低溫脅迫對3個暖季型草坪草品種生理指標的影響

侯祥云　趙曉丹　郭先鋒

摘要：以北方園林綠化常見的3個暖季型草坪草品種為試材，研究了低溫脅迫對其電解質滲出率、丙二醛（MDA）含量、過氧化氫酶（CAT）活性等生理指標的影響。結果表明，隨著低溫脅迫的加劇，電解質滲出率呈增加趨勢，MDA含量、CAT活性表現出先升后降的趨勢，得出3個暖季型草坪草品種的抗寒性強弱順序為：野牛草>結縷草>狗牙根。

關鍵詞：低溫脅迫；暖季型草坪草；生理指標

中圖分類號：S688.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）07-0050-03

暖季型草坪草（Warm-season turfgrass）廣泛分布于氣候溫暖的濕潤和半濕潤地區，在我國暖季型草坪草主要分布于長江流域以南的廣大地區。和冷季型草坪草相比，暖季型草坪草具有生長低矮、耐修剪、耐旱、耐熱、耐踐踏、抗逆性強、養護管理費用低等優點，因而備受人們的青睞。

冬季低溫影響暖季型草坪草的綠期、應用范圍，降低其觀賞價值，進而限制其在北方園林綠化中的應用。本試驗以北方園林中常用的暖季型草坪草——結縷草、狗牙根和野牛草為試材，研究低溫脅迫對其生理指標的影響，探討暖季型草坪草的抗寒機理，篩選抗寒性強的品種，為提高暖季型草坪草的園林應用和抗寒育種提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試品種為山東農業大學南校區草坪實驗站提供的狗牙根[Cynodon dactylon（L.）Pers.]、結縷草（Zoysia japonica）和野牛草（Buchloe dactyloides）。采用單因素完全隨機區組設計，小區面積1 m×1 m，小區間距0.5 m。試驗過程中對草坪草采用統一管理，保持其自然生長狀態。

1.2試驗方法

選擇在同一生育期（分蘗～拔節期）生長健壯的材料進行取樣，放入低溫冰箱中作人工低溫處理。設6個溫度梯度：0℃（對照）、-3℃、-6℃、-9℃、-12℃、-15℃。取出后分別進行電解質滲出率^[1]、丙二醛（MDA）含量^[2]和過氧化氫酶（CAT）活性^[2]測定。每處理重復3次。

2結果與分析

2.1低溫對電解質滲出率的影響

由圖1可見，3個品種在低溫初期電解質滲出率緩慢增加，當達到某一溫度時電解質滲出率急劇上升。狗牙根、結縷草在整個降溫期間表現出先升后降的趨勢，在-12℃時達到最大值，隨后開始下降；野牛草電解質滲出率在整個降溫期間表現為不斷增加趨勢，且在各個低溫階段均相對較低，在-15℃時達到最大值。

2.2低溫對MDA含量的影響

由圖2可見，狗牙根、結縷草的MDA含量隨著溫度的降低表現出先升后降的趨勢，在-12℃時達到最大值，在各個低溫階段狗牙根和結縷草MDA含量相差不大；野牛草在整個降溫期間MDA表現 為不斷增加趨勢，且在各個低溫階段均相對較低，在-15℃時達最大值。

2.3低溫對CAT活性的影響

由圖3可見，隨著溫度的降低，3個品種的CAT活性呈現出先上升后下降的趨勢。狗牙根、結縷草的CAT活性在0℃～-9℃之間呈緩慢增加趨勢，均在-9℃時達到最大值， 隨后開始逐漸降低；野牛草在0℃～-12℃之間呈逐漸增加趨勢，在-12℃時達到最大值，隨后開始下降。

3結論與討論

研究表明^[3～6]，電解質滲出率的變化可以客觀地反應試驗材料在低溫逆境下的受凍情況，可以作為鑒定植物抗寒性強弱的指標之一。本試驗3個品種在低溫脅迫下的電解質滲出率變化，擬合logistic方程求出狗牙根、結縷草、野牛草的LT50分別為-8.85℃、-10.75℃、-16.42℃。以LT50高低判斷其抗寒性強弱，LT50越低，抗寒性越強，得出3個暖季型草坪草品種的抗寒能力由高到低為：野牛草>結縷草>狗牙根。

丙二醛是膜質過氧化產物，能夠抑制細胞保護酶活性和降低抗氧化物的含量，其含量的高低直接關系到質膜的傷害程度。前人研究認為^[7～10]，MDA在植株遭遇低溫脅迫時含量會升高，是鑒定細胞膜脂過氧化程度的重要指標。本試驗中，3個暖季型草坪草品種在低溫脅迫初期MDA含量增加，說明低溫脅迫初期，植株機體內膜脂過氧化作用加大，MDA含量升高；隨著溫度持續降低，部分應激蛋白開始發揮調節作用，使得MDA含量不再持續增加，開始下降。同時發現，抗寒性強的品種MDA含量相對較低，反之含量相對較高，這可能是由于植物具有不同的抗寒機制所致。CAT作為一種重要的膜保護酶，是衡量植物抗寒性強弱的重要鑒定指標。研究表明^[11～13]，隨著低溫脅迫加劇，CAT活性增強，當達到植物所能承受的臨界低溫時，CAT 活性出現鈍化現象，活性迅速下降。本試驗中，低溫脅迫下3個暖季型草坪草品種的CAT活性，隨著溫度降低總體上呈先升后降的趨勢。在降溫初期，體內會產生過多的O-·2，為維持體內自由基平衡狀態， CAT的活力增高，以清除過多的自由基，隨著低溫脅迫的加劇，自由基的濃度超過某一閾值，導致酶蛋白分子的破壞，引起CAT活性的降低。鑒于植物體對抗寒性起主導作用的因素不同，膜保護酶有多種，因此不能籠統地僅根據CAT活性變化來判斷暖季型草坪草品種的抗寒性強弱。

參考文獻：

[1]陳建白. 電導法在植物抗寒研究中的應用[J]. 云南熱作科技，1999，22（1）：26-28.

[2]張志良.植物生理學實驗指導[M].北京：高等教育出版社，1991.

[3]孫宗玖.低溫脅迫下新農1號狗牙根、喀什狗牙根及天堂草抗寒性比較研究[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2006 .

[4]黃慧君.三份坪用型扁穗牛鞭草材料的抗寒性及耐蔭性研究[D].雅安：四川農業大學，2010 .

[5]王榕楷，丁小球，胡玉佳.三種草坪草的耐寒性及其與超氧化物歧化酶作用關系初步研究[J]. 中國草地，2001，1：46-50.

[6]Maier F P，Lang N S，Fry J D. Freezing tolerance of three Saint Augustine grass cultivars as affected by stolon carbohydrate and water content[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science，1994，119（3）：473-476.

[7]劉志雄，周高峰，廖啟榮，等. 低溫脅迫對幾個狗牙根品種生理生化特征的影響[J]. 安徽農學通報，2007，4：23-25.

[8]趙志剛，李方民，岳明. 不同溫度下高羊茅、早熟禾抗逆性生理指標的比較研究[J]. 四川草原，2005，12：10-13.

[9]楊向娜，魏安智，楊途熙，等.仁用杏3個生理指標與抗寒性的關系研究[J].西北林學院學報，2006，21（3）：30-33.

[10]趙玉宏. 兩種草坪草抗寒性的探究[J]. 湖北民族學院學報（自然科學版） ，2005，23（4）：381-383.

[11]魏臻武，王槐三. 兩種草坪草抗寒特性及其超氧化物歧化酶的作用[J]. 草業科學，1998，15（2）：62-66.

[12]劉琳，毛凱，干友民. 抗寒鍛煉對假儉草SOD、POD活性及MDA含量的影響[J].湖北農業科學，2005，6：87-89.

[13]黃錦文，陳冬梅，鄭紅艷，等. 暖季型結縷草對低溫響應的生理生態特性[J]. 中國草地學報，2009， 31（1）：64-69.