全 文 :·中草药· 北方园艺2016(08):154~159
第一作者简介:张永福(1981-),男,博士,副教授,研究方向为植物
抗性生理。E-mail:123017360@qq.com.
责任作者:王定康(1966-)男,博士,教授,研究方向为植物生理及
繁殖生物学。E-mail:wdk117@163.com.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31300302);云南省高校优
势特色重点学科(生态学)建设资助项目;昆明学院引进人才科研
资助项目(YJL11030)。
收稿日期:2015-12-18
DOI:10.11937/bfyy.201608042
外源甜菜碱和氯化钙对提高
假连翘耐寒性的生理机制
张 永 福1,莫 丽 玲1,牛 燕 芬1,彭 声 静1,王 定 康2,耿 开 友2
(1.昆明学院 农学院,云南 昆明650214;2.昆明学院 科研处,云南 昆明650214)
摘 要:以园林绿化树种假连翘为试材,通过不同浓度的甜菜碱和氯化钙处理,测定在
-3~6℃4个温度梯度下的叶片相对电导率、可溶性糖和脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)
和过氧化物酶(POD)活性、氧自由基产生速率及过氧化氢(H2O2)含量,综合评价各个药剂处
理对假连翘耐寒性的影响。结果表明:8个处理的相对电导率、脯氨酸含量、POD活性随温度
的降低而呈现不同程度的上升趋势,可溶性糖含量也基本随温度的下降而上升;各处理的SOD
活性变化呈先升高后下降的趋势;除-3℃外,各处理的氧自由基产生速率和过氧化氢含量也
呈先上升后下降的变化趋势;与8个处理耐寒性关系密切的生理指标为电导率、脯氨酸含量
和氧自由基产生速率,通过隶属函数法综合评判得出,20mmol/L氯化钙和20mmol/L甜菜
碱+10mmol/L氯化钙处理对提高假连翘耐寒性的效果较好,研究为园林绿化管养提供了一定
的理论指导。
关键词:假连翘;甜菜碱;氯化钙;低温胁迫;耐寒性;生理指标
中图分类号:S 567.7+9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2016)08-0154-06
假连翘(Duranta repens L.)属马鞭草科(Verbenaceae)
植物,原产于中南美洲热带,从西印度群岛、墨西哥至巴
西,世界各热带地区多有引种。我国云南和华南三省也
有引种栽培,多用于园林绿化,其果可治疟疾,叶捣烂可
敷治痛肿等[1]。近年来,随着城镇化发展及建设园林城
市的需要,大量假连翘作为园林绿化树种被引入亚热带
地区种植。假连翘四季常青、树形叶形多变,给城市带
来更多的生机和活力,改变冬季景观单一、萧条的局面,
在增强景观生态效应方面具有一定作用。但我国亚热
带地区冬季常遭受阴雨乃至霜雪低温天气的侵袭,使假
连翘常受到巨大的伤害。因此,探明假连翘的耐寒性及
耐寒机制是亚热带地区园林工作者面临的一个重要
课题。
甜菜碱广泛存在于生物细胞中,作为细胞内重要
的渗透调节物质,能有效维持低温下蛋白质和生物膜
的结构和功能[2]。许多农作物在逆境胁迫下可合成并
积累甜菜碱[3-4],低温可诱发甜菜碱在植物体内的积
累,植物抗寒力的强弱与低温下甜菜碱的增加量呈正
相关[5-6]。钙作为植物细胞的第二信使,在植物对环境
的反应和适应中起重要作用。在外界环境信号刺激
下,细胞内Ca2+浓度瞬时升高,结合并激活Ca2+的一
个重要受体-钙调素(CaM),形成钙信号系统,改变蛋
白激酶或蛋白磷酸化酶活性,调节相关基因表达,推动
相应的生理生化反应[7]。在鹰嘴豆[8]、柠檬试管苗[9]
和柑橘愈伤组织[10]上均有通过Ca2+处理提高抗寒性
的报道。但甜菜碱和钙能否增强假连翘的耐寒性因各
种化学药剂的性质和作用机制不同,多种药剂混合使
用是否能够有效提高植物的耐寒性等研究均鲜见报
道。为此,该研究选取热带园林树种假连翘为试材,先
用不同浓度的甜菜碱和氯化钙处理,然后测定低温处
理后的相对电导率、可溶性糖和游离脯氨酸含量、氧自
由基产生速率、H2O2 含量、超氧化物歧化酶(SOD)及
过氧化物酶(POD)活性等耐寒生理生化指标,同时综
合评价各种处理的耐寒性,以期为今后热带树种在亚
热带地区的引种栽培提供科学依据,寻找一种简单的
方法来提高热带园林树种的耐寒性。
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北方园艺2016(08):154~159 ·中草药·
1 材料与方法
1.1 试验材料
选取昆明地区引种用于园林绿化的假连翘3年
生盆栽扦插植株为试材,各株材料的长势和生长环境
一致,采用水肥一体化管理,且各植株均健壮、无病
虫害。
1.2 试验方法
试验于2014年11月进行,设置8个处理。T1为喷
施10mmol/L甜菜碱,T2为喷施20mmol/L甜菜碱,T3
为喷施40mmol/L甜菜碱,T4为喷施5mmol/L氯化
钙,T5为喷施10mmol/L氯化钙,T6为喷施20mmol/L
氯化钙,T7为喷施20mmol/L甜菜碱+10mmol/L氯
化钙,CK为喷施去离子水。每处理重复5个植株,每个
植株的喷施量为100mL,以所有叶片均喷施到药剂且药
液开始自然滴落为度,喷施时间为每天17:00—18:00,
连续喷施5d,停止喷药2d后进行低温处理。低温处理
的方法为把盆栽植株连同花盆一起放入光照培养箱中
进行低温处理,每个处理分别放置于-3、0、3、6℃的光照
培养箱中培养12h,对照为25℃(室温),培养箱中光照
强度为4 000lx,每天的光照时间为16h,黑暗时间为
8h。低温处理完成后取出待恢复到室温后测定相关生
理生化指标。
1.3 项目测定
1.3.1 相关指标测定 相对电导率的测定和计算参照
李合生等[11]的方法,可溶性糖含量采用硫酸-苯酚法测
定,游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮显色法测定,SOD
活性采用氮蓝四唑法测定,POD活性采用愈创木酚-双
氧水显色法测定,氧自由基产生速率采用对氨基苯磺酸-
α萘胺比色法测定,过氧化氢含量采用丙酮提取法[11]。
每个样品重复测定3次。
1.3.2 耐寒性的综合评价 应用隶属函数法分别计算
8个处理中各指标的具体隶属值,并将各处理、各性状的
耐寒隶属值进行累加,求出平均耐寒隶属值,综合评价
不同处理对假连翘耐寒性的提高效果[12-13]。与耐寒性
呈正相关的参数可溶性蛋白质含量、游离脯氨酸含量、
可溶性糖含量、淀粉含量、SOD活性、POD活性的计算公
式为X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin);与耐寒性呈
负相关的参数相对电导率、氧自由基、过氧化氢的计算
公式为X(μ)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。式
中,X(μ)为各指标的隶属度值,Xmax为所有处理中某
一指标的最大值,Xmin为所有指标中某一指标的最
小值。
1.4 数据分析
采用SPSS 17.0软件进行邓肯氏新复极差检验和
各生理指标的相关性分析,采用Excel 2003作图。
2 结果与分析
2.1 甜菜碱和氯化钙对假连翘叶片相对电导率的影响
由图1可知,除25℃(室温)外不同处理对假连翘叶
片相对电导率均有一定影响。在25℃下各处理间均无
显著性差异(P<0.05);与25℃下相比,各处理的相对电
导率在6℃和3℃下发生了一定的变化,其中6℃时T3
的相对电导率最大,T5、T6和T7则较小,且显著低于
T3,3℃时CK的相对电导率最大,同样T5、T6和T7较
小,且显著低于CK;0℃时各处理的相对电导率均呈上
升趋势,此时CK的相对电导率仍为最大,且除T1和T3
外,CK显著高于其余处理,此时相对电导率最低的是
T7,显著低于T1、T2、T3和CK;从0℃到-3℃,各处理
的相对电导率均急剧上升,在-3℃时T1、T2、T3和CK
的相对电导率显著高于T4、T5、T6、T7,而T7则最低。
注:柱状图上不同小写字母表示通过Duncan’s新复极差检测差异显
著(P<0.05)。
Note:Diferent smal letters above the bars indicate significant diference
at 5%level,according to Duncan’s multiple range test.
图1 甜菜碱和氯化钙对假连翘叶片相对电导率的影响
Fig.1 Efect of betaine and calcium chloride on
relative conductivity in Duranta repens leaf
2.2 甜菜碱和氯化钙对假连翘叶片可溶性糖和游离脯
氨酸含量的影响
从表1可以看出,可溶性糖含量随温度的降低而总
体呈上升趋势。总体上T5的可溶性糖含量在各个温度
下均显著高于其它处理。25℃下T5和CK的可溶性糖
含量显著高于其它处理,而T6、T7则显著低于除T2的
其它处理;6℃时T5、T7和CK的含量显著高于其它处
理,而T2则显著低于其它处理,此时T7的上升幅度最
大;3℃与0℃的情况相似,均为T5、T6含量显著高于其
它处理,而T2低于其它处理;-3℃时T4、T5显著高于
其它处理。
由表1还可知,尽管各处理的脯氨酸含量均呈上升
趋势,但各自上升的幅度不同,25~-3℃,T1、T2、T3、T4
的含量均上升了约100%,而T5、T6、T7和CK的上升幅
度则相对较小。25℃下T6、T7的含量显著高于其它处
理,T1则显著低于除T3外的各处理;在-3℃时,T1、T4
的含量显著高于其它处理,CK则显著低于其它处理。
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·中草药· 北方园艺2016(08):154~159
表1 甜菜碱和氯化钙对假连翘叶片可溶性糖和脯氨酸含量的影响
Table 1 Efect of betaine and calcium chloride on the contents of soluble sugar and proline in Duranta repens leaf mg/gDW
处理
Treatment
可溶性糖含量Soluble sugar content 脯氨酸含量Proline content
25℃ 6℃ 3℃ 0℃ -3℃ 25℃ 6℃ 3℃ 0℃ -3℃
T1 16.51b 17.87b 19.57c 21.60c 24.37b 0.78d 1.59a 1.69a 1.75a 1.85a
T2 14.68bc 14.38c 16.17d 18.60d 20.56c 0.90c 1.30b 1.35c 1.39c 1.81ab
T3 15.60b 16.19b 17.23d 19.45cd 21.71c 0.81cd 1.04c 1.18d 1.31c 1.72b
T4 15.85b 17.78b 20.96c 25.99b 28.07a 0.86c 1.24b 1.46b 1.52b 1.96a
T5 18.69a 20.81a 26.96a 29.01a 29.86a 1.01b 1.13bc 1.40bc 1.57b 1.68b
T6 13.95c 18.85ab 25.48a 27.99a 20.79c 1.56a 1.56a 1.62a 1.64b 1.67b
T7 13.34c 19.15a 22.04b 23.35b 23.33b 1.47a 1.54a 1.60a 1.61b 1.72b
CK 18.49a 19.62a 22.22b 22.14bc 21.97c 1.06b 1.19b 1.31c 1.32c 1.37c
注:表中同一列上不同字母表示通过Duncan’s新复极差检测差异显著(P<0.05),下同。
Note:Diferent smal letters in the same column indicate significant diference at 5%level,according to Duncan’s multiple range test.The same as below.
2.3 甜菜碱和氯化钙对假连翘叶片SOD、POD活性的
影响
表2表明,各处理的SOD活性随温度的降低而呈
先上升后下降的趋势。相对而言,25℃下T2、T3、T4、T5
的SOD活性显著高于T6、T7和CK;T1、T2、T3的SOD
活性峰值出现在6℃,T4出现在3℃,而T5、T6、T7和
CK则出现在0℃;-3℃时各处理的SOD活性均呈下降
趋势,此时T1、T2、T3、T4、T7的活性显著高于其它处
理,而CK则显著低于其它处理。可见,甜菜碱和氯化钙
均能提高假连翘SOD活性,但甜菜碱的效果优于氯化
钙。此外,不同处理的POD活性随温度的降低而总体
呈上升趋势,总体上T5的POD活性在各个温度下均较
低,而T2、T4则在各温度下均保持较高的活性;25℃下
T1、T2、T4的POD活性显著高于其它处理;6℃时,除
T5外其它处理之间均无显著性差异;3℃时,T1和T5
均显著低于其它处理,而其它处理之间差异不显著。
表2 甜菜碱和氯化钙复合处理对假连翘叶片SOD和POD活性的影响
Table 2 Efect of betaine and calcium chloride on the activities of SOD and POD in Duranta repens leaf
处理
Treatment
SOD活性SOD activity/(U·g-1FW) POD活性POD activity/(U·mg-1·min-1FW)
25℃ 6℃ 3℃ 0℃ -3℃ 25℃ 6℃ 3℃ 0℃ -3℃
T1 106.46ab 124.69a 116.13a 106.19b 105.12a 0.76a 0.76a 0.77b 0.81ab 0.83ab
T2 119.67a 124.76a 119.39a 115.88a 105.91a 0.82a 0.83a 0.89a 0.91a 0.96a
T3 117.96a 123.75a 120.13a 113.66a 106.16a 0.66b 0.79a 0.88a 0.95a 1.00a
T4 117.23a 115.39b 123.05a 118.16a 107.26a 0.84a 0.80a 0.84a 0.91a 0.93a
T5 113.18a 110.97ab 112.28a 116.13a 97.41b 0.66b 0.56b 0.74b 0.70b 0.61b
T6 91.97b 116.12a 115.33a 116.75a 91.78b 0.65b 0.76a 0.84a 0.92a 0.90a
T7 86.67b 108.12b 117.88a 122.73a 108.14a 0.64b 0.78a 0.83a 0.85ab 0.93a
CK 83.08b 105.93b 106.66b 118.23a 84.17c 0.56b 0.83a 0.85a 0.82ab 0.88ab
2.4 甜菜碱和氯化钙对假连翘叶片氧自由基产生速率
和过氧化氢含量的影响
氧自由基和过氧化氢均属于活性氧物质,其在植
物体内积累会导致植物的氧化损伤。由表3可知,
25~0℃,各处理的氧自由基产生速率均随温度的降
低而呈上升趋势,而0~-3℃时 T1、T5、T6、T7上
升,其它处理则下降;在25℃和6℃时T1、T2、T3的
显著大于其它处理和CK,而25℃时T3又显著大于
T1、T2,可见甜菜碱处理后加剧了氧自由基的产生速
率;在0℃时,CK的氧自由基产生速率显著大于其它
处理,达262.85μmol·g
-1·h-1 FW,而T6显著小
于其它处理,仅68.38μmol·g
-1·h-1FW;在-3℃
时,T6显著大于其它处理,而 T7则显著小于其它
处理。
表3 甜菜碱和氯化钙复合处理对假连翘叶片氧自由基产生速率和过氧化氢含量的影响
Table 3 Efect of betaine and calcium chloride on oxygen free radicals production rate and hydrogen peroxide content in Duranta repens leaf
处理
Treatment
氧自由基产生速率Oxygen free radical generation rate/(μmol·g-1·h-1FW) 过氧化氢含量Hydrogen peroxide content/(μmol·g-1FW)
25℃ 6℃ 3℃ 0℃ -3℃ 25℃ 6℃ 3℃ 0℃ -3℃
T1 113.89b 130.65a 179.86ab 198.91b 256.94b 48.44d 131.13bc 498.57a 711.79a 370.18d
T2 116.18b 129.48a 158.34b 166.59c 155.87cd 58.68d 160.36a 393.56c 476.40d 430.70c
T3 131.70a 141.01a 145.82b 153.06c 150.40d 75.03c 144.31b 397.84c 521.19c 435.59c
T4 71.03c 112.89b 199.26a 203.85b 169.63c 83.74c 177.63a 453.02b 729.67a 388.52d
T5 60.55cd 73.15c 151.46b 190.44b 245.30b 111.56b 120.43c 143.97e 176.52g 627.42a
T6 52.33d 57.80d 64.68d 68.38e 275.10a 149.96a 133.53b 157.45e 213.36f 495.20b
T7 58.33cd 81.61c 114.24c 117.70d 124.12e 123.75ab 158.72a 187.72d 249.62ef 423.06c
CK 55.33d 117.31b 124.89c 262.85a 257.67b 108.74b 165.78a 394.75c 675.11b 594.13a
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北方园艺2016(08):154~159 ·中草药·
从表3还可看出,T1、T2、T3、T4的过氧化氢含量在
25~0℃,随着温度的下降而急剧上升,而从0~-3℃则呈
下降趋势;T5、T6、T7和CK的含量则从25~-3℃均随
温度的下降而上升。25℃下,T6的过氧化氢含量最高,
T1、T2的则最低;各处理中,在不同温度下过氧化氢含
量的平均值最大是CK,然后依次是T4、T1,而T5、T6和
T7则相对较小。可见,喷施甜菜碱可有效降低25℃下
假连翘叶片的过氧化氢含量,但在温度下降的过程中其
含量则大幅度上升,当温度下降到一定程度,叶片遭受
明显伤害后其含量又开始下降,因此能够有效提高耐寒
性的处理会使过氧化氢峰值出现的时间推迟。
2.5 不同生理指标与相对电导率的相关性分析
由表4可知,在低温胁迫下,不同处理的各项指标
对低温胁迫的响应差异较大,单一指标不能完全反映耐
寒性的强弱,综合各指标判定8个处理的假连翘耐寒性
的强弱顺序为T6>T7>T5>T4>T2>T1>T3>CK。
通过该研究得知,电导率、脯氨酸含量和氧自由基产生
速率与耐寒性关系密切,可作为甜菜碱和氯化钙处理对
提高耐寒性效果的指标。可见,低温胁迫下,甜菜碱和
氯化钙处理均能够提高假连翘的耐寒性,但氯化钙和复
合处理的效果优于甜菜碱处理,其中以喷施20mmol/L
氯化钙处理效果最佳。
表4 低温胁迫下不同处理耐寒指标的隶属度值
Table 4 Subordination value of cold resistance indicator of diferent treatment under cold stress
处理
Treatment
相对电导率
Relative electrical conductivity
脯氨酸
Proline
可溶性糖
Soluble sugar
超氧化物歧化酶
SOD
过氧化物酶
POD
氧自由基
Oxygen free radical
过氧化氢
Hydrogen peroxide
平均隶属度
Average of SF
耐寒位次
Rate of cold resistance
T1 0.361 0.763 0.427 0.617 0.559 0.188 0.564 0.493 6
T2 0.327 0.377 0.045 0.854 0.940 0.385 0.554 0.497 5
T3 0.211 0.126 0.197 0.818 0.889 0.358 0.556 0.451 7
T4 0.497 0.498 0.591 0.825 0.843 0.421 0.345 0.574 4
T5 0.783 0.401 1.000 0.517 0.013 0.527 0.717 0.577 3
T6 0.883 0.813 0.515 0.454 0.735 0.800 0.656 0.694 1
T7 0.826 0.778 0.404 0.580 0.692 0.803 0.634 0.674 2
CK 0.178 0.182 0.562 0.146 0.675 0.383 0.299 0.346 8
3 讨论
低温胁迫造成植物细胞膜改变,从正常的液晶态转
变成凝胶态结构,使细胞膜的类脂物凝固,膜透性增加,
质膜内外离子平衡丧失,离子渗漏而引起新陈代谢的异
常。在正常情况下,细胞内活性氧或自由基的产生与清
除处于动态平衡,不会伤害有机体;但在低温胁迫下,这
种平衡被破坏,过氧化反应产生新的自由基,进一步促
进膜脂过氧化,膜的完整性受到破坏,膜透性大幅度增
大,离子大量泄漏,最终导致组织伤害或死亡[14]。这种
变化的发生明显早于外部形态结构的变化,因此膜透性
可作为预测冷害的指标[15]。甜菜碱不仅是一种渗透调
节物质,还具有稳定膜系统的完整性、缓解氧化胁迫损
伤等生理功能[4]。罗小敏等[16]报道,黄瓜经甜菜碱处理
后,电解质在完整的细胞内部形成区域化分布,达到渗
透调节保护细胞膜的效果,使细胞膜的透性降低,但该
研究却发现,不同浓度的甜菜碱处理后,在低温胁迫下
并不能显著降低假连翘叶片的相对电导率。肖坤等[17]
发现,氯化钙处理能够使库尔勒香梨枝条的膜透性下
降,提高其抗寒性,这与该研究结果相似。该研究还发
现,与CK和甜菜碱处理相比,氯化钙能够显著降低假连
翘叶片相对电导率,此外二者复合处理后其相对电导率
最低,且差异显著。
低温胁迫下,渗透调节物质的积累与冷害的关系密
切。可溶性糖和脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物
质,在细胞内积累后能降低其渗透势,均衡原生质体内
外的渗透强度,减少细胞内可溶性蛋白质的沉淀[18]。渗
透调节物质的积累是植物对低温胁迫所做出的适应性
反应,增强质膜稳定性,提高细胞耐脱水能力[4,19]。因
此,一般认为渗透调节物质含量越高,植物的耐寒性越
强。该研究结果表明,低温胁迫下,各处理的可溶性糖
含量均出现不同程度的上升,说明假连翘叶片在受到低
温胁迫时,能产生较多的可溶性糖来保护机体,减轻伤
害程度,但各处理并没有明显的差异,因此可溶性糖含
量不宜作为不同处理后假连翘耐寒性的鉴定指标。此
外,随着处理温度的降低,假连翘叶片脯氨酸含量呈上
升趋势,在-3℃时,各处理均明显提高了脯氨酸含量,
其中能产生较多脯氨酸的处理为10、20mmol/L甜菜碱
及5mmol/L氯化钙。脯氨酸含量与假连翘耐寒性关系
密切,可作为甜菜碱和氯化钙处理后其耐寒性鉴定的生
理指标,这与鲁金星等[12]的研究结果不一致。
低温胁迫下,植物体内积累大量的自由基,导致膜
脂过氧化水平提高,膜脂成分改变,不饱和指数下降,膜
透性增加,结构和功能改变,从而引发一系列生理生化
变化。低温对植物体内不同酶系统的影响各异[20],植物
受到冷害胁迫时,POD能够与SOD、过氧化氢酶(CAT)
协同作用,清除其体内产生的自由基,使植物提高对低
温胁迫的抵抗能力,保护膜结构的完整性[21],但随着胁
迫温度的进一步降低,超出了植物的耐受范围而使细胞
膜受损,致使酶活性降低。低温胁迫能诱导SOD活性
增加,有效清除自由基[22]。张海英等[23]发现,甜菜碱处
理能够提高黄瓜组织SOD的活性,加强对氧自由基的
清除作用,与丁天等[24]在辣椒上的研究结果一致。POD
是植物体内的一种保护酶,其作用是清除生物体内不断
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·中草药· 北方园艺2016(08):154~159
产生的自由基,维持代谢平衡,POD对各种不良环境十
分敏感,其活性能够在一定程度上反映植物耐寒性的强
弱。H2O2不是自由基,但由于具有强氧化性,也会造成
氧化伤害,而甜菜碱处理可有效减少 H2O2 的积累[25]。
该研究发现,低温胁迫下,各处理假连翘叶片的SOD、
POD活性均呈上升趋势,其中在-3℃时,除10mmol/L
氯化钙处理外,其余处理均使这2个酶的活性显著上
升。此外,还发现,3~0℃时,各处理的氧自由基产生速
率和过氧化氢含量均随温度的降低而上升,但0~-3℃
时,除10、20mmol/L氯化钙和20mmol/L甜菜碱+
10mmol/L氯化钙处理外,其余各处理的这2项指标均
呈下降趋势,这一方面说明当温度从0℃降至-3℃时,
假连翘叶片被严重冻坏,另一方面也说明上述3个处理
对提高假连翘耐寒性的效果较好。
木本植物耐寒性是由许多数量性状控制的多基因
综合作用累积的结果,每一个与耐寒性相关的性状对其
耐寒性均起到一定的作用,但这种作用是微效的[26]。因
此要判断不同处理对提高假连翘耐寒性的效果,需要综
合评判各耐寒生理指标。单一指标具有片面性,通过对
各生理指标进行数量化分析,得到综合指标的平均隶属
度。该研究对8个处理假连翘的7项生理指标进行了
隶属函数法综合分析,得出8个处理假连翘耐寒性的强
弱顺序为T6>T7>T5>T4>T2>T1>T3>CK,0~
-3℃是假连翘严重受伤甚至致死的温度,氯化钙单独处
理及甜菜碱与氯化钙复合处理对提高假连翘耐寒性具有
明显效果。因此,对于园林绿化工作者来说,掌握假连翘
的耐寒性,并了解其对冬季低温响应的进程,在冬季有针
对性的采用氯化钙或甜菜碱+氯化钙复合处理,对亚热带
地区引种假连翘安全过冬具有实际指导意义。
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Physiological Mechanism of Exogenous Betaine and Calcium Chloride on
Improving Cold Tolerance in Duranta repens
ZHANG Yongfu1,MO Liling1,NIU Yanfen1,PENG Shengjing1,WANG Dingkang2,GENG Kaiyou2
(1.School of Agriculture,Kunming University,Kunming,Yunnan 650214;2.Ofice of Science Research,Kunming University,Kunming,
Yunnan 650214)
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北方园艺2016(08):159~163 ·中草药·
第一作者简介:牛凯(1990-),男,硕士研究生,研究方向为植物遗
传。E-mail:daxueyaolan@163.com.
责任作者:陈成彬(1972-),男,博士,副教授,研究方向为植物遗传
学。E-mail:chencb@nankai.edu.cn.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31371249)。
收稿日期:2016-01-07
DOI:10.11937/bfyy.201608043
新疆十种野生药用植物核型分析
牛 凯1,许 正2,丘 佳 丽1,张 力 鹏1,陈 成 彬1
(1.南开大学 生命科学学院,天津300071;2.新疆伊犁州园艺研究所,新疆 伊宁835000)
摘 要:以新疆伊犁新源县的4科10种药用植物为试材,采用植物染色体标本制备的去壁低
渗方法,研究了染色体数目并进行了核型分析。结果表明:大麻(Cannabis sativa L.)2n=20=12m+
8sm、苦豆子(Sophora alopecuroides L.)2n=36=26m+8sm+2st、毛牛蒡(Arctium tomentosum Mil.)
2n=36=6m+28sm+2st、牛蒡(Arctium lappaL.)2n=36=8m+26sm+2st、千叶蓍(Achilea mile-
foliumL.)2n=36=26m+10sm、牛至(Origanum valgare)2n=30=12m+18sm、菊苣(Cichorium inty-
bus L.)2n=18=12m+6sm、新疆鼠尾草(Salvia deserta Schang)2n=14=4m+10sm、草原糙苏
(Phomis protensis Kar)2n=22=12m+6sm+4st、乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fish)2n=16=
6m+10sm,其染色体数目与前人报道一致。千叶蓍(Achilea milefoliumL.)、牛至(Origanum val-
gare)、新疆鼠尾草(Salvia deserta Schang)3种植物为首次报道。
关键词:新疆药用植物;染色体;去壁低渗法
中图分类号:R 282 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2016)08-0159-05
新疆药用植物的资源丰富,地产中草药品种颇多,
仅中草药原植物就达2 014种。中医药是我国民族医药
的瑰宝,越来越受到世界各国的重视,正逐步走向世界,
但是我国大部分药用植物都是野生的,其遗传背景和细
胞学的研究甚少,虽然有关药用植物染色体数目国内外
学者做了大量的研究工作,但对新疆产的药用植物细胞
学研究相对滞后,近年来部分学者也开展了一些研究[1-3]。
现以4科10种采自新疆的药用植物为试验材料,
利用植物染色体标本制备的去壁低渗法,对其染色体进
行计数和核型分析,以期为药用植物的遗传育种、分析
种群间的关系、探索种群间进化发育和演化以及植物细
胞分类学方面提供基础资料。
1 材料与方法
1.1 试验材料
10种新疆药用植物材料大麻(Cannabis sativa L.)、
苦豆子(Sophora alopecuroides L.)、毛牛蒡(Arctium
tomentosum Mil.)、牛蒡(Arctium lappaL.)、千叶蓍
Abstract:Taking the garden greening tree species Duranta repens as experimental material.Through diferent
concentrations of betaine and calcium chloride treatment,relative conductance,the contents of soluble sugar and proline,
the activities of superoxide dismutase(SOD)and peroxidase(POD),oxygen free radical generation rate and hydrogen
peroxide(H2O2)content were investigated on four diferent temperature conditions from -3℃to 6℃.The results
showed that the relative conductance,proline content,POD activity of eight treatments increased to varying degrees with
the lowering of the temperature.Overal change trend of the soluble sugar content also increased.The SOD of al
treatments activity increased first and then declined.In addition to-3℃,the oxygen free radical production rate and
hydrogen peroxide content of each treatment also showed a trend of first increasing and then decreasing.The physiological
indexes with close relation to the cold resistance of the eight treatments were relative conductance,proline content and
oxygen free radical production rate.By the comprehensive evaluation with subordinate function,20mmol/L calcium
chloride and 20mmol/L betaine+10mmol/L calcium chloride treatments had the better efect on cold resistance of
Duranta repens and the study for garden plant conservation could provide a theoretical guidance.
Keywords:Duranta repens;betaine;calcium chloride;low temperature stress;cold resistance;physiological index
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