低溫脅迫對不同居群栝樓幼苗生理特性的影響

摘要：以采自不同地區的８個居群栝樓（Ｔｒｉｃｈｏｓａｎｔｈｅｓ ｋｉｒｉｌｏｗｉｉ Ｍａｘｉｍ）幼苗為試材，經低溫（６ ℃）脅迫處理３６ ｈ，期間分時檢測葉片脯氨酸（Ｐｒｏ）、丙二醛（ＭＤＡ）、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、過氧化物酶（ＰＯＤ）含量的變化。結果表明，８個居群栝樓幼苗葉片的脯氨酸含量均迅速增加，至２４ ｈ時達最大值，之后急速下降；ＭＤＡ含量均呈緩慢上升趨勢；ＳＯＤ活性變化不明顯；ＰＯＤ活性迅速下降，至３６ ｈ仍有微弱變化；依據結果與植物抗寒性的關系評價，河南鄧縣（ＤＺ－１、ＤＺ－２）、信陽（ＸＹ－２）和內鄉（ＮＸ－２）４個居群栝樓的抗寒性較其他居群強。

關鍵詞：栝樓幼苗；抗寒性；脯氨酸；丙二醛；超氧化物歧化酶；過氧化物酶

中圖分類號：Ｑ９４５．７８文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）11－2272-03

The Effects of Low-temperature Treatment on the Characteristics of Different Populations of Tichosanthes kirilowii

ＷＡＮＧ Ｘｉａｎ－ｋｅ，ＳＨＵ Ｓｈａｏ－ｈｕａ，ＷＡＮＧ Ｍｏ

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｐｌａｎｔ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｓing ｅｉｇｈｔ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｔｉｃｈｏｓａｎｔｈｅｓ kｉｒｉｌｏｗｉｉ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｅａｓ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ pｒｏｌｉｎｅ， ＭＤＡ， ＳＯＤ ａｎｄ ＰＯＤ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ ｔｒｅａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（６ ℃） ｆｏｒ ３６ ｈｏｕｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｌｉｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ ｅｉｇｈｔ Ｔ. kｉｒｉｌｏｗｉｉ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｒｅａｃｈｅｄ the ｍａｘｉｍｕｍ ａｔ ２４ ｈｏｕｒｓ； ａｆｔｅｒ ｔｈａｔ ｉｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＭＤＡ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｌｏｗｌｙ， ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ＳＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ； ｉｔ ｓｔｉｌｌ ｈａｄ ａ ｓｌｉｇｈｔ ｃｈａｎｇｅｓ ａｔ ３６ ｈｏｕｒｓ． Ｆｏｕｒ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＤＺ－１，ＤＺ－２，ＸＹ－２，ＮＸ－２ ｆｒｏｍ Ｈｅｎａｎ， Ｄｅｎｇｚｈｏｕ， Ｘｉｎｙａｎｇ ａｎｄ Ｎｅｉｘｉａｎｇ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｈａd sｔｒｏｎｇ ｃｏｌｄ ｈａｒｄｉｎｅｓｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｈａｒｄｉｎｅｓｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｔｒｉｃｈｏｓａｎｔｈｅｓ ｋｉｒｉｌｏｗｉｉ Ｍａｘｉｍ ｓｅｅｄｌｉｎｇ； ｐｒｏｌｉｎｅ； ＭＤＡ； ＳＯＤ； ＰＯＤ

栝樓（Ｔｒｉｃｈｏｓａｎｔｈｅｓ ｋｉｒｉｌｏｗｉｉ Ｍａｘｉｍ）是葫蘆科栝樓屬多年生纏繞藤本植物，雌雄異株。其果實、果皮、種子和根經炮制分別可制作成中藥材瓜蔞、瓜蔞皮、瓜蔞子和天花粉入藥［１］，是一種多年生常用中藥材。冬季地上部分枯萎，根于地下過冬，抗寒性低的栝樓品種易受凍害，影響翌年產量，選擇有較好抗寒性的栝樓種質資源，培育抗寒性栝樓新品種成為生產中的迫切需求。

通常植物在逆境條件（如低溫脅迫）下，葉片組織各項生理指標會發生明顯的變化［２］，這是植物對不良環境的一種適應性，栝樓亦如此。試驗對我國不同地區的８個栝樓居群［３－５］幼苗采取低溫脅迫處理后，檢測其幼苗葉片組織的脯氨酸（Ｐｒｏ）、丙二醛（ＭＤＡ）、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）和過氧化物酶（ＰＯＤ）等抗逆性生理指標，通過比較其變化和差異，探索栝樓抗寒性的生理機制，為栝樓抗寒新品種的選育提供理論依據。

１材料與方法

１．１材料

從河南、河北等省８個不同地區采集的野生栝樓的成熟種子，經湖北中醫藥大學藥學院劉合剛教授鑒定為栝樓（Ｔｒｉｃｈｏｓａｎｔｈｅｓ ｋｉｒｉｌｏｗｉｉ Ｍａｘｉｍ）。各居群編號及來源詳見表１。

１．２方法

將種子播于直徑１５ ｃｍ的塑料缽，每缽播種４～６粒，置于人工氣候箱中（溫度３０℃，光照強度４ ０００ ｌｘ）。待栝樓出苗１５ ｄ左右，葉片數約１２，苗高約１０ ｃｍ時，給予６ ℃的低溫脅迫，分別于不同處理時間取栝樓植株中部３～５片葉，分別測定Ｐｒｏ、ＭＤＡ含量及ＳＯＤ、ＰＯＤ的活性。每個指標均設３次重復。Ｐｒｏ、ＭＤＡ含量測定參照李合生［６］的方法；ＳＯＤ活性測定采用氮藍四唑（ＮＢＴ）法［６］；ＰＯＤ活性測定參照愈創木酚法［６］略加改進：準確稱取栝樓葉片０．５ ｇ，剪碎混勻后加入預冷的０．０５ ｍｏｌ／Ｌ磷酸緩沖液（ｐＨ值５．５）冰浴研磨成勻漿，４ ０００ ｒ／ｍｉｎ離心１０ ｍｉｎ，上清液轉入５０ ｍＬ容量瓶中，沉淀再用磷酸緩沖液提取兩次，一并倒入容量瓶中，定容，低溫保存備用。

過氧化物酶活性＝

式中ΔＡ４７０nm為反應時間內吸光度的變化值；Ｗ為栝樓葉鮮重，ｍｇ；ｔ為反應時間，ｍｉｎ；ＶＴ為提取酶液總體積，ｍＬ；Ｖｓ為測定時取用酶液體積，ｍＬ。

２結果與分析

２．１低溫脅迫對栝樓幼苗葉片組織脯氨酸含量的影響

栝樓幼苗經低溫脅迫處理后，葉片組織脯氨酸含量先急劇增加后迅速下降，低溫處理２４ ｈ 脯氨酸含量達最大值（３８．６１～５４．１６ μｇ／ｇ），是處理前的２～３倍（表２），說明低溫處理能夠誘使葉片組織中脯氨酸的含量顯著增加，這是植物對低溫的一種響應機制，以提高細胞液的濃度，降低細胞質的冰點，避免細胞膜結構受傷害；隨著低溫處理時間的延長，幼苗超過其抗低溫能力的極限，細胞膜結構遭到破壞，一些產生脯氨酸的功能性蛋白活性隨之喪失，同時細胞液外滲，導致脯氨酸逐漸減少，抗寒能力迅即減弱。比較不同居群的栝樓幼苗脯氨酸含量，ＤＺ－１、ＤＺ－２、ＸＹ－２、ＮＸ－２與其他居群有顯著差異，表明這４個居群有較強的抗寒性。

２．２低溫脅迫對栝樓幼苗葉片組織ＭＤＡ含量的影響

植物在逆境條件下受到傷害后，通常會發生膜脂過氧化作用，ＭＤＡ是植物膜脂過氧化作用的產物，它的積累量反映植物受逆境傷害的程度。從表３可以看出，栝樓幼苗經低溫脅迫處理后，葉片組織中ＭＤＡ含量均呈漸增趨勢，處理２４ ｈ時含量在４．６２～６．２３ μｍｏｌ／ｇ，較處理前提高了１～２倍，處理２４ ｈ后其含量增加緩慢，整個過程含量依次上升，說明幼苗受傷害程度在逐漸增加。比較８個不同居群栝樓幼苗葉片ＭＤＡ含量，ＮＸ－２、ＤＺ－２、ＸＹ－２、ＤＺ－１含量明顯低于其他居群，說明其受到傷害的程度較其他居群低，即抗寒能力強。

２．３低溫脅迫對栝樓幼苗葉片組織ＳＯＤ活性的影響

ＳＯＤ是一種保護酶，保護葉片組織，避免其在低溫環境下受到傷害，活性越高表明其保護功能愈強。從表４可看出，栝樓幼苗經低溫處理后葉片的ＳＯＤ活性變化不明顯，表明存在于栝樓幼苗體內的ＳＯＤ是一種活性相對穩定的酶。

２．４低溫脅迫對栝樓幼苗葉片組織ＰＯＤ活性的影響

ＰＯＤ與植物的抗逆性有關，可作為抗寒性的一個重要指標。經低溫處理后的８個居群的栝樓幼苗葉片ＰＯＤ活性都呈急劇下降趨勢，至３６ ｈ仍有微弱變化（表５）。但比較不同栝樓居群，ＤＺ－１、ＤＺ－２、ＸＹ－２、ＮＸ－２的活性相對高于其他居群。

３小結

栝樓幼苗以低溫（６℃）處理０、１２、２４、３６ ｈ后，檢測脯氨酸與ＭＤＡ含量，兩種物質前期均呈上升趨勢，葉片組織中的脯氨酸含量于低溫處理２４ ｈ時達最高值，MDA于低溫處理２４~３６ ｈ期間一直維持著高含量；檢測低溫處理后的栝樓幼苗葉片ＳＯＤ與ＰＯＤ活性，不同居群的ＳＯＤ活性均無大的變化，ＰＯＤ活性卻均呈下降趨勢，但居群間的下降幅度存在差異。

丙二醛（ＭＤＡ）是植物在逆境條件下膜脂過氧化作用的產物，對質膜有毒害作用［７］，長期以來ＭＤＡ是用于檢測膜脂過氧化程度的一個公認指標［８］。栝樓幼苗在低溫脅迫下，葉片組織細胞膜系統的結構與功能會遭到破壞，次生產物ＭＤＡ相應增加，增加越多表明抗寒性越差［９］；葉片組織中脯氨酸含量的增加，能提高細胞液的濃度，降低細胞質的冰點，防止細胞膜結構的破壞，進而減少過氧化作用產物ＭＤＡ的產生，植物幼苗抵抗不良環境的能力的強弱反映在脯氨酸含量的高低上［１０］；ＳＯＤ和ＰＯＤ是廣泛存在于植物細胞中的兩種氧化酶，它們能有效地清除葉片中因抵抗逆境而產生的的活性氧和超氧陰離子自由基，從而防止其對細胞的傷害，因此這兩種酶也被稱為保護酶［１１］。

試驗以栝樓幼苗低溫處理不同時間后，檢測４個生理指標，根據各個指標含量高低或活性大小反映的抗寒性能，一致證明ＤＺ－１、ＤＺ－２、ＸＹ－２、ＮＸ－２ ４個居群具有較強的抗寒性。這種抗寒性一方面受遺傳因素影響，另一方面與環境因素有關，不同產區的栝樓在長期適應與演進過程中，多種因素的綜合效應，逐漸形成了特有的農家類型，其抗寒性也因產區不同而出現差異。另外，栝樓的抗寒性還反映在其他生理指標的變化上，如何全面研究這些生理指標的抗寒機制，以及如何利用其選育新的抗寒品種還有待進一步的工作。

參考文獻：

［１］ 周鳳琴，徐凌川，張永清，等．山東瓜蔞生產情況調查［Ｊ］．山東中醫藥大學學報，２００２，２６（５）：３７９-381．

［２］ 劉遵春，豁澤春．不同杏梅、杏李品種枝條抗寒性研究［Ｊ］．湖北農業科學，２００８，４７（７）：８０２－８０４．

［３］ 謝果珍，舒少華，王沫．不同居群栝樓葉表皮氣孔形態研究［Ｊ］．時珍國醫國藥，２００８，１９（１２）：２９５６－２９５８．

［４］ 郭曉亮，王沫，舒少華．雌雄栝樓的組織培養研究［Ｊ］．武漢植物學研究，２００９，２７（６）：６８４－６８７．

［５］ 謝果珍，舒少華，王沫．不同居群栝樓花粉形態的掃描電鏡觀察［Ｊ］．時珍國醫國藥，２００９，２０（７）：１７３９－１７４１．

［６］ 李合生．植物生理生化實驗原理和技術［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０００．

［７］ 李榮富，梁莉，胡曉紅，等．低溫對杏花丙二醛含量及過氧化物酶與超氧化物歧化酶活性的影響［Ｊ］．內蒙古農業科技，２００５（６）：２９－３０．

［８］ 陳貴，胡文玉，謝甫綈，等．提取植物體內ＭＤＡ的溶劑及ＭＤＡ作為衰老指標的探討［Ｊ］．植物生理學通訊，１９９１，２７（１）：４４－４６．

［９］ 彭誠，易詠梅．低溫脅迫對狹葉四照花苗木的生理影響［Ｊ］．湖北農業科學，２００７，４６（５）：７７７－７７８．

［１０］ 李赫男．不同時間低溫處理對紫蘇抗逆性的影響［Ｊ］．安徽農業科學，２００８，３６（３５）：１５３１３－１５３１５．

［１１］ 林海．大葉黃楊抗寒機理的研究［Ｊ］．安徽農業科學，２００５，３３（８）：１４２３－１４２４．

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