全 文 ：低温胁迫对天女木兰某些生理指标的影响
杨轶囡1 , 林玉梅2 , 任　军2 , 薛艳杰3
(1.吉林农业大学园艺学院 , 长春 130118;2.吉林省林业科学研究院 ,长春 130041;3.敦化市
农业技术推广中心 , 敦化 133700)
摘　要:对天女木兰幼苗进行低温胁迫处理 , 从膜脂过氧化作用 、可溶性糖含量与保护酶几个方面探讨了天
女木兰的抗寒生理机制。结果表明:在低温胁迫过程中 , 10℃处理的 MDA含量先显著增加 , 后开始回落 , 15℃
处理的MDA 含量变化趋势与10℃处理的大致相同 , 而对照植株的MDA含量表现出一定的稳定性。可溶性糖
的积累随温度的降低而增加 ,随着胁迫时间的持续 , 其含量先增加而后有所回落。低温胁迫后 , POD活性呈现
出降低—升高—降低的变化趋势 , 10℃低温处理 POD活性降低的幅度比 15℃处理大。 SOD活性表现出先升
高而后降低的趋势 , 10℃低温处理 SOD活性升高的幅度大于 15℃处理。
关键词:低温胁迫;天女木兰;丙二醛;可溶性糖;过氧化物酶;超氧化物歧化酶
中图分类号:S685　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-5684(2008)06-0805-03
Effect of Low Temperature Stress on Physiological Process
of Magnolia sieboldii
YANG Yi-nan1 , LIN Yu-mei2 , REN Jun2 , XUE Yan-jie3
(1.Collegeof Horticulture , Jilin Agricultural University , Changchun 130118 , China;2.Jilin Provincial
Academy of Forestry Sciences , Changchun 130041 , China;3.Agricultural Technology Extension Center
of Dunhua City , Dunhua 133700 , China)
Abstract:The studies on membrane-lipid peroxidation , soluble sugar content , changes of defensive en-
zyme activity of Magnolia sieboldii K.Koch were carried out , and the main purpose was to disclose the
physiological acclimation mechanisms.The results were as follows:During low temperature stress , the
MDA content of the treatment at 10 ℃increased first , then fell after a rise , and the MDA content of the
treatment at 15 ℃had similar change trend with that of the treatment at 10 ℃.While the temperature
decreased , soluble sugar content increased.During low temperature stress , its content increased first ,
then fell after a rise.POD activity displayed a change trend of falling-rising-falling , while SOD activity
increased first , then fell after a rise.
Key words:low temperature stress;Magnolia sieboldii;MDA;soluble sugar;POD;SOD
　　天女木兰(Magnolia sieboldii K.Koch)为木兰
科木兰属落叶小乔木 ,是我国珍稀木本观赏树种 ,
已被列为国家三级重点保护植物 , 《中国珍稀濒危
保护植物名录》将其列为渐危种类 。天女木兰呈
间断 、点式分布于我国降水量 700 mm 以上的区
域。冬季低温是限制天女木兰分布的重要环境因
子。低温对植物的损伤一般划分为 2个范畴:即
零度以上低温对植物造成的冷害和零度以下的低
温对植物造成的冻害 。冷害本质上是低温对植物
体造成的生理损伤。引起冷害的温度一般为 0 ～
10℃或 15℃。国内对天女木兰的研究多集中于
其繁殖栽培[ 1-5] 。国外天女木兰仅在日本和朝鲜

通讯作者
基金项目:国家林业局重点项目(2003-013-L13)
作者简介:杨轶囡 ,女 ,博士 ,讲师 ,研究方向:植物生理与结构植物学。
收稿日期:2008-03-04　　修回日期:2008-07-15
吉林农业大学学报　2008 ,30(6):805 ～ 807 ,816 http:// xuebao.jlau.edu.cn
Journal of Jilin Agricultural University E-mail:jlndxb@vip.sina.com
DOI :10.13327/j .j jlau.2008.06.018
有分布 ,因此 ,国外的研究报道较少[ 6-12] ,且多是
围绕药理作用开展的 。本试验对天女木兰的抗寒
生理进行了研究 ,其结果可为其进一步的栽培管
理及园林应用提供理论指导 ,具有一定的实践意
义。
1　材料与方法
1.1　试验材料及培养方法
天女木兰种子采自吉林省通化地区 。于
2004年 11月 17日将种子浸入清水中浸泡 7 d ,
11月24日混沙(种子和细沙的体积比为 1∶3)后装
入布袋中。挖一深度为 30 cm 的土坑 ,坑底放少
量湿沙 ,把种子袋置于坑内 ,然后填土 ,覆土高出
地面 30 cm。2005年 4月 10日 ,将种子挖出 ,置于
4℃冰箱内保存。5月 2日开始催芽 ,将种子从冰
箱内取出置温暖处(白天温度 20 ～ 26℃,夜间温
度为 17 ～ 19℃),保持种子湿润 。待有 80%的种
子裂口后播种于塑料营养钵中 。14 d后将幼苗移
栽至苗圃 。2006年 6月 2日 ,将一年生天女木兰
移回盆栽 ,每盆 3株 ,共 75盆 。培养 7 d后 ,将其
分成 3 组 , 分别置于 10 , 15 , 20℃(ck)的 HPG -
280HX型人工气候箱内 , 光照时间为 6:00 ～
21:00 ,光照强度为 6 000 lx 。于胁迫的第 2 , 4 ,6 ,
8 ,10 , 12 d 时分别取第 2 位叶片测定丙二醛
(MDA)、可溶性糖含量及超氧化物歧化酶(SOD)、
过氧化物酶(POD)活性 。
1.2　测定方法
丙二醛(MDA)含量的测定采用硫代巴比妥酸
(TBA)法[ 13] 305 ,可溶性糖含量的测定采用比色
法[ 13] 127 ,超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定采用
氮蓝四唑(NBT)还原法[ 14] 132 ,过氧化物酶(POD)
活性的测定采用比色法[ 14] 134 。试验数据取 3次
重复(每个重复测定 4次)的平均值 ,统计分析采
用SPSS15.0 软件 ,多重比较采用 Duncan 新复极
差法 。
2　结果与分析
2.1　持续低温对MDA含量的影响
由图 1可见 ,在低温胁迫的过程中 ,10℃处理
的MDA含量在胁迫的第 2 ,4 d显著增加 ,分别比
同期对照增加 24.1%和 25.2%,在胁迫的第 6 d
达到最大值 , 比对照增加 41.1%。第 6 d 以后 ,
MDA的含量开始回落 ,但在胁迫的第 12 d ,其含
量仍高于对照 。15℃处理的 MDA 含量变化趋势
与10℃处理的相似 ,只是 MDA 含量增大的幅度
比同期10℃处理小 。而对照植株的 MDA含量表
现出一定的稳定性。
图 1　持续低温对天女木兰丙二醛含量的影响
Fig.1.Changes of MDA content of M.sieboldii dur-
ing low temperature stress
2.2　持续低温对可溶性糖含量的影响
由图 2可见 ,10℃低温处理在胁迫的第 2 ,4 d
可溶性糖含量显著增加 ,分别比对照增加 42.1%
和 40.7%,在胁迫的第 6 d达到最大值 ,比对照增
加64.0%。第 6 d以后可溶性糖含量开始下降。
15℃低温处理在胁迫的第 2 ,4 ,6 , 8 d可溶性糖含
量逐渐增加 , 分别比对照增加 8.7%、6.8%、
21.3%和48.5%,第 8 d后开始降低。
图 2　持续低温对天女木兰可溶性糖含量的影响
Fig.2. Changes of soluble sugar content of M.
sieboldii during low temperature stress
　　总的来看 ,可溶性糖的积累随温度的降低而
增加 ,随着胁迫时间的持续 ,其含量先增加而后有
所回落 ,直到胁迫的第 12 d ,2种低温处理的可溶
性糖含量仍高于对照植株 。
2.3　持续低温处理对保护酶活性的影响
在植物抵御逆境胁迫的酶促防御系统中 ,
806　　　吉林农业大学学报　2008年 12月
Journal of J ilin Agricultural University 2008 , December
SOD 、POD是重要的抗氧化酶 ,具有清除植物细胞
内过多的活性氧和自由基 、维持活性氧和自由基
的代谢平衡 、保护植物免受伤害的作用 。不同低
温胁迫下天女木兰 POD和 SOD活性的动态变化
见图 3 、图 4。
图 3　持续低温对天女木兰 POD活性的影响
Fig.3.Changes of POD activity of M.sieboldii during
low temperature stress
　　研究结果表明 ,低温胁迫后 ,POD活性呈现出
降低 —升高—降低的变化趋势 , 10℃低温处理
POD活性降低的幅度比 15℃处理大 。SOD活性
表现出先升高而后降低的趋势 , 10℃低温处理
SOD活性升高的幅度大于 15℃处理。
图 4　持续低温对天女木兰 SOD活性的影响
Fig.4.Changes of SOD activity of M.sieboldii during
low temperature stress
3　讨　论
1)关于低温胁迫对膜脂过氧化作用的影响 ,
在以往的研究中所得到的结论不尽相同 。王以柔
等[ 15]对水稻和黄瓜幼苗进行冷锻炼后 ,发现二者
叶片中的MDA含量均有所下降 。而李晶等[ 16]的
试验结果表明 ,红松经低温锻炼后MDA含量明显
增加 。本研究的结论与李晶等的结论相似。形成
这种差异的原因可能是由于低温锻炼温度及时间
的不同 ,也可能由于不同的植物具有不同的抗寒
机制所致 。
MDA含量的变化是质膜损伤程度的重要标
志之一 。作为膜脂过氧化作用的产物 ,MDA含量
对于研究低温下的质膜损伤有重要意义 。本试验
中在持续低温胁迫下 ,天女木兰叶中 MDA含量先
增加后减少 ,说明天女木兰在低温胁迫下 ,活性氧
代谢平衡被破坏 ,机体内抗氧化系统的调节能力
减弱 ,导致活性氧的过剩 ,攻击膜系统 ,从而加剧
了膜脂过氧化作用。但随后由于天女木兰体内抗
氧化系统被激活 ,保护酶的活性和抗氧化剂的调
节作用有所加强 ,又使MDA含量开始下降 。
2)可溶性糖是植物体内重要渗透调节物质之
一。Kontunen-Soppela 等[ 17]在研究低温对苏格兰
松(Pinus sylvestris L.)幼苗碳水化合物及蛋白质代
谢影响时 ,得到如下结果:4℃低温胁迫苏格兰松
幼苗 14 d ,其针叶中可溶性糖含量在前 7 d逐渐
增大 ,在后 7 d含量又降低 ,呈现先升后降的变化
规律。Bourion等[ 18] 在对 5 种基因型豌豆(Pisum
sativum L.)的研究中发现:10℃/3℃(白天/夜晚)
低温胁迫豌豆 10 d ,其叶片中的可溶性糖含量在
胁迫的第 6 d达到最大峰值 ,第 6 d 以后 ,含量或
降低或保持稳定。我们的研究结果与其相似 。
3)关于持续低温胁迫对 SOD 、POD活性的影
响 ,邹志荣[ 19]对辣椒的研究结果表明 ,5℃的低温
持续期间 ,SOD活性先升后降 ,POD活性则表现为
先升后降然后再升高。对于 SOD活性 ,本研究的
结果与其结论相似 ,但 POD 活性的变化则不同。
持续低温胁迫对 SOD 活性的影响方面的研究很
多 ,但结论不尽相同 。孙昌祖等[ 20]在对青杨的研
究中 、陈星等[ 21]在对棕榈的研究中也都发现 SOD
活性在经历低温胁迫后有一个先升后降的过程。
综合分析这些研究结果并结合我们的试验结果 ,
认为SOD活性在低温胁迫时升高的现象是植物
在低温伤害开始时产生的一种防御反应 ,即 SOD
在低温胁迫下具有保护功能。抗寒性具有一定的
临界值 ,当低温胁迫强度在这一临界值之内时 ,酶
能针对低温做出适当的调节;当低温胁迫的时间
和强度超过这一临界值时 ,植物体内的 SOD活性
急剧下降 ,清除活性氧和自由基的功能下降以致
消失 。 (下转第 816页)
807杨轶囡等:低温胁迫对天女木兰某些生理指标的影响
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
　　由图 2-b可以看出 ,槲皮素在叶中的积累动
态为返青期含量较高 ,营养生长期稍有下降 ,盛花
期叶中槲皮素的含量显著下降 ,在果实成熟期升
高到一个生长周期中的最高值 ,落叶期槲皮素在
叶中含量迅速下降 ,到达一个生长季中的最低值。
3　讨　论
总黄酮和槲皮素在罗布麻花和叶中含量最
高 ,表明罗布麻以花和叶入药较为合理 。
依据总黄酮积累的双峰曲线 ,综合考虑总黄
酮和槲皮素的积累动态 ,建议吉林西部野生罗布
麻的采收时间应为盛花期(7月 14日左右)采收
花序 ,末花期末 、果实成熟期前(8 月下旬)采收
叶。茎 、叶最佳采收期在本试验所选的 2个采样
地点及其周边区域都适用 。
罗布麻茎传统上仅被作为纤维原料 ,本研究
结果表明 ,在末花期和落叶期茎中黄酮类化合物
含量较高 ,而落叶期罗布麻茎生物量已达最大。
因此建议改进罗布麻茎加工工艺 ,在获取纤维原
料的同时 ,提取茎中总黄酮等活性物质 ,以提高罗
布麻茎的利用效率。
由茎叶中总黄酮的积累动态推测 ,在生殖生
长时 ,罗布麻植株中总黄酮从营养器官向生殖器
官转移集中 ,此现象需进一步研究花中总黄酮的
积累动态来证实。
本试验仅对野生罗布麻进行了研究 ,目前人
工种植罗布麻已有一定的面积 ,本研究结果对其
有一定的指导意义 ,但人工种植罗布麻的黄酮类
含量及积累动态仍需做进一步的深入研究。
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(上接第 807页)
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