全 文 ：温度对蒙古扁桃及柄扁桃呼吸代谢的影响
王晓霞 1, 2 ,余伟莅 1＊ ,李钢铁2 ,李娜荷芽 2 ,武 玮 3　(1.内蒙古林业科学研究院 ,内蒙古呼和浩特 010010;2.内蒙古农业大学
生态环境学院 ,内蒙古呼和浩特 010010;3.陕西省渭南市临渭区林业工作站 ,陕西渭南 714000)
摘要　[目的 ] 研究温度对蒙古扁桃及柄扁桃呼吸代谢的影响。 [方法 ]用多池差示扫描量热仪(CSC4100)分别在 10、15、20、25、30、35
℃下测量蒙古扁桃和柄扁桃的呼吸速率和新陈代谢过程的热量散失率。在此基础上 ,根据Lee.D.Hansen等的生长 -呼吸数学模型 ,
计算不同温度下植物种的呼吸底物碳转化效率及其特殊生长速率 ,从而预测适宜其生长的温度范围和最佳温度值。 [结果 ]结果表明 ,
在所测定的范围内 ,随温度变化蒙古扁桃和柄扁桃的底物碳转化效率为常数 ,分别为 0.55、0.57;适宜蒙古扁桃生长的温度范围为 14～
34℃,最适生长温度为 25℃,适宜柄扁桃生长的温度范围为 13～ 33℃,最适生长温度为 24℃。 [结论]为不同地区引种和栽培蒙古扁
桃和柄扁桃提供植物生理学方面的依据 ,使树种资源得到更合理的开发和利用 ,为今后的生产应用提供理论参考。
关键词　蒙古扁桃;柄扁桃;量热法;底物碳转化效率;特殊生长速率
中图分类号　S718.43　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)04-01434-03
EffectsofEnvironmentalTemperatureonRespirationMetabolismofAmygdalusmongolicaMaxim.andAmygdaluspedunculataPal.
WANGXiao-xiaetal　(ColegeofEcologyandEnvironment, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Hohhot, InnerMongolia010010)
Abstract　 [ Objective] TheresearchaimedtostudytheeffectsofenvironmentaltemperatureonrespirationmetasbolismofAmygdalusmon-
golicaMaxim.andAmygdaluspedunculataPall.[ Method] Metabolicheat(Rq)andrespiratoryrates(Rco2)ofAmygdalusmongolicaMax-im.andAmygdaluspedunculataPal.weredeterminedbyCSC4100at10, 15, 20, 25, 30and35℃.BasedonLee.D.Hansengrowth-res-
pirationmodel, thesubstratecarbonconversioneficiencyandthespecificgrowthratesunderdiferenttemperatureswerecalculated.Then, the
adaptedgrowthtemperaturescopesandtheoptimalgrowthtemperatureswerepredicted.[ Result] Theresultsshowedthatthesubstratecarbon
conversioneficiencyofAmygdalusmongolicaMaxim.andAmygdaluspedunculataPal.wasalaconstant, was0.55, 0.57respectively.The
adaptedgrowthtemperaturescopeofAmygdalusmongolicaMaxim.andAmygdaluspedunculataPal.was14-24, 13-33 ℃respectively.
TheoptimalgrowthtemperatureofAmygdalusmongolicaMaxim.andAmygdaluspedunculataPal.was25, 24 ℃.[ Conclusion] Thestudy
canprovidetheplantphysiologicalbasisfortheintroductionandcultivationofAmygdalusmongolicaMaxim.andAmygdaluspedunculataPal.
indifferentdistricts, todevelopandutilizereasonablytheplantspeciesresources, andprovidetheoreticalreferenceforproductionandapplica-
tioninfuture.
Keywords　AmygdalusmongolicaMaxim.;AmygdaluspedunculataPal.;Calorimetry;Substratecarbonconversionefficiency;Specific
growthrate
基金项目　国家 “十一五 ”科技支撑项目(2006BAD26B05)。
作者简介　王晓霞(1982-),女 ,内蒙古呼和浩特人 ,硕士研究生 ,研究
方向:荒漠化防治。 ＊通讯作者 , 副研究员 , E-mail:yuwei-
li2005fqz@ 163.com。
收稿日期　 2008-11-24
　　蒙古扁桃 (AmygdalusmongolicaMaxim.)和柄扁桃
(AmygdaluspedunculataPal.)同属蔷薇科(Rosaceae)桃属
(Amygdalus)扁桃亚属(subg.Amygdalus)灌木 [ 1] 。这 2种植
物在长期的进化过程中其遗传和生理代谢机能已经完全适
应了其生境条件 ,分别形成了旱生和中旱生的遗传生理特
点 [ 1-2] 。蒙古扁桃是蒙古高原古老残遗植物;生于荒漠区和
荒漠草原区的低山丘陵坡麓 、石质坡地及干河床 ,为这些地
区的景观植物;柄扁桃主要生于干草原及荒漠草原地带 [ 2] 。
这 2个树种不但能防风固沙和保持水土 [ 3] ,而且还是荒漠和
荒漠草原地区的优良灌木饲料 [ 4] 。
在内蒙古境内 ,蒙古扁桃主要产于阿拉善荒漠区 ,柄扁
桃主要产于锡林郭勒盟荒漠草原地带 [ 2] 。蒙古扁桃分布区
海拔 900 ～ 2 400 m,最高气温 39.3 ℃,最低气温 -35.6
℃[ 5] ;柄扁桃分布区海拔 1 200～ 1 300 m,最高气温 37.6℃,
最低气温 -32.7 ℃[ 6] 。目前 ,有关蒙古扁桃和柄扁桃呼吸代
谢及生长速率对温度的响应机制尚不明确。为此 ,笔者研究
它们呼吸代谢对温度的响应规律 ,旨在为在不同地区的引种
和栽培提供植物生理学方面的依据 ,使树种资源得到更合理
的开发和利用 ,为今后的生产应用提供理论参考。
1　材料与方法
1.1　材料　蒙古扁桃种子 ,采自内蒙古巴彦淖尔市磴口县
蒙古扁桃自然居群;柄扁桃 ,采自内蒙古锡林郭勒盟苏尼特
右旗天然柄扁桃灌木林。将收集到的种子播种在土壤条件
一致的营养钵内 ,在温室中采用相同的管理措施 ,培养 40 d
左右 ,待小苗长到 10 ～ 15 cm时 ,剪取其顶部生长旺盛带叶
的小嫩枝作为测定用材料。
1.2　方法　采用量热法(Calorimetry)测定。使用的试验仪
器为美国 CalorimetrySciencesCorporation生产的多池差示扫
描量热仪(Multi-celDiferentialScanningCalorimeter),型号
为 CSC4100。
根据植物在原生境的生长温度 ,将仪器测定的温度范围
设定为 10 ～ 35 ℃。测定分为低温和高温 2个过程 ,试验的
温度梯度设定为 5℃,低温测定时称量鲜重约 110 ～ 120 mg;
高温测定时称量材料鲜重约 70 ～ 80 mg[ 7] 。低温是从 20 ℃
开始依次降低 5 ℃,直至 10 ℃;高温是从 20 ℃开始依次升
高 5 ℃,直至 35℃。极端高温或低温会对植物呼吸代谢产
生胁迫 ,甚至导致植物组织遭到破坏 ,而这样循序渐进的温
度试验过程可以避免此种情况发生后干扰其他温度下的测
定结果 ,同时让植物组织对温度有一个逐渐适应的过程 ,符
合自然生长的温度环境 [ 8] 。
具体步骤:将量热仪温度设定为 20 ℃,将试验材料放入量
热仪安瓿中 ,测定 25～ 30min,使热量达到平衡;将盛有 40 μl
0.4mol/LNaOH溶液的敞口小玻璃瓶放入安瓿中 ,再测定 25 ～
30min,此时测定的热率是代谢热释放率(Rq)和碳酸盐形成
释放的热率之和;打开样品安瓿 ,取出盛有 NaOH的小瓶 ,继
续测定 25 ～ 30 min,完成 20℃的测定。第 1次和第 3次测定
的代谢热释放率的均值即为代谢热释放率 Rq(μW或 μJ/s)。
责任编辑　姜丽　责任校对　刘祖尚安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(4):1434-1436
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.04.112
均值可以修正测定期间由于时间变化而导致热率的微小变
化 [ 8] ,用第 2次有 NaOH时的代谢热释放率减去这个均值
(得到碳酸盐形成的热释放率)。再除以 108.5μJ/nmol即得
CO2的产出率 Rco2(呼吸速率 , nmol/s)。
改变温度值 ,进行另一温度值下的测定 ,在每个恒定温度
下重复上述测定步骤。完成全部测定后将安瓿中的试验材料
放入真空烘箱 ,在 70～ 80℃下烘 24h之后 ,称量每个安瓿中试
验材料的干重(DW)。用代谢热释放率 Rq和 CO2产出率 Rco2
除以干重即得单位干重量的代谢热释放率 Rq(μW/mgDW)和
CO2的产出率 Rco2nmol/(s·mgDW)。按照上述步骤完成柄
扁桃材料的测定。每种材料重复测定 5次。
2　结果与分析
2.1　Rq随温度的变化情况　由图 1可知 ,随着温度的升
高 ,蒙古扁桃和柄扁桃的 Rq逐渐增加。在 10 ～ 25 ℃时增大
较为迅速 , 25℃以后增加趋势变缓 。虽然 2个品种的变化趋
势基本相同 ,但变幅略有差异。 10 ～ 29 ℃时柄扁桃 Rq较蒙
古扁桃高一些 , 29 ～ 35 ℃时柄扁桃 Rq比蒙古扁桃低。
图 1　代谢热速率 Rq随温度变化曲线
Fig.1　MetabolicheatrateRqchangeatdiferenttemperatures
2.2　Rco2随温度的变化情况　由图 2可知 ,在 10 ～ 25 ℃
时 ,蒙古扁桃和柄扁桃的 Rco2随温度升高增加 ,在 25 ℃时
Rco2值达到最大;在 25 ～ 35 ℃时 ,随着温度的升高 Rco2逐
渐降低 。在 10 ～ 28℃时柄扁桃Rco2比蒙古扁桃高 ,在 28 ～
35 ℃时柄扁桃 Rco2比蒙古扁桃低。
图 2　CO2产出率随温度变化曲线
Fig.2　CO2 outputratechangeatdifferenttemperatures
2.3　底物碳的转化效率(ε)随温度变化情况　为了确定底
物碳转化效率是否随温度变化而变化 ,以代谢热释放率 Rq
为横坐标变量 ,以 CO2产出率(Rco2)为纵坐标变量作散点
图 ,对 Rq和 Rco2测定结果进行线性拟合 ,见图 3。 10、15、
20、25、30、35℃下 Rq和 Rco2的相关关系见表 1。
图 3　代谢热释放 Rq与 CO2产出率Rco2的线性关系
Fig.3　ThelinearrelationshipbetweenRqandRco2
表 1　Rq和 Rco2线性关系拟合结果
Table1　ImitatingresultsoflinearrelationshipbetweenRqandRco2
植物种Variety 产地Origin Rq/Rco2kJ/mol
截距 Rco2 ×10-3nmol/(s· mgDW)InterceptRco2
相关系数 R2Corelativecoeficient
底物碳转化效率∥εSubstratecarbontransformeficiency
蒙古扁桃 AmygdalusmongolicaMaxim. 巴彦淖尔市磴口县 298±19 -1.1±2.0 0.992 2 0.55
柄扁桃 AmygdaluspedunculataPal. 锡林郭勒盟苏尼特右旗 266±13 -3.4±1.9 0.995 2 0.57
　注:计算 ε时 , ΔHco2 =-470kJ/Cmol, ΔHB=30kJ/Cmol。
　Note:Inthecalculationofε, ΔHco2 =-470kJ/Cmol, ΔHB=30kJ/Cmol.
　　由表 1可知 ,蒙古扁桃和柄扁桃 Rq和 Rco2呈线性正相
关 ,相关关系很紧密。 Rco2截距值几乎为 0,所以 Rq/Rco2值
在测定温度范围内是一个常数 ,也就是说蒙古扁桃和柄扁桃
的转化效率 ε不受温度的影响。
2.4　特殊生长速率 RSG随温度变化情况　由图 4可知 ,蒙古
扁桃和柄扁桃的 RSG随温度变化趋势相同 。蒙古扁桃的峰值
出现在 25 ℃,柄扁桃的出现在 24 ℃。在 10 ～ 25 ℃时 ,蒙古
扁桃的 RSG随着温度的升高逐渐增加 , 25 ℃以后随着温度的
升高逐渐降低。柄扁桃的 RSG在 10 ～ 24 ℃时随着温度的升
高逐渐增加 , 24 ℃以后随着温度的升高逐渐降低。在 13 ～ 29
℃时 ,柄扁桃的 RSG比蒙古扁桃高 ,在 29 ～ 35 ℃时 ,柄扁桃的
特殊生长速率快速下降 。
蒙古扁桃和柄扁桃的 RSG出现峰值时的温度值很接近 ,
柄扁桃的 RSG峰值高于蒙古扁桃。适宜蒙古扁桃生长的温度
为 25℃,生长的温度范围在 14 ～ 34℃;适宜柄扁桃生长的温
度为 24℃,生长温度范围在 13 ～33℃。
·1435·37卷 4期　　　　　　　　　　　　　　　　王晓霞等　温度对蒙古扁桃及柄扁桃呼吸代谢的影响
图 4　特殊生长速率 ΔHBRSG随温度变化曲线
Fig.4　SpecificgrowthrateΔHBRSG changeatdifferenttemperatures
3　结论与讨论
(1)在所测定的温度范围内随温度的变化蒙古扁桃和柄
扁桃的 ε是一个常数 ,蒙古扁桃的 ε为 0.55,柄扁桃的为
0.57。
(2)蒙古扁桃和柄扁桃的生长温度范围非常接近 ,蒙古
扁桃比柄扁桃更适合在相对较温暖的环境中生长 。适宜蒙
古扁桃生长的温度范围在 14 ～ 34 ℃,适宜生长温度约为 25
℃;适宜柄扁桃生长的温度范围在 13 ～ 33 ℃,适宜生长温度
约为 24 ℃。
(3)特殊生长速率与 Rco2和 ε的积呈正比 。柄扁桃的 ε
高于蒙古扁桃 。当温度在 13 ～29℃时 ,柄扁桃的特殊生长速
率较高 ,是因为其 ε高 ,同时其呼吸速率也大。当温度在 29 ～
35℃时 ,柄扁桃的特殊生长速率明显低于蒙古扁桃 ,这是因
为在 ε不变的情况下 ,生长速率的下降是由其呼吸速率 Rco2
的降低导致的 。
(4)仅考虑温度值 ,其他影响因素相同时 ,柄扁桃的底物
碳转化率(包括效率和速率)高于蒙古扁桃 ,形成结构物质碳
较多 ,因此柄扁桃的生长快于蒙古扁桃。但植物的生长速率
是由多方面因素(包括水分 、矿物质等)决定的 ,该文仅从温
度值方面对蒙古扁桃和柄扁桃进行了研究测定 ,其他因素的
影响有待于进一步研究 。
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(上接第 1427页)
麻产量提高最多可达到 13.93%,最少也有 5.21%;麻叶产
量提高最多达到 21.72%,最少也有 17.02%;麻骨产量提
高最多可达到 24.16%,最少也有 21.58%。从这些数据可
以看出 ,施用叶面肥 ,可以显著提高产量 ,提高农民收入。
3　结论
腐植酸类叶面肥是一种有机肥料 ,也是对土壤没有污
染的绿色肥料。通过试验示范 ,腐植酸叶面肥对促进作物
根系生长 、茎叶生长 、增加麻纤维产量等方面都有良好的效
果 ,深受广大农民消费者的青睐 ,具有广阔的市场应用前
景 ,但其增产机制 、吸收和作物体内转化机制和效率等方面
有待于进一步的深入研究 。
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·1436· 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年