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小果卫矛抗寒性的初步研究



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北京园林/第23卷,总第80期/2007(2)
温度影响着植物的自然地理分布,其中低温会
给北方的城市园林绿化建设带来诸多不利。由于受
自然地理位置和气候条件的限制,北京冬季的植物
景观相对单调,只有松、柏科的常绿针叶植物以及
大叶黄杨、小叶黄杨等少数在北京已能露地越冬的
常绿阔叶植物,缺少常绿阔叶乔木和大型常绿灌
木,因此可通过选种或引种途径增加能丰富冬季景
观的观赏树种。
小果卫矛为常绿阔叶小乔木,观赏性状优良,
主要分布在山西、陕西、湖北、四川等地,《北京植
物志》中未见记载。2003年从山西省垣曲县引入北
京,经过两年的露地栽植与观察,对其抗寒性有了
一定的了解,为保证引种成功,有必要采取一定的
方法测定其抗寒力,以定量了解小果卫矛的抗寒能力。
电导法通过测定植物离体组织经低温处理后细
胞内电解质的渗出量而间接测量植物的抗寒性[1],
自Dexter等1932年提出以来,不断被加以改进,已
成为研究抗性生理和植物耐寒性的一种常用方法,
广泛应用于植物研究中。本试验选用大叶黄杨、北
海道黄杨、胶东卫矛、小叶黄杨和女贞为对照,通
过测定电导率并配合Logistic曲线方程计算半致死
温度,结合越冬形态学的观测,研究小果卫矛的抗
寒性,以期为北京常绿植物的选育和推广提供理论
依据和可借鉴的方法。
1 材料和方法
1.1试验材料和仪器
供试材料有小果卫矛(Euonymus microcarpus
(Oliv.) Sprague)、大叶黄杨(Euonymus japonicus
Thunb.)、北海道黄杨(Euonymus spp)、胶东卫矛
(Euonymus kiautschovicus Loes.)、小叶黄杨
(Buxus microphylla Sieb. et Zucc.)和女贞
(Ligustrum lucidum Ait.)的当年生枝条和叶片,
均采自北京市园林科学研究所试验苗圃地。
试验中使用的仪器主要有EC-215型便携式台
式电导仪,MPR-411FR超低温冰箱,赛多利斯
BS110S电子天平。
1.2试验方法
1.2.1材料处理
冬季12月下旬,取各树种粗度一致,发育正常
的当年生枝条和叶片,用自来水冲洗干净,蒸馏水
冲洗3次,晾干后分别放入塑料袋内,以免冷冻失
水,处理温度为-5℃、-10℃、-15℃、-20℃和-25℃。
将分装好的枝条放入低温冰箱,以5℃/h速度降温,
降到所设温度后静置12h,然后再以5℃/h速度升
温到室内温度。从冰箱里取出枝条,在室内放置2h,
待冻时凝结的水全部晾干后进行材料处理。
将叶片从枝条上摘下,打孔器(直径1.1cm)取
样5g,放入50mL三角瓶内,加蒸馏水40mL。枝条
剪成0.5cm小段,处理同叶片。将样品放入25℃恒
温箱内静置12h,然后取出放置室内2h,使其恢复
至室内温度。
小果卫矛抗寒性的初步研究
王永格 丛日晨 张宝鑫
(北京市园林科学研究所 北京 100102)
摘 要:采用形态观测法与电导法分别对引种的小
果卫矛(Euonymus microcarpus (Oliv.) Sprague)对
照女贞(Ligustrum lucidum Ait.)等六种常绿阔叶
树种进行抗寒力分析测定。结果表明:小果卫矛有
较稳定的电导率,其枝条半致死温度高于大叶黄杨
和女贞,叶片半致死温度高于大叶黄杨、胶东卫矛
和女贞,利用电导法测定的抗寒性与越冬形态表现
的观察结果一致。
关键词:小果卫矛;抗寒性;电导法;半致死温度
作者简介:王永格/女/1977年生/2003年毕业于北
京林业大学园林学院/现就职于北京市园林科学研究
所树木中心,主要从事树木的引种和选育工作。
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北京园林/第23卷,总第80期/2007(2)
1.2.2指标测定
鉴定方法采用外渗电导法[2]。用EC-215型便携
式台式电导仪测浸出液的电导值,用以代表电解质
渗出量(C1),然后放入110℃沸水中煮20min,杀
死组织,静置20h后测电导值,以代表处理材料原
生质膜破坏后电解质的全部外渗量(C2)。每处理
设4个重复,用低温处理后电导值和沸水中杀死组
织后电导值之间的比值作为计量单位,表示冷冻处
理后的电解质外渗率,计算方法如下:电解质外渗
率=C1/C2*100。
半致死温度的确定采用电解质外渗率配合
Logistic曲线方程进行拟合[3,4]。Logistic方程是一种
图1 抗寒性形态观测
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北京园林/第23卷,总第80期/2007(2)
典型的“S”型曲线方程,配合方法如下:
其中y1、y2、y3分别是三个等距处理温度下的
电解质渗出率,对此方程求二阶导数,并令其等于
零,即可得到曲线的拐点X(X=lna/b),并以X为
冰冻半致死温度(LT50)来反映植物的抗寒力,也即是
LT50= X=lna/b,其中a、b为直线回归方程中的参数。
2 结果与分析
2.1小果卫矛的越冬形态学观测
2004年12月~2005年3月期间,以月份为周
期,对露地生长的小果卫矛、大叶黄杨、北海道黄
杨、胶东卫矛、小叶黄杨和女贞等植物的当年生叶
片和枝条每周观测一次,主要观测指标有叶片萎蔫
程度、叶片枯萎程度、叶片脱落程度和枝条稍条程
度等。
从观测结果可以看出(图1),12月份和1月份
6种材料的形态学表现变化不大,小叶黄杨从12月
底叶片变褐色,是其本身的一种季相变化[5];2月份,
女贞则有90%左右的叶片发生了萎蔫,当年生枝条
的1/3梢条,大叶黄杨梢部叶片轻微受冻,小果卫
矛、北海道黄杨、胶东卫矛和小叶黄杨表现正常,无
任何受冻现象;在3月份,仍未发现小果卫矛有枯
萎叶片,并且叶片开始转绿,女贞有90%左右的叶
片死亡,剩余叶片也开始转绿,枝条稍条部分干枯,
无法恢复生长,其余4种材料表现同小果卫矛。形
态观测结果表明,小果卫矛叶片抗寒性高于大叶黄
杨和女贞,枝条抗寒性高于女贞。
2.2不同低温处理下叶片电解质渗出率变化及
LT50
从图2可以看出,6种植物叶片经低温处理后,
电解质渗出率均呈现明显的“S”形曲线,并且电解
质渗出率与温度变化成反比,处理温度越低,电解
质渗出率越大[6]。在-5℃至-15℃之间,各梯度电
解质渗出率变化比较缓和,表明此温度阶段离子渗
透差异小,低温对细胞膜的影响不大[7];-15℃至-
25℃之间,植物离子外渗率增加颇大,表明离体组
织已受到严重伤害,膜透性遭到破坏,细胞内的电
解质大量外渗。大叶黄杨-15℃时电解质渗出率为
27%,-20℃增长到71.5%,是-15℃处理的2.6倍;
胶东卫矛-15℃时电解质渗出率为26.4%,-20℃增
长到68.7%,是-15℃处理的2.6倍。二者的半致
死温度分别为-13.18℃和-12.84℃(表1),相差
甚少,可见电解质渗出率比值与植物抗寒性密切相
关。在-25℃时,各种植物叶片电解质渗出率均超
过50%,小果卫矛略高于小叶黄杨,低于其它4种
植物材料,其结果与通过Logistic方程计算的半致
死温度基本吻合。
2.3不同低温处理下枝条电解质渗出率的变化
及LT50
与叶片一样,6种植物在-15℃前枝条电解质
渗出率变化不显著(图3),-15℃至-25℃之间变
化幅度较大,如小果卫矛电解质渗出率从31.2%增
加到66.9%;北海道黄杨从24.7%增加到57.0% ;
胶东卫矛从23.3%增加到64.3%,均增加了一倍以
上;从15℃开始,其电解质渗出率与电解质渗出率
配合Logistic方程计算的半致死温度呈明显的负相
关(表2),电解质渗出率越低,抗寒性越强。
从图2、图3可以看出,植物在受到逆境胁迫
时,电解质渗出率变化的总趋势是升高的,但在低
温胁迫初期或轻度伤害时,电解质渗出率变化表现
较平缓,表明质膜透性受破坏较轻或未受到破坏;
随着逆境胁迫的加重,细胞膜结构受到严重破坏,
电解质渗出率增加,植物受到冻害。可见,低温胁
迫引起细胞膜结构的破坏是导致植物寒害损伤和死
亡的根本原因[8]。
图2 不同低温处理下叶片电解质渗出率 图3 不同低温处理下枝条电解质渗出率
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北京园林/第23卷,总第80期/2007(2)
植物种类 K a b 配 合 方 程 半致死温度(℃)R
小果卫矛 87.20634.22530.0987 -14.6 0.8655
大叶黄杨 87.774926.30340.2480 -13.18 0.9124
北海道黄杨 93.248510.8960.1573 -15.19 0.9379
胶东卫矛 86.8759 16.26150.2 71 -12.84 0.8894
小叶黄杨 340.1238.49730.0568 -22.04 0.9736
女贞 105.52694.9082 0.1382 -11.51 0.9325
表1 不同植物叶片电解质渗出率与温度的曲线相关方程及半致死温度
表2 不同植物枝条电解质渗出率与温度的曲线相关方程及半致死温度
女贞 99.03956.64390.1169 -16.20 0.9974
3 结论与讨论
3.1综合电导率测定结果和越冬形态学观测结果,
认为小果卫矛枝条和叶片的抗寒能力均高于大叶黄
杨和女贞,在北京可露地引种种植。
3.2利用电导法测定植物抗寒性与露地生长植物的
形态观测结果一致,可见电导法是一种简便、可靠
测定植物抗寒性的方法,在植物抗寒指标中,用感
官进行外部形态鉴定并结合电导法测定细胞膜透性
的试验方法,可广泛应用于引种植物的抗寒研究
中。
3.3植物的抗寒性是受多种因素影响的,其抗寒生
理过程也是错综复杂的,电导法只是其中一种测定
方法,如果结合组织褐变法、恢复生长法,并经多
年连续观察,从生态、形态、生理生化等多项指标
综合评判常绿植物的抗寒性,可以有针对性的采取
措施提高植物的抗寒性。
参考文献
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