長春市4種宿根花卉的抗寒性研究

李 林 趙 蕾 吳春滿 楊路路 趙俊峰 宋嬌陽

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林長春 130033）

隨著城市建設(shè)的進(jìn)行，城市綠化面積不斷擴(kuò)大，人們對城市綠化效果的要求也越來越高。因此，人們越來越重視城市園林綠化建設(shè)，宿根花卉作為園林綠化中十分重要的一部分，有著品種繁多、適應(yīng)性強(qiáng)和一次栽植多年觀賞等優(yōu)點(diǎn)[1]，可在較大程度上提高城市的綠化水平，為北方園林綠化應(yīng)用提供多樣的花卉材料選擇[2-4]。然而，在北方園林建設(shè)中，低溫是宿根花卉應(yīng)用的主要限制因素。

吉林省長春市地處寒溫帶，無霜期較短，冬季寒冷漫長[5]。氣候因素是導(dǎo)致長春市宿根花卉應(yīng)用受限的主要因素，因此研究長春市宿根花卉的抗寒性有利于增加長春市宿根花卉種類應(yīng)用的選擇。本研究選擇4種宿根花卉進(jìn)行抗寒性比較，為長春市宿根花卉的栽培應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料

選取觀賞性較高、抗性較強(qiáng)的4種宿根花卉——肥皂 草（Saponaria oきcinalis）、 大 濱 菊（Leucanthemum maximum）、佛甲草（Sedum lineare）、松果菊（Echinacea purpurea）作為試驗(yàn)材料，4種宿根花卉均取自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園林實(shí)習(xí)基地。

2 試驗(yàn)方法

首先，將取出來的宿根花卉根系用自來水進(jìn)行沖洗，去除根系上的附著物。然后，用去離子水浸泡過的紗布對根系進(jìn)行包裹，再用聚乙烯薄膜進(jìn)行包裹。最后，對試驗(yàn)材料進(jìn)行低溫處理：先將試驗(yàn)材料放于0 ℃環(huán)境中進(jìn)行12 h低溫鍛煉，之后從-15 ℃開始每小時(shí)降低1 ℃，至-20 ℃為止。分別在處理3、6、12、24 h和48 h后取出測定相關(guān)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

3 抗寒性測定指標(biāo)及方法

3.1 可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)G250法測定可溶性蛋白含量[6]，每個(gè)處理重復(fù)3次，最后進(jìn)行計(jì)算。

3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 取6支試管，分別加入0.0～0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)蛋白，搖勻，向各管中加入5 mL考馬斯亮藍(lán)G-250溶液，搖勻，并放置5 min左右，以0號試管為空白對照，在595 nm下比色測定吸光度。以蛋白質(zhì)含量為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線公式為Y=0.003 9X+0.087 9，R2=0.975 9。

3.1.2 樣品測定

3.1.2.1 樣品提取 稱取鮮樣0.25～0.50 g，用5 mL蒸餾水或緩沖液研磨成勻漿后，3 000 r/min離心10 min，上清液備用。

3.1.2.2 測定 吸取樣品提取液1.0 mL（視蛋白質(zhì)含量適當(dāng)稀釋），放入試管中（每個(gè)樣品重復(fù)2次），加入5 mL考馬斯亮藍(lán)試劑，搖勻，放置2 min后在595 nm下比色，測定吸光度并通過標(biāo)準(zhǔn)曲線查得蛋白質(zhì)含量，之后按公式（1）計(jì)算可溶性蛋白含量：

樣品中蛋白質(zhì)的含量（mg/g）=（C×VT）/（1 000×VS×WF） （1）

式（1）中，C表示所查得的標(biāo)準(zhǔn)曲線值，μg；VT表示提取液總體積，mL；WF表示樣品鮮質(zhì)量，g；VS表示測定時(shí)加樣量，mL。

3.2 細(xì)胞膜透性的測定細(xì)胞膜透性采用電導(dǎo)率法測定[6-8]，將根剪成2～3 mm長的小段，每品種稱取鮮質(zhì)量（0.500±0.005）g，放入含有10 mL蒸餾水的試管中，用真空泵抽氣7～8 min，后緩慢放入空氣，水即被壓入組織中而使材料下沉。靜置20 min后用DDS-11A型電導(dǎo)率儀測定，然后放入100 ℃沸水浴中15 min，取出后放入冷水中冷卻10 min，20～25 ℃恒溫下測其煮沸電導(dǎo)率。每組重復(fù)3次，按公式（2）計(jì)算電解質(zhì)滲出率：

電解質(zhì)滲出率=浸泡液電導(dǎo)率值/煮沸后電導(dǎo)率值×100% （2）

3.3 丙二醛含量的測定丙二醛含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定[6]。稱花卉根部約1 g，加入2 mL的10%TCA和少量石英砂，研磨至勻漿狀態(tài)，再加入8 mL的10%TCA進(jìn)一步進(jìn)行研磨，得到的勻漿倒入離心管中，4 000 r/min下離心10 min，最終得到上清液。

吸取上清液2 mL（對照加2 mL蒸餾水），加入2 mL 0.6%TBA溶液，搖勻。將試管放入沸水浴中煮沸10 min，取出試管并冷卻，3 000 r/min離心15 min，取上清液以對照為空白測定532、600、450 nm處的吸光值，并按公式（3）計(jì)算丙二醛（MDA）濃度（umg/L），再由公式（4）算出單位鮮質(zhì)量組織中的丙二醛含量，每個(gè)處理重復(fù)3次。

式（3）（4）中，C表示MDA的濃度（μmol/L）；A表示吸光度值；VT表示樣品提取液總體積，mL；V1表示樣品提取液和TBA溶液總反應(yīng)液體積，mL；V2表示與TBA反應(yīng)的樣品提取液體積，mL；W表示樣品鮮質(zhì)量，g；1 000表示將mL換算成L的系數(shù)。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同時(shí)間的低溫脅迫下宿根花卉可溶性蛋白含量的變

化圖1顯示4種宿根花卉的可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)高—低—高的變化趨勢。低溫脅迫階段，松果菊的可溶性蛋白含量顯著高于其他宿根花卉（P＜0.05），說明松果菊在這幾個(gè)品種中抗寒性是最高的。低溫脅迫3 h，佛甲草的可溶性蛋白含量最低，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，佛甲草和大濱菊的可溶性蛋白含量沒有顯著性差異（P=0.41）。

4.2 不同時(shí)間的低溫脅迫下宿根花卉細(xì)胞膜電導(dǎo)率的變化圖2顯示當(dāng)溫度不斷降低時(shí)，每種宿根花卉的相對電導(dǎo)率都呈上升趨勢，其中升高最明顯的是大濱菊，在低溫處理3 h的時(shí)候相對電導(dǎo)率在22%左右，當(dāng)處理時(shí)間提高至48 h的時(shí)候，大濱菊的相對電導(dǎo)率增高至53%，這說明大濱菊的抗寒性相對較弱。肥皂草和佛甲草的電導(dǎo)率均呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，低溫脅迫24 h時(shí)電導(dǎo)率顯著高于3、6、12 h的低溫處理。

圖2 不同時(shí)間的低溫處理下4種宿根花卉電導(dǎo)率的變化

4.3 不同時(shí)間的低溫脅迫下宿根花卉丙二醛含量的變化由圖3可知，大濱菊的丙二醛含量顯著高于肥皂草、松果菊、佛甲草（P＜0.05）。4種花卉在低溫脅迫12 h，丙二醛含量都呈現(xiàn)降低趨勢，之后丙二醛的含量又有所升高。佛甲草在低溫脅迫48 h時(shí)丙二醛含量顯著高于其他處理（P＜0.05），說明佛甲草低溫脅迫48 h后抗寒性逐漸降低。

圖3 不同時(shí)間的低溫處理下4種宿根花卉丙二醛含量的變化

5 討論

植物在逆境環(huán)境下細(xì)胞膜的透性會(huì)發(fā)生改變，可以根據(jù)細(xì)胞膜透性的改變來檢測植物的抗逆性。當(dāng)植物正常生長時(shí)，細(xì)胞膜具有選擇透過性功能，在逆境中細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生改變，膜的選擇透過性會(huì)變大，使細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)由內(nèi)向外滲透，導(dǎo)致的結(jié)果是電導(dǎo)率增大[9]。抗寒性好的植物植物細(xì)胞膜透性變化小，并且當(dāng)威脅消失時(shí)能恢復(fù)，抗寒性比較弱的植物細(xì)胞膜透性變化不大，不易恢復(fù)，長期下去導(dǎo)致植物死亡。這種變化明顯的出現(xiàn)在外部形態(tài)變化之前，因而可以作為抗寒性的生理指標(biāo)。本研究中不同的低溫處理時(shí)間對4種宿根花卉的電解質(zhì)透出率均有明顯的變化，并隨著脅迫時(shí)間的延長，膜透性逐漸升高。其中，肥皂草和佛甲草的相對電導(dǎo)率先增加至41%后下降至35%，可能是在受到寒冷脅迫的時(shí)候，體內(nèi)產(chǎn)生抗寒機(jī)制，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致相對電導(dǎo)率又出現(xiàn)下降趨勢。

可溶性蛋白含量的變化和植物自身的抗寒能力有著重要的聯(lián)系，一方面表現(xiàn)在蛋白質(zhì)的含量隨著抗寒能力提高而增加，另一方面表現(xiàn)在抗寒性強(qiáng)的品種可溶性蛋白質(zhì)含量較高。研究發(fā)現(xiàn)，松果菊的可溶性蛋白含量最高，推斷4種宿根花卉中松果菊的抗寒性最佳。而佛甲草的可溶性蛋白含量是4種宿根花卉中最低的。

植物在逆境下遭受傷害，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛是膜脂化最終的分解產(chǎn)物，其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。丙二醛含量高，說明植物受凍害的程度越高，生物膜被氧化的程度越大，抗寒能力越差；丙二醛含量低，說明植物受凍害程度低，抵抗寒冷的能力強(qiáng)。丙二醛含量與植物的抗寒性呈負(fù)相關(guān)，如果某植物的丙二醛含量在低溫時(shí)劇增說明抗寒較差，反之抗寒性就強(qiáng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大濱菊低溫脅迫后丙二醛含量最高，推斷大濱菊抗寒性在4種宿根花卉中最弱，并且與電導(dǎo)率、可溶性蛋白得出的結(jié)果相一致。低溫脅迫12 h后，4種宿根花卉均出現(xiàn)丙二醛降低的趨勢，這一結(jié)果與陳曦等[1]的研究結(jié)果一致，說明宿根花卉低溫處理前期呼吸作用增強(qiáng)，過氧化物酶活性增強(qiáng)，對過氧化有一定抑制作用，出現(xiàn)丙二醛含量下降的現(xiàn)象。隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，過氧化物酶受到抑制，質(zhì)膜受傷害逐漸增加，丙二醛含量又有所增加。

6 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果基本可以反映4種宿根花卉抗寒性，綜合比較各項(xiàng)宿根花卉的生理指標(biāo)基本比較出4種宿根花卉的抗寒能力，由強(qiáng)到弱的排列順序依次為松果菊＞肥皂草＞佛甲草＞大濱菊。