全 文 ：山 东 农 业 科 学 2014，46(11):39 ～ 42 Shandong Agricultural Sciences
收稿日期:2014 －05 －23
基金项目:济南市青年明星计划项目(20120126);山东省农业重大应用技术创新项目“山东省竹林景观生态修复技术集成与示范”
作者简介:李丽(1976 －)，女，高级工程师，生物技术。E － mail:415474941@ qq． com
* 通讯作者:燕丽萍，博士，高级工程师，林草遗传育种。E － mail:ylp_982@ 163． com
低温胁迫对淡竹 2 个抗寒性生理指标的影响
李丽1，2，王开芳1，李自成1，孙 超1，2，刘翠兰1，2，夏阳1，2，燕丽萍1，2，3*
(1．山东省林业科学研究院，山东 济南 250014;2．山东省林木遗传改良重点实验室，
山东 济南 250014;3．中国农业大学观赏园艺与园林系，北京 100193)
摘 要:选择 13 个区域的淡竹叶片为试材，分别在 0、－ 5、－ 10、－ 15、－ 20、－ 25℃下进行低温胁迫处理，
测定其电导率和脯氨酸含量的变化，电导率结合 Logistic方程计算出淡竹的半致死温度。通过脯氨酸含量分
析和半致死温度的计算，综合分析不同区域淡竹抗寒性的生理生化指标，推测其抗寒性强弱:来源于烟台林科
院、烟台昆嵛山、潍坊的淡竹抗寒性较强，来源于日照、沂源、东营、济南、临沂、胶南、泰安的淡竹抗寒性中等，
来自浙江、江西、江苏的淡竹抗寒性最弱。
关键词:淡竹;抗寒性;相对电导率;Logistic 方程;半致死温度;脯氨酸
中图分类号:S795． 701 文献标识号:A 文章编号:1001 －4942(2014)11 －0039 －04
Influences of Low Temperature Stress on Two Physiological
Indexes Ｒelated to Cold Ｒesistance of Phyllostachys glauca
Li Li1，2，Wang Kaifang1，Li Zicheng1，Sun Chao1，2，Liu Cuilan1，2，Xia Yang1，2，Yan Liping1，2，3*
(1． Shandong Academy of Forestry，Jinan 250014，China;
2． Shandong Provincial Key Laboratory of Forest Tree Genetic Improvement，Jinan 250014，China;
3． Department of Ornamental Horticulture and Landscape Architecture，China Agricultural University，Beijing 100193，China)
Abstract With Phyllostachys glauca leaves from 13 regions as materials，the relative conductivity and
proline content were measured after treated at 0，－ 5，－ 10，－ 15，－ 20，－ 25℃ ． The semi － lethal temper-
ature of Phyllostachys glauca leaves was calculated with the relative conductivity by the Logistic equation．
Through the analysis of proline content and semi － lethal temperature，the physiological and biochemical indi-
cators related to cold resistance were analyzed comprehensively to speculate the cold resistance of Phyllostachys
glauca from different regions． The cold resistance of Phyllostachys glauca from Yantai Academy of Forestry，
Yantai Kunyu Mountain and Weifang were stronger，that from Ｒizhao，Yiyuan，Dongying，Jinan，Linyi，Jiao-
nan and Taian were medium，and that from Zhejiang，Jiangxi and Jiangsu were the weakest．
Key words Phyllostachys glauca;Cold resistance;Ｒelative conductivity;Logistic equation;Semi － le-
thal temperature (LT50);Proline
淡竹(Phyllostachys glauca McCl．)又名乌竹、
粉绿竹、花皮淡竹，属禾本科刚竹属植物，生长快，
丰产性好，适应性强，是我国南方主要的优良绿化
树种。淡竹集材用、食用、观赏、药用等众多用途
于一体，是一种非常优良的中型笋材两用竹种。
淡竹四季常绿，也是美化环境、调节气候、保持水
土、改良生态环境的优良树种。由于淡竹良好的
经济价值和生态环境效益，近年来山东省多次引
种栽培。目前，山东省淡竹主要分布在沿海温暖
湿润地区，现有淡竹林面积约 1 300 hm2，约占全
省竹林总面积 80%以上，但由于缺乏系统研究和
推广，淡竹在山东省还没有形成像浙江、江西等地
一样的规模性效益、创造出应有的经济生态价值。
影响淡竹生长的主要因素是温度和湿度，其中低
温是影响我国北方地区竹类植物在园林绿化中得
不到广泛推广的最重要的因子。为扩大淡竹的适
宜种植范围，在人工调控温度条件下，研究了低温
胁迫对其生理指标的影响。
植物抗寒性评价大多数集中在细胞膜和生理
活性物质的研究。膜系统是植物受低温伤害和抵
抗低温伤害的关键结构，抗寒性弱的植物，细胞膜
透性增大程度较快。这种变化大多出现在形态变
化之前，因而质膜的透性变化可显示细胞膜结构
和功能的受损程度。用电导仪测定细胞外渗液电
导率即相对电导率变化，是用来反映细胞膜伤害
程度和大小的一个重要指标。目前，采用电导法
结合 Logistic 方程在植物抗寒性研究中的报道较
多［1］。徐传保等［2］采用电导法测定了竹子的抗
寒性，与实际观测基本一致。脯氨酸的含量也是
用来反映抗寒性的主要指标，Delauney等［3］认为，
脯氨酸在植物抗寒中作为渗透调节物质起作用;
Ｒajendrakumar等［4］研究发现，脯氨酸在植物的抗
寒作用中主要保护蛋白质，维持其最基本的生理
功能;Anjum等［5］认为，脯氨酸在低温条件下主要
作为活性氧清除剂，保护细胞膜不受破坏;还有研
究认为，脯氨酸作为能源物质在抵御寒冷胁迫中
发挥作用［6］。本试验研究了低温胁迫对淡竹叶
片电解质外渗率和脯氨酸含量的影响，探讨淡竹
耐寒性的生理机制，提出其忍受的临界低温，旨在
为淡竹的抗寒性筛选、育种、栽培和引种推广提供
参考。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
供试淡竹来源于日照、沂源、东营、济南、潍
坊、临沂、胶南、泰安、烟台昆嵛山、江西、浙江、江
苏及烟台林业科学研究院，栽植在山东省林业科
学研究院济南试验苗圃竹子引种基地。该地位于
北纬36°02 ～ 37°31，东经 116°11 ～ 117°44，四
季分明，气候温和，年平均气温为 14． 9℃，极端最
低气温 － 22． 5℃，年降水量 665． 7 mm。试验地土
壤为褐土，pH 7． 1，中等偏下肥力水平。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 低温处理 参照徐传保等［2］的方法。于
2013 年 12 月 3 日上午 8∶ 00 ～ 9∶ 00 分别在健壮植
株中部枝条取叶，叶片采后用湿纱布包裹，带回实
验室。用自来水冲洗后，再用蒸馏水冲洗4 ～ 5次
然后用吸水纸吸干水分。将每个材料的叶片分成
6 份，其中一份为对照，其余每份置于超低温调控
冰箱进行低温处理，处理温度梯度为 0、－ 5、
－ 10、－ 15、－ 20、－ 25℃，降温速度为5℃ /h，到
达设定的目的温度时维持 12 h。处理后的样品置
于 4℃冰箱解冻 12 h 后测定各项指标。
1． 2． 2 相对电导率的测定 将待测叶片除去中
脉，剪成 3 mm ×3 mm 的小片，将不同的叶片充分
混合后，称取 0． 2 g，倒入试管中，再加 20 mL双蒸
馏水，用盖子盖紧，在 20 ～ 30℃ 条件下振荡1 h，
用电导仪测定初电导值(S1)。再将各样品置沸
水中煮沸 10 min，取出冷却，在室温下平衡 10
min，摇匀，测其终电导值(S2)，以不加叶片的双
蒸馏水作空白测定(S0)。每个处理重复 3 次，取
平均值。根据 L(%)= (S1 － S0)/(S2 － S0) ×
100 ，计算相对电导率。
1． 2． 3 游离脯氨酸( Pro) 含量测定 采用酸性茚
三酮方法测定［7］。称取不同处理混匀的叶片 0． 5
g，分别置于带塞的试管中，每个处理重复 3 次，取
平均值。从标准方程中求出提取液中脯氨酸含
量，按照公式计算出叶片脯氨酸含量。
脯氨酸含量(mg /g)=［提取液中脯氨酸质量
(mg)×提取液总体积(mL)× 1000］/［测定时所
吸取提取液的总体积(mL)×样品质量(g)］。
1． 3 数据处理
采用 DPS 软件将温度(t)和相对电导率(y)
用 Logistic方程 y = k /(1 + ae － bt)进行拟合，求出
相对电导率的拐点温度，即为低温半致死温度
(LT50)
［8］。用单因素方差分析处理组间的差异。
2 结果与分析
2． 1 不同低温胁迫对相对电导率的影响
由表 1 可见，随着温度降低，不同来源淡竹的
相对电导率均出现不同程度的增加。来源于江
西、浙江和江苏的淡竹在温度达 － 15℃ 时相对电
导率急剧上升，分别比 － 10℃ 时增加 98%、
130%和 98%，而来自山东日照、沂源、东营、济
南、潍坊、临沂、胶南和泰安的淡竹则在温度到
达 －20℃时相对电导率才出现急剧上升，增幅达
60%以上，当温度下降到 －25℃时，烟台昆嵛山淡
竹相对电导率达到 61． 96%，而烟台林科院新种
04 山 东 农 业 科 学 第 46 卷
质淡竹依然保持平稳的相对电导率，只有
47． 87%。可见，烟台林科院淡竹耐寒性最强，其次
是烟台昆嵛山淡竹，来自江西 、浙江和江苏的淡
竹耐寒性最差。测定结果作方差分析，不同区域
间淡竹和温度处理间相对电导率差异达 5%显著
水平，可见不同区域之间随着温度的降低耐寒性
表现出很大的差别。区域间多重比较结果显示，
耐寒性之间的差异主要表现在烟台林科院淡竹和
江西淡竹、浙江淡竹、江苏淡竹及其它区域之间
(表略)。
Logistic方程是一个典型的“S”曲线方程，淡
竹叶片相对电导率随温度的变化呈“S”型曲线，
利用相对电导率拟合 Logistic 方程求出植物组织
的低温半致死温度(LT50)，见表 1。结果表明，不
同来源的淡竹抗寒性有一定的差异，LT50越高，抗
寒性越弱，LT50越低，抗寒性越强。从半致死温度
所反映的淡竹耐寒性强弱来看，烟台林科院淡竹半
致死临界温度为 －26． 78℃，耐寒性最强，烟台昆嵛
山淡竹半致死临界温度为 － 23． 86℃，耐寒性较强，
浙江淡竹半致死临界温度为 － 15． 76℃，耐寒性最
弱，其次江西淡竹半致死临界温度为 － 16． 18℃，耐
寒性较弱。
表 1 低温胁迫下淡竹相对电导率的变化 (%)
物种
编号
淡竹
来源
温度梯度(℃)
0 － 5 －10 －15 －20 －25
Logistic方程 LT50(℃)
1 日照 18． 11 20． 68 23． 37 32． 55 59． 77 71． 41 y = 100 /(1 + 5． 23e － 0． 104t) － 22． 15
2 沂源 16． 84 21． 01 22． 41 33． 29 64． 36 72． 95 y = 100 /(1 + 8． 02e － 0． 312t) － 20． 07
3 东营 15． 11 18． 24 26． 47 30． 16 60． 68 71． 72 y = 100 /(1 + 5． 64e － 0． 202t) － 21． 06
4 济南 16． 24 20． 31 24． 40 32． 25 66． 58 73． 68 y = 100 /(1 + 6． 21e － 0． 121t) － 20． 89
5 潍坊 18． 04 21． 41 26． 73 31． 25 60． 36 71． 42 y = 100 /(1 + 5． 97e － 0． 084t) － 23． 11
6 临沂 16． 23 18． 26 31． 40 36． 94 57． 73 69． 57 y = 100 /(1 + 5． 09e － 0． 854t) － 22． 23
7 胶南 20． 45 21． 07 25． 87 35． 36 62． 63 69． 38 y = 100 /(1 + 8． 27e － 0． 148t) － 21． 99
8 泰安 12． 63 16． 58 22． 31 30． 69 60． 36 72． 84 y = 100 /(1 + 4． 56e － 0． 097t) － 20． 14
9 烟台昆嵛山 16． 78 19． 41 24． 85 33． 14 49． 89 61． 96 y = 100 /(1 + 7． 05e － 0． 091t) － 23． 86
10 江西 19． 70 23． 53 30． 97 61． 39 80． 64 83． 79 y = 100 /(1 + 8． 07e － 0． 224t) － 16． 18
11 浙江 16． 13 21． 50 25． 56 58． 90 81． 44 86． 79 y = 100 /(1 + 7． 28e － 0． 084t) － 15． 76
12 江苏 17． 31 21． 16 27． 74 54． 95 78． 02 78． 98 y = 100 /(1 + 7． 82e － 0． 076t) － 18． 92
13 烟台林科院 15． 60 17． 43 21． 26 27． 85 38． 30 47． 87 y = 100 /(1 + 5． 33e － 0． 114t) － 26． 78
2． 2 低温胁迫对淡竹叶片游离脯氨酸含量的影响
由图 1 可见，0℃时供试的 13 个区域淡竹叶
片的游离脯氨酸含量无明显差异，随着温度的降
低，游离脯氨酸的含量开始升高，当温度降
至 － 10℃时，除烟台林科院淡竹外，其它淡竹叶片
游离脯氨酸含量均上升到最大值，济南淡竹叶片
游离脯氨酸含量最高为 1． 24 mg /g，其次是潍坊
和烟台昆嵛山淡竹，分别为 1． 13 mg /g 和 1． 12
mg /g。当温度降至 － 15℃时，烟台林科院淡竹叶
片游离脯氨酸含量达到最大值 1． 52 mg /g，其余
淡竹叶片游离脯氨酸含量下降为最小值。随着温
度继续降低，游离脯氨酸含量均继续回升，当温度
达到 － 25℃时，所有淡竹的游离脯氨酸含量较
0℃时均有所增加，增幅较大的是来自烟台林科
院、潍坊、日照、东营、胶南、沂源和烟台昆嵛山的
淡竹;增幅较小的是来自江西、浙江和江苏的淡
竹。对不同处理温度下的淡竹叶片游离脯氨酸含
量进行方差分析，结果表明，Sig． = 0． 018 ＜ 0． 05，
且FA = 6． 727 ＞ F0． 05 = 1． 195，不同温度处理间淡
竹叶片游离脯氨酸含量差异显著;Sig． = 0． 000 ＜
0． 01，且 FB = 18． 991 ＞ F0． 01 = 4． 219，不同区域间
淡竹叶片游离脯氨酸含量差异极显著。烟台林科
院淡竹叶片游离脯氨酸含量平均值最大，其次是潍
坊和烟台昆嵛山淡竹;江西淡竹和浙江淡竹最小，
来自日照、沂源、济南、东营、潍坊、胶南、泰安、烟台
昆嵛山、临沂的淡竹叶片游离脯氨酸含量平均值间
差异不显著，但显著低于烟台林科院淡竹 (表略)。
图 1 低温胁迫下淡竹叶片游离脯氨酸的含量
3 结论与讨论
目前，竹类植物抗寒性的调查局限于外观形
态的研究，要想真正了解不同区域淡竹的生长极
限温度，确定其适宜生长范围，还必须从抗寒生理
机理内部因素进行研究。低温引起细胞膜透性发
生变化，是植物低温伤害的一个重要原因［5］。生
物膜结构的变化是研究抗寒机理的重要问题，膜
的性质、结构和相变是寒害原初反应的重要指标，
而在遗传基因控制范围内，膜脂成分的不饱和度
以及细胞质黏度和流动性可作为抗寒性强弱的重
要生理指标［9］。一般膜透性与抗寒性的关系可
通过植物低温处理后的电解质渗出率来反映，也
14第 11 期 李丽，等:低温胁迫对淡竹 2 个抗寒性生理指标的影响
是目前研究测定植物抗寒性的最常用的试验方
法。进行细胞膜透性和抗寒性的关系研究以及其
动态变化，可以从细胞膜方面揭示竹类植物抗寒
性的机理［10，11］。徐传保等［12］采用电解质外渗率
评价 4 种淡竹的抗寒性，结果表明，4 种竹子抗寒
性的强弱顺序与形态观察结果完全一致，采用电
解质外渗率评价竹子抗寒性结果较稳定。本试验
中，在 0℃至 － 15℃温度胁迫下淡竹叶片的相对
电导率变化比较平缓，在 － 25℃低温胁迫下急剧
上升，表明胁迫温度越低，细胞受伤害越重。这与
黄程前等［13］报道的低温胁迫 20 种观赏丛生竹的
抗寒性测定结果一致，张志［14］在温度胁迫早熟禾
的研究中也得到相同的结果。王永红等［15］研究
结果表明电解质外渗率与低温胁迫山茶叶片褐变
所表现的规律较吻合，证明电解质外渗率反映山
茶物种耐寒性强弱较为客观真实。上述诸多研究
结果说明，电解质外渗率可以作为判断植物抗寒
力强弱的重要指标。在低温胁迫下，相对电导率
与温度之间的关系曲线，能较好地用 Logistic曲线
方程 y = k /(1 + ae － bt)进行拟合，计算出不同区域
淡竹的半致死温度。从半致死温度来看，本试验
13 个区域淡竹的抗寒性强弱顺序为:烟台林科
院 ＞烟台昆嵛山 ＞潍坊 ＞临沂 ＞日照 ＞胶南 ＞东
营 ＞济南 ＞泰安 ＞沂源 ＞江苏 ＞江西 ＞浙江。
游离脯氨酸作为渗透调节物质，大多数研究
证明其含量和植物抗寒性有很大的相关性，其含
量在植物可忍受的低温胁迫下，呈现出上升的趋
势［16］。李建设等［17］发现茄子幼苗脯氨酸含量的
增加幅度与品种的抗寒性强弱存在密切相关性。
杨静等［18］在研究低温胁迫对 1 年生红叶石楠品
种鲁宾斯(Photinia glabra var． Ｒubens)盆栽扦插
苗叶片组织生理生化特性的影响时发现，随着胁
迫温度降低和胁迫时间的延长，脯氨酸含量增加。
从本试验结果来看，通过不同低温胁迫处理后，不
同区域淡竹叶片中的游离脯氨酸含量差异较大，
游离脯氨酸含量达到最大值的时间也不同。除烟
台林科院淡竹叶片中游离脯氨酸含量最大值1． 52
mg /g出现在 － 15℃外，其余所有淡竹叶片中游离
脯氨酸含量最大值出现在 － 10℃。当温度达
到 － 25℃时，所有竹子的游离脯氨酸含量较 0℃
时均有所增加，增幅较大的为烟台林科院淡竹、潍
坊淡竹;增幅较小的为江西淡竹、浙江淡竹和江苏
淡竹。同时研究结果表明，抗寒性强的烟台林科
院淡竹叶片中游离脯氨酸含量高于抗寒性弱的江
西淡竹，该研究结果与自然界分布的各物种所表
现的抗寒性强弱基本相一致，在实践中对引种与
生产有一定的指导意义。
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