植物體內(nèi)主要通過調(diào)整生物膜結(jié)構(gòu)與功能、滲透調(diào)節(jié)作用和抗過氧化能力來完成抗脫水傷害。植物體內(nèi)的這種反應(yīng)是通過植物的合成和降解來實現(xiàn)的，最終受到植物基因的調(diào)控。

(2)對低溫的適應(yīng)性低溫對植物的傷害可分為冷害和凍害兩類。冷害是熱帶、亞熱帶喜溫植物及生長旺盛的溫帶植物，突然遭到0℃以上低溫或低溫反復(fù)侵襲造成的傷害。凍害是指植物受到冰點以下的低溫脅迫，發(fā)生組織結(jié)冰而造成的傷害。

(2)對低溫的適應(yīng)性與冷害相比，凍害更為普遍。關(guān)于植物凍害機理，有多種假說，比較認(rèn)同的是膜傷害假說。細(xì)胞膜系（質(zhì)膜、葉綠體膜、線粒體膜及液泡膜等）的穩(wěn)定性與植物抗凍性密切相關(guān)，細(xì)胞膜系形態(tài)變化和成分改變在抗凍機制上起關(guān)鍵作用。低溫首先損傷細(xì)胞的膜體系，從而導(dǎo)致體內(nèi)生理生化過程的破壞，低溫引起細(xì)胞各種膜結(jié)構(gòu)的破壞是造成植物凍害損傷和死亡的根本原因，而質(zhì)膜是這種破壞的原初部位。傷害性低溫不僅會引起膜脂的相變，而且會引起膜蛋白的變化，包括膜蛋白的構(gòu)型變化以及膜蛋白和膜脂相互關(guān)系的變化，引起膜蛋白的遷移運動。

(2)對低溫的適應(yīng)性Levitt(1980)基于膜傷害理論，將植物分成兩類。一類是敏感植物，另一類是抗寒植物。前者膜的透水性和穩(wěn)定性差，極易引起胞內(nèi)結(jié)冰，也易被胞內(nèi)冰晶刺穿，導(dǎo)致死亡。后者膜的透水性和穩(wěn)定性強，即使在寒冷條件下發(fā)生胞外結(jié)冰，當(dāng)溫度回升后也能緩慢恢復(fù)。Levitt(1980)還總結(jié)了植物抗凍性的6個機理（見下圖），其中凍害引起脫水的忍耐性是抗凍性的主要因素。植物抗凍的6種方式（Levitt,1980）

(2)對低溫的適應(yīng)性抗寒性較強的植物多通過回避細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰、避免脫水脅變和忍耐細(xì)胞脫水脅變的方式抗凍。植物避免細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰的方法有4條途徑：一是提高細(xì)胞液的濃度，降低冰點；二是使細(xì)胞內(nèi)的水流到細(xì)胞外結(jié)冰；三是細(xì)胞液的過冷卻（是指細(xì)胞液在其冰點以下仍保持非冰凍狀態(tài)）四是水的玻璃態(tài)化（即液態(tài)水在攝氏零度以下不結(jié)冰而保持液態(tài)）。其中細(xì)胞外結(jié)冰和細(xì)胞液的過冷卻是植物避免細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰傷害的最主要和最普遍的兩種適應(yīng)機制。

(2)對低溫的適應(yīng)性抗寒性是植物在長期寒冷環(huán)境中，通過本身的遺傳變異和自然選擇獲得的，是適應(yīng)低溫的遺傳特性。但這種特性只有在特定環(huán)境條件的誘導(dǎo)下，才能表達(dá)出來，隨環(huán)境的改變也可消失。在抗寒基因表達(dá)之前，抗寒性強的植物也是不耐寒的，只有當(dāng)它表達(dá)后才能發(fā)展為抗寒力?？购虮磉_(dá)為抗寒力的過程，就是抗寒性提高的過程，稱為抗寒鍛煉或寒冷馴化。植物進(jìn)入抗寒鍛煉，主要取決于內(nèi)外兩個方面的因素。一低溫與短日照，特別是低溫是主要的外界誘發(fā)條件。不同植物所要求的低溫誘導(dǎo)臨界溫度不同，大多數(shù)植物為2－5℃，鍛煉的溫度越低，抗寒效應(yīng)越高，對降溫速度的要求與植物的抗寒性有關(guān)。

(2)對低溫的適應(yīng)性抗寒鍛煉還受光的影響，如果缺光，植物即使在持續(xù)的低溫下也不能得到抗寒鍛煉。光在抗寒鍛煉中所起的作用主要是光合效應(yīng)和光周期效應(yīng)，光周期效應(yīng)是通過光敏素起作用的；植物生理活動強度，脅變的分裂和生長活動等是內(nèi)因。植物的生長活動與抗寒基因的表達(dá)是矛盾的，生長越旺盛，抗寒力越弱；降低生長活動是提高抗寒性的前提條件。植物必須在秋季低溫和短日照條件下，逐漸停止生長活動，抗寒基因才能活動，才能表達(dá)出抗寒力。（3）對土壤鹽堿的適應(yīng)性鹽堿脅迫對植物造成的傷害主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是細(xì)胞質(zhì)中金屬離子，主要是Na+的大量積累，它會破壞細(xì)胞內(nèi)離子平衡并抑制細(xì)胞內(nèi)生理生化代謝過程，使植物光合作用能力下降，最終因碳饑餓而死亡；二是鹽堿土壤是一個高滲環(huán)境，它能阻止植物根系吸收水分，從而使植物因“干旱”而死亡。同時鹽堿土壤pH值較高，這使得植物體與外界環(huán)境酸堿失衡，進(jìn)而破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，造成細(xì)胞內(nèi)溶物外滲而使植物死亡。因而，受鹽堿脅迫的植物一方面要降低細(xì)胞質(zhì)中離子積累，另一方面還通過積累過程產(chǎn)生某些特殊的產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類等來增強細(xì)胞的滲透壓，阻止細(xì)胞失水，穩(wěn)定質(zhì)膜及酶類的結(jié)構(gòu)。（3）對土壤鹽堿的適應(yīng)性植物在系統(tǒng)發(fā)育過程中對鹽害的抵御有不同的機理，形成了不同的植物抗鹽類型。（1）泌鹽植物：吸收鹽分以后，不積累在體內(nèi)，而是通過鹽腺排出體外，如檉柳。（2）稀鹽植物：生長快，吸水多，能把吸進(jìn)體內(nèi)的鹽分稀釋，如堿蓬屬植物。（3）聚鹽植物：具有肉質(zhì)莖，體內(nèi)有鹽泡，能將原生質(zhì)內(nèi)的鹽分排到鹽泡里去，使細(xì)胞的滲透壓增加，就可提高吸收水分和養(yǎng)分的能力，如鹽角草和堿蓬。（4）拒鹽植物：細(xì)胞的原生質(zhì)對養(yǎng)分的透性很小，并在液泡內(nèi)積累有機酸、可溶性糖和其它物質(zhì)，滲透壓較高，能從外界吸水，如長冰草。如果增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子，可以降低細(xì)胞膜的透性，減少K+、Na+等一價離子的吸收。（3）對土壤鹽堿的適應(yīng)性耐鹽方式主要有滲透調(diào)節(jié)、區(qū)隔化、維持膜系統(tǒng)的完整性、改變代謝類型等。（1）滲透調(diào)節(jié)：是指植物生長在滲透脅迫條件下，其細(xì)胞中有活性和無毒害作用的滲透溶質(zhì)的主動凈增長過程。滲透調(diào)節(jié)方式有兩種：一是吸收和積累無機鹽，一些鹽生植物主要通過這種方式；二是合成有機化合物，包括非鹽植物和一些鹽生植物。（2）離子區(qū)隔化：是在鹽脅迫條件下，植物將主要的鹽分離子轉(zhuǎn)移至液泡中，而在細(xì)胞質(zhì)中合成代謝可兼容的溶質(zhì)，來補償液泡與細(xì)胞質(zhì)之間的滲透差異。（3）對土壤鹽堿的適應(yīng)性（3）改變代謝類型：在鹽脅迫條件下，一些植物的代謝途徑不能適應(yīng)，發(fā)生鹽害。另一些植物能夠采取放棄舊的代謝途徑，產(chǎn)生新的代謝途徑的方式去適應(yīng)這種新的生境。如獐毛等鹽生植物在低鹽條件下是Ｃ3植物，光合作用以Ｃ3途徑方式進(jìn)行，若在高鹽條件下，向Ｃ4途徑轉(zhuǎn)化。（4）維護(hù)膜系統(tǒng)的完整性：在鹽脅迫條件下，細(xì)胞質(zhì)膜首先受到鹽離子脅迫影響而產(chǎn)生脅變，導(dǎo)致質(zhì)膜受傷。質(zhì)膜脅變最明顯的表現(xiàn)是質(zhì)膜透性增大。鹽分條件下，植物膜系統(tǒng)的變化有2個階段:首先是鹽分對膜系統(tǒng)的破壞;然后是植物對膜系統(tǒng)的修復(fù)。植物能否維持其膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，主要在于其修復(fù)能力大小。膜系統(tǒng)的修復(fù)與SOD、POD、CAT酶活性的升高是分不開的。2、生物脅迫（1）病害—抗病（2）蟲害—抗蟲（1）病害及抗病林木生長發(fā)育過程中，各個部位經(jīng)常受到多種侵染性的或非侵染性的病害侵襲，不僅可使林木生長受到抑制，林產(chǎn)品變質(zhì)或減產(chǎn)，有時甚至造成大量死亡。如我國北方地區(qū)的楊樹腐爛病、潰瘍病，落葉松的枯梢病、早期落葉病，紅松的皰銹病等，杉木的黃化病，國外松的松針褐斑病、桉樹及木麻黃等的青枯病、油桐炭疽病等，泡桐叢枝病及棗瘋病等，都對林業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，造成了重大經(jīng)濟(jì)損失。造成植物病害的病原物主要由真菌、細(xì)菌、病毒、類病毒等。病原物侵染的途徑和致病手段多種多樣。病毒一般通過機械損傷、昆蟲介導(dǎo)進(jìn)入寄主細(xì)胞，經(jīng)胞間連絲進(jìn)入周圍細(xì)胞，再經(jīng)過維管束運往寄主全身。細(xì)菌一般經(jīng)過傷口、氣孔、皮孔等進(jìn)入寄主細(xì)胞間隙和導(dǎo)管。有的還進(jìn)一步侵入周圍細(xì)胞。（1）病害及抗病植物的抗病性是指植物與病原物相互關(guān)系中，寄主植物抵抗病原物侵染的性能。植物被病原物侵染后一般表現(xiàn)為感病、耐病、抗病或免疫等4種反應(yīng)。同一種植物對不同的病原物可以有不同的反應(yīng)，某種植物對某種病原物的侵染會發(fā)生哪種反應(yīng)，是由植物與病原物的親和性程度決定的。如果植物受到不親和的病原物的侵染就表現(xiàn)為免疫和抗病，而受到親和的病原物的侵染時則表現(xiàn)為感病。植物與病原物不同程度的親和能力是這兩類生物之間經(jīng)過長期協(xié)同進(jìn)化形成的。樹木與病原物在長期進(jìn)化和相互作用的復(fù)雜過程中，逐漸形成和表現(xiàn)出各種抵御有害病原物的特性與能力，這在病理學(xué)上稱之為抗病性（diseaseresistance）。植物的抗病性與其它性狀有所不同，它除了受遺傳性制約外，還受環(huán)境和病原物的致病性的影響，因此是一個綜合性狀的總稱。（1）病害及抗病樹木的抗病性按遺傳方式的不同，可分成：（1）單基因抗病性（diseaseresistancebasedonsinglegene）。

控制抗病性的基因只有一個，有顯性隱性之分。單基因遺傳一般符合孟德爾的遺傳規(guī)律，大量研究證明，寄主植物對許多病害存在著單基因抗性的遺傳。大多數(shù)品種對抗真菌性病害的抗性屬單基因顯性遺傳，少數(shù)抗性屬于單基因隱性或不完全顯性遺傳。有時同一抗性基因?qū)Σ【承┬》N是顯性，對另一些為隱性。在不同遺傳背景下，一個抗病基因可表現(xiàn)為顯性或隱性，是常見現(xiàn)象。植物抗病毒病害中抗性基因多屬于隱性基因。（2）寡基因抗病性(diseaseresistancebasedonoligogene)。

指由少數(shù)基因控制的抗病性。其作用方式分為基因獨立遺傳、復(fù)等位基因和基因連鎖遺傳。（3）多基因抗病性(diseaseresistancebasingonpolygene)。

指由眾多微效基因控制的抗病性。當(dāng)這一性狀分離時，常觀察不到整齊的表現(xiàn)型種類，在高抗性和低抗性的雜種之間，存在著一系列過渡的類型，在抗性的中親遺傳與超親遺傳現(xiàn)象之間沒有顯著的界限。（1）病害及抗病Flor最早提出“基因?qū)颉钡募僬f，認(rèn)為抗病是植物品種所具有的抗病基因和與之相應(yīng)的病原物的無毒基因結(jié)合時才得以表現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)，Vanderolank提出了垂直和水平兩類抗病性的假設(shè)。認(rèn)為垂直抗病性是由單基因控制的，由主效基因單獨起作用，表現(xiàn)為質(zhì)量遺傳；而水平抗性是由多基因控制的，由許多微效基因綜合起作用，表現(xiàn)為數(shù)量遺傳。植物的抗病性是由植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化等多方面因素在時間和空間上綜合表現(xiàn)的結(jié)果。它是通過體內(nèi)抗病基因的表達(dá)，進(jìn)而控制有關(guān)蛋白酶的表達(dá)和有關(guān)抗病調(diào)控物質(zhì)的產(chǎn)生來實現(xiàn)的。抗病基因的存在與否，抗病基因的表達(dá)速度，有關(guān)蛋白酶的活性及調(diào)控物質(zhì)的量，就決定了植物抗病性的強弱。（1）病害及抗病寄主植物可采用多種方式來抵御病原物的侵染，歸納為預(yù)存和誘導(dǎo)兩大系統(tǒng)。預(yù)存系統(tǒng)包括細(xì)胞壁的一些成分(如角質(zhì)、蠟質(zhì)、木質(zhì)素等)、氣孔特殊結(jié)構(gòu)、小分子抗病物質(zhì)、種子抗真菌蛋白等。誘導(dǎo)抗性是由病原物侵染誘導(dǎo)形成的，包括局部抗性反應(yīng)和系統(tǒng)抗性兩種。植株在受到非親和性病原物感染后，侵染部位會出現(xiàn)局部保護(hù)反應(yīng)，出現(xiàn)枯斑，以限制病原物生長和擴(kuò)散，這種方式即為過敏性反應(yīng)。（2）抗蟲林木的抗蟲性（insectresistance）是樹木與昆蟲協(xié)同進(jìn)化過程中形成的一種可以遺傳的特性，它使樹木不受蟲害或受害較輕。林木對害蟲危害具有一定的防衛(wèi)反應(yīng)，按照林木受害蟲危害而引起的反應(yīng)的時間先后，將防衛(wèi)分為原生防衛(wèi)和誘發(fā)防衛(wèi)兩種。原生防衛(wèi)指林木在進(jìn)化過程中形成的組織結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生毒它性化學(xué)物質(zhì)，包括機械阻止、使昆蟲中毒或干擾昆蟲生長發(fā)育及生殖等；誘發(fā)防衛(wèi)是在昆蟲侵害后，林木在非固有的理化因子刺激下所做出的組織和化學(xué)反應(yīng)，包括分泌毒它性化合物、壞死反應(yīng)和減少對入侵者所必需的營養(yǎng)物質(zhì)的供給等?？瓜x植物體內(nèi)還具有一整套化學(xué)防御體系，普遍認(rèn)為其內(nèi)含有抗蟲性的化學(xué)物質(zhì)，即營養(yǎng)物質(zhì)和次生代謝物質(zhì)。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)次生性物質(zhì)發(fā)揮著重要的作用。如：萜烯類、酚酸類、生物堿、糖苷、黃酮類化合物等。（2）抗蟲植物對昆蟲的化學(xué)防御類型主要包括以下3類：（1）產(chǎn)生能引起昆蟲忌避或抑制其取食的物質(zhì)，使覓食昆蟲避開、離去或阻礙取食中的昆蟲取食。（2）產(chǎn)生阻礙昆蟲對食物消化和利用的化學(xué)因素。（3）植物改變昆蟲所需營養(yǎng)成分的食量和比例，使不利于昆蟲的生長、發(fā)育和繁殖。二、抗逆性測定辦法1、抗旱、抗寒、抗鹽堿能力的測定2、抗病性測定3、抗蟲性測定1、抗旱、抗寒、抗鹽堿能力的測定樹木抗旱、寒、鹽堿性測定方法很多，主要包括田間直接測定、盆栽測定和人工氣候室測定、室內(nèi)模擬測定等，這些方法各有優(yōu)缺點。（1）田間直接測定：將待測材料直接播種或定植于苗圃或造林地，利用冬季低溫、干旱地區(qū)少雨、鹽堿地或人工造成干旱和鹽堿脅迫，測定與抗凍、抗旱、抗鹽堿有關(guān)的形態(tài)或生理生化指標(biāo)。（2）盆栽測定法：將待測材料栽種栽花盆內(nèi)，人工控制澆水或鹽水，進(jìn)行干旱或鹽堿脅迫處理。1、抗旱、抗寒、抗鹽堿能力的測定（3）室內(nèi)模擬脅迫測定法：如將待測材料用紗布和塑料薄膜包裹，置于低溫冰箱，經(jīng)過低溫誘導(dǎo)后進(jìn)行不同低溫級處理。材料經(jīng)室溫融冰后，在溫室扦插，逐日觀察恢復(fù)情況，或通過切片觀察韌皮部、木質(zhì)部等組織顏色，比較各種材料的耐凍性。又如，利用不同濃度的聚乙二醇（PEG）或鹽溶液構(gòu)成干旱或鹽脅迫梯度，通過種子在上面發(fā)芽時間和發(fā)芽率，比較不同材料的抗旱或抗鹽能力。1、抗旱、抗寒、抗鹽堿能力的測定（4）生理生化測定：包括質(zhì)膜透性、水分生理、保護(hù)酶活性等。植物經(jīng)過凍害和旱害，細(xì)胞膜透性發(fā)生改變，電解質(zhì)大量外滲，電導(dǎo)率增高，電阻降低。因此，可以通過測定電導(dǎo)率和電阻了解質(zhì)膜的傷害程度?？购瞪頊y定常用PV技術(shù)（Pressure－Volumetechnique），該技術(shù)可計算出被測植物體或其器官（葉或小枝）的飽和含水時滲透勢、質(zhì)壁分離點滲透勢、相對含水量、相對滲透水含量和質(zhì)外體水相對含量等水分參數(shù)。具體測定方法見有關(guān)文獻(xiàn)。1、抗旱、抗寒、抗鹽堿能力的測定在實驗室檢測抗寒性時，準(zhǔn)確掌握測定時期很關(guān)鍵。樹木的抗寒能力與溫度的季節(jié)變化一致。從秋末至寒冬，樹木抗寒能力逐漸提高，之后隨著休眠的解除，樹液開始流動，抗寒能力又迅速下降。不同種源或無性系的抗寒能力在不同時期差異很大，在最冷季節(jié)差異最小，而在封頂初期和臨萌動期差異較大。1、抗旱、抗寒、抗鹽堿能力的測定植物的抗旱和抗鹽堿機理十分復(fù)雜，是受形態(tài)、解剖和生理生化許多特性控制的復(fù)合遺傳性狀。這種復(fù)合性狀具有相對穩(wěn)定性和潛在反應(yīng)性兩個特點。一般認(rèn)為，植物是通過多種不同途徑來抵御或忍耐干旱和鹽堿脅迫的影響。單一的抗旱、抗鹽堿性測定指標(biāo)，難以充分反映出植物對干旱適應(yīng)的綜合能力，因此，許多學(xué)者都認(rèn)為只有采用多項指標(biāo)的綜合評價，才能比較準(zhǔn)確地反映植物的抗旱水平。目前應(yīng)用較多的綜合分析方法主要有:主分量分析、聚類分析、模糊綜合評判等。2、抗病性測定病圃符合病原物流行條件，故應(yīng)以病圃測定為主。但溫室特別是人工氣候室只要模擬得當(dāng)，可以避免異常條件的干擾，也常用于抗病性測定。不過，溫室測定不能測定其避病與耐病性，一般只能測定其一代侵染，不能充分表現(xiàn)出群體（抗流行）的抗病性。如果已知所要測定的抗病性是以組織、細(xì)胞、分子水平機制為主，而不是株形、全株功能的抗病性，則可采取植株的枝條或葉片等進(jìn)行離體水培，進(jìn)行人工接種。不少植物在離體條件下仍能保持某些抗病性的正常反應(yīng)。不用接種的方法而采用與抗病性相關(guān)性狀的生理生化指標(biāo)來間接測定，如致病毒素、植保素、酶法、血清學(xué)方法等，這是一類正在探索的新方法。2、抗病性測定抗病性測定的指標(biāo)因不同病病害和植物而不同，主要包括以下幾類指標(biāo)：（1）發(fā)病率：發(fā)病率指標(biāo)包括葉、果、梢，乃至整株的發(fā)病率。系統(tǒng)性病害用發(fā)病率表示，局部病害則用病情指數(shù)統(tǒng)計。（2）潛育期：一般來說，寄主抗病性強，潛育期較長，反之則較短。（3）過敏反應(yīng)：該項指標(biāo)主要用于寄主對活養(yǎng)生物病害抗性的測定，包括壞死出現(xiàn)的速度及范圍。寄主抗病力強，過敏反應(yīng)出現(xiàn)的快。（4）病斑擴(kuò)展速度：該指標(biāo)主要用于寄主對枝干（莖）腐爛病抗性的測定?？共×θ醯募闹鳎“邤U(kuò)展速度快，范圍大。除此以外，在抗病性測定中，還要考慮病害對產(chǎn)量和生長量的影響等因素。3、抗蟲性測定林木抗蟲性測定是林木抗蟲育種的重要環(huán)節(jié)之一，但是樹木抗蟲性測定的方法和體系還很不完善。過去，林木的抗蟲性測定一般基于自然感染，從試驗比較林中選擇抗蟲個體。由于林木生長周期長，抗蟲鑒定所需時間長。人工接蟲技術(shù)在作物抗蟲性鑒定方面應(yīng)用比較成熟、完善，有的已形成一套系統(tǒng)的抗蟲鑒定標(biāo)準(zhǔn)和程序，人工接蟲能夠早期測定林木的抗蟲性，有助于縮短育種周期。人工接蟲材料有卵、幼蟲和成蟲，成蟲雌雄比例要恰當(dāng)。用于人工接蟲的蟲源可以利用野外自然種群，也可以利用室內(nèi)飼養(yǎng)種群。室內(nèi)飼養(yǎng)的蟲源要滿足：①具有正常的生活力，特別是致害力；②遺傳性比較一致，來自同一親本；③飼料相對不變；④不帶樹木的病原物。3、抗蟲性測定柳杉是日本重要的工業(yè)用材樹種，但天牛、柳杉癭蚊危害嚴(yán)重。從1984年開始選育抗柳杉天牛的優(yōu)良品種，抗蟲測定采用了針刺測定、網(wǎng)室放蟲測定和人工接幼蟲測定3種方法。針刺測定是一種簡單的方法，就是在天然或人工林分中，通過針刺試驗，根據(jù)創(chuàng)傷樹脂道的形成，選擇抗蟲無性系。加藤一隆等(1991年)采用網(wǎng)室放蟲的方法將經(jīng)針刺測定選出的優(yōu)樹進(jìn)行網(wǎng)室接蟲試驗，研究柳杉不同無性系抗柳杉天牛在性狀上的差異及柳杉天牛種群的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)不同無性系對柳杉天牛的抗性不同。網(wǎng)室放蟲試驗結(jié)束，在樹干上進(jìn)行人工接幼蟲試驗。3、抗蟲性測定樹木抗蟲性表現(xiàn)是樹木抗蟲遺傳特性、害蟲為害遺傳特性、接蟲方法、環(huán)境條件等諸多因素相互作用的結(jié)果，動態(tài)性很強。只有在一致的蟲源、接蟲方法、環(huán)境條件和調(diào)查記載標(biāo)準(zhǔn)下，才能橫向比較各供試材料遺傳抗性的差異。某些情況下，自然感染和人工接