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東京野茉莉苗木的耐寒性研究

來源：未知作者：admin 發(fā)布時間：2013-07-28 07:21

東京野茉莉（Styrax tonkinensis），又名越南安息香、白花樹，屬安息香科安息香屬落葉喬木，主產(chǎn)越南東京灣，在我國主要分布于云南、貴州、廣西、廣東、湖南、福建和江西等地[1 ~ 3]。在原產(chǎn)地主要生長在海拔100 ~ l 000 m的低山丘陵地帶，喜濕潤疏松肥沃土壤，也耐貧瘠和耐干早[4 ~ 5]。該樹種速生，具很強的萌芽更新能力，樹干通直，木質(zhì)白色細致，材輕軟，木纖維較長，是理想的工藝、膠合板和紙漿用材；其種子含有人體所必需的油酸和亞油酸，具有較高的食用價值，樹脂含香脂酸，為貴重藥材，是一種很有發(fā)展前途的食藥用油料樹種[3 ~ 4]；其花白色成串，清香，也是一種優(yōu)良的綠化樹種[6]。
抗寒性研究是引種工作中的一項重要內(nèi)容。許多研究表明植物脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、POD活性、丙二醛（MDA）含量與抗寒性有關(guān)[7 ~8]。目前對于東京野茉莉在低溫過程中生理生化方面變化的研究還未見報道。本實驗通過對東京野茉莉在低溫脅迫下游離脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、POD活性、丙二醛（MDA）含量的變化與及其與抗寒性的關(guān)系，探討了東京野茉莉在低溫脅迫下的反應(yīng)及其抗寒機理，為確定該樹種的適宜種植范圍提供理論依據(jù)。

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1 材料與方法
1.1供試材料及其處理
供試材料為種源采自江西遂川，在江蘇省鎮(zhèn)江市揚子江林業(yè)科技有限公司苗圃生長的東京野茉莉一年生播種苗枝條。
將東京野茉莉枝條若干分別在-7℃、-18℃和-25℃下處理, 時間為 24、 48、 72 h。以5℃為對照, 處理結(jié)束后分別取枝條的韌皮部（避開芽眼）進行測定。

1.2試驗方法
可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[9]。可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍比色法[9]。脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮比色法[9]。丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸法[9]。POD活性測定采用比色法[9]。
2 結(jié)果與分析
2.1低溫脅迫對東京野茉莉可溶性糖含量的影響
可溶性糖含量與植物抗寒力在多數(shù)植物中表現(xiàn)出正相關(guān)[10]。可溶性糖可以增加原生質(zhì)濃度, 從而起到抗脫水作用及減少細胞內(nèi)結(jié)冰機會，以此適應(yīng)外界環(huán)境變化，減輕因低溫而引起的凍害。
從圖 1 可以看出在低溫脅迫下,- 7℃處理 24 h 與72h后可溶性糖含量略有增加, 與對照差異不大。這是由于植株在5℃下時體內(nèi)已聚集相當數(shù)量的糖分抵御低溫。在-18℃和-25℃處理后可溶性糖含量下降，可見感受低溫凍害后，植物可溶性糖含量有下降的趨勢。苗木網(wǎng),www.cqhuayin.com

圖1 低溫脅迫對東京野茉莉可溶性糖含量的影響

2.2低溫脅迫對東京野茉莉可溶性蛋白質(zhì)含量的影響
植物在逆境下失水傷害是首要的[10]。可溶性蛋白質(zhì)的增加可以束縛更多的水分,同時可以減少原生質(zhì)內(nèi)結(jié)冰而傷害致死的機會。
從圖2可以看出在低溫脅迫后，東京野茉莉幼苗韌皮部中可溶性蛋白呈先上升后下降的趨勢，在-18℃處理24h、72小時后可溶性蛋白質(zhì)含量達到最大值。可見可溶性蛋白含量的增加是東京野茉莉抗脫水、減少原生質(zhì)內(nèi)結(jié)冰的重要手段之一。

圖二低溫脅迫對東京野茉莉可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

2.3低溫脅迫對東京野茉莉POD活性的影響
正常情況下，植物體內(nèi)存在著有效的保護酶系統(tǒng)(POD等)，以清除活性氧等有毒物質(zhì)。當植物體遇到低溫脅迫時，這種清除機制就會受阻，導致體內(nèi)活性氧的積累，造成對膜的傷害和對大分子的破壞。進而導致代謝功能的退化和細胞的死亡。
從圖3可以看出，在低溫脅迫后，東京野茉莉幼苗韌皮部POD活性均有所增加。在-25處理后的24h，48h，72h分別達到最大值，表現(xiàn)出東京野茉莉?qū)Φ蜏赜兄^強的適應(yīng)能力。 999中國苗木網(wǎng),999miaomu.com

圖3 低溫脅迫對東京野茉莉POD活性的影響

2.4低溫脅迫對東京野茉莉游離脯氨酸含量的影響
脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),它的積累對適應(yīng)逆境有重要意義,可以反映植物的受迫害狀況。因此,其含量變化可以作為植物對逆境脅迫的一種生理生化指標[11]。
如圖4所示，低溫脅迫下，東京野茉莉幼苗韌皮部游離脯氨酸含量明顯增加。隨著溫度的不斷降低, 游離脯氨酸含量有逐漸增加后降低的趨勢并在-18℃處理48后達到最大值。可見東京野茉莉通過增加游離脯氨酸絕對含量來提高其抗寒性。

圖4低溫脅迫對東京野茉莉游離脯氨酸含量的影響

2.5低溫脅迫對東京野茉莉MDA含量的影響
丙二醛 (MDA)是生物膜系統(tǒng)膜脂過氧化產(chǎn)物之一,其含量不僅表示過氧化程度和膜系統(tǒng)的傷害程度,而且也可以間接地表示組織中自由基的含量[ 12 ]。
從圖5可以看出，在24h處理下，隨著溫度的下降MDA含量出現(xiàn)先升高后降低的趨勢，說明低溫脅迫下,脂質(zhì)發(fā)生過氧化作用,細胞膜受損。在48h，72h處理下，低溫脅迫后的東京野茉莉幼苗韌皮部MDA含量均有所下降，這說明隨著脅迫時間的正常，東京野茉莉逐漸修復(fù)細胞膜，以達到抗寒的目的。中國苗木網(wǎng),999miaomu.com

圖5低溫脅迫對東京野茉莉MDA含量的影響
3 討論
低溫冰凍會引起一系列細胞代謝功能的改變,人們采用可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、脯氨酸含量、SOD活性、POD活性、丙二醛含量、NR活性等研究林木抗寒性[13]。
3.1可溶性糖含量與東京野茉莉的抗寒性
研究結(jié)果表明可溶性糖可以增加原生質(zhì)濃度, 從而起到抗脫水作用及減少細胞內(nèi)結(jié)冰機會,對原生質(zhì),凍敏感蛋白質(zhì)、偶聯(lián)因子等起到保護作用[10]。在發(fā)生低溫時，大部分植物都會積累一定量的可溶性糖來適應(yīng)低溫帶來的逆境。本實驗結(jié)果表明在-7℃低溫處理下東京野茉莉可溶性糖含量有所增加，說明在-7℃時東京野茉莉可通過升高其可溶性糖含量來增加原生質(zhì)濃度從而抵御低溫脅迫。
3.2可溶性蛋白質(zhì)含量與東京野茉莉的抗寒性
研究結(jié)果表明可溶性蛋白質(zhì)的增加可以束縛更多的水分,同時可以減少原生質(zhì)內(nèi)結(jié)冰而傷害致死的機會[10]。本試驗結(jié)果表明在低溫脅迫時，東京野茉莉通過可溶性蛋白的積累，從而降低水勢，增強滲透調(diào)控能力。
3.3 POD活性與東京野茉莉的抗寒性
正常情況下，植物體內(nèi)存在著有效的保護酶系統(tǒng)，以清除活性氧等有毒物質(zhì)。當植物體遇到低溫脅迫時，這種清除機制就會受到阻礙，導致體內(nèi)活性氧的積累，造成對膜的傷害和大分子的破壞，使DNA產(chǎn)生損傷，影響蛋白質(zhì)的合成與穩(wěn)定，進而造成代謝功能消失時和細胞死亡，一般認為，低溫脅迫下POD活性表現(xiàn)為先升后降[14].

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本試驗中，在低溫脅迫下東京野茉莉POD活性呈先上升后下降趨勢，且隨著時間的增長有較大幅度的升高，表明東京野茉莉在低溫脅迫下保護酶可以維持較高水平，從而避免了活性氧等自由基的大量積累，減輕了植物體內(nèi)活性氧帶來的傷害。
3.4游離脯氨酸含量與東京野茉莉的抗寒性
  研究結(jié)果表明，脯氨酸在植物抗凍中具有重要作用,隨著溫度的不斷降低,植物葉片中脯氨酸含量呈明顯增加趨勢。越抗寒的品種增加的倍數(shù)越高。[11].脯氨酸是植物體內(nèi)水溶性最大的氨基酸之一，在低溫脅迫下，游離脯氨酸的積累在適應(yīng)逆境中起到一定作用。本試驗中，在低溫脅迫下游離脯氨酸含量呈先上升后下降趨勢，在-18℃處理24h的組分中達到最大值，說明游離脯氨酸的增加時東京野茉莉抗寒反應(yīng)的一項重要手段。
3.5 MDA含量與東京野茉莉的抗寒性
丙二醛 (MDA)是生物膜系統(tǒng)膜脂過氧化產(chǎn)物之一,其含量不僅表示過氧化程度和膜系統(tǒng)的傷害程度,而且也可以間接地表示組織中自由基的含量。劉俊英等在研究低溫脅迫對雪松膜脂過氧化物及保護酶的影響時,證實了植物體內(nèi) MDA含量可以反映植物膜傷害及衰老程度[11].本試驗中，低溫脅迫下MDA含量隨著時間的變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這表明在低溫下東京野茉莉細胞膜受到一定程度的破壞，后在POD等酶的作用下逐漸使活性氧代謝的平衡恢復(fù)。說明機體抗氧化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力較強。中國苗木網(wǎng),999miaomu.com

在可溶性糖、可溶性蛋白含量增加和脯氨酸、POD等保護酶的共同作用下,東方東京野茉莉就能對低溫脅迫產(chǎn)生較強的抵抗能力,
但我們同時需指出上述所使用的 5個指標中,只有游離脯氨酸具有極顯著差異,其他 4個指標均差異不顯著。說明在該研究中游離脯氨酸是測定植物抗寒性的重要指標。應(yīng)該指出,具有抗寒力的植物一定存在著抗寒基因[15], 在低溫下表達出生理和形態(tài)結(jié)構(gòu)的抗性。生理抗性也不是單一因子的作用,可能是綜合的生理因素[16]。因此上述測試的幾種生理因子與東京野茉莉抗寒性有一定關(guān)系,是否與其它方面有關(guān)系還有待進一步探討。
在該研究中,有許多尚不能確定的認識,反應(yīng)了植物抗寒性機制的復(fù)雜性,需要進行深入研究。植物生活在光、溫、水、氣、熱共同作用的環(huán)境中,低溫脅迫只是其中研究的一個方面,因此在加強單一因子研究的基礎(chǔ)上,研究雙因子或多因子共同作用,才能達到引種成功和適地適樹的目標。
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作者：王航肖雅導師：喻方圓

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