4種水生植物抗寒性比較

張建旗，趙 峰，巴永娣，徐正茹

（蘭州市園林科學研究所，甘肅 蘭州 730070）

水生植物因其形態優美、色彩豐富、種類繁多，被廣泛應用于城市園林水景布置。它既能美化環境，又能凈化水源，是水體天然的凈化器，同時，水生植物群落可為水鳥和昆蟲等動物提供棲居地，起到生態保護，人與自然和諧相處的作用，是現代園林造景必不可少的材料。隨著城市園林綠化日益發展，水生植物在城市綠化建設中將發揮越來越大的作用。近年來，蘭州市圍繞“山水蘭州、綠色蘭州”這一主題，充分利用“兩山夾一河”的自然環境，借用黃河穿城而過之靈氣，依托文化底蘊建設山水城市，在黃河兩岸建設了“黃河風情線”，在黃河濕地上建設了蘭州市第1座濕地公園—銀灘濕地公園。水生植物的應用將不斷擴大到公園景觀、濕地保護、盆栽觀賞、河道美化、水體凈化、小區綠化等多方面，蘭州地區水生植物在園林中的應用呈現出蓬勃向上的發展態勢［1－3］。試驗主要通過測試4種引進且具有較高觀賞價值的水生植物在低溫脅迫條件下抗寒生理指標的變化，探討抗寒生理特性及抗寒能力，以期為水生植物在蘭州地區繁育和推廣應用奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

以4種水生植物水生黃花美人蕉（Canna glauca）、水生紅花美人蕉（Canna indica）、水生鳶尾（Iris pseudoacorus）和水生菖蒲（Acorus calamus）的兩年生苗為試材。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料處理 試驗在蘭州市園林科學研究所進行，于2011年11月15日進行越冬，將水生紅花美人蕉和水生黃花美人蕉的根挖出，進行沙藏處理；水生鳶尾和水生菖蒲去除地上干枯枝葉并澆冬水，翌年春季統計越冬成活率。于2012年7月16日測定生理指標，選擇生長健壯且長勢一致的葉片進行采集，將葉片裝入80mm×120mm的自封袋中帶回實驗室，先用自來水洗凈，再用蒸餾水沖洗3～4次，吸干水分后，設0、－10、－15、－20℃4個溫度處理，時間為24h，常溫為對照（ck）。

1.2.2 測定指標與方法 直接觀察記載越冬情況，脯氨酸（Pro）含量采用水合茚三酮法，可溶性總糖（WSC）含量采用蒽酮比色法［4－6］，相對電導率采用電導法［7］，重復3次。

1.3 數據分析

用Microsoft Excel2003軟件對所有數據進行處理并作圖，用SPSS13軟件對供試材料各項指標的差異顯著性進行分析。

2 結果與分析

2.1 4種水生植物越冬成活率

4種水生植物的越冬成活率均在89%以上，水生鳶尾的越冬成活率最高，達99%；水生菖蒲和水生紅花美人蕉次之，為96%和92%；水生黃花美人蕉較低，但也有89%（表1），說明水生鳶尾和水生菖蒲在蘭州地區均可露地越冬，水生紅花美人蕉和水生黃花美人蕉在沙藏情況下可以越冬。

表1 4種水生植物越冬成活率統計Table 1 The overwinter survival of four aquatic plants

2.2 不同低溫脅迫對葉片脯氨酸含量的影響

隨著溫度的降低，4個品種葉片脯氨酸積累均有增加，且與ck有極顯著性差異（P≤0.01），并且各溫度間也有顯著性差異（P≤0.01）。水生黃花美人蕉在－15℃條件下，葉片脯氨酸含量最大，達20.82mg/g（圖1），當溫度繼續下降時其葉片脯氨酸含量也隨之下降11%；在－20℃條件下，其余3個品種的葉片脯氨酸含量繼續有所增加，但品種不同增加幅度也不盡相同，水生紅花美人蕉的葉片脯氨酸含量變化不大，水生鳶尾的葉片脯氨酸含量達最大，為61.02mg/g。以葉片脯氨酸含量增加幅度來看，4種水生植物的抗寒性強弱排序為水生鳶尾＞水生菖蒲＞水生紅花美人蕉＞水生黃花美人蕉。

圖1 不同溫度下4個品種葉片脯氨酸含量Fig.1 The content of proline in leaves of different varieties under low temperature conditions

2.3 不同低溫脅迫對葉片可溶性糖含量的影響

隨著脅迫溫度的降低，各品種葉片內可溶性糖含量總體呈現上升趨勢（圖2）。除水生黃花美人蕉的葉片可溶性糖含量變化不明顯外，其余3品種葉片可溶性糖含量均較ck有極顯著性增加（P≤0.01）。水生紅花美人蕉在－15℃時，葉片可溶性糖含量達596.75 mg/g，隨著溫度的降低葉片可溶性糖含量開始下降，在－20℃時，下降至571.15mg/g。水生菖蒲和水生鳶尾隨著溫度的降低，葉片可溶性糖含量明顯增加。從總體變化來看，水生鳶尾和水生菖蒲表現出較強的調節滲透能力，其次，為水生紅花美人蕉，水生黃花美人蕉的調節滲透能力較差。

圖2 不同溫度下各品種葉片可溶性糖含量Fig.2 The content of soluble sugar in leaves of different varieties under low temperature conditions

2.4 不同低溫脅迫對葉片相對電導率的影響

隨著溫度的降低，4個品種的葉片相對電導率總體呈現上升趨勢（圖3），但品種不同上升幅度也不盡相同。水生菖蒲的葉片相對電導率變化呈“S”形，－10℃時最低，為11.3%，然后，開始上升，上升幅度不大；水生鳶尾的葉片相對電導率呈現出隨著溫度的降低緩慢增加，增加不明顯；水生黃花美人蕉和水生紅花美人蕉的葉片相對電導率隨溫度下降呈明顯增加趨勢，溫度降至－20℃時，葉片相對電導率分別增加到19.81%和15.88%。根據葉片相對電導率這一指標來判斷4品種的抗寒性強弱順序依次為：水生菖蒲＞水生鳶尾＞水生紅花美人蕉＞水生黃花美人蕉。

圖3 不同溫度下4個品種葉片相對電導率Fig.2 The changes of relative conductivity changes in leaves of different varieties under low temperature conditions

3 討論與結論

溫度對植物的生長及形態結構建成具有重要作用，低溫處理可明顯改變植物的生長，影響植物葉片形成生理物質的含量。脯氨酸是植物抗凍力形成的物質基礎，其生理作用在于降低細胞冰點，穩定細胞內水分，防止膜脂氧化，穩定蛋白質結構和維持細胞膜結構，防止細胞過度脫水，從而減少低溫對細胞的傷害［8］。在正常情況下，植物體內脯氨酸含量并不多，但在受到逆境脅迫時其含量會發生明顯增加，因此，可作為植物抗寒性的重要測定指標。

可溶性糖是植物的主要滲透物質之一，植物受到逆境脅迫時出現可溶性糖大量積累現象［9－11］。研究結果表明，可溶性糖的含量與植物的抗寒性呈線性正相關［12，13］。植物細胞電解質滲漏的多少反映在低溫下植物受傷害的程度，抗寒性強的植物或受害較輕者，其透性增大較慢且透性可以逆轉，易恢復正常［14－16］。植物葉片中的可溶性糖含量、脯氨酸含量和相對電導率等反映了植物生理代謝過程中的自身調節能力，其適宜的組合比例是體現植物抗寒性的重要指標［17，18］。植物受到逆境脅迫時出現脯氨酸和可溶性糖大量積累的現象［19，20］，隨著溫度的降低，耐寒性較強的植物脯氨酸、可溶性糖含量增加，相對電導率變化不大。

試驗結果表明，不同低溫脅迫條件下，4種水生植物抵御冷凍脅迫的主要方式存在差異，針對一種植物而言，不同指標在抗寒性中所起到的作用也不盡相同，所以單一利用某一個指標來評價其抗寒性是片面的。通過觀察記載越冬成活情況和測定其脯氨酸含量、可溶性糖含量及電導率的綜合分析得出，4種水生植物抗寒性強弱順序依次為：水生鳶尾＞水生菖蒲＞水生紅花美人蕉＞水生黃花美人蕉。

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