利用電導率法測定六種芳香植物的耐熱性

摘要：運用電導率法對香蜂草（Ｍｅｌｉｓｓａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、蘋果鼠尾草（Ｓａｌｖｉａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、丁香羅勒（Ｏｃｉｍｕｍ ｂａｓｉｌｉｃｕｍ Ｌ．）、闊葉薰衣草（Ｌａｖａｎｄｕｌａ ｓｐｉｃａ Ｌ．）、匍匐迷迭香（Ｒｏｓｍａｒｉｎｕｓ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、香露兜（Ｐａｎｄａｎｕｓ ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ Ｒｏｘｂ．）等６種芳香植物進行了耐熱性測定。結果顯示，葉片在梯度高溫處理后，溫度與細胞傷害率之間呈現“Ｓ”形曲線關系。通過顯著性檢驗，結合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程拐點確定半致死溫度，測得６種芳香植物的高溫半致死溫度分別為香蜂草５７．００℃、蘋果鼠尾草５８．５５℃、丁香羅勒５９．８０℃、闊葉薰衣草５９．５５℃、匍匐迷迭香５９．１９℃、香露兜６５．２５℃。

關鍵詞：芳香植物；高溫；Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程；半致死溫度。

中圖分類號：Ｓ５７３＋．９；Ｑ９４８．１１２＋．２ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）10－2038-03

Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｓｉｘ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｌａｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｍｅｔｈｏｄ

ＧＯＮＧ Ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｈａｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ／ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｒｏｙ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｃｒｏｐ Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｄａｎｚｈｏｕ ５７１７３７， Ｈａｉｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｉｘ ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｌａｎｔｓ（Ｍｅｌｉｓｓａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．， Ｓａｌｖｉａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．，Ｏｃｉｍｕｍ ｂａｓｉｌｉｃｕｍ Ｌ．， Ｌａｖａｎｄｕｌａ ｓｐｉｃａ Ｌ．，Ｒｏｓｍａｒｉｎｕｓ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．，Ｐａｎｄａｎｕｓ ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ Ｒｏｘｂ．）ｗｅｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ by ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｉｒ ｃｅｌｌｓ ｗｅｒｅ ｉｎｊｕｒｅｄ ｂｙ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｍｏｉｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ， ｔｈｅ Ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｗａｓ adopted ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｓｅｍｉ－ｌｅｔｈａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｂｙ ｓｐｏｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｕｒｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｅｘｉｏｎ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ． Ｔｈｅ ｓｅｍｉ－ｌｅｔｈａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｍ． ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ， Ｓ． ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ， Ｏ． ｂａｓｉｌｉｃｕｍ， Ｌ． ｓｐｉｃａ， Ｒ． ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ ａｎｄ Ｐ． ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ ｗａｓ ５７．００ ℃， ５８．５５ ℃， ５９．８０ ℃， ５９．５５ ℃， ５９．１９ ℃， ａｎｄ ６５．２５ ℃ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｌａｎｔｓ； ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； Ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ； ｓｅｍｉ－ｌｅｔｈａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．

隨著海南省國際旅游島的開發建設向縱深發展，培養具有海南特色的園林香化植物，研究現有引種、栽培的芳香植物抗熱性，觀察芳香植物在栽培地能否正常生長，就具有十分重要的意義。關于植物的抗熱性，前人已做過大量的研究工作，利用電導率法測定相對電導率，判斷電解質外滲與高溫傷害的程度，是最常用的方法［１］。當植物受到逆境影響時，細胞膜遭到破壞，膜透性增大，從而使細胞內的電解質外滲，導致植物細胞浸提液的電導率增大；而通過對電導率進行運算處理，最終可以得出植物的高溫半致死溫度。試驗測定了香蜂草（Ｍｅｌｉｓｓａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、蘋果鼠尾草（Ｓａｌｖｉａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、丁香羅勒（Ｏｃｉｍｕｍ ｂａｓｉｌｉｃｕｍ Ｌ．）、闊葉薰衣草（Ｌａｖａｎｄｕｌａ ｓｐｉｃａ Ｌ．）、匍匐迷迭香（Ｒｏｓｍａｒｉｎｕｓ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、香露兜（Ｐａｎｄａｎｕｓ ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ Ｒｏｘｂ．）等６種芳香植物的葉片細胞電導率，進而得到６種芳香植物的高溫半致死溫度，以探討芳香植物在栽培地對高溫的適應性，為選擇耐熱性強的芳香植物提供依據。

１材料與方法

１．１材料

２００９年１１月，將香蜂草、蘋果鼠尾草、丁香羅勒、闊葉薰衣草、匍匐迷迭香、香露兜６種芳香植物移栽于海南大學園藝園林學院苗圃中，生長期間適當管理。２０１０年１月，選擇長勢基本一致的6種芳香植物植株若干，采集健康成熟的葉片帶回實驗室進行處理與檢測。

１．２試驗方法

將葉片用去離子水洗凈，濾紙擦干，剪成０．５ ｃｍ２左右的小片，稱取０．１ ｇ，放入裝有２０ ｍＬ去離子水的試管中；在真空干燥器中用真空泵抽氣３０ ｍｉｎ后，再靜置大約３０ ｍｉｎ，葉片沉入試管底部后取出；分別在室溫、３０℃、３４℃、３８℃、４２℃、４６℃、５０℃、５４℃、５８℃、６２℃的水浴鍋中放置２０ ｍｉｎ，取出靜置冷卻２ ｈ后，在恒溫條件下測定葉片電導率；然后，全部放入沸水浴中加熱２０ ｍｉｎ，靜置冷卻后，恒溫條件下再一次測定葉片電導率；每處理重復３次，以室溫下植物葉片的電導率作為對照［２，３］，按下式計算葉片細胞傷害率，葉片細胞傷害率＝［１－（１－Ｒｔ／Ｒｍ）／（１－Ｃｔ／Ｃｍ）］×１００％，式中Ｒｔ為不同水浴溫度下的葉片電導率，Ｒｍ為沸水浴后的葉片電導率，Ｃｔ和Ｃｍ為對照煮前和煮后的葉片電導率。將處理溫度與葉片細胞的傷害率用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程ｙ＝ｋ／（１＋ａｅ－ｂｔ）來擬合，方程中ｙ代表葉片細胞的傷害率，ｔ代表處理溫度，ｋ為葉片細胞傷害率的飽和容量，由于葉片細胞傷害率消除了本底干擾，因而ｋ值為１００；ａ、ｂ為方程參數。為了確定ａ和ｂ的數值，可以將Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程ｙ＝ｋ／（１＋ａｅ－ｂｔ）轉化為ｌｎ［（ｋ－ｙ）／ｙ］＝ｌｎａ－ｂｔ，令ｙ＝ｌｎ［（ｋ－ｙ）／ｙ］，Ａ＝ｌｎａ，Ｂ＝－ｂ，則轉變成葉片細胞傷害率轉化值與處理溫度的直線方程ｙ=Ａ＋Ｂｔ［３，４］。通過直線回歸的方法求出ａ、ｂ數值及相關系數，將數據擬合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程，達到極顯著水平后，則由Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程求得二級導數得出ｔ＝ｌｎ ａ／ｂ，此時的ｔ值就是曲線的拐點，即高溫半致死溫度（ＬＴ５０）［５］。

２結果與分析

２．１葉片細胞傷害率與處理溫度的關系

根據葉片細胞傷害率公式，可計算出在各溫度處理下６種芳香植物的葉片細胞傷害率，結果如表１所示。根據表１可繪制出處理溫度與葉片細胞傷害率的關系圖，具體見圖１。從圖１可以看出，隨著溫度的升高，植物葉片的細胞傷害率表現出先緩慢增加、然后迅速增加、最后又緩慢增加的走勢，并呈典型的“Ｓ”形曲線關系。

２．２Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程參數及高溫半致死溫度的確定

根據公式計算各溫度處理下６種芳香植物的葉片細胞傷害率轉化值，結果如表２所示，進一步計算出ａ和ｂ的數值，確定６種芳香植物的高溫半致死溫度（ＬＴ５０），結果如表３所示。從表３可見，６種芳香植物的高溫半致死溫度依次為香蜂草５７．００ ℃、蘋果鼠尾草５８．５５ ℃、丁香羅勒５９．８０ ℃、闊葉薰衣草５９．５５ ℃、匍匐迷迭香５９．１９ ℃、香露兜６５．２５ ℃。從結果中顯而易見，６種芳香植物中以香露兜的耐熱性最高，而香蜂草最低，它們的耐熱能力大小依次為香露兜＞丁香羅勒＞闊葉薰衣草＞匍匐迷迭香＞蘋果鼠尾草＞香蜂草。

３討論

細胞膜透性的穩定性（ＣＭＴ）是離體葉片的滲透情況在一定溫度范圍內的特性，其測定方法是一種靈敏、快捷的估測植物耐熱性的方法［６，７］，也是用于植物耐熱性檢測最簡便的方法之一。試驗通過對６種芳香植物的離體葉片經梯度高溫處理后，結果顯示處理溫度與葉片細胞傷害率之間呈現出“Ｓ”形曲線關系，通過顯著性驗證，符合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程。應用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程計算ＬＴ５０的優點在于不僅可以減小因個別測定值的不穩定對整個結果的影響，而且還可以消除原生質體在溫度作用中的時間干擾［８］。

６種芳香植物中，香露兜分布于熱帶地區，是海南島的本土物種；丁香羅勒分布于亞洲熱帶地區；闊葉薰衣草和匍匐迷迭香均分布于地中海沿岸；鼠尾草分布于熱帶和溫帶地區；香蜂草分布于南歐、地中海沿岸。從分布地區來看，香露兜與丁香羅勒比其他芳香植物的耐熱性應該要高一些，并且這與試驗結果是吻合的。從溫度方面考慮，根據試驗結果可以初步推斷丁香羅勒、闊葉薰衣草、匍匐迷迭香比較適合在海南島引種栽培，香露兜是本土植物，其他芳香植物次之。

目前芳香植物的研究主要集中在繁殖技術、精油提純、藥性藥理等方面，而在生理抗性方面較少。需要說明的是，試驗得到的高溫半致死溫度是在植物離體的情況下測定出來的，只能反映葉片對高溫的適應性，而不能反映植物根系等部位的抗熱性，因此不一定能準確地反映出植物整體的抗熱性。經過與植物在高溫脅迫下的形態表現比較，雖然大體上能體現植物抗熱性的強弱，但還不是十分接近。可以考慮結合測定葉片的相對含水量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量等生理指標來進行綜合評價［９］。

參考文獻：

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［７］ ＹＥＨ Ｄ Ｍ， ＬＩＮ Ｈ Ｆ． Ｔｈｅｒｍｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ａｓ ａ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｔｏ ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ ｄｅｌａｙ ｉｎ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ ［Ｊ］． Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，１２８（５）：６５６－６６０．

［８］ 彭昌操． Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程在柑橘原生質體耐熱性測定中的應用［Ｊ］． 湖北民族學院學報（自然科學版），２０００，１８（１）：１９－２１．

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文