全 文 ：西北农业学报　2009 , 18(4):181-184 , 196
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
不同光照条件下八角金盘的抗寒性＊
付文奇1 ,马延康1 ,王亚玲1 ,尹　华2
(1.陕西省西安植物园 ,陕西西安　710061;2.陕西省林业厅 ,陕西西安　710082)
摘　要:连续 2 a对生长在全光 、半荫 、全荫 3 种生境下的八角金盘在越冬期间植物体内的 SOD、POD、CAT
含量进行了连续测定。结果表明 , SOD含量在一定范围内随种及种源抗寒性的减弱而升高。在急速降温时 ,
植物体内的保护酶含量会出现短时间的下降 ,但很快会出现适应性的升高 , 形态上表现为叶片在急速降温中
出现水渍状冻伤 ,叶片呈半透明状态 , 但在温度回升之后 , 叶片即可恢复正常。 SOD对低温表现的最为敏感 ,
POD 次之 , CAT 与植物抗寒性的关系表现不明显。综合测定指标与田间观察结果显示 , 不同生境下八角金
盘的抗寒性强弱依次为:半荫八角金盘>全光八角金盘>全荫八角金盘。光照可能不仅影响植物的生长量 ,
还影响植物体内保护性酶的活性。 SOD 和 POD 含量可作为植物抗寒性生理指标 , 指导常绿植物的引种工
作。
关键词:八角金盘;不同生境;SOD;POD;CA T;抗寒指标
中图分类号:Q945.78　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1004-1389(2009)04-0181-04
Cold-resistance of Fatsia j aponica in Different Light Conditions
FU Wenqi1 ,M A Yankang1 ,WANG Yaling1 and YIN H ua2
(1 Xi an Botanical Garden of S haanxi Province , Xi an Shaanxi　710061 , China;
2.Fo rest ry Department of S haan xi Province , Xi an Shaanxi　710082 , Chin a)
Abstract:SOD ,POD , CA T of Fatsia japonica plant living had been determined through the winter fo r
tw o consecutive years , which grow in the habitats of full illumination , half shade , and full shade.The
result indicated that the content of SOD increases wi th i ts cold resistance decreasing w ithin certain
range , and while the temperature decreasing rapidly , the content o f pro tect ive enzyme in vivo decrease
fo r a short time , and wi ll present compatible elevation soon , the leaves w ill appear f ro stbi te of w ater-
damaged shape wi th the temperature decreasing rapidly .The leaves appear t ranslucent , and restore
no rmally af ter the temperature increasing .SOD is most sensi tive to low temperature , POD takes sec-
ond place , and there is no rema rkable relat ionship betw een the content of CAT and the co ld resist-
ance.The synthesis of the determination target and the field observed result show ed that the cold re-
sistance of Fatsia japonica grow ing in the dif fe rent habi tat:semi-shade >enti re light>full shade.Il-
lumination po ssibly no t only inf luence the g row th quanti ty o f plant , but also affects the activeness of
pro tective enzyme in vivo.The content o f SOD and POD can be used as phy siolo gical index of cold-re-
sistance of Fatsia japonica , and can be used to guide the int roduction of everg reen plants.
Key words:Fatsia japonica;Dif ferent habitat;SOD;POD;CA T ;Index o f co ld-re sistance
　　过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CA T)和超
氧化物歧化酶(SOD)共同组成的保护酶系统 ,可
以清除细胞在受冻害等逆境胁迫时产生的活化
氧 ,避免自由基对细胞膜脂产生的过氧化破坏。
＊收稿日期:2008-11-05　　修回日期:2009-02-07
基金项目:陕西省科学院科技攻关项目(2008K-07);西安市科技局科技攻关项目(NG200025)资助。
作者简介:付文奇(1978-),助研 ,陕西周至人 ,主要从事植物栽培研究。 E-mai l:fuw enqi114@sohu.com
在冬季低温条件下 , SOD 、POD 、CA T 的活性大小
可以作为鉴定植物抗寒性的生理指标 ,活性越高 ,
表明植物对逆境的抵抗能力越强。目前对植物的
抗寒性研究主要以经济作物为主[ 1-5] ,常绿园林植
物较少。
八角金盘(Fatsia japonica)系五加科(Ara-
liaceae)八角金盘属(Fatsia)常绿小乔木或灌木 ,
原产台湾 、日本 ,为优良的观叶树种 ,广泛应用于
热带 、亚热带地区园林绿化中 。西安植物园经 6 a
的露地栽培 , 生长良好 ,可安全渡过西安地区
-15℃的低温 ,无任何冻害迹象 。为探讨原产热
带的常绿植物在北方露地栽培中的抗寒机理 ,本
文以西安园林中应用多年适应性较好的常绿阔叶
植物正木 Euonymus japonicus 为对照 ,连续 2 a
在冬季测定了露地不同光照条件下(全光 、半荫 、
全荫)八角金盘保护性酶(POD 、SOD 、CA T)活性
的动态变化规律 ,探讨了不同生境下 ,该种植物的
抗寒性及抗寒生理基础 ,为八角金盘在西安的绿
化美化应用 、严冬添绿提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　材 料
以西安植物园露地栽培在不同生境下的八角
金盘做为试验材料 ,全光生境为周围 2 ～ 3 m 内
没有植物遮荫 ,半荫生境为东邻乔木(玉兰)栽植 ,
全荫生境为在乔木林下生长的植株 ,以下简称全
光八角金盘(FI)、半荫八角金盘(HS)、全荫八角
金盘(FS)。以露地栽培的正木作为对照植物
(CK)。
1.2　方法
1.2.1　取样方法　选择健壮 、生长状况基本一致
的植株 5株为样株 ,从每年 10月 1日开始每 2周
采样一次 ,取植株中部外观良好 、形态完整的叶片
3片 。同时 ,记录当年初冬到翌年初春时田间温
度 ,以采样前 5 d 的平均最低温度做为当次采样
的最低温度(LT)。如遇到寒流降温天气 ,第二天
增加采样次数。
1.2.2　测定方法　超氧化物歧化酶(SOD)、过氧
化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)提取时所需的
新鲜叶片分别为0.5 、1和 2.5 g ,提取过程与酶活
性的测定参照张志良的方法[ 6] 。SOD以 NBT 光
化反应 50%抑制率所需酶量作为一个酶活单位 ,
POD以每分钟氧化 1 μmo l愈创木酚作为一个酶
活单位 ,CA T 以每分钟减少1 μmol H2O2 作为一
个酶活单位。每种酶的测定至少重复 3次 ,取其
平均值 。数据采用 SPSS13.0软件进行 t-检验(P
=0.05)。
2　结果与分析
2.1　冬季 SOD活性变化
随着气温的改变 ,八角金盘叶片的 SOD活性
有较明显变化(图 1 ,2)。2003年 9月 26至 11月
25日间 ,气温从 17.2℃迅速下降到-3.6℃,日降
幅达到 0.35 ℃/d。金盘 、半荫八角金盘叶片的
SOD活性呈现出快速增长 ,明显高于正木的 SOD
活性增长速度 ,表明在全光生境与半荫生境下 ,八
角金盘对气温降低有较快的响应能力。全荫八角
金盘的 SOD活性表现出一个先快速下降 ,后迅速
提高的过程 ,表明全荫生境尽管不影响八角金盘
的抗寒能力 ,但能导致其对气温降低的响应速度
具有一定程度的滞后效应。进入严冬后 ,半荫八
角金盘的 SOD活性多维持在较高的水平 ,而在全
光和全荫生境下的八角金盘酶活性出现较多的波
动 ,可能是这两种生境的温度波动较大 。到次年
的 1月 6 日全荫八角金盘 、2月 5日全光八角金
盘 SOD活性都快速提高 ,虽然气温在逐步回升 ,
仍维持在较高水平。对照植物正木在最初的降温
过程中 ,SOD活性提高的很快 ,在整个冬季基本
维持在较高的水平 ,并有些波动 ,随着春温的逐渐
上升 ,SOD活性略有下降。
　　下面各图图例同此 ,文中各图纵坐标数据均扩大 10倍
图 1　2003-2004年 SOD活性变化
Fig.1　Changes of SOD enzyme activity in 2003-2004
　　2004年初冬的降温速度慢 ,整个冬季也相对
比较温暖 ,低温多在-3 ～ -5℃之间 ,只有一天
-9℃的天气 ,2005 年初春的温度回升较快。从
10月 20日到 11月 26日一个多月的时间里降温
12.4℃,同样的 ,全光八角金盘 、半荫八角金盘的
SOD活性都出现较快的增长 ,整个冬季在较高的
·182· 西　北　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　18 卷
水平维持一个震荡 ,随着春温的上升略有回落;全
荫八角金盘与对照正木在初冬的变化趋势较相
近:随着气温的降低 ,SOD活性先急速下降 ,后快
速回升 ,并在整个冬季维持在较高的水平 。2005
年的春季多雨 ,半荫八角金盘和全荫八角金盘的
保护酶活性随着春温的快速上升呈下降趋势 。如
果此时出现倒春寒天气 ,在全荫条件下生长的八
角金盘可能容易受冻 。
图 2　2004-2005年 SOD活性变化
Fig.2　Changes of SOD enzyme activity in 2004-2005
　　对数据进行 t-检验后 ,八角金盘 、正木的叶片
SOD 活性与气温之间存在显著相关性(P <
0.01)。八角金盘比对照植物正木具有较强的耐
寒能力 ,但对低温的响应速度相对较慢 。如果遇
到初冬的快速降温 , 八角金盘容易受到冻害。
2004年西安地区春季比较干旱 ,受干旱胁迫 ,八
角金盘叶片的 SOD 活性随春温的回升 ,不降反
升;2005年春季比较湿润 ,八角金盘叶片的 SOD
活性略有回落 。另外在春季保护酶的回落较慢 ,
减轻八角金盘因倒春寒对叶片的伤害。
2.2　冬季 CAT活性变化
过氧化氢酶活性在 2003-2004年整个冬季
的波动幅度较大(图 3),全光八角金盘和全荫八
角金盘随着气温快速下降 ,先快速降低 ,随即快速
回升至较高水平 ,并在整个冬季维持在较高水平 ,
略有波动 ,全荫八角金盘的波动较大 。半荫八角
金盘则与对照正木一样 ,随着气温的快速下降 ,
CA T 活性快速增高 ,并维持在较高的水平 。在初
春随温度上升快速下降。CAT 较 SOD对温度变
化敏感。
2004年至 2005年冬天的 CAT 变化较大(图
4),对照正木先随温度的快速下降出现了一个快
速升高的过程 ,但在 11月 26日 ,出现了一个急剧
的下降 ,查看当时的气温记录可知 ,从 11月 20日
-11月 26日有一个急剧降温的过程 ,最低温度
由 5℃降到-5℃,而前期气候一直比较温暖 ,处
于 0℃以上。正木在这种急剧降温中略受害 ,酶
活降低 ,但在第二次快速降温时 ,正木的酶活性提
升较快 ,随后在一定范围波动 ,并随春温的上升略
有下降。3种生境下的八角金盘对温度的降低反
应比正木快 ,两次快速降温都伴随着酶活性或快
或慢的升高。1月份以后 ,温度波动减小 ,半荫八
角金盘和全光八角金盘的 CAT 活性在较高水平
波动 。全荫八角金盘的 CAT 活性维持在较低水
平波动 ,长势好的植物 CA T 活性较高。 t-检验结
果表明 ,八角金盘 、正木的 CAT 活性与气温之间
存在着明显的相关性(P<0.05)。
图 3　2003-2004 年 CAT活性变化
Fig.3　Changes of CAT enzyme activity in 2003-2004
图 4　2004-2005 年 CAT活性变化
Fig.4　Changes of CAT enzyme activity in 2004-2005
2.3　冬季 POD活性变化
POD活性随温度变化比较小 ,随着温度的逐
步下降 ,对照正木的 POD活性稳步上升 ,并以较
高水平维持到春温上升 , 3 种生境的八角金盘
POD活性在初冬第一次快速降温时 ,相应升高
后 ,在一定的范围内小幅波动 ,对温度的变化不敏
感。 t-检验结果表明 ,八角金盘 、正木的 POD活
性与气温之间相关性不显著(P>0.05)。
2004-2005 年 ,随着温度快速降低 , 正木
POD活性先略有降低之后 ,快速增加到最高值 ,
在最高值维持小幅波动 ,初春随温度的回升略有
下降。半荫八角金盘的 POD活性仅在很小的范
围内小幅波动 ,似乎与温度的变化无关 。全光八
·183·4 期　　　　　　　　　　　　　　　　付文奇等:不同光照条件下八角金盘的抗寒性
角金盘先随着温度的快速降低而缓慢升高 ,小幅
波动后 ,在 2月 4日出现一个小高峰 ,随后随着气
温的逐步回升 ,先快后慢的逐步回落 。全荫八角
金盘 POD活性的小高峰出现在 1月 1日 ,即冬季
温度最低时。
图 5　2003-2004 年 POD活性变化
Fig.5　Changes of POD enzyme activity in 2003-2004
图 6　2004-2005 年 POD活性变化
Fig.6　Changes of POD enzyme activity in 2004-2005
3　讨论
3种生境下八角金盘植株各保护性酶含量及
对快速降温的反应速度存在显著差异。植物在遭
遇严寒天气时 ,可通过维持低水平的光合作用来
增强自身的抗寒能力[ 7] 。3种生境下八角金盘的
抗寒性表现由强至弱依次为半荫八角金盘 、全光
八角金盘 、全荫八角金盘 ,并在田间形态学观察中
也有相同的结果 。尹立荣等研究表明[ 8] ,葡萄枝
条中 POD活性随着秋冬光温的降低而逐渐提高 ,
抗寒的葡萄种类提高幅度大 ,韧皮部酶活性高于
木质部且稳定性强 。马翠兰等[ 9] 发现柚品种的
SOD活性和线粒体膜 Na+-K +A TP 酶活性与柚
品种的抗寒性呈正相关。林定波等[ 10] 发现抗氧
化酶活性的提高及渗透调节能力的加强与细胞抗
寒性的增强有关 。果树抗寒性强的品种 , 其
CA T 、POD 、SOD的活性高 ,且抗寒锻炼中随着温
度的降低 ,酶活性下降 ,以抗寒性强的品种下降幅
度小[ 7 , 11] 。由此可见 , SOD 、POD 等保护酶的活
性在八角金盘抗寒性中起重要的作用 ,活性越高 ,
植株的寒害越轻 ,抗寒性越强 。在八角金盘中 ,
SOD 、CAT 、POD 在低温胁迫下其活性变化各有
不同 。SOD对降温过程最敏感 ,故可选 SOD保
护性酶活性作为常绿植物耐寒性测定的主要生理
指标 。CAT 对气温变化的响应速度次之 ,可作为
辅助指标 。而在温度变化过程中 , POD活性表现
比较平稳 ,不宜作为抗寒的指标。
在晚秋初冬季节 ,随着气温的逐渐下降 ,各保
护酶的活性逐渐提高 ,在整个冬季维持在较高的
水平 ,并在初春 ,随着气温回升略有下降 ,或维持
在较高水平 ,这样有利于度过西安地区倒春寒的
气候 。北方的春季多有倒春寒天气 ,如果在干旱
的春季 ,尽管春温回升 ,但由于干旱胁迫 ,使八角
金盘体内的 SOD活性仍维持在较高的水平 ,抑或
不降反升 ,因此遇到快速降温的倒春寒天气 ,在干
旱的春季 ,植物反而受害较小 。相反 ,在雨水较多
的春季 ,反而容易受倒春寒天气的危害 。西安地
区每年有很多能够安全越冬的常绿植物 ,如深山
含笑 、乳源木莲等常绿植物常在初春受到严重冻
害 ,以至于死亡 。因此在不太旱的情况下 ,春灌容
易降低植物的抗寒能力 ,应推后。
无论在全光 、半荫还是全荫生境下 ,尽管植物
体内保护酶活性对降温过程的反应速度有差别 ,
但整体抗寒能力差别不大。同时在半光生境下 ,
生长健壮的植株具有较强的抗寒能力。田间实地
观察也发现 ,在快速降温的过程中 ,八角金盘的叶
片呈冰冻的水渍状 ,但随着温度的逐渐回升 ,叶片
会很快恢复到正常状态。在 2004-2005年冬季
连续 12 d平均-14℃的低温 ,露地栽培的八角金
盘没有造成任何冻害。露地栽培多年经验显示 ,
八角金盘可以在西安地区的园林绿化中推广 。
董丽[ 12] 对八角金盘等常绿植物在北京地区
的越冬期间叶片结构的变化研究结果表明:在整
个冬季叶绿体的结构随着气温的减低会部分解
体 ,至气温回升后 ,恢复 ,无明显的质壁分离和液
泡吞噬现象。越冬过程中 ,随着气温降低气孔全
部关闭 ,叶表皮蜡质层增厚并皱缩 ,初春蜡质减
少 ,皱缩减轻 ,变化趋势种间差异明显。表明八角
金盘等常绿阔叶植物在秋冬不仅在生理方面提高
保护酶活性 ,还通过结构上的适应性变化来提高
抗寒性 ,对环境有很强的适应能力 。
(下转第 196页)
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