全 文 ：第 35卷 第 3期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.35 No.3
2007年 3月 JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITY Mar.2007
K+对低温胁迫下紫椴叶片生理指标的影响 1)
　　　　　　　　　　　王恩姮　陈祥伟　　　杨金英
(东北林业大学 ,哈尔滨 , 150040)　　　　(沈阳炮兵学院)
　　摘　要　采用质量分数分别为 50%、 100%、150%、200%和 250%的 K+溶液处理 2年生紫椴幼苗 , 在(-10±
1)℃低温条件下分别处理 2、4、6、8、10h, 测定和分析其质膜相对透性 、丙二醛(MDA)、可溶性糖及游离脯氨酸含
量的变化 , 旨在探讨提高紫椴抗寒性的钾的最佳浓度范围。研究结果表明:不同质量分数的 K+处理对紫椴幼苗
叶片的 MDA和游离脯氨酸的含量无规律性影响 , 但对相对电导率和可溶性糖含量产生了明显的调节作用 ,提高
了紫椴幼苗对低温胁迫的抗性。可以认为 , 质量分数为 250%的 K+对紫椴抵抗低温胁迫的效果最佳。
关键词　紫椴;低温;胁迫;K+;生理指标
分类号　S792.36;Q945.78EffectofK+ConcentrationonPhysiologicalIndexesofTiliaamurensunderLowTemperatureStress/WangEn-
heng, ChenXiangwei(ForestryColegeofNortheastForestryUniversity, Harbin150040, P.R.China);YangJinying(She-
nyangArtilleryCollege)//JournalofNortheastForestryUniversity.-2007, 35(3).-1～ 2
2-year-oldTiliaamurensseedlingsweretreatedwithdiferentconcentrationsofkaliumion(50%, 100%, 150%,
200%, 250%)aimingtoapproachtheoptimalconcentrationrangeforimprovingthecoldresistanceofseedlings.The
changesofdifferentphysiologicalindexesofT.amurensseedlings, suchastherelativeosmosisofprotoplasmmembrane,
contentsofMAD, solublesugaranddissociativeproline, weredetectedunderlowtemperatureconditions(around-10
degreeC)after2, 4, 6, 8and10 hoursoftreatment, respectively.ResultsshowthatthecontentsofMDAanddissociative
prolineexhibitirregularchanges, whiletherelativeosmosisofprotoplasmmembraneandthecontentofsolublesugarpres-entsignificantvariationsunderdiferentK+treatments, whichdemonstratesthattheresistanceofT.amurensseedlingsto
lowtemperaturestressisimproved.TheseedlingstreatedwithK+ataconcentrationof250%havehighcold-resistances.
Keywords　Tiliaamurens;Lowtemperaturestress;K+;Physiologicalindexes
　　在培育紫椴人工林过程中发现 , 霜冻是抑制紫椴成活与
幼树生长的主要原因 ,常常给林业生产带来巨大损失 [ 1] 。有
报道认为 [ 2] , K+可以显著提高植物的抗冻性 , 但相关研究对
象多为农作物和其它草本植物。邹国元等 [ 3]以玉米作为试
验材料研究了钾对植物抗冻性的影响 ,认为冷害是一种特殊
的水分胁迫 , 高浓度的 K+能使原生质胶体保持较高的水化
度和粘滞性 , 利于保存叶片水分 ,可以减少细胞中离子及水分
的外渗 , 使叶片萎蔫率下降 , 提高植物的抗性。游明鸿 [ 4]在
研究钾肥对野生假俭草抗寒性影响的过程中也发现 , K+可以
有效降低叶片外渗液的相对电导率 ,平衡质膜相对透性 , 显著
提高超氧化歧化酶(SOD)的活性 , 从而增强野生假俭草抵抗
低温胁迫的能力。笔者旨在阐述低温下 K+对紫椴叶片生理
指标的影响 , 探讨提高紫椴抗寒性 K+的最佳浓度范围 , 为深
入研究 K+在木本植物抗寒中的作用提供理论依据。
1　材料与方法
试验材料:供试紫椴幼苗来自东北林业大学老山人工林
实验站 2年生实生苗。用质量分数为 3%的硫酸亚铁对河沙
消毒 , 之后将河沙装入直径为 20cm的塑料花盆中 ,至盆沿 2
cm左右。将紫椴幼苗用清水冲洗干净 ,栽入花盆中 , 每盆栽
3棵 ,温室中培养 。每种处理重复 6次。
标准营养液配置:采用标准营养液 , 其中大量元素采用
1)黑龙江省重大攻关课题(GA02B601)资助。
第一作者简介:王恩姮 ,女 , 1982年 4月生 ,东北林业大学林学
院 ,硕士研究生。
收稿日期:2006年 9月 23日。
责任编辑:张建华。
Hoagland及 Snyder溶液配方 [ 5]:KNO3质量浓度为 0.506 g/
L, Ca(NO3)2质量浓度为 1.18 g/L, MgSO4· 7H2O质量浓度
为 0.693g/L, KH2PO4质量浓度为 0.136 g/L, 1mL质量分数
为 0.5%的酒石酸铁溶液;微量元素溶液采用 Arnon微量元素
溶液配方 [ 6]:H3BO3质量浓度为 2.86mg/L, CuSO4· 5H2O为
0.08mg/L, ZnSO4· 7H2O为 0.22 mg/L, MnCl2· 4H2O为 1.81
mg/L, H2MoO· 4H2O为 0.09mg/L。
质量分数为 100%的 K+标准溶液作为对照 , 另外配置质
量分数分别为 50%、150%、 200%、250%的K+营养液 ,共 5种
处理。
处理方法:在温室中 ,用 5种质量分数的营养液分别处理
紫椴幼苗 , 每种处理重复 6次。各处理每天浇营养液 100mL,
3个月后 , 将经过不同浓度营养液培育的紫椴幼苗从温室中
取出 ,放入冰柜中 -(10±1)℃分别处理 2、4、6、 8、10h[ 7] 。按
时取出 , 测定紫椴幼苗叶片的相对电导率 、丙二醛 、可溶性糖
和游离脯氨酸的含量。
生理指标测定:质膜相对透性以相对电导率表示 ,采用电
导法测定 [ 8];丙二醛含量的测定采用磷酸缓冲液的方法 [ 8] 135;
可溶性糖含量采用蒽酮试剂法测定 [ 9];游离脯氨酸含量采用
磺基水杨酸法测定 [ 10]。
2　结果与分析
2.1　K+对紫椴叶片电导率的影响
从表 1中可以看出 ,不同质量分数的 K+处理条件下 , 紫
椴叶片的相对电导率随着冰冻时间的延长呈现出先微降然后
逐渐升高的趋势。 从降低幅度看 , 高浓度的 K+对于降低紫
椴幼苗相对电导率即降低质膜透性效果明显 , 而且即使在长
时间的胁迫条件下 , 电导率都维持在一定水平 , 说明 K+对抵
抗寒害具有较强的作用 , 可以保护细胞膜的相对透性 , 减少细
胞内容物外漏 , 使细胞免遭低温冰冻的进一步危害 , 有效提高
紫椴幼苗抵抗低温的能力。
表 1　不同冰冻时间及 K+处理下紫椴叶片的相对电导率 %　
K+的质量分数% 冰冻处理时间
2h 4h 6h 8h 10h
50(1组) 73.82 73.92 73.59 73.37 73.26
100(2组) 65.04 64.60 64.85 65.33 65.43
150(3组) 24.47 24.07 24.14 24.28 24.32
200(4组) 20.92 21.04 21.11 21.11 21.23
250(5组) 18.98 18.86 18.82 18.17 19.61
2.2　K+对紫椴叶片丙二醛含量的影响
低温胁迫下 , 不同质量分数的 K+处理对紫椴幼苗叶片
MDA含量的影响不大(表 2),无论是从冰冻处理时间序列上
还是从 K+浓度梯度上分析 , 均无明显规律性。但 MDA含量
在回升之后 , 较胁迫初期低 ,这说明在较长的低温胁迫下 , K+
对紫椴叶片细胞的作用力时间较长。主要原因在于:在冰冻
初期 , 由于植物突然遭受低温危害 ,体内正常代谢活动遭到破
坏 , 使超氧化歧化酶(SOD)活性降低 ,当体内氧自由基的平衡
遭到破坏 、自由基的累积超过一定阈值时 , 就会发生过氧化作
用 , 破坏质膜结构 , 导致 MDA含量增加。随着冰冻时间的延
长 , 由于 K+的存在 , 使细胞内容物浓度增加 , 促进原生质胶
体的水合作用 , 进而加速了酶的合成与活化 , 使细胞代谢功能
趋于正常。但是低温冰冻时间过长 , 细胞还是无法抵御这种
外来的胁迫危害 , 细胞结构和功能遭受严重破坏 , MDA含量
又出现回升。
　　表 2　不同冰冻时间 、K+处理下紫椴叶片的丙二醛含量 nmol· L-1　
K+的质量分数% 冰冻处理时间
2h 4h 6h 8h 10h
50(1组) 1.91 1.56 1.52 0.80 1.66
100(2组) 1.70 1.65 1.99 1.89 1.31
150(3组) 1.16 1.63 1.33 1.27 1.10
200(4组) 1.63 1.69 1.73 1.32 1.48
250(5组) 2.38 2.48 1.62 1.56 1.38
2.3　K+对紫椴幼苗可溶性糖含量的影响
不同质量分数的 K+处理对紫椴幼苗可溶性糖含量的影
响显著 , 即随着冰冻时间的延长 ,可溶性糖含量呈现初期增加
然后减少并趋于稳定的变化趋势(表 3)。在胁迫初期可溶性
糖含量较高 , 可增强原生质胶体的水合作用 , 减少细胞内自由
水的含量 , 避免细胞内结冰 ,对原生质起保护作用 , 随后含量
减少 , 说明随着冰冻时间的延长 ,植株无法维持可溶性糖的积
累。但各质量分数的 K+处理对于可溶性糖含量的累积都起
到了促进作用 , 至胁迫 10h后仍然高于胁迫前的水平。 说明
K+确实能够显著增强幼苗的抗寒能力。
　　　　表 3　不同冰冻时间 、K+处理下紫椴幼苗的可溶性糖含量 %　
K+的质量
分数%
冰冻处理时间
0 2h 4h 6h 8h 10h
50(1组) 15.42 28.36 41.52 25.12 20.99 18.28
100(2组) 14.68 19.75 16.68 16.82 16.37 16.74
150(3组) 16.13 41.11 38.04 36.09 34.94 34.52
200(4组) 15.98 36.09 41.81 39.87 34.26 35.01
250(5组) 15.04 25.18 41.52 41.64 41.52 40.36
2.4　K+处理对紫椴幼苗游离脯氨酸含量的影响
各种质量分数的 K+处理对紫椴幼苗游离脯氨酸含量影
响不大 ,与胁迫前的游离脯氨酸水平没有差别 ,并且各组之间
差异不显著(表 4)。说明 K+对脯氨酸的积累并没有产生作
用 ,游离脯氨酸这一指标在 K+处理中不能用来衡量紫椴幼
苗抗寒性的指标。
　　表 4　不同冰冻时间 、K+处理下紫椴幼苗游离脯氨酸含量 μg· g-1　
K+的质量
分数%
冰冻处理时间
0 2h 4h 6h 8h 10h
50(1组) 162 174 165 164 167 166
100(2组) 161 168 161 167 163 157
150(3组) 164 175 168 166 167 169
200(4组) 162 172 170 165 159 159
250(5组) 165 173 186 161 172 168
3　结论
低温胁迫后 , 紫椴幼苗水分运输能力明显下降 ,将直接影
响到养分的吸收 , 一定程度上抑制了紫椴幼苗对 K+的吸收
及在植物体内的移动。 但随着施 K+量的增加 , 质膜相对透
性 、可溶性糖含量均对抗寒表现出积极的变化 , 反映了 K+在
低温胁迫下的渗透调节作用。说明在低温胁迫下施钾有利于
改善植株的水分状况 , 保存叶片中的水分 ,减少细胞中离子的
外渗 ,使叶片的萎蔫率下降 ,提高植物的抗寒性。
不同质量分数的 K+处理能够降低紫椴幼苗叶片的相对
电导率 ,且随 K+的质量分数的增加而显著降低。不同质量
分数的 K+处理对紫椴幼苗叶片 MDA含量的影响不显著 , 但
在较长的低温胁迫下 , K+对紫椴叶片细胞仍有保护作用。
K+对可溶性糖的积累具有很大的促进作用 ,并能够使其保持
稳定的水平 , 进而提高其抗性。 K+对紫椴幼苗脯氨酸的积累
并没有明显的促进作用 , 游离脯氨酸这一指标不适合检测
K+处理后的紫椴幼苗的抗寒性。 综合电导率 、丙二醛
(MDA)含量 、可溶性糖含量 、游离脯氨酸四个指标 , 可以认为
质量分数为 250%的 K+对紫椴抵抗低温胁迫的效果最佳。
参　考　文　献
[ 1] 　陈祥伟 ,张 羽 ,马洪波.紫椴 、水曲柳人工幼林霜冻发生与控制
研究 [ J] .应用生态学报 , 2000, 11(6):809-813.
[ 2] 　BeaucorpsGD, LeymomnieJP.钾素与作物健康———钾与作物
抗霜冻 [ M] .谢建昌 , 范钦桢 , 郑文钦 , 译.南京:江苏科学技术
出版社 , 1989:29-37.
[ 3] 　邹国元 , 杨志福 ,李晓林.低温下钾在植物水分调节中的作用
[ J] .中国农业大学学报, 1999, 4(1):21-25.
[ 4] 　游明鸿.K肥对野生假俭草抗寒性及坪用价值的影响 [ D] .成
都:四川农业大学动物科技学院 , 2003.
[ 5] 　郭世荣.无土栽培学 [ M] .北京:中国农业大学出版社 , 2003.
[ 6] 　中国医学科学院药用植物资源开发研究所.中国药用植物栽培
学 [ M] .北京:农业出版社 , 1991.
[ 7] 　王红梅 ,杨金英 , 张学政 ,等.Ca2+对低温胁迫下水曲柳叶片生
理指标的影响 [ J] .东北林业大学学报 , 2004, 32(4):14-15.
[ 8] 　朱广廉 ,钟海文 ,张爱琴.植物生理实验 [ M].北京:北京大学出
版社 , 1990.
[ 9] 　王晶英 ,敖红 ,张杰 ,等.植物生理生化实验技术与原理 [ M].哈
尔滨:东北林业大学出版社 , 2003.
[ 10] 　汤章城.现代植物生理学实验指南 [ M] .北京:科学出版社 ,
1999.
2 　　　　　　　　　　　东　北　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　　第 35卷