低溫脅迫對不同耐寒紅樹植物幼苗光合生理和抗氧化特性的影響

許明海，馮 瑜，童宇艷，岳丹斐，張慧玉，鄭春芳*

(1. 平陽縣自然資源和規劃局，浙江 溫州 325400；2. 城鎮水污染生態治理技術國家地方聯合工程研究中心 溫州大學生命與環境科學學院，浙江 溫州 325035；3. 奉港中學，浙江 寧波 315500；4. 武義縣實驗小學，浙江 武義 321200)

紅樹林分布于熱帶和亞熱帶海灣、河口灘涂上以紅樹植物為主的常綠喬木、灌木組成的木本植物群落，具有促淤防浪護岸，護堤固灘、促淤固灘、凈化水體、美化景觀、維持濕地生物多樣性以及固碳儲碳等重要生態功能[1-2]。溫度是限制紅樹植物地理分布的重要因素[3]。中國紅樹林植物種類隨緯度的升高和平均溫度的下降而減少，其中，最南的海南省紅樹植物種類有24 種，而人工引種最北界浙江僅有1 種[4]。近些年來，全球變暖已經成為不爭的事實，這勢必對紅樹林生長產生影響。紅樹林是嗜熱植物，主要分布在南北半球25 ℃等溫線內，而以全球變暖為主要特征的全球氣候變化可促進紅樹林向更高緯度引種，目前紅樹林的自然分布北界可由現在的福建福鼎北擴至浙江，甚至已經開始在杭州嘗試種植[5]。然而，另一方面，因氣候變化帶來的頻繁極端低溫災害又對紅樹林生態系統造成了極大的傷害和嚴重威脅，尤其是生長最北緣的紅樹植物[6-7]。多年引種經驗表明，限制我國高緯度地區紅樹分布的主要因素是溫度，其中極端最低溫度是主要限制因素之一[4]，這主要表現在極端低溫會引起紅樹植物光合器官受損，抗氧化系統失衡，光合電子傳遞受阻，生長發育停滯，葉片發黃脫落，植株營養物質損失，成熟植株提前落花落果，甚至死亡等[8-10]，詳見圖1。因此，解析紅樹林對低溫脅迫響應與適應機制已成為提高紅樹林抗寒性的重要課題。

圖1 2015 年不同樹齡紅樹林極端低溫傷害癥狀Fig. 1 The symptoms of extremely cold events damage on mangroves in 2015

秋茄（Kandelia obovateSheue et al.）為紅樹科秋茄樹屬常綠灌木或小喬木，是我國境內分布最廣、緯度分布最高、最耐寒的紅樹植物，在我國引種成林的最北緣為浙江西門島[11]。紅欖李（Lumnitzera littore(Jack.)Voigt）是使君子科欖李屬的紅樹植物，主要分布于東非到西太平洋、澳大利亞亞熱帶地區和中南半島，目前我國野生種數量僅有9 株，唯一分布地在三亞鐵爐港[12]。紅欖李生長于易受人為干擾的高潮帶，是嗜熱窄分布的瀕危紅樹植物[13-14]。研究認為，紅欖李瀕危的主要原因主要包括：種群遺傳性多樣性較低，野生個體數量較少，有性生殖存在障礙等[15]。一般來說，紅欖李對溫度的要求也較為苛刻。據調查，紅欖李僅能生長在年平均溫度為21～25 ℃，且全年無霜的灘涂上，這導致紅欖李對低溫的影響較為敏感。目前，對紅樹植物低溫脅迫的研究主要集中在秋茄、白骨壤、桐花樹等[16-17]上，而將我國分布最南（低溫敏感）的紅欖李與最北（耐寒）秋茄置于相同低溫下比較其對溫度耐性的生理機制研究還報道甚少。本研究以低溫敏感型紅欖李和耐寒型秋茄幼苗為試驗材料，通過比較分析兩種紅樹植物在不同低溫時間處理下的光合生理參數、熒光參數、光合色素含量、活性氧含量、抗氧化系統中關鍵酶活性以及葉綠體超微結構、氣孔開放特征等變化，探討兩種紅樹植物響應低溫的光合生理和抗氧化特性差異，以期為我國紅樹林資源保護與抗寒機制研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2021 年10 月初，分別將來自福建漳江口紅樹林國家級自然保護區（117°24′～117°30′ E，23°53′～23°56′ N）和三亞鐵爐港紅樹林自然保護區（109°42′～109°44′ E，18°15′～18°17′ N）已培育1 a 的健壯秋茄、紅欖李幼苗（生長在規格為13 cm × 13 cm 營養杯中）裝入高30 cm、直徑為20 cm 的聚乙烯塑料桶內。小心剪開營養杯的底部，使幼苗根系能夠直接接觸塑料桶底部，加入一定量的Hoagland’s 營養液，使塑料桶底部營養液3 cm 左右深。將其擺放在人工氣候室（晝夜溫度28 ℃/25 ℃）內培養，適應恢復15 d?；謴推陂g每2 d 更換一次Hoagland’s 營養液。

1.2 實驗設計

選擇大小一致的秋茄和紅欖李幼苗，移至晝夜溫度為25 ℃ /20 ℃，光照周期為12 h /12 h，光強為 400 μmol·m-2·s-1，相對濕度為65%～70%的智能培養箱內，適應10 d。隨后將兩種紅樹植物幼苗均分成2 組，一組仍保留在溫度25 ℃ (晝) /20 ℃ (夜)的光照培養箱內，作為對照；另一組移入溫度為7 ℃（晝）/4 ℃（夜）的冷光源植物生長箱（DGX-260E）進行低溫脅迫處理（簡稱為LS)，在低溫處理24、48 h 時，分別取對照和兩種紅樹植物幼苗頂端完全展開的倒三對葉片進行光合、熒光以及生理指標測定；每個處理3 盆，3 次重復。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 光合參數的測定 使用Li-6400 型便攜式光合儀于9:30—11:30 測定頂端完全展開的倒三對葉片的凈光合速率（Pn）、細胞間隙CO2濃度（Ci）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率參數。測定時設定內置紅藍光源光強為400 μmol·m-2s-1，CO2濃度均為（410 ± 3）μmol·mol-1，氣體流速設為500 μmol·s-1。氣孔限制值（Ls）計算公式為：Ls=1-Ci/Ca

1.3.2 葉綠素熒光參數 使用FMS2 調制式熒光測定儀（英國Hansatech 公司）進行葉片葉綠素熒光參數測定。測定時先測定光適應下的穩態熒光（Fs）、最大熒光（Fm’）等參數，暗環境下適應30 min 后，測定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）和PSII 最大光化學效率（Fv/Fm）。根據Yuan 等[18]的方法計算PSII 實際光化學效率（ФPSII）、光化學猝滅系數（qP）以及非光化學猝滅系數（NPQ）。

1.3.3 光合色素的測定 稱取0.1 g 秋茄、紅欖李幼苗葉片剪碎放入25 mL 的1:1 無水乙醇和丙酮提取液中。置于黑暗環境下提取至葉片發白，測定提取液在665、649 和470 nm 處的吸光值，參照李合生[19]方法計算葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素以及類胡蘿卜素含量。

1.3.4 超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的測定 分別取1.0 g 秋茄、紅欖李幼苗葉片，加3 mL 50 mmol·L-1pH7.5 Tris-HCL 緩沖液后進行冰浴研磨，離心30 min，取上清液待測。用氯化硝基四氮唑藍（NBT）法測定SOD 活性[20]，采用愈創木酚法測定POD 活性[20]；按Du 和Bramlage[21]方法測定MDA 含量。

1.3.5 過氧化氫（H2O2）與超氧陰離子（O2·-）含量的測定 參照彭建等[22]鉬酸銨法測定樣品過氧化氫酶活性。利用羥胺氧化法[23]測定樣品O2·-含量。

1.3.6 葉綠體超微結構和氣孔掃描電鏡 分別取各實驗小組葉片進行裁剪為長條形1 × 2 mm（避開主脈），將取樣葉片正反面標記進行真空處理，確保樣品沉入固定液中，其中葉綠體透射電鏡標本采用5% 戊二醛固定液，氣孔掃描電鏡標本選用2.5%的戊二醛固定液。使用JEOL JEM-1230 透射電鏡和Zeiss Gemini 300 掃描電鏡進行樣本觀察。

測量之前先用圖片中的10 μm 微尺定標，利用ImageJ 軟件測量單個氣孔的氣孔長、氣孔寬，并按照張翠等[24]方法計算氣孔開度。同時，利用軟件中的polygon 工具測量氣孔面積。每個處理測量3 個樣本，每個樣本測量10 個視野。

1.4 數據統計分析

通過SPSS 10.0 統計軟件進行單因素方差分析（One-way ANOVA）進行數據比較，采用Duncan’s 法檢驗處理間差異的顯著水平（P＜0.05）。圖中數據均為平均值 ± 標準偏差，通過SigmaPlot 10.0 繪圖軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗生長和葉片氣體交換參數的影響

由圖2 可知，在低溫脅迫48 h 時，秋茄幼苗葉片并未產生明顯的變化，而同樣低溫處理下紅欖李幼苗葉片出現萎蔫現象，即葉片明顯下垂。

圖2 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗生長情況的影響Fig. 2 Effects of low temperature stress on growth of two mangrove seedlings

由表1 可知，秋茄和紅欖李幼苗葉片凈光合速率（Pn）均隨著低溫脅迫時間的增長而顯著下降，甚至低溫脅迫48 h 處理下紅欖李幼苗葉片Pn甚至降至-0.33 μmol·m-2·s-1。與對照相比，低溫脅迫下兩種紅樹植物葉片Pn下降幅度存在著較大的差異，且降低幅度隨脅迫時間延長而增加。例如，與對照相比，低溫脅迫48 h 處理下，秋茄幼苗葉片Pn下降幅度約為82.1%，而紅欖李幼苗葉片Pn下降幅度約為105.2%。此外，低溫脅迫48 h 處理下，秋茄幼苗葉片Pn下降幅度為紅欖李約為79%，表明秋茄耐寒性較高于紅欖李。

表1 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗葉片氣體交換參數的影響Table 1 Effects of low temperature stress on gas exchange parameters in leaves of two mangrove seedlings

不同低溫脅迫處理下兩種紅樹植物葉片氣孔導度（Gs）變化趨勢與Pn相似（表1）。與對照相比，低溫脅迫24 h 處理下，秋茄和紅欖李幼苗葉片Gs分別下降25%和55%，而低溫脅迫48 h 處理下兩種紅樹植物葉片Gs分別下降70%和90%，這表明紅欖李幼苗葉片Gs對低溫響應比秋茄更為敏感。

由表1 可知，隨低溫處理時間延長秋茄幼苗葉片胞間CO2濃度（Ci）呈先增后降的趨勢，而紅欖李幼苗葉片Ci卻逐漸增加。在低溫脅迫24 h 處理下，秋茄、紅欖李幼苗葉片Ci為對照的1.19 倍和1.28 倍。然而，與對照相比，低溫脅迫48 h 處理下，秋茄幼苗葉片Ci降低了21%，而紅欖李幼苗葉片Ci則增加了55%。

隨低溫脅迫時間延長，紅欖李幼苗葉片氣孔限制值（Ls）持續降低，而秋茄幼苗葉片氣孔限制值呈先降后增的趨勢（表1）。與對照相比，低溫脅迫24 h 處理下，秋茄、紅欖李幼苗葉片Ls分別降低44% 和45%；低溫脅迫48 h 處理下秋茄植物葉片Ls上升了120%，而紅欖李植物葉片氣孔限制值降低了87%。

2.2 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗葉片葉綠素熒光參數的影響

由表2 可知，隨著低溫脅迫的時間延長，秋茄和紅欖李幼苗葉片Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP 均逐漸減少。低溫脅迫下，紅欖李幼苗葉片Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP 下降幅度均大于秋茄，且隨著低溫脅迫時間延長，各值降低幅度更大。與對照相比，低溫脅迫24 h 下，秋茄幼苗葉片Fv/Fm、ΦPSII、qP 分別降低18%、21% 以及25%，而紅欖李幼苗葉片Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP 則分別降低32%、41% 以及27%；低溫脅迫48 h 處理下，秋茄幼苗葉片Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP 分別降低39%、38% 以及44%，而紅欖李幼苗葉片Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP 分別降低達70%、77%以及51%。隨著低溫脅迫時間延長，秋茄幼苗葉片NPQ 呈逐漸增加的趨勢，而紅欖李幼苗葉片NPQ 卻先增后降（表2）。與對照相比，低溫脅迫24 h 和48 h 下，秋茄幼苗葉片NPQ 分別增加26%和49%，低溫脅迫24 h 下紅欖李幼苗葉片NPQ 為對照1.28 倍，而低溫脅迫48 h 處理下葉片NPQ 為對照的36%。

表2 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗葉片葉綠素熒光參數的影響Table 2 Effects of low temperature stress on chlorophyll fluorescence parameters of leaves of two mangrove seedlings

2.3 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗葉片光合色素含量的影響

由表3 可知，隨低溫脅迫延長秋茄和紅欖李幼苗葉片葉綠素（Chl）含量、類胡蘿卜素(Car)含量、Chl a/Chl b 值均逐漸減少（表3）。低溫處理下兩種紅樹植物相比，秋茄幼苗葉片Chl 含量、Car 含量、Chl a/Chl b 值以及Car/Chl 值均比紅欖李的值高。

表3 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗葉片光合色素的影響Table 3 Effects of low temperature stress on photosynthetic pigments in leaves of two mangrove seedlings

與對照相比，低溫脅迫24 h 和48 h 處理下，秋茄幼苗葉片Chl 含量分別下降16%和18%；低溫脅迫24 h 處理下，秋茄幼苗葉片葉片Car/Chl值上升18%，而低溫脅迫48 h 處理下秋茄幼苗葉片Car/Chl 值無顯著性差異；兩個低溫脅迫處理相比，秋茄幼苗葉片Chl 含量無顯著差異變化，而Car/Chl 值顯著下降（P＜0.05）。與對照相比，低溫脅迫24 h 處理下，秋茄幼苗葉片Car 含量和Chl a/Chl b 值均無顯著差異變化，而低溫脅迫48 h 處理下秋茄幼苗葉片Car 含量和Chl a/Chl b 值均顯著下降（P＜0.05）。

與對照相比，低溫脅迫24 h 和48 h 處理下，紅欖李幼苗葉片Chl 含量分別降低23% 和41%，Car/Chl 值分別上升10% 和30%；兩個低溫脅迫處理相比，低溫脅迫24 h 處理下紅欖李幼苗葉片Chl 含量顯著高于低溫脅迫48 h 處理（P＜0.05），兩個低溫脅迫處理下紅欖李幼苗葉片Car/Chl 值均上升。與對照相比，低溫脅迫24 h 處理下紅欖李幼苗葉片Car 含量和Chl a/Chl b 值均無顯著差異變化，而低溫脅迫48 h 處理下紅欖李幼苗葉片Car 含量和Chl a/Chl b 值均顯著下降（P＜0.05）。

2.4 低溫脅迫對秋茄和紅欖李幼苗葉片抗氧化系統與膜脂過氧化程度的影響

秋茄和紅欖李幼苗葉片SOD 活性均隨低溫脅迫延長逐漸降低，且紅欖李幼苗下降的幅度較大（表4）。比如，與對照相比，低溫脅迫24 h 和48 h 處理下，秋茄幼苗葉片SOD 活性分別降低2%和61%，而紅欖李幼苗葉片SOD 活性分別降低51%和85%。不同低溫處理間相比，低溫脅迫24 h 處理下，秋茄葉片SOD 活性顯著高于低溫脅迫48 h 處理，而與對照之間無顯著差異；低溫脅迫24 h 處理下，紅欖李幼苗葉片SOD 活性與對照和低溫脅迫48 h 處理均存在顯著差異（P＜0.05）。

隨低溫脅迫時間延長，秋茄幼苗葉片POD 活性先增后降，而紅欖李幼苗葉片POD 活性一直持續下降（表4）。與對照相比，低溫脅迫24 h 和48 h 處理下，秋茄幼苗葉片POD 活性增加了113%和42%，而紅欖李幼苗葉片POD 活性分別降低53%和94%。

隨著低溫脅迫延長兩種紅樹植物葉片MDA 含量均逐漸增加，且紅欖李幼苗葉片MDA 含量高于秋茄（表4）。低溫脅迫24 h、48 h 處理下，秋茄幼苗葉片MDA 含量分別為對照的1.35 倍和1.63 倍，而紅欖李幼苗葉片MDA 含量分別為對照1.53 倍和1.88 倍。

2.5 低溫脅迫對秋茄、紅欖李幼苗葉片H2O2 含量和O2-含量的影響

由表5 可知，隨著低溫脅迫時間延長，秋茄和欖李幼苗葉片H2O2和O2·-含量均逐漸增加。與對照相比，低溫脅迫24 h 和48 h 處理下秋茄幼苗葉片H2O2、O2·-含量分別增加了20%、27%和44%、32%；低溫脅迫24 h、48 h 處理下紅欖李幼苗葉片H2O2和O2·-含量分別增加了31%、37%與60%、43%。

表5 低溫脅迫對兩種紅樹植物葉片過氧化氫（H2O2）含量和超氧陰離子（O2·-）的影響Table 5 Effects of low temperature stress on the contents of hydrogen peroxide (H2O2) and superoxide anion (O2·-) in leaves of two mangrove plants

2.6 低溫脅迫對兩種紅樹植物幼苗葉片葉綠體超微結構的影響

由圖3 可知，對照條件下，秋茄（圖3A）和紅欖李（圖3B）幼苗葉片葉綠體緊密分布在細胞壁周圍且結構完整，呈現為餅狀或者凸透鏡狀，基粒片層排列較為緊密有序，膜清晰可辨，可以觀察到葉綠體內有淀粉粒（S）和嗜鋨體（OG）。與對照相比，低溫脅迫48 h 處理下秋茄（圖3 a）和紅欖李（圖3 b）的葉綠體與對照相比，其葉綠體明顯膨脹，淀粉粒腫脹變大且基粒片層間距加大，葉綠體膜較對照狀態下出現不清晰或破裂等現象，其中紅欖李幼苗葉片葉綠體結構受低溫脅迫傷害更大，如葉綠體數目、單位基粒數和基粒片層數均減少，淀粉粒異常膨大。

圖3 低溫脅迫下兩種紅樹植物葉綠體超微結構Fig. 3 Effects of low temperature stress on the ultrastructure of chloroplasts in two mangrove plants

2.7 低溫脅迫對秋茄和紅欖李幼苗葉片氣孔結構特征的影響

由圖4 可知，低溫脅迫下秋茄和紅欖李幼苗葉片氣孔開張度均明顯小于對照。通過計算，低溫脅迫下秋茄幼苗葉片氣孔長、寬以及開張度均顯著高于紅欖李（P＜0.05）。與對照相比，低溫脅迫48 h 處理下秋茄、紅欖李幼苗葉片氣孔長、寬以及開張度長并未顯著變化。同樣，秋茄幼苗葉片氣孔開張度寬均顯著高于紅欖李（P＜0.05）。與對照相比，低溫脅迫48 h 處理下秋茄和紅欖李幼苗氣孔開張度寬分別降低37%和80%，氣孔面積分別上升了25%和24%。

圖4 低溫脅迫對兩種紅樹植物葉片氣孔形態的影響Fig. 4 Effects of low temperature stress on the leaf stomata of two mangrove plants

3 討論

光合作用是植物生長發育的物質基礎，而低溫脅迫下植物則通過光合作用強弱可以反映其抗寒能力[25-26]。研究認為，逆境脅迫引起的植物光合作用限制因子可分為氣孔限制和非氣孔限制，其中氣孔限制導致的葉片光合速率下降主要表現氣孔關閉引起Ci、Gs均降低，Ls升高；而非氣孔限制則主要表現為Ci升高，Ls下降，這歸因于逆境會破壞葉綠體結構，使光合色素合成受到抑制，電子傳遞受阻等[27-30]。前期研究還發現，低溫脅迫會使紅樹植物秋茄的葉綠體超微結構發生改變，基粒溶解、基層片層斷裂，膜破裂，甚至解體，最終引起葉片凈光合速率降低，這也是非氣孔限制的主要表現之一[25]。然而，低溫如何影響紅欖李幼苗葉片光合能力的研究仍未有相關報道。在本研究中，48 h 7 ℃（晝）/4 ℃（夜）處理對秋茄幼苗影響較小，其植株未有低溫傷害癥狀，而在同樣溫度下紅欖李幼苗卻出現萎蔫現象，且葉片凈光合速率值為負值，表明秋茄耐寒性遠高于紅欖李。本研究還發現，低溫脅迫24 h 處理下秋茄幼苗葉片Pn、Gs以及Ls均降低，而Ci升高；低溫脅迫48 h 處理下，秋茄幼苗葉片Pn、Gs以及Ci均降低，而Ls升高，表明低溫脅迫24 h 處理下秋茄幼苗葉片Pn的下降主要受到非氣孔限制的影響，這可能是秋茄對低溫的應急反應。當脅迫時間延遲至48 h 時，其Pn的降低由氣孔限制影響，主要表現在氣孔開張度減少（圖4B 和表6），與此同時，非氣孔限制仍存在，如葉綠體超微結構（圖3a）受到輕微傷害。與秋茄不同，低溫脅迫24 h 和48 h 處理下紅欖李幼苗葉片Pn、Gs以及Ls均降低，而Ci均升高，表明低溫脅迫下，紅欖李幼苗葉片Pn的降低主要由非氣孔限制起著主要作用，表現在葉綠體超微結構受到嚴重破壞，如葉綠體數目、單位基粒數和基粒片層數均減少，淀粉粒異常膨大等（圖3b），葉片氣孔基本關閉（圖4D）。綜上所述，非氣孔限制是影響紅欖李幼苗不耐寒的一個重要因素。

表6 低溫脅迫對兩種紅樹植物葉片氣孔指標的影響Table 6 Effects of low temperature stress on leaf stomatal indexes of two mangrove plants

植物葉片的葉綠素熒光參數（Fv/Fm、ΦPSII、qP 等）可作為判定植物耐寒能力的重要指標，其中電子傳遞有效性和光化學效率的差異是影響植物耐寒性的主要原因[31]。研究認為，低溫脅迫直接降低秋茄葉片Fv/Fm、ΦPSII和qP 等，引起PSII 反應中心出現過剩的激發能，致使葉片發生PSII 光抑制，最終導致葉片Pn下降[25]。本研究中，隨著低溫脅迫時間的延長，秋茄、紅欖李幼苗葉片Fv/Fm、ΦPSII和qP 均下降，且低溫脅迫48 h 處理下紅欖李幼苗葉片各熒光參數下降幅度均高于秋茄，表明低溫脅迫會使兩種紅樹植物的PSII 反應中心發生部分失活或傷害，降低反應中心對激發能捕獲能力，影響葉片凈光合速率。然而，低溫脅迫對紅欖李的傷害更為嚴重，這也驗證了紅欖李葉片Pn下降是由于非氣孔限制引起。前期研究還發現，低溫脅迫提高秋茄幼苗葉片NPQ 值，表明植株通過以熱耗散方式散失過多的光能，從而減輕光系統傷害[32]，這與本研究結果一致。然而，紅欖李幼苗僅在低溫脅迫24 h 處理下，葉片NPQ 顯著高于對照，而低溫脅迫48 h 處理下，其值卻顯著下降，這表明低溫脅迫時間延長后紅欖李已不能通過增加熱耗散來避免傷害，從而喪失了防御能力。

光合色素能夠在植物光合作用中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學反應，其含量的變化可反映植物光合作用的強弱。光合色素主要包括Chl（Chl a 和Chl b）和Car，其中Chl 在光合作用的光吸收中其核心作用，而Car 不僅具有天線色素作用，而且還可以減少ROS[33]。前期研究發現，低溫脅迫下Chl a/Chl b 值能反映光合能力強弱，且Chl a/Chl b 值與秋茄抗寒性有正相關[34]。研究還認為，葉綠素含量的降低主要是低溫脅迫通過增加葉綠素酶活性，促進葉綠素的降解[35]。本研究中，隨著低溫脅迫時間的延長，秋茄和紅欖李幼苗葉片葉綠素含量、Chl a/Chl b 值均呈下降的趨勢，且低溫脅迫24 h 和48 h 處理下，秋茄幼苗葉片葉綠素含量和Chl a/Chl b 值均無顯著性差異，而紅欖李幼苗葉片葉綠素含量卻存在顯著差異，這表明低溫脅迫時間延長可能也會加快紅欖李幼苗葉片葉綠素酶活性，促進葉綠素的降解，而相同低溫脅迫下秋茄幼苗卻未有相似現象，這可能歸因于較高的Chl a/Chl b 值，即秋茄的抗寒能力高于紅欖李。對兩種紅樹葉片Car 含量變化分析，秋茄幼苗葉片Car 合成對低溫脅迫時間較紅欖李敏感，即在低溫脅迫下秋茄幼苗葉片Car 參與清除ROS 的作用相比于紅欖李較強，如低溫脅迫24 h和48 h 處理下秋茄幼苗葉片Car 含量存在顯著差異，而紅欖李幼苗而無顯著差異。Car/Chl 值與植物清除活性氧的能力有關，逆境下植物Car/Chl 值變化可與清除ROS 的抗氧化酶活性一致[36]。低溫脅迫24h 處理下，秋茄幼苗葉片Car/Chl 值顯著增加，而隨著低溫脅迫時間延長，其值卻下降。這主要是因為秋茄幼苗受到輕微低溫脅迫時，植株出現應急反應，迅速提升Car/Chl值，進而減輕ROS對細胞的傷害；之后隨著低溫脅迫時間延長，這種自我保護作用減弱。與秋茄不同，隨著低溫時間延長紅欖李幼苗葉片Car/Chl 值一直持續增加，這可能與低溫脅迫下紅欖李幼苗葉片ROS 大量積累有關。

低溫脅迫會使不耐寒紅樹植物體內大量ROS累積，引起細胞膜脂過氧化，破壞膜結構，而耐寒紅樹植物卻在低溫脅迫下植株呈現較輕的傷害程度，這與清除ROS 的抗氧化酶活性和Car 含量有關[12]。研究認為，當植物抵抗低溫脅迫時，其首先啟動SOD，將O2·-轉化為H2O2和O2，POD和CAT 則進一步將H2O2分解為H2O 和O2，從而減輕活性氧對膜系統的傷害，增強植株的抗寒性[37]。本研究中，一方面，隨著低溫脅迫時間延長秋茄、紅欖李幼苗葉片SOD 活性均降低，致使清除O2·-能力降低，使其含量增加。另一方面，在兩種紅樹植物體內SOD 催化O2·-歧化為H2O2和O2后，POD 對清除H2O2將起著重要作用；相同低溫脅迫下秋茄幼苗葉片POD 活性顯著增加，而紅欖李幼苗葉片POD 活性顯著降低。此外，秋茄幼苗葉片MDA 含量增加幅度小于紅欖李。說明POD 在低溫脅迫下兩種紅樹植物抗氧化清除酶系統中起著主要作用[16]，其中低溫脅迫會抑制紅欖李幼苗葉片抗氧化酶活性，提高了H2O2含量，增加了膜脂過氧化產物MDA 積累，從而加劇膜的損傷；相反，秋茄卻有較強的防御機制，這也是其耐寒性高于紅欖李的原因之一。

4 結論

隨著低溫脅迫時間延長秋茄和紅欖李幼苗葉光合能力均逐漸降低，但紅欖李光合作用降低的幅度更大，尤其是在低溫脅迫48 h 處理下，表明秋茄耐寒性較紅欖李高。這可能是因為：低溫脅迫48 h 處理下，紅欖李幼苗葉片光合色素下降，葉綠體超微結構受到破壞，氣孔開張度減少，光合電子傳遞效率降低，PSII 反應中心受到傷害，ROS增加，膜系統受損，致使光合能力下降，而秋茄受到的低溫傷害較紅欖李輕。研究結果不僅豐富了我國紅樹林抗寒研究內容，而且也為高緯度紅樹林引種提供了重要參考依據。