全 文 ：　收稿日期:2001-05-14　　　　作者简介:罗焕亮(1972-),男 , 工程师 ,在读博士生.
基金项目:广东省林业厅重点研究项目(DNA 分子标记在马占相思抗性育种中的应用研究)
文章编号:1001-411X(2002)02-0051-03
马占相思对低温胁迫适应性的研究
罗焕亮1 ,徐位力2 ,李建忠3 ,马庆良4 ,崔堂兵1 ,黄卓烈5
(1 华南理工大学食品与生物工程学院 ,广东 广州 510640;2 广州市林业科学研究所 , 广东 广州 510515;3 台山市园林
绿化管理处 , 广东 台山 529200;4 广州市花都林业局 , 广东 广州 510800;5 华南农业大学生命科学学院 ,广东 广州 510642)
摘要:马占相思(Acacia mangium)QLD19835 家系树苗在人工气候室经低温处理后 , 未发生死亡 ,体内相关的生理指标
产生明显变化.随着温度不断下降至-6℃产生冻害导致植株的电导率大幅度升高 ,脯氨酸 、可溶性糖和蛋白质的含
量也显著升高.表明马占相思 QLD19835 树苗对低温胁迫有一定适应能力.脯氨酸 、可溶性糖 、蛋白质的含量提高可
能是植株抗冷性的机制.
关键词:马占相思;低温胁迫;抗寒性
中图分类号:Q946　　　　　　文献标识码:A
　　近十多年来 ,有些种类的相思树如黑木相思 、灰
木相思已逐渐在我国引种栽培[ 1] .由于引种地与原
产地气候类型的差异 ,低温冻害往往成为树种引种
成功的限制性因素.低温胁迫的影响表现在树木生
长发育的许多方面.当植物受到低温胁迫时 ,其体内
的一些生理生化指标会发生明显的变化 ,表现出升
高或降低 ,以适应环境的变化.因此 ,植物的生理生
化指标的变化强弱与植物抗寒性的强弱呈一定相关
性[ 2 ～ 6] .澳大利亚的 Searle[ 7 ,8]在 1991 ～ 1994 年间 ,
采用电导法对相思属重要树种黑荆树的种源和家系
的耐寒性进行了研究.1999 年 ,李纪元等[ 1] 测定低
温胁迫下黑木相思和灰木相思叶片电导率变化 ,并对
黑木相思 、灰木相思幼林的耐寒性进行合理的评价.
马占相思树(Acacia mangium)是近年来引进的
优良树种.该树种在国内栽培时 ,其耐寒性强弱尚未
肯定.在此情况下 ,笔者展开对马占相思树(Acacia
mangium)QLD19835家系在低温胁迫(-6℃)下几项
相关生理生化指标变化进行研究 ,以期为马占相思
树对低温胁迫适应性的机理提供一些试验依据.
1　材料与方法
1.1　试验材料及低温处理
本试验用马占相思(Acacia mangium)QLD19835
家系(以下简称 Q家系)的树苗进行试验.试验材料
由广州市林业科学研究所提供.低温处理在英国产
的人工气候室中进行 ,人工降温从 2月 28日开始连
续降温至 3月 17日 ,共19 d ,温度从首日室温12℃降
至-6℃,具体程序见表 1.光照时间:8:00 ～ 18:00 ,
10 h/d.光照强度为 1 000 lx , 相对湿度为 85%～
95%.对照组于室外条件培植 ,室外平均温度为(20
±2)℃.
根据降温程序 ,每隔 2 d取样 1次 ,分别在处理
组4 、0 、-2 、-4 、-6℃取样进行检测 ,采样时间均为
上午 8:00 ,每次处理设 3个重复试验.取样方法 ,每
次分别取处理组和对照组各 3盆植株 ,在每植株从
上至下的第 3位至第 8位叶柄位置取样.
1.2　测定方法
游离脯氨酸的含量测定采用磺基水杨酸提取 ,
酸性茚三酮显色 ,分光光度计比色法测定[ 9] .水溶性
糖含量测定采用 3 , 5 -二硝基水杨酸比色法测
定[ 10] .电导率测定采用电导仪(DDS-11AGA型)测
定 ,以叶片杀死前的电导率占杀死后(全透性)电导
率的百分数来表示膜的相对透性[ 11] .可溶性蛋白质
的测定采用 Bradford[ 12]的方法.
表 1　试验采用的人工降温过程中不同时刻温度
Tab.1　The temperature at different times during the
artificial temperature reducing in the experiment　℃
处理时间 当天时刻 the time of day
treatment time/d 08:00 14:00 18:00
1 12 10 8
2 6 4 4
3 4 4 4
4 2 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
7 0 0 0
8 0 0 0
9 0 -1 -2
10 -2 -2 -2
11 -2 -2 -2
12 -2 -2 -2
13 -2 -3 -4
14 -4 -4 -4
15 -4 -4 -4
16 -4 -4 -4
17 -4 -4 -5
18 -6 -6 -6
19 -6 -6 -6
第 23 卷 第 2 期　2002 年 4 月 　　　　　　 华南农业大学学报(自然科学版)Journal of South China Agricultural University(Natural Science Edition)　　　　　　Vol.23 , No.2　Apr.2002
2　结果与分析
2.1　低温胁迫对 Q家系电导率的影响
当植物遭受低温胁迫冻害时 ,电解质从细胞内
渗透出来 ,使电导率升高 ,因此 ,电导率大小与组织
冻害的程度成正相关.从表 2 可见当温度降至 0℃
时 ,与对照组相比 ,电导率增加了 2.32倍;降至-2℃
(4 d)时 ,增加了 4.30倍;降至-6℃(2 d)时 ,增加了
4.59倍.经方差分析 ,结果表明 ,经低温处理的植株
与对照植株之间电导率的差异达到极显著的水平.
表 2　低温胁迫对 Q树苗 4 种生理生化指标的影响1)
Tab.2　The effect of low temperature stress on 4 physiological indexes of Acacia mangium QLD19835
处理时间
treatment time/ d 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
处理温度
treatment temperature/ ℃ 12 4 0 0 -2 -2 -2 -4 -4 -6
电导率
electrical conducitivity
/ %
处理
treatment
14.30＊＊ 28.10＊＊ 42.11＊＊ 78.17＊＊ 69.48＊＊ 56.93＊＊ 68.00＊＊ 78.03＊＊ 73.99＊＊ 80.0＊＊
对照
control
14.30 12.45 12.68 16.39 15.74 12.16 12.84 13.00 13.44 14.29
w(脯氨酸
proline)
/ 10-5
处理
treatment
29.97＊＊ 36.84＊＊ 39.49＊＊ 40.44＊＊ 42.10＊＊ 40.21＊＊ 39.81＊＊ 39.31＊＊ 37.02＊＊ 36.48＊＊
对照
control
29.97 28.53 28.08 25.59 20.89 21.79 21.79 20.89 20.22 22.69
w(可溶性糖
soluble sugar)
/(μg·g-1)
处理
treatment
480.1＊＊ 511.2＊＊ 474.5＊＊ 479.0＊＊ 601.3＊＊ 461.2＊＊ 603.4＊＊ 516.4＊＊ 528.3＊＊ 600.8＊＊
对照
control
480.1 470.3 452.3 450.7 489.5 466.7 490.5 458.4 380.2 476.0
w(可溶性蛋白
protein)/(mg·g-1)
处理
treatment
　3.841＊　5.689＊　4.879＊　4.192＊　4.423＊　4.954＊　4.752＊　4.119＊　3.967＊　4.643＊
对照
control
3.841 3.912 4.623 4.474 3.967 4.296 3.816 4.043 3.79 3.689
　1)＊＊处理与对照差异极显著(在 F0.01水平上差异显著);＊处理与对照差异显著(在 F0.05水平上差异显著)
2.2　低温胁迫对 Q家系植株脯氨酸含量的影响
马占相思 Q家系树苗受到低温胁迫后 ,无论是
随胁迫程度加深 ,还是随时间的延长 ,叶柄细胞脯氨
酸含量均表现递增的趋势.从表 2可见 ,与对照组相
比 ,当温度降至 4℃时 ,脯氨酸含量增加了 29.1%;降
至0℃(4 d)时 ,增加了 58.02%;降至-4℃(4 d)时 ,
增加了83.1%.脯氨酸含量变化的方差分析结果表
明 ,处理植株的脯氨酸含量与对照组植株比较差异
极显著.
2.3　低温胁迫对 Q家系树苗可溶性糖含量的影响
表2显示 ,低温胁迫总体上使 Q家系可溶性糖
含量呈上升的趋势 ,当温度降至4℃时Q家系树苗的
可溶性糖含量比对照组升高了 8.7%;降至 0℃(6 d)
时 ,升高 22.85%;-4℃(4 d)时 ,升高38.94%;-6℃
(2 d)时 ,升高 26.2%.可溶性糖含量变化经方差分
析表明 ,低温处理后 ,植株体内的可溶性糖含量与对
照的差异达到极显著的水平.
2.4　低温胁迫对 Q家系树苗可溶性蛋白的影响
从表 2中可以看出 ,低温胁迫对 Q 家系叶柄的
可溶性蛋白质含量有一定的影响.如:0℃处理 2 d
时 ,蛋白质含量上升 5.54%;-2℃(4 d)时 ,上升
24.53%;-6℃(2 d)时 ,上升 9.7%.经低温处理后
可溶性蛋白质显著高于对照.
3　讨论
植物细胞质膜在细胞对外界环境温度的感受 、
信号转导 、生理生化和维持正常生长过程中起极其
重要作用[ 4 ,6 , 13] .因此维持质膜稳定性对细胞进行
生命活动起到直接影响作用.而植物的抗冷性与质
膜组成 、结构及功能稳定性有关[ 2 , 13] .在低温处理
下 ,质膜的渗透性发生很大变化 ,而渗透调节可能是
植物对低温胁迫主要的适应性机制.低温胁迫导致
某些物质如脯氨酸 、可溶性糖和可溶性蛋白含量升
高以加强质膜稳定性 ,提高细胞耐脱水能力[ 3 ～ 5] .在
本试验中 ,经人工气候室低温处理马占相思 Q 家系
树苗后 ,Q 家系树苗受到低温冷害致使细胞半透膜
遭到破坏 ,而使其电导率随着温度降低不断升高 ,但
Q树苗没有因严重低温(-4 ～ -6℃)胁迫冻害而死
52　　 华　南　农　业　大　学　学　报　(自　然　科　学　版) 第 23 卷
亡.由此可推测 ,这是植物对低温冻害产生的一种快
速防卫反应[ 6 , 13] ,以适应低温这一环境因素影响 ,以
抵抗冷害的侵袭 ,尽可能减少对质膜的伤害.本研究
表明 ,低温胁迫下 Q树苗的脯氨酸含量随着低温胁
迫程度加深及时间延长而持续升高 ,可溶性糖含量
亦不断升高 ,可溶性蛋白含量也呈缓慢上升趋势.作
为重要渗透调节物质脯氨酸 、可溶性糖的大量积累 ,
可降低水势 、增强植物吸水能力来维持生长所需的
膨压 ,使树苗有较强渗透调节和抗寒能力.已有试验
证明 ,在抗寒锻炼中质膜的稳定性得到加强[ 13] .另
外 ,低温使 Q树苗可溶性蛋白的积累 ,可能与合成更
能适应这种低温环境的蛋白有关[ 3 ,5] ,可起到保持细
胞质膜结构稳定的作用 ,提高树苗抗寒能力.
上述结果表明 , 在低温胁迫下 , 马占相思树
QLD19835家系树苗通过细胞内多种代谢发生变化来
适应低温胁迫 ,通过各种物质(脯氨酸 、可溶性糖 、可
溶性蛋白)的积累 ,大幅度降低水势 ,加强渗透调控
能力 ,调节膜透性 ,维持质膜稳定性.这是其对低温
胁迫适应性的有效方式.当然 ,本试验中只对 4种生
理生化指标作了检测 ,远不足以阐明 Q 树苗对低温
胁迫作出适应性反应的机制 ,因而只能对其低温胁
迫的适应性作一些推测 ,有关其对低温胁迫适应性
的机制尚须作深入的研究.
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Study on the Acceptation of Acacia mangium to Low
Temperature Stress
LUO Huan-liang1 ,XU Wei-li2 ,LI Jian-zhong3 ,FENG Qing-liang4 ,CUI Tang-bin1 ,HUANG Zhuo-lie5
(1 College of Food and Bioengineering , South China University of Technology , Guangzhou 510640 , China;2 Guangzhou Forestry Research
Institute ,Guangzhou 510515 , China;3 Garden Landscape Administer Department , Taishan City , Taishan 529200 , China;4 Huadao
Forestry Bureau , Guangzhou 510800 , China;5 College of Life Science , South China Agric.Univ., Guangzhou 510642 , China)
Abstract:After the plants of Acacia mangium QLD19835 clone were treated with low temperature in phytotron , the rela-
tive physiological indication changed obviously .When the temperature was gradually reduced to -6℃, the electrical
conductivity of the leaf blades raised by several folds.The contents of proline , soluble sugars , and soluble proteins in-
creased greatly.The experimental results indicated that the plants of Acacia mangium QLD19835 clone could produced a
preventing reaction to low temperature stress.The increase of the contents of proline , soluble sugars , soluble proteins
might have an important role in cold tolerance property of the plants.
Key words:Acacia mangium;low temperature stress , ;antichilling property
【责任编辑　柴　焰】
53第 2期 罗焕亮等:马占相思对低温胁迫适应性的研究