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低温胁迫对早熟禾和紫羊茅生理特性的影响



全 文 :1 材料与方法
1.1试验材料
供试材料:早熟禾幼苗和紫羊茅幼苗。
播种于黑龙江省科学院自然与生态研究所温室
内,营养土育苗,后移苗于温床中,移苗土为营养土,
采用8cm×8cm 的营养钵,常规管理。
1.2试验方法
将培育好的早熟禾幼苗及紫羊茅幼苗各分为两
组,一组放入 4℃的光照培养箱中处理, 分别隔 2h、
4h、8h 和 16h 取其叶片进行测定;另一组放在室温
(23℃)中作为对照组。
1.2.1质膜透性测定
采用电导法测定。取植株鲜叶片,用去离子水清
洗2次,称取0.2g,剪成1cm大小放入烧杯中,直接将
叶片碎片放入注射器内,吸取 10ml 的去离子水,堵住
注射器口进行抽气,以抽出细胞间隙的空气,当缓缓
放入空气时,水即渗入细胞间隙,叶片变成半透明状,
沉入水下。将烧杯置室温保持 20 分钟,其间多次摇
动,用电导仪测其初电导值。测毕,将烧杯置微波炉中
煮沸,以杀死植物组织。取出冷却至室温,并在室温下
平衡10min,摇匀,测其终电导值[1,2]。
1.2.2可溶性糖含量测定
DNS比色法测定还原糖。称取0.2g叶片,剪碎置
于具塞试管中,加10ml蒸馏水在沸水浴中浸提1h,提
取液过滤入25ml的容量瓶中,反复冲洗试管及残渣,
定容到刻度。吸取0.5ml提取液,加蒸馏水1.5ml,再
按顺序向试管中加入0.5ml蒽酮乙酸乙酯和5ml浓硫
酸,充分振荡,立即放入沸水浴中,准确保温 1min,自
然冷却至室温后,用分光光度计在630nm下比色[1,2]。
1.2.3叶绿素含量的测定
称取新鲜叶片 0.05g,加入乙醇和丙酮,避光浸
泡,直至叶片发白,用分光光度计于 663nm 和 645nm
下比色[1,2]。
1.2.4可溶性蛋白质含量测定
采用考马斯亮蓝G-205染色法测定,第一步以牛
血清蛋白制作标准曲线;第二步样品测定:吸取上述
酶提取液 0.1ml 加入 0.9ml 蒸馏水和 5ml 考马斯亮蓝
G-205 试剂,充分混合,放置 2min 后在 595nm 下比
色,通过标准曲线查得蛋白质含量[1,2]。
2结果与分析
2.1低温对细胞膜透性的影响
细胞质膜相对透性是细胞生理功能的一个重要
生理指标。在低温胁迫下,植物细胞质膜首先受到伤
害,导致质膜选择性受到破坏,透性增大,细胞内的无
机离子大量外渗,造成细胞内离子平衡破坏,致使细
胞代谢失调,正常的生长发育受到影响[3]。一般认为,
植物受到低温影响时细胞质膜透性会有不同程度地
增大,电解质也会不同程度地外渗,以致电导率提高,
通过测定外渗液电导率的变化,就可以反映出质膜受
伤害的程度和所测材料抗逆性的大小[2]。
文章编号:1003-7853(2014)06-0093-03
基金项目:国家科技重大专项课题 2012ZX07201003
低温胁迫对早熟禾和紫羊茅
生理特性的影响
熊 燕 1,3,张鹏远 2,韩 辉 1,3,
李 洋 2,曲彦婷 1,3*
(1.黑龙江省科学院自然与生态研究所
湿地与生态保育国家地方联合工程实验室,哈尔滨 150040;
2.东北农业大学,哈尔滨150030;
3.林下经济资源研发与利用协同创新中心,哈尔滨 150040)
摘要:以早熟禾和紫羊茅为材料,研究低温胁迫下植物叶片的
电导率、叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量的变化。
结果表明:在低温胁迫下两种植物的相对电导率升高;叶绿素
含量逐渐降低;可溶性糖含量增加;可溶性蛋白含量增加。这些
现象表明,短时间的低温已经对两种植物造成了伤害,各生理
指标同低温胁迫有线性相关。
关键词:低温胁迫;早熟禾;紫羊茅;生理指标
中图分类号:S51 文献标识码:A
Physiological Characteristics of
Festuca Rubra L. and Poa Pratensis L.
Under Chilling Stress
XIONG Yan et al
(Institute of Natural Resources and Ecology, HAS.National and
Provincial Joint Engineering Laboratory of Wetlands and Ecological
Conservation, Harbin 150040, China)
Abstract: Conductivity of plant leaves, chlorophyll content, solu-
ble sugar content and soluble protein content on low temperature
stress in bluegrass and red fescue were studied. The results
showed that relative conductivity of those two materials was in-
creased. Chlorophyll content, soluble sugar content and soluble
protein content were gradually decreased. These phenomena
showed that short time low temperature had caused damage to two
kinds of plant materials. The physiological indices had linear cor-
relation with the low temperature stress.
Key words: low temperature stress; Festuca Rubra L.;
Poa Pratensis L.; physiological index
由于东北地区冬季时间长,气候寒冷,使得很多
优良坪草无法正常越冬,而冷季型草坪草早熟禾和紫
羊茅成为东北地区主要的草坪草品种,研究其抗寒性
就显得尤为重要。本研究以两种冷季型草坪草为研究
材料,对其冷害胁迫下的生理指标变化规律进行研
究,掌握两种植物的质膜透性、可溶性糖含量、叶绿素
含量、可溶性蛋白含量的变化,及各物质变化与低温
胁迫时间的相关性,为草坪草的栽培管理及更好地应
用于寒冷地区提供理论依据。
国土与自然资源研究
2014 No.6 TERRITORY&NATURALRESOURCESSTUDY ·93·
DOI:10.16202/j.cnki.tnrs.2014.06.031
·94· 熊燕等 低温胁迫对早熟禾和紫羊茅生理特性的影响
由表 1 可看出,随着胁迫时间的延长,早熟禾和
紫羊茅叶片细胞质膜的相对透性都表现出递增的趋
势,因此说明随着低温胁迫时间的延长细胞膜受伤害
程度增加,但紫羊茅在胁迫2h后增幅较大,这可能与
保护酶的活性变化有关。两个品种间差异性不明显,
胁迫 4h、8h、16h 后使紫羊茅叶片的细胞膜透性增加
较快,而早熟禾叶片的细胞膜透性增加较慢,从这一
方面可以看出,早熟禾对4℃低温的适应性强于紫羊
茅。对于早熟禾和紫羊茅4℃2h与4h、8h、16h差异性
显著,说明从低温4h开始对植物造成了较大的伤害。
2.2低温对叶绿素含量的影响
叶绿素在植物体内与其他物质一样,处于不断更
新状态。在正常情况下总是合成过程占优势,使叶片
保持绿色。当叶片受低温处理时,叶绿素合成减慢,分
解加速,数量减少。
低温处理明显地减少叶绿素含量,温度越低,叶
绿素含量下降得越明显。由表2看出早熟禾幼苗与紫
表1 不同处理对细胞膜透性的影响
品种
相对电导伤害度(%)
均值
品种间差异显著性
CK 4℃下2h 4h 8h 16h 0.05 0.01
早熟禾
紫羊茅
平均值
处理间差
异显著性
0.0851
0.0799
0.0871
a
A
0.0972
0.1805
0.1467
a
AB
0.1254
0.4454
0.3036
b
ABC
0.7532
0.8325
0.8586
b
BC
0.8987
0.9012
0.9699
b
C
0.4037
0.5130
a
a
A
A
表2 不同处理对叶绿素含量的影响
品种
叶绿素a,b总量(mg)
均值
品种间差异显著性
CK 4℃下2h 4h 8h 16h 0.05 0.01
早熟禾
紫羊茅
平均值
处理间差
异显著性
0.1602
0.1956
0.1806
c
B
.3406
0.3128
.3590
bc
B
0.6455
0.6541
0.6291
a
A
0.3527
0.3702
0.3934
b
B
0.3211
.2152
0.2721
bc
B
0.3910
0.3522
a
a
A
A
表3 不同处理对可溶性蛋白质含量的影响
品种
可溶性蛋白(ug/g)
均值
品种间差异显著性
CK 4℃下2h 4h 8h 16h 0.05 0.01
早熟禾
紫羊茅
平均值
处理间差
异显著性
327.58
385.46
366.40
c
C
6 4.23
628.20
727.83
b
B
1286.39
1369.81
1261.42
a
A
701.61
749.52
760.99
b
B
52.33
89.74
638.68
b
BC
776.44
61.60
a
a
A
A
羊茅幼苗的叶绿素含量在4℃低温处理2h和4h后叶
绿素水平先升高到达峰值,8h下总体趋势降低,且随
着时间的增加叶绿素含量随时间增加而继续降低。早
熟禾较紫羊茅的叶绿素降低幅度要大一些,证明在低
温处理下早熟禾受到的伤害要大,表明叶绿素含量变
化幅度大小可以用来衡量早熟禾幼苗和紫羊茅幼苗
抗寒性的强弱。
2.3低温对蛋白质含量的影响
低温诱导下植物能表达多种胚胎发育晚期丰富
蛋白,它们多数为高度亲水、沸水中稳定的可溶性蛋
白,有利于植物在冰冻时忍受脱水胁迫,减少细胞冰
冻失水。
由表 3 可以看出,低温胁迫下的早熟禾幼苗和紫
羊茅幼苗叶片的测定中,可溶性蛋白的含量在4℃4h
后达到峰值,紫羊茅的可溶性蛋白含量高于早熟禾,
说明抵御短时间低温时,紫羊茅的抵御能力稍强,8h
和16h后可溶性蛋白的含量开始下降。品种间差异不
表4 不同处理对还原糖含量的影响
品种
还原糖百分含量(%)
均值
品种间差异显著性
CK 4℃下2h 4h 8h 16h 0.05 0.01
早熟禾
紫羊茅
平均值
处理间差
异显著性
0.256
0.304
0.287
d
C
0.544
0.496
0.538
bc
B
1.024
1.040
1.051
a
A
0.560
.592
0.585
b
B
.452
0.458
0.492
c
BC
0.595
0.591
a
a
A
A
显著,4℃2h、4h 和对照差异极显著,8h、16h 和 4h 差
异极显著。
2.4低温对还原糖含量的影响
碳水化合物是植物体内的主要贮藏物质是植物
生长发育的能源基础。可溶性糖是植物遭受逆境时主要
的渗透调节物质,它对细胞膜和原生质胶体有稳定作
用,而且它还作为合成其它有机溶质的碳架和能量来
源,在细胞内无机离子浓度过高时起保护酶类的作用[4]。
由表4看出,在4℃低温4h后早熟禾和紫羊茅幼
苗还原糖含量降低,在低温胁迫一段时间后还原糖的
含量增加,起到了保护酶类的作用,说明在低温胁迫
下,植物体内有机物的积累有利于抵御外界环境的伤
害。其中品种间差异不显著,对照与 4℃2h、4h、8h、
16h差异显著。
3 结论
低温冷害是影响植物生命活动的主要外界环境
因子之一,其对细胞膜体系的损伤是造成植物冷害的
根本机制[2]。试验结果表明:4℃低温处理后,细胞膜
透性表现为升高,说明早熟禾和紫羊茅幼苗受到了冷
害的胁迫。低温对植物造成的伤害是多方面的,但光
合作用是受低温影响最明显的过程之一[5]。试验表明:
短时间的 4℃低温胁迫下早熟禾和紫羊茅幼苗叶绿素
含量逐渐下降。叶绿素减少既是对低温胁迫的反应,
同时也可能是长期适应低温的响应。
在温度下降时,一些大分子物质趋向水解,使细
胞内可溶性糖含量增加。可溶性糖是植物抵御低温的
重要保护性物质,能降低冰点,提高原生质保护能力,
保护蛋白胶体不致遇冷变性凝聚。且低温诱导可以是
植物表达多种胚胎发育晚期丰富蛋白,有利于植物冷
害中忍受脱水胁迫,减少细胞冰冻失水[4,6,7]。在4℃低
温处理后早熟禾和紫羊茅的蛋白质含量和还原糖含
量都增加,证明在低温胁迫下早熟禾和紫羊茅都进行
了有机物积累而抵御冷害胁迫。
参考文献:
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大学出版社,2004.
[2] 武维华.植物生理学[M].北京:科学出版社,2003:426~462.
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膜脂过氧化作用的效[J].植物学报,1993,36(7):519~525.
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关系[J].东北农业大学学报,2007,38(5):609~613.
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可溶性糖的影响[J].四川师范大学学报,2007,30(3):391~394.
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变化的研究[J].国土与自然资源研究,2012(05):92~93.
作者简介:熊燕(1985~),女,助理研究员,主要研究方向为园
林植物与观赏园艺。
通讯作者:曲彦婷(1976~),女,研究员,主要研究方向为园林
植物与观赏园艺。
(2014-09-11收稿 刘晓佳编辑)
文章编号:1003-7853(2014)06-0095-02
北方地区城市垂直绿化的
理想树种——南蛇藤
王守刚
(通北林业局资源林政科,黑龙江 北安 164031)
摘要:南蛇藤为卫矛科(Celastraceae)多年生木质藤本植物。根
据多年的野外引种观察分析发现:其生长迅速,观赏价值高;适
应性广,抗逆性强;为北方地区的乡土树种;野生资源丰富,繁
殖技术成熟,非常适合用于北方地区城市的垂直绿化。
关键词:南蛇藤;垂直绿化;北方地区
中图分类号:S732文献标识码:A
The ideal species of vertical greening
tree of Celastrus orbiculatus Thunb
in North region of China
WANG Shou-gang
(Forestry Resource Management of Forestry Bureau of Tongbei,
Heilongjiang Beian 164031, China)
Abstract: Celastrus orbiculatus Thunb belongs to Celastraceae
family, perennial woody vine.Based on field observation and plant
adaptability, we discover that it is a native species in north china,
it grows rapidly with high view value,wide adaptability and strong
resistance.There are abundant wild Celastrus orbiculatus, plus ma-
ture propogation techniques ,which provides a suitable verticle
greening resources for the northern area of China.
Key words: Celastrus orbiculatus Thunb;
vertical greening tree; North region
南蛇藤(Celastrus orbiculatus Thunb)属于卫矛科
(Celastruaceae)南蛇藤属(Celastrus),为多年木质藤本
植物[1]。产于中国大部分省区,是该属植物中分布最广
泛的种。南蛇藤始载于清代《植物名实图考》,其藤茎、
根、叶、果实、种子均可入药。药性辛温、有小毒,功效
祛风、除湿、活血、解毒、消肿,主要用于治疗筋骨疼
痛、腰腿痛、风湿性关节炎、闭经、痢疾、跌打损伤、痈
肿疮疡等病症。人们熟悉它主要是因为它的药用价
值,但是依据笔者对南蛇藤植物多年的调查研究,认
为它又是北方城市垂直绿化的理想树种。
1生物生态学特性
南蛇藤多生于林缘、路旁。喜光,耐寒、耐旱、耐半
荫。树皮灰褐色;小枝圆柱状,灰褐色,无毛,披红密
生、明显;冬芽小,卵圆形;单叶互生,叶片近圆形至倒
卵形或长椭圆状倒卵形,先端尖或突尖,边缘具细钝
锯齿,基部楔形或近圆形,表面绿色,背淡绿色,光滑。
花序腋生,常3花成聚伞花序。花黄绿色,形小。雄花
花萼5片,花瓣5片,着生在杯状花盘边缘,退化雌蕊
国土与自然资源研究
2014 No.6 TERRITORY&NATURALRESOURCESSTUDY ·95·