低溫脅迫對不同品種山茶生理生化指標的影響

章錦濤， 王 華， 王 松， 江文淵， 謝宏斌，王冬良*

(1.安徽農業大學園藝學院，安徽合肥 230036； 2.安徽省無為縣鼎興園藝責任有限公司，安徽蕪湖 238300)

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低溫脅迫對不同品種山茶生理生化指標的影響

章錦濤1， 王 華1， 王 松1， 江文淵1， 謝宏斌2，王冬良1*

(1.安徽農業大學園藝學院，安徽合肥 230036； 2.安徽省無為縣鼎興園藝責任有限公司，安徽蕪湖 238300)

[目的]探究不同山茶品種的抗寒性。[方法]采用人工模擬低溫處理的方法對3個山茶品種(逸香、克里木、六角大紅)的耐寒性進行了測定，分析各生理指標與抗寒性的關系。[結果]不同低溫脅迫下(0、-5、-10、-15 ℃)，逸香的抗寒性明顯高于克里木和六角大紅。相關性分析表明，山茶的耐寒性與相對電導率和丙二醛(MDA)含量成反比，與超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量成正比。[結論]該研究可為低溫地區山茶生產、引種以及園林應用提供參考。

山茶；抗寒性；生理生化指標

山茶屬(Camellia)為山茶科中最大的屬，約280種，我國有山茶屬植物238種[1]。山茶屬植物主要分布在亞洲，植物樹形美觀，花朵艷麗，具有較高的觀賞價值，但大多數山茶不耐寒，因此山茶的耐寒性成為引種的主要限制性因素[2]。植物對于低溫脅迫表現出的是主動的應激過程，隨著環境溫度的逐漸降低，植物通過調節自身生理環境或者誘導相關基因的表達，從而達到適應低溫的過程[3]。在抗寒指標中，一般不采用單一指標，而是采用多個指標綜合分析，從而鑒定植物的抗寒能力大小。低溫脅迫下所有植物的抗氧化酶活性都會發生變化[4]。丙二醛(MDA)含量反映了細胞膜對外界逆境條件的適應能力[5]。相對電導率反映電解質滲透率，國內外專家對于其反應原理進行了深入研究，并將其應用在實際研究工作中。筆者在低溫條件下測定山茶葉片的生理生化指標，并推測其變化規律，以期為低溫地區山茶的生產、引種以及園林應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試材來源于安徽農業大學園藝學院試驗基地安徽無為縣鼎興園藝責任有限公司苗圃地，選取樹齡3～4 a、株高50～60 cm、在當地能夠室外越冬且長勢良好的茶花。選用耐寒性不同的3個山茶品種：逸香、克里木、六角大紅。

1.2 植物低溫處理與樣品采集 將山茶植株放入人工培養箱中低溫處理6 h，從0 ℃依次降至-5、-10、-15 ℃，降溫速度設為5 ℃/h。然后進行取樣，取莖尖向下第3～6片長勢良好的葉片待測。

1.3 測定方法 相對電導率的測定采用電導法；MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸法；超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用氮藍四唑法；過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創木酚比色法；可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍G-250法[6]。

1.4 數據處理 使用Excel 2010軟件進行繪圖，使用SPSS 17.0統計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 低溫對山茶葉片相對電導率的影響 低溫可以使葉片細胞內的電解質和非電解質外滲，從而可以改變葉片細胞膜透性。在相同溫度下，植株細胞的外滲物質越多，則耐寒性越差，相對電導率越高；反之，則耐寒性越差，相對電導率越低。因此，同一溫度下植物的相對電導率越低，其抗性就越強。

從圖1可以看出，隨著溫度的降低，山茶屬3個品種的葉片相對電導率呈現上升的趨勢，說明低溫脅迫對山茶葉片的細胞膜已經產生了破壞。對不同溫度的山茶葉片相對電導率的方差分析表明，山茶葉片的相對電導率與溫度具有顯著相關性(P<0.05)；對相同溫度下不同品種相對電導率的方差分析表明，山茶的相對電導率與其品種具有顯著相關性(P<0.05)，山茶逸香與克里木以及逸香與六角大紅的相對電導率存在顯著差異(P<0.05)，但克里木和六角大紅的相對電導率不存在顯著差異(P>0.05)。

注：相同溫度下不同品種間標有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖1 低溫脅迫下山茶葉片相對電導率的變化Fig. 1 The changes of relative electrical conductivity of camellia leaves under cold stress

2.2 低溫對山茶葉片中MDA含量的影響 植物細胞內自由基在逆境脅迫的過程中產生，過剩的自由基會對膜系統造成傷害。MDA作為植物逆境條件下膜脂過氧化作用的產物，其含量可以反映植物抵御逆境的能力，一般MDA 含量越高，表明植株的受損害程度越大[5]。

從圖2可以看出，隨著環境溫度的降低，不同品種山茶的MDA含量整體上呈現升高的趨勢，當溫度從0 ℃降至-15 ℃后山茶葉片中MDA含量的增加幅度不大，基本在5.00 μmol/g左右，說明這些物種在受到低溫脅迫時細胞膜受損程度較小。方差分析表明，逸香與克里木以及逸香與六角大紅的MDA含量差異顯著(P<0.05)，但克里木與逸香的MDA含量差異未達到顯著水平(P>0.05)。

注：相同溫度下不同品種間標有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖2 低溫脅迫下山茶葉片中MDA含量的變化Fig. 2 Changes of MDA content in camellia leaves under cold stress

2.3 低溫對山茶葉片中SOD活性的影響 SOD可以清除植物體內的超氧自由基，植物耐寒性越強，則 SOD活性越高，抗性強的物種在低溫下SOD活性始終高于抗性弱的物種[7]。從圖3可以看出，隨著溫度的下降，山茶葉片中 SOD活性逐漸升高，而隨著溫度的繼續降低，SOD活性略有下降，整體上呈現出先升高、后降低的趨勢。試驗過程中，不同山茶品種SOD活性變化不大，平均活性維持在80 U/(g·min)，說明山茶葉片細胞的酶保護系統在受到低溫脅迫時發揮了較好作用，增加了植株的耐寒性。試驗結果表明，不同低溫處理下山茶葉片的SOD活性也不同。方差分析表明，不同山茶品種之間SOD活性存在顯著差異(P<0.05)，同時隨著溫度的降低，植株內 SOD 活性差異顯著(P<0.05)。

注：相同溫度下不同品種間標有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖3 低溫脅迫下山茶葉片中SOD活性的變化Fig. 3 Changes of SOD activity in camellia leaves under cold stress

2.4 低溫對山茶葉片中POD活性的影響 POD是清除活性氧的一種重要的酶。在逆境條件下，它能氧化植物體內的乙酸，有效降低膜脂過氧化的傷害，清除超氧自由基，避免植物在低溫脅迫時遭遇傷害。從圖4可以看出，山茶葉片POD活性隨溫度的下降呈現出先升高后下降的規律，其變化趨勢與 SOD活性的變化趨勢基本一致。隨著環境溫度的降低，植物體內會產生越來越多的自由基，POD可以清理自由基，保護植物細胞；隨著環境溫度的繼續下降，POD活性隨之降低，這可能是由于低溫導致山茶花葉片的細胞失活。山茶

注：相同溫度下不同品種間標有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference(P<0.05).圖4 低溫脅迫下山茶葉片中POD活性的變化Fig. 4 Changes of POD activity in camellia leaves under cold stress

葉片中 POD 活性在-5 ℃左右時達到最高。方差分析表明，不同山茶品種之間POD活性存在顯著差異(P<0.05)，同時植株內 POD活性隨溫度的降低而顯著下降(P<0.05)。2.5 低溫對山茶葉片可溶性蛋白含量的影響 羅軍武等[8]認為抗寒性強的茶樹品種可溶性蛋白含量高于抗寒性弱的茶樹品種，這表明葉片中可溶性蛋白含量可作為耐寒性檢測的指標之一。從圖5可以看出，山茶葉片中的可溶性蛋白含量的變化隨溫度的下降呈下降趨勢。不同品種山茶葉片中可溶性蛋白含量差異顯著(P<0.05)，同一品種不同山茶葉片中可溶性蛋白含量差異顯著(P<0.05)?？扇苄缘鞍缀肯陆档脑蚩赡苁侵参锶~片在抗寒的過程中消耗了蛋白。逸香的可溶性蛋白含量明顯高于六角大紅和克里木，克里木山茶的可溶性蛋白含量略高于六角大紅?？傮w來看，3個山茶品種的可溶性蛋白含量均維持較高的水平。

2.6 耐寒性相關性分析 由表1、2可知，無論是Person 相關系數還是 Spearman 相關系數，山茶葉片的相對電導率與可溶性蛋白含量、SOD活性和POD活性均呈極顯著負相關(P<0.01)，與MDA含量呈顯著正相關(P<0.05)；葉片的SOD活性、POD活性與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(P<0.05)，而與相對電導率呈顯著負相關。

注：相同溫度下不同品種間標有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖5 低溫脅迫下山茶葉片中可溶性蛋白含量的變化Fig. 5 Changes of soluble protein content in camellia leaves under cold stress

生理生化指標PhysiologicalandbiochemicalindicesMDA含量MDAcontent相對電導率RelativeelectricalconductivitySOD活性SODactivityPOD活性PODactivity可溶性蛋白含量SolubleproteincontentMDA含量MDAcontent1.0000.499*-0.617**-0.549**-0.428*相對電導率Relativeelectricalconductivity0.499*1.000-0.524*-0.473*-0.353*SOD活性SODactivity-0.617**-0.524*1.0000.464*0.459**POD活性PODactivity-0.549**-0.473*0.464*1.0000.584*可溶性蛋白含量Solubleproteincontent-0.428*-0.353*0.459**0.584*1.000

注：*表示相關性達到顯著水平(P<0.05);**表示相關性達到極顯著水平(P<0.01)。

Note:*indicates significant correlation(P<0.05);**indicates extremely significant correlation(P<0.01).

表2 低溫脅迫下山茶耐寒性的Spearman系數相關性分析

注：*表示相關性達到顯著水平(P<0.05);**表示相關性達到極顯著水平(P<0.01)。

Note:*indicates significant correlation(P<0.05);**indicates extremely significant correlation(P<0.01).

3 結論

溫度作為影響植物生長發育過程中的重要因子，影響著植物的生理特性。筆者采用人工模擬低溫處理的方法，對3個山茶品種逸香、克里木、六角大紅的耐寒性進行了測定，分析各生理指標與抗寒性的關系，得出以下結論。

(1) 低溫脅迫對不同山茶葉片膜系統的影響。植株的耐寒性與植物的相對電導率成反比。該試驗中山茶葉片的相對電導率隨著溫度的逐漸降低而不斷增大，說明低溫脅迫對植株的傷害是不可逆的。逸香的電導率明顯低于克里木和六角大紅。MDA含量可以反映低溫對山茶葉片細胞膜的影響程度。該試驗中山茶葉片MDA 含量整體上呈現升高的趨勢，同時山茶葉片中保護酶活力與MDA含量成反比。這是由于當植物體保持較高的保護酶活力時，能有效清除體內的MDA。

(2) 低溫脅迫對不同山茶葉片中保護酶活性的影響。POD 參與的有關氧化還原反應可產生自由基和 H2O2，因此植株內SOD 活性上升， POD 活性下降。山茶葉片中SOD活性和POD活性在-5 ℃或-10 ℃時達到最高，此后SOD活性和POD活性開始降低，表明這2種酶有協同作用，共同保護植株細胞，相關酶活性下降可能由于低溫脅迫下葉片的部分細胞失活所致。

(3) 低溫脅迫對不同山茶葉片中可溶性蛋白含量的影響。隨著溫度的降低，山茶葉片中可溶性蛋白含量下降，這可能由于植物受低溫脅迫后消耗了蛋白。

(4)相關性分析表明，山茶葉片相對電導率與MDA含量之間存在顯著正相關；POD活性與MDA含量呈顯著負相關；山茶葉片的可溶性蛋白含量與相對電導率、MDA含量等生理指標呈顯著負相關。這表明山茶的耐寒性與相對電導率、MDA含量成反比，與 POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量成正比。

(5)通過山茶葉片各生理生化指標的綜合比較發現，3個山茶品種的抗寒性具有明顯差異。逸香的各生理指標均優于其他2個品種，因此逸香的抗寒性強于克里木和六角大紅。

[1] 張宏達. 中國植物志：第49卷 第3冊[M]. 北京：科學出版社, 1998.

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Effects of Low Temperature Stress on the Physiological and Bioochemical Indices of Different Camellia Cultivars

ZHANG Jin-tao, WANG Hua, WANG Song, WANG Dong-liang*et al

(School of Horticulture, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036)

[Objective] To explore the cold resistance of different camellia cultivars. [Method] Using artificial low temperature method, the cold resistance of three cultivars of camellia (Camelliasinensis,Camelliacrimea,Camelliajaponica) was determined. The relationship between physiological and biochemical indices and cold resistance of camellia was analyzed. [Result] Under low temperature stress(0，-5，-10，-15 ℃), the cold resistance ofC.sinensiswas significantly higher than that ofC.crimeaandC.japonica. The correlation analysis showed that the cold hardiness of camellia was inversely proportional to MDA content and relative electrical conductivity, but it was directly proportional to SOD activity, POD activity and soluble protein content. [Conclusion] The research can provide references for the production, introduction and gardening application of camellia in low temperature region.

Camellia;Cold resistance;Physiological and biochemical indices

蕪湖市科技計劃項目(2014hm03)。

章錦濤(1990- )，男，安徽桐城人，碩士研究生，研究方向：園林植物應用。*通訊作者，副教授，在讀博士，碩士生導師，從事觀賞園藝研究。

2016-10-28

S 601；S 685.14

A

0517-6611(2016)36-0007-03