全 文 ：第 38卷 福建热作科技 Vol.38 No.2
第 2期 Fujian Science & Technology of Tropical Crops 2013
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姜荷花抗寒性的研究初探

林金水 1，陆銮眉 2，赵倩倩 2
（1．福建省热带作物科学研究所、漳州市金銮园艺有限公司，漳州 363001；
2．闽南师范大学生物科学与技术系 363000）

摘要：以姜荷花的叶片为试验材料，分别测定姜荷花叶片在-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、常温（25
℃）条件下的相对电导率、超氧化物酶活性（SOD）、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸等
生理指标，结果表明：在不同处理下姜荷花的各生理生化指标差异显著，当温度降到 10℃时，姜荷花叶片中
的 POD酶活性和脯氨酸含量显著增加；经计算分析，姜荷花的半致死温度(LT50)为-1.4℃左右。因此在生产中
温度要尽量要不要低于 15℃，如果在闽南地区周年生产，冬季要有保温设施。
关键词：姜荷花；抗寒性；生理指标；半致死温度
中图分类号：S682;Q948.112+.2 文献标识码：A 文章编号：1006—2327—（2013）02—0001—05

姜荷花（Curcuma alsimatifolia ）属于姜科，原产于泰国，为多年生草本植物花卉。因其花型独特、
花色艳丽、花期长，是目前国际上十分流行的切花和盆栽观赏花卉，深受人们喜爱。姜荷花是典型的热
带植物，性喜暖、湿的气候条件。温度在 20℃ ～32℃范围内都能生长，但最适生长温度 20℃～25℃ [1]。
在我国的台湾、广东、山东、福建和海南等地已有引种栽培，在闽南地区每到 11 月上旬，由于气温降
低和日照变短，姜荷花生长发育受阻，老叶开始黄化，花苞变小，苞片变少、变薄、颜色变淡，同时产
量迅速降低；至 12 月底，叶片枯黄，地上部分生长完全停止，地下之球根转入休眠状态。目前对姜荷
花的研究只局限于切花保鲜技术、组培快繁技术、种球发芽及贮藏技术、种球繁育、生长习性及栽培技
术等方面的研究[12-15]，而对姜荷花抗寒性的研究尚未开展。植物的抗寒研究主要集中在细胞生物学特性、
生理生化的代谢活动反应、基因工程等方面进行，并取得了一些重要成果和研究进展[2-11]。在植物低温
胁迫中，有学者提出可以根据膜选择透性、丙二醛、脯氨酸的变化情况、各种保护酶活性作为鉴定植物
种类和品种抗寒能力的指标。因此，本课题通过测定低温胁迫下姜荷花的相对电导率、SOD 酶和 POD
酶活性、MDA 及脯氨酸含量等生理指标，研究其在低温处理条件下的生理生化变化情况，对姜荷花的
抗寒性进行综合评价，有助于了解其对低温胁迫的适应性，制定出高效栽培技术措施，为姜荷花开发利
用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点、材料
本研究生理生化指标的测定于 2012 年 9 月在闽南师范大学生物科学与技术系的植物生理生化实验
室进行。试验材料由漳州金銮园艺有限公司提供，选择长势一致的姜荷花（均为第二片成熟叶）为试验
材料。
1.2 方法
设置六个处理，温度分别是-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃，以常温（25℃左右）作为对照，
每处理姜荷花叶片 10片分别置于 THERMO/FORMA 991型超低温冰箱中处理 24个小时，重复 5次。然
基金项目：①、福建省科技计划重点项目（2011S3007）；②、福建省公益类科研院所基本科研专项（2010R1030-2）。
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后分别测定姜荷花叶片的电导率、SOD活性、POD活性、丙二醛含量以及脯氨酸含量。
1.2.1 电导率测定
采用电导仪法[16]。拟合 Logistic方程求其半致死温度。
1.2.2 酶活性的测定
SOD(超氧化物歧化酶)的测定采用 NBT(氮蓝四唑)光化还原法[16]。
POD(过氧化物酶)的测定采用愈创木酚法[17]。
1.2.3 丙二醛（MDA）含量的测定
采用 TBA(硫代巴比妥酸)法[18]。
1.2.4 脯氨酸含量的测定
采用茚三酮显色法[19]。
1.3 数据分析：
用 SPSS13.0统计软件包(美国)对实验数据进行方差分析，采用最小显著差法(LSD)对进行多重比较。
用Microsoft Office Excel 2003制图。
2 结果与分析
姜荷花叶片在 5℃以上处理后没有明显的变化；
在 5℃处理下略微有些发黄；在 0℃处理下叶片明显
缺水；在-5℃和-10℃处理下叶片枯萎，且稍微有些
腐烂。
2.1 低温胁迫对姜荷花细胞膜透性的影响
由图 1可看出，在 5℃至 0℃降温过程中，姜荷
花的细胞伤害率上升幅度最大，并在 0℃达到最大
值。从 0℃到-5℃姜荷花的细胞伤害率开始下降，而
在-5℃到-10℃之间急剧下降。
对不同低温处理下姜荷花细胞伤害率的变化进行方差分析（表 1），结果表明：处理 3（0℃）姜荷
花的细胞伤害率达到最大，与处理 2（-5℃）的差异不显著，却极显著地高于其它温度处理下的细胞伤
害率。根据姜荷花细胞伤害率的变化趋势，再配合 Logistic方程，求出姜荷花的 LT50值。经 Logistic方
程拟合后求出的拐点温度即为其半致死温度为-1.4℃左右。
表 1 不同处理对姜荷花的各项生理指标的影响
处理 相对电导率（%） SOD酶活性(U/g.min） POD酶活(U/g.min） MDA含量（nmol/g） 脯氨酸含量（ug/g）
1 46.21±2.15 dC 131.73±12.38bB 26.66±37.86abA 17.18±0.61abA 42.15±4.93bcB
2 66.52±5.72 bB 168.64±4.90aA 13.33±11.55bcB 9.41±2.08cB 29.66±7.02dC
3 71.14±11.97aA 72.66±17.33cdC 10.86±14.96bcB 21.28±0.47aA 40.04±2.44cB
4 54.10±8.17cBC 65.63±24.26dC 20.01±10.01bAB 15.53±1.53bAB 47.35±12.66bB
5 56.44±2.47bB 58.69±19.25dC 0.13±16.36cB 19.95±3.06abA 7.44±4.16eD
6 46.44±4.35bB 128.18±8.46bBC 30.21±26.46abAB 20.20±2.65abA 23.75±7.16dC
对照 49.49±5.24dC 89.02±54.11cC 43.33±20.82aA 17.83±3.61abA 70.99±6.25 aA
注：相同字母表示差异不显著，小写字母代表 P=0.05水平上差异显著，大写字母表示 P=0.01水平上差显著。
2.2 低温胁迫对姜荷花 SOD酶活性的影响
图 1 不同温度对姜荷花细胞膜透性的影响
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图 4 不同温度对姜荷花MDA含量的影响
图 3 不同温度对姜荷花 POD酶活性的影响
图 2 不同温度对姜荷花 SOD酶活性的影响
如图 2所示，随着温度的降低，姜荷花
叶片中 SOD酶的活性均呈现出先升高再降
低的变化趋势。当温度从常温降到 15℃时，
叶片内 SOD活性增强，说明姜荷花体内抗
氧化酶系统被激活，SOD 活性增强以提高
抗冷力，并且对低温的适应性增强。0℃至
10℃SOD 酶的活性处于较低的水平，从 0
℃到-5℃酶的活性快速升高，并且在-5℃达
到最大值。
对不同低温处理下姜荷花 SOD酶活性
变化进行方差分析（表 1），结果表明：处理 2（-5
℃）SOD 酶活性的平均值最高，极显著高于其
它处理，处理 6（15℃）与对照差异达极显著水
平，处理 3、4与处理 5间差异不显著。
2.3 低温胁迫对姜荷花 POD酶活性的影响
由图 3可看出，随着温度的降低，姜荷花的
POD 酶活性变化总体呈先降低再升高的趋势。
降温至 10℃以下时，姜荷花的 POD酶活性表现
出上升趋势，这能对细胞膜起到较好的保护作
用。从 10℃～5℃降温过程中，姜荷花的 POD
酶活性增长幅度较大，表明 POD 酶清除过氧化
物自由基能力逐渐增强。
对不同低温处理下姜荷花 POD酶活性变化进行方差分析（表 1），结果表明：对照的 POD酶活性
的平均值最高，但与处理 1（-15℃）、6（15℃）差异不显著，与其它处理间存在着显著差异；处理 5
（10℃）POD酶活性的平均值最低，极显著地低
于其它处理。
2.4 低温胁迫对姜荷花丙二醛含量的影响
从图 4可看出，姜荷花的MDA含量随温度
下降变化幅度增大。当温度降至 5℃时，姜荷花
的MDA含量略呈上升趋势，表明低温胁迫使细
胞膜脂过氧化作用加剧，细胞膜受到了较大的伤
害。当温度降至 0℃时，MDA含量达到最大。
不同低温处理下对姜荷花MDA含量变化进
行方差分析（表 1），结果表明：处理 3（0℃）
MDA的含量最高，极显著高于处理 2（-5℃）和
处理 4（5℃），与其它处理差异不显著。
2.5 低温胁迫对姜荷花脯氨酸含量的影响
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图 5 不同温度对姜荷花脯氨酸含量的影响
由图 5可知，随着温度下降，姜荷花的脯氨酸含量整体呈先下降后上升的趋势，且波动较大，在 10
℃与 5℃之间急剧升高。说明由于低温胁迫使其体内脯氨酸的含量急剧上升，增强渗透调控能力，提高
细胞原生质胶体的稳定性，从而具有更强的抗低温伤害的能力，以抵御低温带来的侵害。
不同低温处理下姜荷花的脯氨酸含量变
化进行方差分析（表 1），结果表明：对照的
游离脯氨酸含量最高，极显著地高于其他处
理，处理 4（5℃）也极显著的高于处理 2（-5
℃）、处理 3（0℃）、处理 5（10℃）、处理
6（15℃）。
3 结论与讨论
3.1 细胞质膜透性与姜荷花抗寒性的关系
细胞膜系统是植物感受外界刺激作出反
应的部位，低温对细胞的影响首先作用于质膜
上。植物遭受到低温胁迫时能引起膜脂发生相变，使膜发生收缩，膜的透性增大，电解质大量外渗，破
坏细胞内外的离子平衡，从而导致代谢紊乱。电导率的变化可以反映出细胞质膜的伤害程度和所测材料
的抗寒性大小[20]。抗寒性强的植物受伤害程度较小，相对电导率较小；抗寒性差的植物受伤害程度较大，
相对电导率较大。本试验结果表明，在低温处理过程中，姜荷花的相对电导率均呈现出增大的趋势，低
温胁迫初期，相对电导率增幅较小，说明轻度的迫害对植物进行了一定的低温锻炼，这是植物对逆境的
反应，也是植物自我保护功能的体现；低温胁迫后期，姜荷花的相对电导率有明显增加，表明其在此温
度下受到了明显的伤害。
3.2 细胞保护酶与姜荷花抗寒性的关系
在正常生理情况下，需氧生物体内活性氧的生成和清除处于一种动态平衡之中。在逆境和氧化胁迫
下，植物通过提高细胞的防御能力，降低活性氧的水平。一旦活性氧清除系统受损，活性氧代谢失调，
浓度超过正常水平时，即对细胞构成氧化胁迫。高水平的活性氧将通过诱发膜脂过氧化，摧毁蛋白质、
核酸等物质，损伤细胞。目前了解得较清楚的是植物可以通过酶促和非酶促两大系统清除活性氧[21]。
SOD是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。本试验中，
当温度降到 15℃时，SOD酶活性迅速升高，说明植物体内抗氧化酶系统被激活，SOD活性增强以提高
抗冷力，并且对低温的适应性很强，具有随温度的降低而增强活性的能力。当温度降到-10℃时，SOD
酶活性又下降了，说明持续的低温使细胞结构受到严重伤害。
POD是植物体内普遍存在活性较高的一种酶。当植物遭受低温环境时，POD酶能迅速地清除植物
体内产生的毒害物质，避免细胞膜的过氧化伤害，从而提高植物的抗寒性[22]。本试验中，在温度降到
10℃时 POD 酶活性为接近 0，可能是因为细胞结构受到伤害，酶系统暂时处于瘫痪状态；当温度降到
10℃以下时，POD酶活性迅速升高，说明植物启动了酶促防御系统，以增强细胞抗低温能力，这是植物
对低温胁迫的一种保护性反应；之后 POD 活性开始下降，可能是因为持续的低温使细胞结构受到严重
伤害，导致膜脂过氧化加剧，植物体内的酶促防御系统受到破坏，过量活性氧未得到清除所致。
3.3 渗透调节物质与姜荷花抗寒性的关系
游离脯氨酸的积累能提高原生质胶体的稳定性，阻止水分丧失，减少可溶性蛋白质沉淀，保护膜结
构的完整，是稳定植物体内物质代谢的决定因素。本试验中，当温度降到 10℃以下时，姜荷花叶片中游
离脯氨酸含量大幅增加，这是由于低温胁迫下姜荷花能不断积累游离脯氨酸，增强渗透调控能力，提高
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细胞原生质胶体的稳定性，以抵抗低温带来的伤害。在低温胁迫后期游离脯氨酸含量略有下降的趋势，
可能是由于氨基酸的合成受到抑制造成的。
3.4 丙二醛含量与姜荷花抗寒性的关系
低温胁迫下，细胞膜中的不饱和脂肪酸在活性氧的作用下，发生脂质过氧化作用，其反映会破坏体
内多种反应的正常进行，从而使细胞膜透性增大和细胞代谢功能失调。MDA 是细胞膜脂过氧化作用的
最终产物，它的含量变化代表了质膜受损伤的程度，可以用来反映植物抗寒能力的强弱。植物受低温迫
害越重，MDA积累越多，表明植物抗寒性越弱；反之，植物受低温迫害越轻，MDA积累越少，表明植
物抗寒性越强[23]。本试验中，低温胁迫初期，MDA 含量上升幅度不大，其原因可能是植物对低温有一
定的防御反应，能减缓膜脂过氧化的加剧。之后MDA含量都有明显增加，表明低温胁迫使活性氧代谢
失去平衡，导致膜脂过氧化加剧，细胞膜受到严重的损伤。在降温后期的一定温度内MDA含量却有所
下降，这可能是因为此前积累了过多的MDA，植物体内防御系统严重受害，使细胞膜丧失了生理机能，
无代谢产物持续产生所导致。
本试验中，姜荷花在低温胁迫下表现出了自身极强的协调能力，膜透性、渗透调节物质以及保护酶
活性同时参与整个低温胁迫下生理变化过程当中，说明植物的生理过程是错综复杂的。在低温处理过程
中，姜荷花的各生理生化指标差异显著，当温度降到 10℃时，姜荷花叶片中的 POD酶活性和脯氨酸含
量显著增加，说明姜荷花处在逆境中，这与实际生产中的植株的长势相一致，因此在生产中温度要尽量
不要低于 15℃，如果在闽南地区周年生产，冬季要有保温设施。

参考文献
[1]林金水,陆銮眉.姜荷花生长习性与栽培技术的研究初报[J].福建热作科技,2003,28(3):13-15
[2]张锦兴.栽植密度、遮光、种球大小对姜荷花生产之影响[J].中国园艺(台北),1997,43(1):61-71
[3]朱毅.姜荷花生长习性与规模化栽培技术[J].农业科技通讯,2005,(11):52-53
[4]刘启云.姜荷花的特征特性与栽培技术[J].甘肃农业科技,2005,(1):34-35
[5]陆銮眉.姜荷花切花采后处理方法对其瓶插寿命的影响[J].中国农学通报,2006,22(11):258-262
[6]许玉妹．种植期与姜荷花切花及种球生产之关系[J].中国园艺(台北),1997,43(4):341-349
[7]张翠萍,仇硕,赵健,等.两种植物生长调节物质对姜荷花种球繁育的影响[J].南方农业学报,2012,43(3):283-285
[8]赵彦杰.姜荷花组培快繁技术研究[J].安徽农业科学,2005,33(2):255,364
[9]陈丽璇,陈淳,陈菲,等.1-MCP在姜荷花切花贮运保鲜的适宜熏蒸条件研究[J].热带作物学报,2010,31(7):1087-1090
[10]叶秀仙,黄敏玲,陈源泉,等.姜荷花引种适应性及不同采切方式对种球生产的影响[J].亚热带植物科学,2007,36(2):36-38
[11]仇硕,赵健,李秀娟,等.姜荷花种球发芽及贮藏技术研究[J].北方园艺,2010,(18):109-111
[12]郑东虎,王兴国.电导法在植物抗寒性研究中的应用[J].延边大学农学学报,1998,20(2):73-78
[13]马文月.植物冷害和抗冷性的研究进展[J].安徽农业科学,2004,32(5):1003-1006
[14]邵文鹏.几种常绿阔叶植物抗寒性研究[D].山东农业大学,2009.6
[15]刘娥娥,宗会,郭振飞,等.干旱､盐和低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量的影响[J].热带亚热带植物学报,2000,8(3):235-238
[16]邹琦.植物生理学试验指导[M].中国农业出版社,2000
[17]郝再彬,苍晶,徐仲.植物生理实验[M].哈尔滨工业大学出版社,2004:115-116
[18]高俊风.植物生理学实验技术[M].世界图书出版社,2000
[19]赵世杰.植物生理学实验指导[M].中国农业科学技术出版社,2002
[20]陈建白.电导法在植物抗寒研究中的应用[J].云南热作科技,1999,22(1):26-28
[21]李晶,阎秀峰,祖元刚.低温胁迫下红松幼苗活性氧的产生及保护酶的变化[J].植物学报2000, 42(2):148-152
[22]孙昌祖,刘家琪.低温胁迫对青杨叶片02-､MDA､膜透性､叶水势及保护酶的影响[J].内蒙古林学院学报,1998,20(3):32-36
[23]李美茹,刘鸿先,王以柔.低温下水稻幼苗叶片细胞膜膜脂过氧化和膜磷脂脱酯化反应[J].广西植物,1998,18(2):173-176