持續(xù)低溫脅迫對(duì)園林樹木電導(dǎo)率和丙二醛含量的影響

摘 要:以4種彩葉植物休眠枝為材料，測(cè)定其在-10℃低溫下15天的電導(dǎo)率及丙二醛含量變化規(guī)律。結(jié)果表明，在整個(gè)試驗(yàn)期間，紫葉矮櫻和元寶楓電導(dǎo)率升高不顯著，美國(guó)紅櫨和雞爪槭顯著;紫葉矮櫻和美國(guó)紅櫨丙二醛含量表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì)，紫葉矮櫻升高不顯著，元寶楓和雞爪槭表現(xiàn)為逐漸升高趨勢(shì)，差異顯著。綜合比較兩項(xiàng)生理指標(biāo)可以看出，紫葉矮櫻抗寒性最強(qiáng)，雞爪槭最差，其它兩種樹種居中，不同樹種在持續(xù)低溫下丙二醛的變化規(guī)律表現(xiàn)不同。

關(guān)鍵詞:園林樹木;低溫脅迫;電導(dǎo)率;丙二醛;抗寒性

中圖分類號(hào):S687.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A文章編號(hào):1001-4942(2010)02-0047-04

為使部分優(yōu)美的彩葉樹種在南種北引時(shí)具有理論依據(jù)，特對(duì)4種彩葉樹種的抗寒指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，以比較不同彩葉樹種抗寒性的強(qiáng)弱，從中找到具有引種成功可能性的樹種。在自然狀態(tài)下的生理生化變化已經(jīng)作了詳細(xì)報(bào)道[1]。由于自然狀態(tài)下氣溫是不穩(wěn)定的，與即將引種地區(qū)的氣溫存在偏差，因此特以引種地的氣溫變化為依據(jù)，設(shè)定-10℃持續(xù)低溫15天，研究其休眠枝條在試驗(yàn)期內(nèi)電導(dǎo)率變化和丙二醛含量變化的規(guī)律，從中找到適合引種的彩葉樹種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

室外試驗(yàn)于2008年12月24日在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)苗圃內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)于室外枝條采集后第二天即2008年12月25日開始至2009年1月25日在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

1.2 材料

試驗(yàn)材料取自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園林植物苗圃內(nèi)相同條件下生長(zhǎng)一致的三年生4種彩葉植物:美國(guó)紅櫨、雞爪槭、紫葉矮櫻、元寶楓。

1.3 試驗(yàn)方法

2008年12月24日對(duì)4種彩葉植物植株的上、中、下3個(gè)部位枝條隨機(jī)取樣，取材時(shí)選擇無病蟲害、生長(zhǎng)中庸的休眠枝，并且所取部位與方向一致。將枝條剪成長(zhǎng)40 cm左右的枝段，分別貼上標(biāo)簽裝入聚乙烯袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，枝條用自來水沖洗數(shù)遍，再用蒸餾水沖洗3次，吸水紙吸干，然后將其截成10 cm 長(zhǎng)的小段，用塑料薄膜密封。將其分為5組，每組重復(fù)3次，在5℃左右預(yù)冷48 h，然后按每小時(shí)降低5℃的速度將溫度降至-10℃并保持此溫度，分別在處理后的3、6、9、12、15天取樣，測(cè)定其電導(dǎo)率變化和丙二醛含量的變化規(guī)律。電導(dǎo)率的測(cè)定方法——電導(dǎo)儀法[2]，MDA含量的測(cè)定——硫代巴比妥酸法[3]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel表格處理，方差分析及差異顯著性檢驗(yàn)采用DPS軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 持續(xù)低溫脅迫對(duì)4種彩葉樹種電導(dǎo)率的影響

相對(duì)電導(dǎo)率的變化可以反映植物細(xì)胞膜的傷害程度，可以作為各種樹木抗逆性的指標(biāo)[4]，并且可作為抗寒性大小的重要指標(biāo)應(yīng)用[5]。

由表1可以看出，不同的樹種對(duì)于人工低溫的反應(yīng)是不同的，但是有一個(gè)共同點(diǎn)就是隨著低溫持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)，各樹種的電導(dǎo)率均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。總體來看，-10℃脅迫下，各樹種的電導(dǎo)率大小順序是雞爪槭>美國(guó)紅櫨>元寶楓>紫葉矮櫻。從各樹種升高幅度上看，紫葉矮櫻在處理的第15天，電導(dǎo)率比第3天升高5.7%。元寶楓在處理的第15天比第3天電導(dǎo)率升高8.7%，略高于紫葉矮櫻。美國(guó)紅櫨的枝條低溫處理后，第6天的電導(dǎo)率比第3天僅升高0.2%，處理后的第9天，電導(dǎo)率升高到一個(gè)新的水平，并且直到第15天，電導(dǎo)率仍然處于這個(gè)水平，比第3天升高29.9%。由此可以看出，美國(guó)紅櫨在-10℃脅迫下，一周左右才表現(xiàn)出電導(dǎo)率升高，并且電導(dǎo)率升高后能夠維持不變;雞爪槭與其它的樹種相比差異比較明顯，處理后的第9天比第3天電導(dǎo)率僅升高1.5%，9天后，其枝條電導(dǎo)率直線上升，第15天，電導(dǎo)率比處理初期升高60.5%。

新復(fù)極差檢驗(yàn)結(jié)果(表1)表明，紫葉矮櫻與元寶楓在整個(gè)處理期間，電導(dǎo)率雖有升高，但是升高幅度均未達(dá)到差異顯著水平，由此說明，二者抗寒性較強(qiáng)，，持續(xù)半月時(shí)間-10℃的低溫對(duì)紫葉矮櫻和元寶楓的枝條造成的傷害較小。但是如前所述，元寶楓的升高幅度略大于紫葉矮櫻，由此可以認(rèn)為元寶楓的抗寒性略低于紫葉矮櫻。美國(guó)紅櫨在處理的第9天，電導(dǎo)率與第6天相比差異顯著，即低溫脅迫下電導(dǎo)率顯著升高，說明第9天開始，該樹種已經(jīng)受到一定程度傷害，但整個(gè)處理期間，電導(dǎo)率升高并未達(dá)到極顯著程度，說明美國(guó)紅櫨能耐短時(shí)間的持續(xù)-10℃低溫。雞爪槭的電導(dǎo)率在處理的第12天顯著高于第9天，第15天顯著高于第9天，且已經(jīng)達(dá)到極顯著水平，由此可以認(rèn)為雞爪槭受到傷害較重，并且從第9天開始表現(xiàn)出很明顯的受害癥狀，由此說明雞爪槭抗低溫能力較差。

2.2 持續(xù)低溫脅迫對(duì)4種彩葉樹種丙二醛含量的影響

大量的研究結(jié)果表明，植物受逆境脅迫時(shí)細(xì)胞內(nèi)代謝平衡被破壞，有利于自由基產(chǎn)生，過量自由基的毒害之一是引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，造成生物膜系統(tǒng)的損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞死亡[6]。膜脂過氧化的中間產(chǎn)物自由基和最終產(chǎn)物丙二醛(MDA)能夠抑制細(xì)胞保護(hù)酶活性和降低抗氧化物的含量，從而加劇膜脂過氧化[7]。通常把MDA作為膜脂過氧化程度對(duì)低溫反應(yīng)強(qiáng)弱的指標(biāo)[8]。

由表2可以看出，-10℃低溫處理下，紫葉矮櫻與美國(guó)紅櫨初期MDA含量下降，隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，MDA含量又迅速升高，元寶楓及雞爪槭MDA始終處于升高趨勢(shì)。紫葉矮櫻在處理的3～12天，其體內(nèi)MDA含量始終呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在第12天達(dá)到最低點(diǎn);美國(guó)紅櫨在處理的3～9天呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，第6～9天為最低點(diǎn);元寶楓在處理的3～9天MDA含量無變化，第15天達(dá)到最高點(diǎn)。與處理的第3天相比，各樹種MDA含量最低時(shí)下降情況是:紫葉矮櫻下降15.4%，美國(guó)紅櫨下降20.0%，從下降量上看，美國(guó)紅櫨下降較多，紫葉矮櫻下降較少。由此可以看出，紫葉矮櫻MDA在低溫脅迫的12天內(nèi)都能夠保持下降趨勢(shì)，第15天仍然處于初期的水平，元寶楓9天內(nèi)含量無顯著變化，美國(guó)紅櫨6～9天枝條內(nèi)MDA含量低于處理初期。由此可以認(rèn)為紫葉矮櫻抵抗-10℃低溫脅迫能力是最強(qiáng)的。

新復(fù)極差檢驗(yàn)結(jié)果(表2)表明，紫葉矮櫻在整個(gè)試驗(yàn)期間MDA含量變化無顯著差異;美國(guó)紅櫨、雞爪槭和元寶楓在處理的第12～15天與前期差異顯著，美國(guó)紅櫨和元寶楓已達(dá)到極顯著水平，3～9天差異不顯著，雞爪槭第15天開始差異達(dá)到極顯著水平。進(jìn)一步說明，紫葉矮櫻的抗寒性較強(qiáng)。

3 討論與結(jié)論

植物的細(xì)胞膜在正常情況下是半透性膜，使植物體內(nèi)的某些物質(zhì)可以通過，而一些大分子物質(zhì)無法通過，但是在一定的逆境條件如低溫脅迫下，植物的細(xì)胞膜就會(huì)受到傷害，植物體內(nèi)的大分子物質(zhì)外滲，嚴(yán)重時(shí)在細(xì)胞間隙內(nèi)形成冰核而降低水蒸氣壓差，這種壓差進(jìn)一步造成原生質(zhì)脫水，使蛋白質(zhì)變性和原生質(zhì)不可逆的凝膠化，造成細(xì)胞結(jié)冰，特別是胞內(nèi)結(jié)冰對(duì)質(zhì)膜和細(xì)胞器及整個(gè)細(xì)胞質(zhì)產(chǎn)生的破壞作用，給植物帶來致命的損傷。因此，電導(dǎo)率可以作為當(dāng)前檢驗(yàn)植物抗寒性的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法[9]。電導(dǎo)率升高越多，抗寒性越弱[10]。從試驗(yàn)結(jié)果來看，-10℃低溫脅迫下，紫葉矮櫻和元寶楓升高幅度無顯著差異，其它兩個(gè)樹種存在顯著差異，雞爪槭達(dá)到極顯著水平。從電導(dǎo)率的變化情況來看，紫葉矮櫻受凍害較輕，雞爪槭最重，由此判斷4個(gè)樹種的抗寒性順序?yàn)樽先~矮櫻>元寶楓>美國(guó)紅櫨>雞爪槭。

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一， 為長(zhǎng)期以來用于衡量膜脂過氧化程度的一個(gè)公認(rèn)指標(biāo)[11]。為此，通過測(cè)定植物體內(nèi)丙二醛含量的變化以及含量多少可以反映出該樹種抵抗低溫的能力強(qiáng)弱[12～14]。由于表格中小數(shù)點(diǎn)位數(shù)所限，不能表現(xiàn)丙二醛更細(xì)致的變化規(guī)律，深入分析后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)前期表現(xiàn)出略微下降的趨勢(shì)，其原因可能是在低溫脅迫下，開始時(shí)植物保護(hù)酶產(chǎn)生的一種防御反應(yīng)，酶活力增強(qiáng)，清除活性氧和自由基的能力增強(qiáng)，植物體內(nèi)MDA含量下降;隨著低溫或超過臨界低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，酶活力也隨之下降，清除活性氧和自由基的能力減弱，體內(nèi)MDA含量相對(duì)升高。根據(jù)丙二醛的含量變化可以判斷紫葉矮櫻的抗寒性最強(qiáng)，而其它3個(gè)樹種均達(dá)到極顯著差異，難以比較強(qiáng)弱順序。

綜合分析結(jié)果可以看出，紫葉矮櫻抗寒性最強(qiáng)，雞爪槭最差，其它兩個(gè)樹種居中，因此對(duì)紫葉矮櫻進(jìn)行引種成功的可能性最大。

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