低溫處理對蝴蝶蘭葉片抗寒性的影響

摘要 為探究蝴蝶蘭耐低溫的生理機(jī)制，本試驗(yàn)以蝴蝶蘭品種大辣椒植株為試驗(yàn)材料，經(jīng)過1、3、5和7 h的低溫（5 ℃）處理后，分別測量其花蕾期、盛開期和衰敗期葉片中的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）含量及電導(dǎo)率和A280值。結(jié)果表明，隨著低溫處理時(shí)間的延長，葉綠素總含量整體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢；可溶性蛋白含量和可溶性糖含量變化不明顯，其中可溶性蛋白含量在花蕾期呈下降趨勢，衰敗期的可溶性糖含量高于花蕾期和盛開期；MDA含量、電導(dǎo)率和A280隨著低溫處理時(shí)間的延長緩慢上升。葉綠素、MDA、電導(dǎo)率和A280的動(dòng)態(tài)變化可反映蝴蝶蘭受低溫?fù)p失程度，而可溶性糖、可溶性蛋白與抗寒性相關(guān)性較低。

關(guān)鍵詞 低溫脅迫；蝴蝶蘭；抗寒性；丙二醛；葉綠素

中圖分類號 S682.31" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A" "文章編號 1007-7731（2024）14-0026-05

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.14.006

Effects of low temperature treatment on cold resistance of Phalaenopsis aphrodite

WEI Tangxuan" " QIAO Yongxu" " ZHANG Yongping" " WU Siying" " WANG Jialing" " ZHANG Yunqing" " LIU Shuang

（College of Biology and Materials Engineering， Suqian University， Suqian 223800， China）

Abstract In order to explore the physiological mechanism of low temperature tolerance in Phalaenopsis aphrodite， this experiment used Da La Jiao plants of Phalaenopsis aphrodite varieties as experimental materials. After being treated with low temperature （5 ℃） for 1，3，5， and 7 hours， the chlorophyll，soluble sugars，soluble proteins， malondialdehyde （MDA） content， electrical conductivity， and A280 value in their leaves during the bud， blooming， and decline periods were measured. The results showed that with the extension of low-temperature treatment time， the total chlorophyll content showed an overall trend of first decreasing and then increasing. The changes in soluble protein content and soluble sugar content were not significant. The content of soluble protein showed a decreasing trend during the bud stage. The soluble sugar content during the decline period was higher than that during the bud and blooming periods. The MDA content， conductivity， and A280 slowly increased with the extension of low-temperature treatment time. The dynamic changes in chlorophyll， MDA， conductivity， and A280 ould reflect the degree of low-temperature loss in Phalaenopsis aphrodite， while the relationship between soluble sugars and soluble proteins and cold resistance is relatively small.

Keywords low temperature stress; Phalaenopsis aphrodite; cold resistance; malondialdehyde; chlorophyll

蝴蝶蘭（Phalaenopsis aphrodite Rchb. f.）別名蝶蘭、洋蘭，其株型優(yōu)美、體態(tài)輕盈、花型奇異、花色多樣和花期較長等特點(diǎn)賦予了蝴蝶蘭重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值[1-2]。蝴蝶蘭原產(chǎn)于熱帶和亞熱帶地區(qū)，性喜高溫、多濕和半陰環(huán)境，開花期對溫度的要求較嚴(yán)格，以白天20～25 ℃，夜間18～22 ℃為宜，不耐寒冷，溫度低于10 ℃時(shí)易受冷害[3-4]。低溫可能造成花色變暗、花朵萎蔫甚至脫落，植株生長較緩慢[5]；郝平安等[6]研究表明，長時(shí)間低溫還可能導(dǎo)致植株生理性缺水，呼吸作用紊亂，光合作用降低，最終植株死亡。梁芳等[7]研究表明，低溫脅迫會(huì)影響蝴蝶蘭的生長發(fā)育和花朵的品質(zhì)，在部分冬、春季低溫持續(xù)時(shí)間較長的地區(qū)，設(shè)施栽培時(shí)需要人工加溫以保證蝴蝶蘭正常生長，較高的投入成本在一定程度上影響了蝴蝶蘭的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因此，提高蝴蝶蘭的耐低溫能力是蝴蝶蘭栽培的重要研究方向之一。

近年來，關(guān)于蝴蝶蘭栽培方面的研究主要集中在雜交育種、花期調(diào)控、組織培養(yǎng)和規(guī)模化生產(chǎn)等方面，邱春英等[8]研究了水溶肥配比對蝴蝶蘭生長及開花等的影響；黃歆怡等[9]對蝴蝶蘭無菌播種與快速繁殖技術(shù)進(jìn)行了探討；張永平[10]、馬曉華等[11]研究了蝴蝶蘭花自然衰老與活性氧代謝的關(guān)系。而關(guān)于蝴蝶蘭耐冷性的研究偏少。基于此，本試驗(yàn)以蝴蝶蘭品種大辣椒為試驗(yàn)材料，研究在不同時(shí)間的低溫脅迫下，蝴蝶蘭的生理生化指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化，為探究蝴蝶蘭耐冷性生理機(jī)制，增強(qiáng)蝴蝶蘭抗冷性，提高成活率和商品率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

蝴蝶蘭品種為大辣椒，植株購自北京市昌平區(qū)蝴蝶蘭花卉產(chǎn)業(yè)基地。

1.2 試驗(yàn)方法

選擇生長健壯、無病蟲害且生長均勻一致的開花植株，根據(jù)花開放程度分為3個(gè)時(shí)期：花蕾期（含有5～7個(gè)花蕾）、盛開期（4～5朵花開放）和衰敗期（2～3朵花凋謝）。于每天8：00—9：00取生長狀況良好的3個(gè)時(shí)期的蝴蝶蘭植株，置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，光照強(qiáng)度3 000 lx，空氣相對濕度60%，分別經(jīng)過1、3、5和7 h的低溫（5 ℃）處理后，剪取上端向下第2片葉進(jìn)行生理指標(biāo)測定，每處理重復(fù)3次。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

葉綠素含量的測定采用分光光度計(jì)法[12]，可溶性蛋白含量的測定采用Folin-酚試劑法[13]，可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒽酮比色法，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量測定采用TBA法，電導(dǎo)率的測定采用電導(dǎo)法[14]，A280為低溫處理后葉片水提取液中蛋白質(zhì)在280 nm波長處的吸光度，采用紫外分光光度計(jì)法[14]測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠素含量變化

2.1.1 葉綠素a含量變化" 如圖1所示，花蕾期、盛開期和衰敗期植株的葉綠素a含量變化趨勢基本一致。低溫處理3 h內(nèi)葉綠素a含量逐漸下降，其中衰敗期最低，其次是盛開期，花蕾期最高；低溫處理超過3 h時(shí)，盛開期和衰敗期的葉綠素a含量呈現(xiàn)上升趨勢，低溫處理5 h后盛開期和衰敗期的葉綠素a含量變化不大；花蕾期的葉綠素a含量在處理3～7 h基本保持不變，并始終低于處理前水平。

2.1.2 葉綠素b含量變化" 如圖2所示，花蕾期、盛開期和衰敗期的葉綠素b含量變化較一致，3個(gè)時(shí)期的葉綠素b含量在未處理時(shí)基本持平，低溫處理1 h，葉綠素b含量上升，其中衰敗期上升速度較快；低溫處理1～3 h，3個(gè)時(shí)期葉綠素b含量下降，降至與處理前的葉綠素b含量相當(dāng)。低溫處理3～7 h，花蕾期、盛開期的葉綠素b含量逐漸上升，處理7 h時(shí)，盛開期葉綠素b含量為處理前的1.7倍，花蕾期葉綠素b含量為處理前的1.5倍；衰敗期的葉綠素b含量在處理3 h后保持較低水平。

2.1.3 葉綠素總含量變化" 如圖3所示，花蕾期、盛開期和衰敗期的葉綠素總含量變化趨勢基本一致，葉綠素總含量隨著低溫處理時(shí)間的延長先降低后增加。低溫處理3 h時(shí)，葉綠素總含量最低，低溫處理3～7 h，3個(gè)時(shí)期葉綠素含量均緩慢上升，低溫處理7 h時(shí)，葉綠素總含量以盛開期最高，花蕾期次之，衰敗期最低。

2.1.4 葉綠素a/b變化" 如圖4所示，花蕾期、盛開期和衰敗期植株的葉綠素a/b變化整體趨勢基本一致，3個(gè)時(shí)期在處理1 h內(nèi)，葉綠素a/b值降至最低，之后緩慢上升。花蕾期處理3 h時(shí)，葉綠素a/b值有所升高；3個(gè)時(shí)期在處理5 h時(shí)，葉綠素a/b值相當(dāng)，隨后略有下降。

2.2 可溶性蛋白含量變化

如圖5所示，花蕾期植株的可溶性蛋白含量隨著低溫處理時(shí)間的延長呈現(xiàn)下降趨勢，至7 h時(shí)最低；盛開期植株的可溶性蛋白含量變化不明顯，在3 h時(shí)升至最高點(diǎn)，為處理前的1.8倍，隨后其含量緩慢下降，至7 h時(shí)下降至最低，但高于處理前水平；衰敗期植株的可溶性蛋白含量變化不大，低溫處理1 h緩慢上升至最高，隨后緩慢下降，至3 h時(shí)下降至最低，之后變化較小。可見，正常溫度下花蕾期可溶性蛋白含量高于盛開期和衰敗期的可溶性蛋白含量。

2.3 可溶性糖含量變化

花蕾期和衰敗期各處理可溶性糖含量變化不大（圖6），至7 h時(shí)，其可溶性糖含量基本與處理前水平相當(dāng)。盛開期在處理1 h時(shí)下降到最低，之后有所上升，至3 h時(shí)上升到最高，隨后變化較小。衰敗期的可溶性糖含量在各處理中均高于花蕾期和盛開期。

2.4 MDA含量變化

如圖7所示，花蕾期的MDA含量隨著低溫處理時(shí)間的延長呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，低溫處理7 h時(shí)達(dá)到最大值；盛開期的MDA含量在隨著低溫處理時(shí)間的延長呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢，在1和5 h時(shí)下降到低點(diǎn)，在處理7 h時(shí)MDA含量超過了處理前；衰敗期的MDA含量在處理1～3 h內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢，5 h時(shí)有所下降，在處理7 h時(shí)含量上升并高于處理前水平。

2.5 電導(dǎo)率變化

如圖8所示，花蕾期、盛開期和衰敗期的電導(dǎo)率隨著低溫處理時(shí)間的延長變化動(dòng)態(tài)差異較大。花蕾期電導(dǎo)率在低溫處理1～5 h時(shí)處于緩慢上升趨勢；盛開期電導(dǎo)率在低溫處理1～3 h時(shí)迅速上升，隨后下降，處理7 h時(shí)電導(dǎo)率稍高于處理前；衰敗期的電導(dǎo)率在處理1 h內(nèi)迅速升高，隨后小幅度下降，低溫處理5～7 h時(shí)有所下降，在低溫處理7 h下時(shí)降到最低，但仍高于處理前水平。

2.6 A280變化

如圖9所示，花蕾期、盛開期和衰敗期的植株在280 nm的吸光度隨著低溫處理時(shí)間的延長，總體上呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢。花蕾期A280在低溫處理5 h時(shí)達(dá)到最大值，之后呈現(xiàn)降低趨勢；盛開期A280在低溫處理3 h時(shí)達(dá)到最大值，之后也呈現(xiàn)降低趨勢；衰敗期A280變化幅度不大，呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢，在低溫處理5 h時(shí)達(dá)到最大值。

3 結(jié)論與討論

低溫脅迫是植物生長中常見的逆境之一，張牡丹等[15]研究表明，低溫脅迫會(huì)通過降低葉綠素含量及葉綠素a/b值，引起植物光合作用降低。張雪茹等[16]研究發(fā)現(xiàn)，低溫處理初期葉綠素a含量降低，之后植物體產(chǎn)生逆境抗性，葉片合成葉綠素的能力提高，從而提高了葉綠素的總含量。葉綠素a/b開始呈下降趨勢，后隨著低溫脅迫時(shí)間的延長又開始緩慢上升，這可能是因?yàn)樵诘蜏叵拢~綠素a的降解速度高于葉綠素b。

低溫能夠增加植株可溶性蛋白的積累量，以降低細(xì)胞滲透勢，提高抗脫水能力，增強(qiáng)植株的抗寒性，調(diào)控植物的生長發(fā)育。車代弟等[17]研究表明，低溫脅迫下，植株花蕾期可溶性蛋白含量下降，可能是植株為開花積累酶和非溶性蛋白質(zhì)，導(dǎo)致葉片中可溶性蛋白含量降低。可溶性糖是通過增加細(xì)胞液濃度，降低冰點(diǎn)，從而減輕低溫對細(xì)胞的傷害。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，花蕾期、盛開期和衰敗期的可溶性糖變化不大，可能是低溫鍛煉中可溶性糖含量的增加與淀粉水解有關(guān)。

植物在逆境脅迫或衰老過程中，細(xì)胞內(nèi)自由基代謝平衡被破壞，產(chǎn)生大量的超氧陰離子、過氧化氫等活性氧[18-19]，陳鵬等[20]、賈文慶等[21]研究表明，過剩的自由基引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，其發(fā)生可能與清除自由基系統(tǒng)發(fā)生障礙相關(guān)。MDA是發(fā)生膜脂過氧化作用的最終分解產(chǎn)物之一，其含量高低能夠反映植株受到的損傷程度[22-24]。本試驗(yàn)中，3個(gè)時(shí)期的MDA含量均呈波動(dòng)上升趨勢，隨著脅迫時(shí)間的延長，活性氧持續(xù)增加，導(dǎo)致膜透性增加，電導(dǎo)率和A280的增加，表明植物受到的脅迫傷害越大。探究降低植株MDA含量的生理機(jī)制，采用合適措施，降低植株中MDA的危害，是提高植株抗低溫脅迫的有效措施。

本試驗(yàn)以蝴蝶蘭品種大辣椒為試驗(yàn)材料，研究在不同時(shí)間的低溫脅迫下，蝴蝶蘭的葉綠素等生理生化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，低溫處理的蝴蝶蘭葉片中葉綠素總含量呈先降低后上升趨勢含量，增加了MDA、電導(dǎo)率和A280的值，表明這些指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化可反應(yīng)蝴蝶蘭葉片受到的損傷程度。在本研究基礎(chǔ)上，探索降低葉片MDA含量，保持電導(dǎo)率和A280值相對穩(wěn)定的方法，對蝴蝶蘭抗低溫栽培具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱逢樂，鄭增威. 基于圖像和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蝴蝶蘭種苗生長勢評估[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36（9）：185-194.

[2] 陳劍鋒，鐘聲遠(yuǎn)，陳宇華，等. 基于花表型性狀的蝴蝶蘭品種資源多樣性研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)，2023，44（3）：494-505.

[3] 王世堯，楊書才，蔣栓麗，等. 蝴蝶蘭響應(yīng)低溫脅迫研究進(jìn)展[J]. 北方園藝，2023（4）：124-131.

[4] 曲曉慧，張寧寧，劉晨，等. 不同低溫與肥水處理對蝴蝶蘭生長及開花的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（12）：168-172.

[5] 黃勝琴，李永濤，呂翠婷，等. 蝴蝶蘭花芽誘導(dǎo)過程中碳水化合物在葉與腋芽中的分配變化[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2007，34（6）：1515-1519.

[6] 郝平安，梁芳，張燕，等. 低溫脅迫對蝴蝶蘭光合及生理特性的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)，2018，39（10）：1955-1962.

[7] 梁芳，張燕，牛蘇燕，等. 蝴蝶蘭PhNAC1基因序列分析及對低溫脅迫的響應(yīng)[J]. 廣西植物，2020，40（6）：845-853.

[8] 邱春英，藍(lán)海燕，榮松，等. 6種水溶肥不同配比對明日之星蝴蝶蘭生長及開花的影響[J]. 南方園藝，2023，34（5）：9-13.

[9] 黃歆怡，謝振興，陸祖正，等. 羅氏蝴蝶蘭的無菌播種與快速繁殖[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2020，56（4）：693-699.

[10] 張永平. 蝴蝶蘭花自然衰老與活性氧代謝的關(guān)系[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，41（3）：78-81.

[11] 馬曉華，胡青荻，張慶良，等. 2個(gè)蝴蝶蘭品種對低溫脅迫的生理響應(yīng)[J]. 西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，41（4）：72-78.

[12] 郭金博，華建峰，殷云龍，等. ‘中山杉302’×墨西哥落羽杉回交子代葉片光合性狀和葉綠素含量的QTL定位[J]. 植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，30（3）：1-7.

[13] 張志良. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，1990.

[14] 王支槐，周啟貴，陳曉光. 蠟梅花開花和衰老過程與膜脂過氧化[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998，23（4）：467-470.

[15] 張牡丹，馮媛，石珍珍，等. 干旱和低溫脅迫下細(xì)胞外ATP對當(dāng)歸幼苗葉綠素含量及其熒光特性的調(diào)節(jié)[J]. 中國中藥雜志，2019，44（7）：1305-1313.

[16] 張雪茹，馮美臣，楊武德，等. 基于光譜變換的低溫脅迫下冬小麥葉綠素含量估測研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，25（9）：1351-1359.

[17] 車代弟，王軍虹，劉慧民. 豐花月季抗寒生理指標(biāo)和抗寒性的關(guān)系[J]. 北方園藝，2000（2）：57.

[18] JIANG Y W，HUANG B R. Drought and heat stress injury to two cool-season turfgrasses in relation to antioxidant metabolism and lipid peroxidation[J]. Crop science，2001，41（2）：436-442.

[19] 王耀松，張唯唯，馬天怡，等. 丙二醛氧化對核桃分離蛋白結(jié)構(gòu)及乳化性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，53（16）：3372-3384.

[20] 陳鵬，劉奇志. 二斑葉螨為害對草莓葉片H2O2、MDA含量以及部分防御酶活性的影響[J]. 環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2022，44（3）：697-703.

[21] 賈文慶，郭英姿，趙國棟，等. 西藏黃牡丹花粉生活力、壽命及貯存生理機(jī)制研究[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2021，57（2）：501-511.

[22] 何香，董廷發(fā)，何恒果，等. 杜鵑冠網(wǎng)蝽危害脅迫對杜鵑花葉組織脂膜過氧化及抗氧化酶的影響[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，48（11）：56-60.

[23] 李清亞，路斌，趙佳偉，等. 低溫脅迫對北美豆梨電阻抗參數(shù)與抗寒性的影響[J]. 西部林業(yè)科學(xué)，2019，48（6）：156-160，168.

[24] 孟長軍. 鋁脅迫對白苦瓜幼苗光合特性和丙二醛含量的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，50（5）：64-66，71.

（責(zé)任編輯：李 媛）

基金項(xiàng)目 國家科技部科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)（2007FY110500-9）；江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202314160051Y）。

作者簡介 魏唐璇（2003—），女，安徽宣城人，從事園林植物組織培養(yǎng)研究。

通信作者 喬永旭（1978—），男，山西晉城人，博士，教授，從事園林園藝植物資源開發(fā)與利用。

收稿日期 2024-03-09