3種地被月季對低溫脅迫的生理響應

劉璐++毛永成++申亞梅

摘要：以3個品種地被月季為試材，研究低溫脅迫對地被月季生理特性以及抗氧化酶活性的影響。結果表明，不同低溫處理對3種地被月季葉片電導率、MDA含量、可溶性蛋白質含量、脯氨酸含量以及抗氧化酶活性均具有顯著性差異。隨著脅迫溫度的降低，膜相對透性不斷增大，丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）以及可溶性蛋白質含量逐漸增加；3種地被月季超氧化物歧化酶活性持續升高，巴西諾過氧化物酶活性持續升高，紫微星和白米農葉片過氧化物酶活性表現出先升高后降低的趨勢。在低溫脅迫下，3種地被月季具有一定的緩沖、調節和適應能力。3個地被月季品種耐寒性依次為巴西諾>紫微星>白米農。

關鍵詞：地被月季；逆境生理；低溫脅迫；抗氧化酶

中圖分類號： S685.120.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）02-0231-03

收稿日期：2015-03-27

基金項目：國家自然科學青年基金 （編號：31400599）；浙江省科技廳花卉育種專項（編號：2012C12909-4）。

作者簡介：劉璐（1990—），女，安徽淮北人，碩士，主要從事園林植物遺傳育種、引種及其應用研究。E-mail：986030074@qq.com。

通信作者：申亞梅，女，博士，副教授，主要從事園林植物遺傳育種、引種與應用研究。E-mail：sssyyymmm@126.com。溫度影響著植物的生長和發育，植物的生長和繁殖要在一定的溫度范圍內進行。溫度的變化影響植物的蒸騰、水勢、吸收和新陳代謝，以及幾乎所有的酶促反應[1]。植物的抗寒性是長期適應低溫環境并通過自身的遺傳變異和自然選擇的結果[2]。低溫是影響園林觀賞植物生長發育、花芽形成以及觀賞價值的關鍵因素。地被月季（Rosa hybrida）即植株低矮，甸旬生長的蔓性月季，是一類覆蓋地面能力強，花形優美，花色艷麗的優良地被植物[3]。地被月季具有較強的觀賞價值、花期長易于調控，是園林綠化重要植物之一。紫微星、巴西諾、白米農是園林綠化中較為常見的月季品種，關于其耐寒力方面的研究較少。本研究以3個品種月季二年生扦插苗為材料，采用人工氣候室模擬低溫脅迫法，測定3個月季品種抗寒性生理指標，探討低溫脅迫對紫微星、巴西諾、白米農地被月季生理特性的影響，為地被月季特定品種生產栽培提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

2014年3月從浙江開化林場選取大小、長勢基本一致的紫微星、巴西諾、白米農3個月季品種二年生扦插苗，移栽到浙江農林大學園林學院教學實習基地內，種植于口徑20 cm、高35 cm的花盆中，緩苗期30 d。將各品種月季分為4組，分別置于20（對照）、10、0、-10 ℃人工氣候培養箱內，處理 24 h 后測定各項指標。

1.2試驗方法與數據處理

低溫脅迫處理24 h取一定量葉位成熟的葉片，測定相關生理指標。電導率和可溶性蛋白參照蔡慶生的方法[4]測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法[4]測定；脯氨酸（Pro）含量采用磺基水楊酸提取茚三酮顯色法[4]；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創木酚顯色法[5]測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍四唑（NBT）光化還原法[5]測定。3種地被月季耐寒性評價采用隸屬函數法[6]。試驗結果用Excel 2007、SPSS 16.0進行統計分析。采用Tukey法檢驗低溫脅迫下月季各項指標差異顯著性。

2結果與分析

2.1低溫脅迫對地被月季葉片生物膜系統的影響

隨著溫度的降低，3種地被月季葉片相對電導率逐漸上升（圖1），-10 ℃處理下達到最大值，分別是對照（20 ℃）的9.66、8.83、7.45倍。不同溫度處理下巴西諾和紫微星不同溫度間相對電導率差異性顯著（P<0.05），白米農在0 ℃與-10 ℃處理下相對電導率無顯著差異（P>0.05）。說明3種地被月季在低溫處理下，細胞膜系統均會遭到不同程度破壞，導致膜內大量溶質外漏，相對電導率升高，其中白米農在低溫處理下膜系統破壞程度最大，抗寒性相對較弱。

不同品種在常溫處理下，MDA含量差異并不明顯，但隨溫度的降低3種地被月季葉片MDA含量均呈現逐漸升高的趨勢且升高的幅度在不斷增大（圖2）。同一品種不同低溫處理MDA含量差異顯著（P<0.05）。同水平低溫處理，紫微星MDA含量高于其他2個品種，低溫對其細胞膜結構和功能傷害程度較深，膜質過氧化程度嚴重，細胞膜透性增大明顯。

2.2低溫脅迫對地被月季葉片滲透物質變化的影響

蛋白質類物質和游離脯氨酸是植物體內滲透調節的主要物質，在低溫脅迫下這2種物質的積累可為植物抵抗逆境生理生化反應提供底物和能量，進而提高植物抗寒性[7]。隨著溫度降低3種地被月季可溶性蛋白質含量呈現逐漸上升（圖3），在-10 ℃處理達到峰值，分別比對照增加88.10%、142.36%、100.14%。不同溫度處理巴西諾和紫微星可溶性蛋白質含量差異顯著（P<0.05），在0 ℃和-10 ℃處理下可溶性蛋白質含量均大幅上升，而白米農在-10 ℃處理可溶性蛋白質含量較0 ℃升高幅度較小，二者間無顯著性差異（P>0.05）。說明白米農隨著處理溫度的降低，抗寒能力在減弱，-10 ℃處理可溶性蛋白質積累量已經達到極限，巴西諾和紫微星在 -10 ℃ 下仍表現出較強的抗寒能力。

游離脯氨酸含量變化趨勢與可溶性蛋白質變化趨勢基本一致（圖4），均在隨溫度降低呈現出小幅度上升趨勢。溫度為-10 ℃時，3種地被月季體內游離脯氨酸含量達最高。在-10 ℃處理下，巴西諾脯氨酸含量積累最多，比紫微星和白米農分別高出5.84%、3.00%。說明3種地被月季均可通過調節體內游離脯氨酸含量來適應低溫環境。

2.3低溫脅迫對地被月季葉片抗氧化系統的影響

低溫處理3種地被月季葉片中SOD酶活性增加，但變化趨勢差異較大（圖5）。巴西諾葉片中SOD酶活性隨著溫度的降低表現出穩步上升的趨勢，上升幅度不斷減小。紫微星和白米農葉片中SOD酶活性隨著溫度的降低先大幅上升后小幅下降，在0 ℃處理達最大值，分別是對照處理的1.41、1.39 倍。說明低溫脅迫，地被月季通過提高葉片內SOD酶活性增強逆境的抗性，提高對細胞的保護能力，但隨著溫度持續

降低，SOD酶活性會不斷降低，抗寒能力隨之降低。

在常溫處理下，3種地被月季葉片中的POD活性差異較小（圖6）。隨著處理溫度的降低，葉片POD酶活性均表現出持續上升的趨勢，在-10 ℃ POD酶活性達到最大值。紫微星和巴西諾在-10 ℃處理和0 ℃處理下，POD活性上升幅度均大于白米農。同一溫度處理，巴西諾POD活性最大。說明巴西諾在低溫脅迫下，POD酶保護能力更強，比前2種地被月季表現出較強的抗寒能力。

2.4地被月季耐寒性評價

通過不同低溫處理，采用多指標對3種地被月季的耐寒能力進行綜合評價（表1）。基于隸屬函數綜合評判法可知，3種地被月季耐寒能力由強到弱依次為巴西諾>紫微星>白米農。

3討論與結論

生物膜透性變化作為植物抗寒鑒定的主要生理指標之一，在草坪草以及園林植物抗寒性評價中得到了共識[8-9]。相對電導率和MDA含量變化是反映細胞膜結構變化、膜質過氧化程度以及對逆境環境反應強弱的重要指標[10]。研究指出，植物遇低溫脅迫細胞膜透性發生改變或破壞，膜內物質外滲，膜透性增加越多，相對電導率和MDA含量數值會越大，表1低溫脅迫下3種地被月季各指標的隸屬函數值

種類各指標隸屬函數值電導率MDA可溶性蛋白ProSODPOD均值巴西諾0.4960.3760.4610.4250.6750.4830.486紫微星0.5140.5710.5730.4070.4120.4160.482白米農0.4050.4080.6850.3780.5810.3970.476

說明細胞受損越嚴重，植物抗逆性越差[9]。結果表明，3種地被月季隨著處理溫度的降低，葉片相對電導率和MDA含量均逐漸增大。在10 ℃到0 ℃處理之間，白米農相對電導率增幅最大；在0 ℃到-10 ℃處理之間，巴西諾和紫微星相對電導率增幅較大。3個品種在0 ℃到-10 ℃處理之間MDA含量增加幅度均較大。在10 ℃處理，3種地被月季葉片相對電導率和MDA含量明顯增加，細胞膜透性和胞內原生質外滲量增大，地被月季葉片表現輕微損傷。在-10 ℃處理，各品種相對電導率和MDA含量達到最大值，膜結構受損嚴重。

可溶性蛋白質和游離脯氨酸是植物體內重要的營養物質和滲透調節物質，它們的積累能有效提高細胞保水力，提高抗氧化能力，對生物膜系統起到很好的保護作用[11]。脯氨酸積累可增加酶的穩定性和保護酶的活性，植物在低溫脅迫環境中，游離脯氨酸含量會有所增加來適應逆境。本研究表明，脯氨酸對低溫脅迫反應較為敏感，常溫處理3種地被月季葉片脯氨酸含量基本無顯著差異，10 ℃處理時，葉片內游離脯氨酸含量迅速增多。隨著脅迫溫度的降低，葉片內脯氨酸含量逐漸增加，提高細胞的保水能力，增強抗寒性。植物體內可溶性蛋白質含量會隨逆境脅迫程度的增加有所增加，以此提高細胞的持水力，對植物的抗寒性起到調節作用[12]。3種地被月季葉片內可溶性蛋白質含量隨溫度的降低而增加，紫微星和巴西諾增加幅度要大于白米農，適應低溫脅迫的本能反應較強。同一低溫處理，巴西諾和紫微星可溶性蛋白質含量低于白米農，可能是前2種地被月季所積累的可溶性蛋白質一部分已被分解用于抵抗低溫脅迫，參與體內生理生化反應。

POD是植物體內分解H2O2防止細胞受損的保護酶，與SOD酶共同參與植物體內活性氧代謝，能夠清除植物體內積累的活性氧，保護細胞膜的結構功能，緩解逆境脅迫對植物的損傷，2者活性變化能夠較好地反映植物對溫度變化的適應能力[13]。研究表明，隨著低溫脅迫強度的增加，3種地被月季葉片POD和SOD酶活性均會顯著增大。同一品種隨溫度降低，POD酶活性增加幅度要大于SOD，說明POD酶在地被月季受低溫脅迫時清除細胞內活性氧自由基起到主要作用，SOD酶對細胞膜結構功能上起到輔助保護作用。這一點與賀佳圓的研究[9]一致。在10 ℃處理下，3種地被月季葉片中POD和SOD酶活性大幅度升高，在0 ℃到-10 ℃處理下，紫微星和巴西諾SOD酶活性表現出小幅度升高，白米農SOD酶活性出現小幅度下降，3種月季POD酶活性仍大幅升高，說明由于低溫強度加劇導致白米農體內保護酶系統的活力和平衡受到一定程度的破壞，不同月季品種在低溫處理的耐受性具有明顯差異性。

綜上所述，巴西諾、紫微星、白米農在受到低溫脅迫時通過調節其相對電導率、MDA含量，增加脯氨酸和可溶性蛋白質的含量，提高POD和SOD酶活性來提高抗寒性。通過隸屬函數綜合評價3種地被月季耐寒能力排序為巴西諾>紫微星>白米農。因此，在較寒冷低溫地區園林綠化可以優先選擇耐寒性強的巴西諾和紫微星。

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