全 文 ：2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量对低温胁迫的响应
何云1 , 李贤伟1 , 李 西2 , 龚 伟1
　(1.四川农业大学林学园艺学院 ,四川雅安 625014;2.四川农业大学都江堰分校 ,四川都江堰 611830)
摘要　[目的]研究植物叶片可溶性蛋白质含量与植物抗寒性的关系。[方法] 以野生岩生植物金发草和丛毛羊胡子草作为研究材料 ,
并以目前最常用的护坡植物狗牙根作为对照 , 研究低温胁迫下 2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量的变化情况 , 并对蛋白质进行
SDS-PAGE分析。[结果] 结果表明:在低温胁迫下 ,丛毛羊胡子草、金发草和狗牙根的可溶性蛋白含量随处理温度的降低而增大;在各处
理温度下丛毛羊胡子草可溶性蛋白含量均明显高于金发草和狗牙根 ,并且 3种草可溶性蛋白含量 12月高于 8月;3 种草 12 月蛋白质
SDS-PAGE分析表明 ,丛毛羊胡子草蛋白质条带数最多且条带着色深 ,金发草次之 ,狗牙根蛋白质条带数最少且条带着色浅。[ 结论] 3种
草种中 ,丛毛羊胡子草具有较强的抗寒性。
关键词　金发草;丛毛羊胡子草;抗寒性;可溶性蛋白
中图分类号　S58　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2008)18-07552-02
Response of Two Kinds of Wild Rock Plant Leaf Soluble Protein Content to Low Temperature Stress
HE Yun et al　(College of Forestry and Gardening, Sichuan Agriculture University , Yaan , Sichuan 625014)
Abstract　[ Objective] The research aimed to study the relationship between plant leaf soluble protein content and plant cold resistance.[Method] Taking
wild rock plant Pogonatherum paniceum(Lam.)Hack and Eriophrum comosum as material and slope protection plant Cynodon dactylon L.as CK , changes
of two kinds of plant leaf soluble protein content under the low temperature stress were studied.Protein was analysed with SDS-PAGE.[ Result] The result
showed that soluble protein content of Eriophrum comosum , Pogonatherum paniceum(Lam.)Hack and Cynodon dactylon L.was increasing along with the
reduction of treatment temperature, and soluble protein content of three plants was higher in december than in August.Protein SDS-PAGE analysis of three
plants indicated that protein banding number of Eriophrum comosum was biggest , and the banding color was deep.Cynodon dactylon L.protein banding
number was least , and the banding colorwas shallow.[Conclusion] Eriophrum comosum had the strongest cold resistance in three kinds of plants.
Key words　Pogonatherum paniceum(Lam.)Hack;Eriophrum comosum;Cold resistance;Soluble protein
基金项目　四川省教育厅青年基金项目(2005A004);四川省科技厅应
用基础项目(05JY009-007-4);四川农业大学科技创新基金。
作者简介　何云(1973-),男 ,四川达县人 ,硕士 ,讲师 ,从事林业生态
工程研究。
收稿日期　2008-04-07
　　岩生植物是指生长于覆盖极少土壤或完全裸露岩石表
面的植物。岩生植物的共同特点为喜旱 、耐旱 ,可以在瘠薄
的土地上生长 ,植株低矮 ,生长缓慢 ,生长期长等 。岩生植物
需要利用它们的整个表面吸收雨露或由岩石上流下的水 ,还
必须能够忍耐一定时间内的高度干旱 ,因此对岩生植物的高
耐旱性研究具有重要的意义[ 1] 。实施西部大开发 ,国家加大
了基础设施的投资力度 ,尤其是道路交通设施建设[ 2] ,而道
路建设施工不可避免地破坏了原土壤植被系统的生态平衡 ,
形成大量裸露岩石边坡 ,一方面增加了地质脆弱带边坡的不
稳定性 ,另一方面使植被难以自然恢复[ 3] 。李西等近 5年大
量调查了西南地区的野外边坡 ,发现 2种自然分布广泛的野
生岩生植物金发草[ Pogonatherum paniceam(Lam.)Hack]和丛
毛羊胡子草(Eriopnrum comosuny)能直接生长在陡峭岩石 、浆
砌片石上 ,其生长的土层不足 1 cm ,根系发达 ,致密的根盘能
紧紧地吸附在岩石表面或部分根系渗透到岩石缝隙中 ,而且
2种植物在坡面上具有较强的抗旱性 、耐瘠薄性和抗病性[ 4] 。
因此 ,开展野生岩生植物金发草和丛毛羊胡子草抗寒性方面
的研究 ,对选育抗旱 、抗寒 、耐瘠薄和抗病性强的岩石边坡草
种 ,以及实现岩石边坡的植被恢复与景观生态的可持续性都
具有重要的理论和实践意义。目前 ,有关金发草和丛毛羊胡
子草的抗旱适应性研究已有报道[ 5] ,而有关其抗寒性方面的
研究尚未见报道。鉴于此 ,笔者以野生岩生植物金发草和丛
毛羊胡子草作为研究材料 ,并以目前最常用的护坡植物狗牙
根(Cynodon dactylon L.)作为对照 ,研究低温胁迫下 2种野生
岩生植物的叶片可溶性蛋白含量 ,旨在掌握其抗寒适应性 ,
优选出综合性状表现优良的材料加以推广 ,改善目前护坡植
物单一采用牧草或草坪植物以及植物抗寒性差的状况 ,以期
为护坡植物品种的选择提供理论依据。
1　试验区概况
盆栽试验地位于四川省雅安市雨城区四川农业大学林
学园艺学院林学系教学实习基地内。海拔 620 m ,年平均气
温 16.2 ℃,7月平均气温 25.3 ℃,1月平均气温 6.1 ℃。极
端最高气温 37.7 ℃,极端最低气温为 3.0 ℃,年降雨量
1 774.3 mm ,年蒸发量 1 011.2 mm ,年均相对湿度 79 %,年均
日照时数 1 039.6 h ,年平均无霜期 304 d ,日均温大于 5.0 ℃
的积温为 5 770.2 ℃,大于 10.0 ℃的积温为 5 231.0 ℃。
2　材料与方法
试验材料采自雅安市区-多营-苗溪路段的岩石边坡
上的野生岩生植物禾本科金发草属金发草和莎草科丛毛羊
胡子草属丛毛羊胡子草 。试验以目前最常用的护坡植物野
生狗牙根为对照 。研究采取盆栽试验 ,土壤为白垩纪灌口组
紫色沙页岩风化的堆积物形成的紫色土 ,土壤质地粘重 , pH
值为 6.2 。所采幼苗于 2005年 5月中旬开始栽植 ,每种植物
20盆 ,每盆定植 6 ～ 7株 ,栽后正常管理。于 2005年 8月和 12
月中旬 ,在 8:00前采集以上 3种草新鲜叶片放入样品袋中 ,
装入冰壶 ,迅速带回实验室处理。将叶片在去离子水漂洗干
净后 ,用滤纸吸干 ,然后置 0、-5.0、-10.0 、-15.0 和
-20.0 ℃温度下处理 1 h ,每个温度处理设 3次重复。测定
低温处理前 、后叶片可溶性蛋白含量[ 6] 。在 12月对 3种未经
低温处理的叶片进行蛋白质 SDS-PAGE分析 ,采集新鲜叶片
1 g ,放入研钵中 ,低温研磨 ,研磨过程中逐渐加入 5 ml pH值
7.8的磷酸缓冲液 ,研磨均匀 ,放入高速离心机(10 000 r/min ,
4 ℃)离心 20 min ,取上清液作蛋白质 SDS-PAGE分析。
3　结果与分析
3.1　低温胁迫对叶片可溶性蛋白含量的影响　细胞膜是细
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2008 , 36(18):7552-7553　　　　　　　　　　　　　　　　　　责任编辑　张彩丽　责任校对　傅真治
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2008.18.040
胞对外界的屏障。当细胞面临低温胁迫时 ,需要进行渗透调
节以维持细胞内外的渗透平衡 ,因此必然会使机体内参与渗
透调节的物质 ,如蛋白质等的含量发生变化 ,从而避免冻害 ,
提高植物的抗寒能力 。低温胁迫对 3种草叶片可溶性蛋白
含量的影响见图 1。由图 1可知 ,随着处理温度的降低 3种
草的可溶性蛋白含量在 8月和 12月均呈增加趋势;在 8月
时 ,各处理温度平均可溶性蛋白含量丛毛羊胡子草最高为
18.1mg/g ,狗牙根次之 ,为 13.5 mg/g ,金发草最低 ,为 6.7
mg/g ;在 12月时各处理温度平均可溶性蛋白含量丛毛羊胡
子草最高为 53.0 mg/g ,金发草为 31.6 mg/g ,狗牙根为 37.7
mg/g;12月时各处理温度平均可溶性蛋白含量与 8月相比 ,
丛毛羊胡子草增加了 1.9倍 ,金发草增加了 3.7倍 ,狗牙根增
加了 1.8倍。
图 1　低温胁迫下可溶性蛋白含量变化
Fig.1 Changes of soluble protein content under low temperature stress
3.2　蛋白质 SDS-PAGE分析　蛋白质 SDS-PAGE分析是科
学鉴定抗寒性的新方法。抗寒性的强弱可以通过蛋白质条
带数的多少 、条带数着色的深浅来鉴定。通过 SDS-PAGE法
测定 12月份丛毛羊胡子草 、金发草和狗牙根的蛋白质条带
差异来反映抗寒性差异 ,电泳检测结果见图 2。由图 2可知 ,
丛毛羊胡子草具有 13条酶带且着色深 ,金发草具有 8条酶带
且着色较深 ,狗牙根具有 5条酶带且着色浅 。一般说来 ,条
带数多的 、着色深的 ,蛋白活性也强 ,抗寒性相对就强;条带
数少的 、着色浅的 ,抗寒性相对就弱。由此可知 ,3个品种的
抗寒性依次是丛毛羊胡子草>金发草>狗牙根。
注:A为狗牙根;B为金发草;C为丛毛羊胡子草
Note:A.Cynodon dactlylon.B;Pogonatherum paniceum ;C.Eriophorum
comosum.
图2　SDS-PAGE电泳图谱
Fig.2　SDS-PAGE electrophoretogram
4　结论与讨论
近年来 ,可溶性蛋白质含量与抗寒性的关系日益受到重
视。植物在逆境下失水伤害是主要的伤害 ,而可溶性蛋白质
的增加可以减少原生质内结冰而伤害致死的机会。这主要
是由于可溶性蛋白亲水性强 ,可明显增加细胞亲水力 、束缚
水含量和原生质弹性 ,因此对防冻抗寒具有重要作用。该研
究结果也表明 ,随着处理温度的降低可溶性蛋白含量增加 ,
丛毛羊胡子草在 8月和 12月各处理温度下可溶性蛋白含量
最高 ,12月各处理温度下可溶性蛋白含量均高于 8月 ,在 12
月份对 3种草蛋白质 SDS-PAGE分析也表明丛毛羊胡子草具
有最多的酶带且着色深。白景文等对 2种野生岩生植物的
研究得出 ,丛毛羊胡子草抗旱性强于金发草[ 6] 。因此 ,可以
初步判定 2种野生岩生植物中丛毛羊胡子草具有较强的抗
寒和抗旱性 ,对岩石边坡植被建设具有更重要的意义和
价值 。
参考文献
[ 1] 左宇,李绍才 ,杨志荣,等.岩生植物金发草生长发育对水分的响应
[ J] .四川大学学报:自然科学版 ,2006,43(5):1142-1145.[ 2] 徐国钢 ,赖庆旺.中国西南部道路边坡生态治理的实践[ J] .草业科学 ,
2002,19(1):66-69.
[ 3] 孙青,卓慕宁,朱利安,等.论高速公路建设中的生态破坏及其恢复
[ J] .土壤与环境 ,2002,11(2):210-212.
[ 4] 李西,罗承德.两种岩生植物种子鉴定及播种量研究[ J] .草业与畜牧 ,
2006(8):5-8.
[ 5] 白景文,罗承德 ,李西,等.两种野生岩生植物的抗旱适应性研究[ J] .四
川农业大学学报, 2005 ,23(3):290-294.
[ 6] 熊庆娥.植物生理学实验教程[M] .成都:四川科技出版社 ,2003.
755336卷 18期　　　　　　　　　　　　　　何云等　2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量对低温胁迫的响应