全 文 ：第 34 卷第 4期 河 南 林 业 科 技 Vol. 34 No. 4
2014 年 12 月 Journal of Henan Forestry Science and Technology Dec. 2014
收稿日期：2014-10-31

天竺桂叶片抗寒性
生理生化指标测定及综合评价
李红喜，陈新会，康战芳，陈秋红

（栾川县林业局，河南 栾川 471500）

摘 要：通过低温胁迫实验，对河南栾川和湖北襄阳天竺桂叶片的含水量、相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素
含量、细胞膜透性、MDA含量、可溶性蛋白质含量、SOD活性、CAT活性、APX活性等生理生化指标测定。
综合各项指标表明河南栾川天竺桂叶片耐受低温为-20℃，湖北襄阳天竺桂叶片耐受低温为-16℃。
关键词：天竺桂；抗寒性；生理生化测定；评价

中图分类号：S 685.15 文献标志码：A 文章编号：1003-2630（2014）04-0026-04

天竺桂属于亚热带植物，志书记载均分布在伏
牛山南坡以南的亚热带地区，伏牛山北坡暖温带地
区没有分布[1]。2004 年，通过对暖温带地区伏牛山
北坡调查，天竺桂野生资源在栾川县老君山自然保
护区首次发现，2005 年在栾川县龙峪湾国家森林公
园发现小型群落，2010 年在栾川县潭头镇发现原生
群落，最大直径 28 cm。野生天竺桂在栾川的发现，
突破了常规栽培的北限，扩大了天竺桂的栽培范
围，改变了天竺桂只能南方栽培的格局，这为天竺
桂在北方栽培和绿化，提供了前所未有的契机，具
有重大的科研价值和市场空间[2]。
目前国内对天竺桂引种适应性实验和生理生
化机制研究较少，为了对天竺桂的引种提供有价值
的参考，并通过天竺桂抗寒生理生化研究，为天竺
桂引种驯化及繁育开发提供科学依据。2013年1月，
在河南科技大学农学院实验室对河南栾川天竺桂
和湖北襄阳天竺桂进行抗寒生理生化指标进行测
定。
1 材料与方法
1.1 植物材料
为湖北襄阳天竺桂和河南栾川天竺桂叶片。采
集地点：河南省栾川县苗圃。
1.2 试验试剂及仪器
1.2.1 试验试剂
磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、核黄素、甲硫氨酸、
EDTA-Na2、氯化硝基四挫蓝、硫代巴比妥酸、三
氯乙酸、L-抗坏血酸钠、过氧化氢、可溶性聚乙烯
吡咯烷酮、考马斯亮蓝-G250、冰醋酸、磷酸、无
水乙醇、3%磺基水杨酸、冰乙酸、酸性茚三酮、甲
苯。
1.2.2 试验仪器
BL-610 分析天平和 BS-200S 型分析天平、
pHS-3 型数显酸度计、3K18 台式高速冷冻离心机、
HH-S2 数显恒温水浴锅、TU-1810 紫外可见分光
光度计、2XZ-1 型真空泵、DZG-6090 型真空干燥
箱、78-1 型磁力加热搅拌器、Sigma 移液枪、
TYS-3N 叶绿素检测仪、DDS-307 型电导率仪、
BCD-28EMC型冷藏冷冻箱。
1.3 试验方法
对所采集的天竺桂枝叶用保鲜箱送至实验室，
放置于低温程序控制冰箱中，模拟自然条件下的低
温状况，温度分别设置为 4℃、-4℃、-8℃、-12℃、
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-16℃、-20℃，室温 CK作为对照。低温程序控制
冰箱每10 min下降1℃，到所需的温度后放置24 h，
然后取出部分样品放置于室温下 15 h 后进行测定。
剩下的样品继续按设定梯度处理。
1.3.1 叶片含水量的测定
取低温胁迫的天竺桂叶片，每个温度为一组，
随机取 2~3 片叶，称重并记录；然后将叶片放入盛
有自来水的培养皿中，室温放置 8 h，取出称重记
录；将叶片用报纸包裹并标记，在电热恒温干燥箱
中 80℃烘 12 h 后称干重并记录。
1.3.2 游离脯氨酸含量测定
取不同处理的剪碎混匀天竺桂叶片 0.4 g，分别
置于大试管中，加入 5 ml 3%磺基水杨酸溶液，管
口加盖玻璃球，于沸水浴中浸提 10 min。取出试管
冷却后，吸取上清液 2 ml，加 2 ml 冰乙酸和 3 ml
显色液，于沸水水浴中加热 40 min，下一步操作按
标准曲线制作方法进行甲苯萃取和比色，记录吸光
值。
1.3.3 叶绿素含量测定
随机选取 5~6 片低温胁迫的叶片，用手持叶绿
素检测仪对叶片不同部位进行叶绿素含量测定并
记录。
SOD、APX、CAT 酶活性及 MDA、可溶性蛋
白质含量和相对电导率大小测定参考赵世杰等、叶
宝兴方法[3-4]。
1.4 数据处理
MierosoftExel 作图；SPSS13.0 做统计分析。

2 实验数据

低温胁迫下，湖北襄阳天竺桂和河南栾川天竺
桂叶片的含水量和相对含水量、脯氨酸含量、叶绿
素含量、细胞膜透性、丙二醛（MDA）含量、可溶
性蛋白质含量、SOD活性、过氧化氢酶（CAT）活
性、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性等生理生化
变化情况如图 1~8。




图1 天竺桂叶片细胞膜透性变化 图2 天竺桂叶片脯氨酸含量变化


图3 天竺桂叶片叶绿素含量变化 图4 天竺桂叶片可溶性蛋白含量变化
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图 5 天竺桂叶片丙二醛（MDA）含量变化 图 6 天竺桂叶片过氧化氢酶（CAT)含量变化


图 7 天竺桂叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性变化 图 8 天竺桂叶片过氧化物酶（APX）含量变化

3 小结

植物对低温胁迫的响应是积极主动的应激过
程，低温诱导相关基因的表达[5] 。抗寒性指植物不
受冻害所能忍耐的冰冻温度[6]。环境胁迫下植物的
抗性反应是一个复杂的生理、生化、生态过程，并
且各种生理生化反应之间相互影响、相互作用。由
于植物的抗寒性是受多种因素的影响而形成的，它
涉及到植物的组织结构功能和一系列生理生化问
题。通过低温胁迫实验，测定了包括叶片含水量和
相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量、细胞膜透
性、MDA 含量、可溶性蛋白质含量、SOD 活性、
CAT 活性、APX活性等生理生化指标，进一步分析
了不同地区天竺桂抗寒性与每一种指标之间的关
系。通过这项指标可以看出，河南栾川天竺桂抗寒
性高于湖北襄阳天竺桂。
在遇到低温伤害时，湖北襄阳天竺桂叶片比河
南栾川天竺桂叶片细胞膜透性变化要大。在透性达
到最大值的低温温度上，湖北襄阳天竺桂抗性是
-16℃，河南栾川天竺桂是-20℃。按照细胞膜透性
越大，则其抗性越小的理论，湖北襄阳天竺桂抗寒
性不如河南栾川天竺桂。
在低温胁迫过程中，当低温降至-20℃时，MDA
含量变化出现两种情况，河南栾川天竺桂 MDA 含
量上升，湖北襄阳天竺桂 MDA 含量下降，表明在
-20℃时河南栾川天竺桂叶片受害持续，还有生命
特征，湖北襄阳天竺桂叶片基本死亡，基本没有生
命特征。同时，在低温胁迫过程中，河南栾川天竺
桂和湖北襄阳天竺桂相比，其 MDA 含量较低，变
化幅度较小，说明河南栾川天竺桂抗寒性大于湖北
襄阳天竺桂，这与苹果砧木低温胁迫研究得出的结
果一致[7]。
在低温胁迫过程中，不同地区天竺桂酶促清除
系统反应不同，酶促清除系统包括超氧化物歧化酶
(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化氢酶
(CAT)等[107]。河南栾川天竺桂叶片在温度降至 4℃
时，SOD、CAT、APX活性全部启动，协同抵御不
良环境；随着温度下降，SOD和CAT活性最先降低
（-4℃），最后是APX（-8℃）；接着CAT活性被再
次激活（-8℃），其次 SOD 活性也被激活（-12℃），
最后是 APX（-16℃）；到-16℃时 SOD、APX 活
性被继续激活，CAT 活性下降；到-20℃时只有
SOD 活性被继续激活，CAT、APX 活性下降，表
明河南栾川天竺桂自身生理机能较差，自身抗性降到
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较低水平。湖北襄阳天竺桂叶片在温度降至 4℃时，
APX 和 CAT 活性最先降低（-4℃），SOD 活性慢
慢唤醒；随着温度下降，APX活性被唤醒（-4℃），
到-8℃CAT 活性才被激活，表明在遇到低温危害
时，湖北襄阳天竺桂自身反应机制较慢；在低温降
到-16℃时，APX活性急速下降，CAT活性急速上
升，SOD活性在也-12℃以下变化不大；到-20℃时
只有 CAT活性被继续激活，SOD、APX活性下降，
表明湖北襄阳天竺桂自身生理机能较差，自身抗性
降到较低水平。从低温胁迫过程不同地区天竺桂酶
促清除系统活性对比可以看出，SOD 活性相近，
CAT、APX活性相比河南栾川天竺桂均低于湖北襄
阳天竺桂，酶促清除系统是由于膜脂过氧化作用变
化而变化的，这表明在抵御细胞膜的脂质过氧化过
程中，河南栾川天竺桂均自身调节、回避机制高于
湖北襄阳天竺桂，也就是说河南栾川天竺桂自身的
适应能力大于湖北襄阳天竺桂，使得在低温胁迫
下，河南栾川天竺桂对不良环境的反应小于湖北襄
阳天竺桂。
河南栾川天竺桂叶片含水量均低于湖北襄阳
天竺桂，表明河南栾川天竺桂在自然适应过程中，
通过降低叶片含水量来抵御低温危害；在叶片相对
含水量对比试验中，河南栾川天竺桂自由水/束缚水
变化比湖北襄阳天竺桂反应较慢，变化幅度较小。
游离脯氨酸含量、可溶性蛋白、叶绿素含量变化也
能说明这一现象，通过两个地区天竺桂叶片对低温
反应过程中游离普氨酸、可溶性蛋白、叶绿素含量
变化相比，湖北襄阳天竺桂变化较大、含量较高、
反应敏感，河南栾川天竺桂变化较小、含量较底、
反应不太敏感，也表明了河南栾川天竺桂抗寒性高
于湖北襄阳天竺桂，同时这一实验结果与树种原生
地极端最低气温和引种试验田间观察结果一致。
综合各项指标表明河南栾川天竺桂叶片耐受
低温为-20℃，湖北省襄阳天竺桂叶片耐受低温为
-16℃。
4 问题与讨论
由于不同温度处理是在低温程序控制冰箱中
进行，相对于田间来说，其降温速度、恒定时间于
田间有很大差异，所以通过自然降温不同时段采集
的实验材料更能反映数据的真实性。
本次抗寒性试验仅采集天竺桂叶片进行试验，
天竺桂小枝、根部低温、水分、盐分胁迫尚未进行，
有待进一步研究。
由于此次进行抗寒生理生化测定所使用的叶
片为离体叶片，于树体叶片存在差异，也影响了数
据的可信程度，今后将利用自然降温过程采摘树体
叶片进行试验以获取最真实的数据。

参考文献:
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（责任编辑：王团荣）