3個(gè)牡丹品種對高溫脅迫的生理響應(yīng)

騫光耀+孔祥生+張淑玲

摘要：在人工氣候箱中，對牡丹品種洛陽紅、鳳丹白、映金紅等3個(gè)品種進(jìn)行不同溫度處理，再測定丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性，研究高溫脅迫對3個(gè)牡丹品種生理生化特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，40 ℃ 高溫脅迫處理后，3個(gè)牡丹品種葉片的細(xì)胞膜相對透性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量顯著高于對照，而凈光合速率、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活性顯著低于對照。結(jié)果表明，牡丹植株受傷害的程度與高溫脅迫的強(qiáng)度有關(guān)，且3個(gè)品種的抗熱性由大到小順序?yàn)轼P丹白>映金紅>洛陽紅。

關(guān)鍵詞：牡丹；高溫脅迫；抗性；生理生化

中圖分類號(hào)： S685.110.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）12-0103-03

Andr.）是我國特有的名貴木本花卉，素有“國色天香”“百花之王”的美譽(yù)，一直受到國人的推崇，長盛不衰[1]。牡丹喜夏季涼爽、冬季陽光充足、雨量適中的環(huán)境，畏炎熱，耐寒凍，耐旱，怕水澇。而我國南方地區(qū)夏季雨熱同季，光照度較高，對牡丹的生長影響很大，常使其進(jìn)入強(qiáng)迫性休眠[2]。近年關(guān)于干旱脅迫及水分飽和脅迫對牡丹生理代謝的影響報(bào)道較多[3-5]，但關(guān)于牡丹在高溫脅迫下生理響應(yīng)的報(bào)道較少。本試驗(yàn)通過研究不同溫度處理下牡丹葉片凈光合速率（Pn）、脯氨酸含量、丙二醛（MDA）含量、可溶性糖含量、細(xì)胞膜相對透性和超氧化物歧化酶（SOD）活性等生理生化指標(biāo)的變化，初步探討牡丹在高溫脅迫下的傷害與適應(yīng)等抗性生理變化。研究結(jié)果對于了解牡丹夏眠的影響因素，促進(jìn)中原牡丹品種南移，提高牡丹植株的抗高溫能力有著重要的理論意義。

1材料與方法

1.1材料與處理

試驗(yàn)材料選用3年生牡丹品種洛陽紅、鳳丹白、映金紅（生產(chǎn)上鳳丹白的耐高溫性比較強(qiáng)），由洛陽市國際牡丹園提供。每個(gè)品種選取長勢一致植株各12株。2014年10月進(jìn)行選株盆栽，花盆容積約18 L（桶上口直徑28 cm，下口直徑25 cm，高26 cm），每盆1株。試驗(yàn)材料移栽后正常管理保證其健康生長。于2015年5月進(jìn)行試驗(yàn)，利用人工氣候箱（LRH-300-GSⅡ，廣東省醫(yī)療器械廠）對3個(gè)品種的牡丹材料進(jìn)行不同溫度處理，處理溫度分別為30、35、40 ℃，以 25 ℃ 為對照，處理過程中空氣濕度為70%～80%，光照度約為150 μmol/（m2·s）。連續(xù)處理48 h后立即測定葉片光合作用參數(shù)和細(xì)胞膜相對透性，另取葉片用液氮處理后放入超低溫冰箱保存，以備測定其余生理生化指標(biāo)。

1.2生理生化指標(biāo)的測定

凈光合速率（Pn）用Li-6400光合儀（美國LICOR公司），采用開放式氣路于晴天10：00—11：00進(jìn)行測定。可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法，脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法，可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法，MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法，SOD活性的測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法[6]；細(xì)胞膜相對透性的測定采用電導(dǎo)法[7]。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel（Office 2007）計(jì)算及繪圖，輔以DPS 7.05進(jìn)行方差分析及差異顯著性檢驗(yàn)（P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1不同溫度處理對牡丹葉片Pn的影響

30、35 ℃處理下鳳丹白葉片Pn與對照差異不顯著；40 ℃處理下鳳丹白葉片Pn比對照顯著降低51.01%。處理溫度分別為30、35、40 ℃時(shí)，映金紅葉片Pn比對照分別顯著降低22.88%、41.52%、76.27%，洛陽紅葉片Pn相比對照分別顯著降低25.29%、29.89%、83.91%（圖1）。

2.2不同溫度處理對牡丹葉片中可溶性糖含量的影響

在30、35 ℃處理下3個(gè)品種牡丹葉片中可溶性糖含量相比對照并沒有明顯的變化規(guī)律。但在40 ℃處理下3個(gè)品種牡丹葉片中可溶性糖含量均達(dá)到最高值，鳳丹白、映金紅、洛陽紅葉片中可溶性糖含量比對照分別顯著提高了5738%、18.61%、20.37%（圖2）。

2.3不同溫度處理對牡丹葉片中可溶性蛋白含量和脯氨酸含量的影響

隨著處理溫度的升高，洛陽紅葉片中可溶性蛋白含量呈降低趨勢，而鳳丹白和映金紅葉片中可溶性蛋白含量都有一個(gè)相對升高然后降低的過程。但在40 ℃處理下3個(gè)品種牡丹葉片中可溶性蛋白均降低到最低水平，鳳丹白下降幅度最小，相比對照下降19.11%，映金紅比對照下降35.24%，洛陽紅下降幅度最大，為66.87%（圖3）。

隨著處理溫度的升高，3個(gè)品種牡丹葉片中脯氨酸含量均呈增加趨勢，且在40 ℃處理下均達(dá)到最高值。40 ℃處理下鳳丹白、映金紅、洛陽紅葉片中脯氨酸含量比對照分別顯著提高了716.82%、618.24%、404.52%（圖4）。

2.4不同溫度處理對牡丹葉片中MDA含量的影響

隨著處理溫度的升高，3個(gè)品種牡丹葉片中MDA含量均呈增加趨勢。處理溫度分別為30、35、40 ℃時(shí)，鳳丹白葉片中MDA含量比對照分別顯著增加16.15%、29.04%、5354%；映金紅葉片中MDA含量比對照分別顯著增加27.57%、3613%、62.15%；洛陽紅葉片中MDA含量比對照分別顯著增加11.75%、31.84%、104.02%（圖5）。

2.5不同溫度處理對牡丹葉片細(xì)胞膜相對透性的影響

隨著處理溫度的升高，3個(gè)品種牡丹葉片細(xì)胞膜相對透性呈增加趨勢。處理溫度分別為30、35、40 ℃時(shí)，鳳丹白葉片細(xì)胞膜相對透性比對照分別增加10.99%、50.78%、8796%；映金紅葉片細(xì)胞膜相對透性比對照分別顯著增加33.52%、89.56%、137.36%；洛陽紅葉片細(xì)胞膜相對透性比對照分別顯著增加47.70%、114.37%、224.14%（圖6）。endprint

2.6不同溫度處理對牡丹葉片中SOD活性的影響

隨著處理溫度的升高，3個(gè)牡丹品種葉片SOD活性呈先增加后降低的趨勢。鳳丹白、映金紅、洛陽紅葉片中SOD活性均在35 ℃處理下最高，分別為12.35、14.23、11.34 U/g。鳳丹白、映金紅、洛陽紅葉片中SOD活性在40 ℃處理下最低，比對照分別顯著降低17.61%、50.57%、69.76%（圖7）。

3討論

3.1高溫脅迫對牡丹葉片Pn的影響

高溫脅迫抑制植物的光合作用已在許多植物上得到證實(shí)[8-10]，本研究表明，在高溫脅迫下3個(gè)品種牡丹的光合作用均受到不同程度的抑制，且隨著處理溫度的升高3個(gè)品種牡丹的Pn總體上呈下降趨勢。但鳳丹白在高溫條件下Pn的下降幅度最小，說明鳳丹白在3個(gè)品種中耐高溫性較強(qiáng)。

3.2高溫脅迫對牡丹葉片中可溶性物質(zhì)含量的影響

滲透調(diào)節(jié)是植物在逆境脅迫下降低滲透勢、抵抗脅迫的一種重要方式，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和游離脯氨酸都是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物體遭受高溫脅迫時(shí)，可溶性糖量通常會(huì)升高[11]。本研究表明，在30、35 ℃處理下3個(gè)品種牡丹葉片中可溶性糖含量相比對照并沒有一致的變化規(guī)律，這與在茄子和黃姜的研究結(jié)果[12-13]一致。可能是因?yàn)闇囟壬咛岣叩矸鄯纸鉃榭扇苄蕴堑乃俾剩瑫r(shí)呼吸作用加強(qiáng)，消耗了細(xì)胞內(nèi)貯存的糖類，這兩者同時(shí)作用造成在不同品種在可溶性糖含量上變化的差異。在40 ℃高溫脅迫條件下3個(gè)品種牡丹葉片中的可溶性糖含量與對照相比均顯著升高，可溶性糖含量升高幅度為鳳丹白>映金紅>洛陽紅。

高溫下植物可溶性蛋白質(zhì)的含量與植物的耐熱性有關(guān)，弱耐熱品種減少幅度較大[14]。在逆境下植物體內(nèi)常有脯氨酸的積累，其積累量與逆境水平和植物對這種逆境的抗性有關(guān)，因而測定植物體內(nèi)脯氨酸含量在一定程度上可以了解植株遭受逆境的情況及植物對逆境的抵抗能力[15]。本研究表明，在40 ℃高溫脅迫條件下3個(gè)品種牡丹葉片中可溶性蛋白含量與對照相比均顯著降低，脯氨酸含量與對照相比均顯著升高，可溶性蛋白含量降低幅度為洛陽紅>映金紅>鳳丹白，脯氨酸含量升高幅度為鳳丹白>映金紅>洛陽紅。高溫脅迫下可溶性物質(zhì)含量的變化表明高溫脅迫對3個(gè)牡丹品種的傷害程度為洛陽紅>映金紅>鳳丹白。

3.3高溫脅迫造成牡丹葉片膜脂過氧化和膜結(jié)構(gòu)的破壞

植物逆境條件下，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，MDA是其產(chǎn)物之一，通常利用MDA含量表示膜脂過氧化的程度和植物對逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱[16]。細(xì)胞膜相對透性可表示質(zhì)膜透性變化，是反映植物的高溫傷害及對高溫適應(yīng)的最常用指標(biāo)[17]。在大白菜和茄子上的研究顯示，耐熱性較好的植物品種，高溫脅迫后MDA含量和細(xì)胞膜相對透性上升較慢，且MDA含量的變化與細(xì)胞膜相對透性變化呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，可作為鑒定耐熱性的指標(biāo)[18-19]。本研究表明，隨著處理溫度的升高，3個(gè)牡丹品種葉片MDA含量和細(xì)胞膜相對透性與對照相比呈升高趨勢，升高幅度均為洛陽紅>映金紅>鳳丹白。

SOD是植物氧代謝的關(guān)鍵酶，SOD催化O-2· 發(fā)生歧化反應(yīng)而生成H2O2，從而清除O-2· ，減少膜系統(tǒng)的傷害，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，從而使植物在一定程度上抵抗高溫脅迫。不少研究認(rèn)為，SOD活性可作為評價(jià)植物抗高溫脅迫潛力的可靠指標(biāo)[20-24]。本研究表明，在40 ℃高溫脅迫處理下3個(gè)品種牡丹葉片SOD活性的與對照相比均顯著降低，降低幅度為洛陽紅>映金紅>鳳丹白。綜上所述，高溫脅迫條件，3個(gè)牡丹品種中鳳丹白的膜脂過氧化的程度最低，SOD活性最高，說明其具有較強(qiáng)的抗熱性。

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