全 文 ：人工模拟低温下猴樟的生理变化及耐寒性分析
程许娜 1，姚顺阳 2，郑增利 3，杨建付 3，轩志民 3，张广信 3，徐海杰 3，高志强 3
（1. 河南浚县住房与城乡建设局，河南 浚县 456250；2. 河南农业大学 林学院 ，河南
郑州 450002；3. 山东绣美园林工程有限公司，山东 潍坊 261000）
摘 要：以 2年生猴樟幼苗为试验材料，采取人工模拟不同的降温幅度、降温用时、低温持续时间以及温度回升用时，测定每一阶
段猴樟叶片的相对电导率、MDA含量、SOD活性、CAT活性、脯氨酸的含量。结果表明：降温幅度越大、低温持续时间越长，猴樟叶片
MDA含量越高；相对电导率的测定结果表明猴樟生长胁迫最强的组合是 A3B2C3D3，即降温幅度 20℃+降温用时 24 h +低温持续时
间 72 h +升温用时 72 h；在温度下降后，SOD和 CAT的活性均迅速增强，降幅为 20℃时二者活性最强；20℃的降温处理，脯氨酸在
含量增幅较大，且在同一降幅下，降温用时短的处理脯氨酸含量增幅较小。
关键词：猴樟；人工模拟低温；生理变化
中图分类号：S792.23 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2013）11-0088-05
Analysis of Physiological Changes and Cold Resistance of Cinlnamounum bodinieri
Levl in Artificially Simulated Cold Environment
CHENG Xu-na1, YAO Shun-yang2, ZHENG Zeng-li3, YANG Jian-fu3, XUAN Zhi-min3,
ZHANG Guang-xin3, XU Hai-jie3, GAO Zhi-qiang3
(1. Housing and Urban-Rural Development Bureau of Xunxian County, Xunxian 456250, PRC;
2. College of Forestry, Henan Agriculture University, Zhengzhou 450002, PRC;
3. Shandong Xiumei Garden Engineering Co., Ltd., Weifang 261000, PRC）
Abstract: Two -year -old Cinlnamounum bodinieri Levl seedling was used as material to determine the relative
conductivity, the MDA content, the SOD activity, the CAT activity and the proline content in the leaves of Cinlnamounum
bodinieri Levl in each period by artificially simulated different cooling extents, cooling time, cold durations and time of
temperature rising back. The results showed that the larger the temperature declined, the longer the cold period continued,
and the higher the MDA content in the leaves of Cinlnamounum bodinieri Levl was. The results of determining the
relativity conductivity indicated that the combination which had the most strong stress for plant growth was A3B2C3D3,
namely the cooling extent of 20℃ + the cooling time of 24 h + the cold duration of 72 h + the time of temperature rising
back of 72 h. After temperature declined, the activities of SOD and CAT increased rapidly, and they reached the highest
when cooling extent was 20℃ ; in the 20℃ cooling treatment, the proline content increased largely, and with the same
cooling extent, the treatment with shorter cooling time had less increase in proline content.
Key words: Cinlnamounum bodinieri Levl; artificially simulated cold environment; physiological changes
收稿日期：2013-03-24
基金项目：河南省重点科技攻关计划项目（0624070035）
作者简介：程许娜（1985-），女，河南汝州人，硕士研究生，主
要从园林植物遗传育种工作。
猴樟（Cinlnamounum bodinieri Levl）又名大叶
樟，属樟科樟属植物，常绿乔木，具有抗污染、适应
性强等特点，为南方主要的造林绿化树种，在常绿
树种匮乏的北方少有栽培。近年来，樟属植物作为
优良的园林绿化树种，越来越受到北方城市绿化部
门的重视，但是针对樟属中的猴樟在耐寒生理特性
方面的研究还未见报道。
目前有关植物抗寒生理方面的研究多集中在
两个方面：一是通过自然降温过程对抗寒生理指标
的测定，判断某种植物耐寒性强弱。如田如男等[1]对
南京地区乳源木莲、深山含笑等 6种常绿阔叶树种
的研究等。二是通过设置不同水平的低温及持续不
同时间，依据胁迫过程中相关指标的变化情况，从
而判断其是否具有抗寒性。如谢晓金等[2]对南京地
区大叶冬青、浙江樟等 12种常绿阔叶树种的抗寒
性动态研究。郝日明等[3]研究发现春寒降温幅度与
湖南农业科学 2013，（11）：88~92 Hunan Agricultural Sciences
园艺园林·畜牧水产
DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2013.11.034
表 1 L9（43）正交试验设计
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A1B1C1D1
A1B2C2D2
A1B2C3D3
A2B1C2D3
A2B2C3D1
A2B3C1D2
A3B1C3D1
A3B2C1D3
A3B3C2D1
CK
降温幅度
（℃）
12
12
12
16
16
16
20
20
20
0
降温用时
（h）
12
24
48
12
24
48
12
24
48
-
低温持续时间
（h）
24
48
72
48
72
24
72
24
48
-
升温用时
（h）
24
48
72
72
24
48
48
72
24
-
因 素
处 理 组 合
持续时间对树种的耐寒性有直接的影响。试验设置
不同的降温幅度、降温用时低温持续的时间、升温
用时模拟冬春降温到升温的连续过程，研究猴樟在
此过程的生理变化，探讨猴樟幼苗在暖温带的郑州
地区冬春季节的生理生化指标随温度的变化趋势，
旨在为猴樟在北方地区的繁殖和推广提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验选用 2年生猴樟幼苗作为试材，由湖南省
长沙市旺旺自选苗圃场提供。2010年 11月移植于
河南农业大学林学院试验场。采取盆栽方式，盆高
26 cm，内径 21 cm。栽培基质为蛭石∶珍珠岩：草炭=
1∶1∶2（体积比），正常浇水管理。选取长势较好的猴
樟幼苗在河南农业大学林学院人工气候室培养，室
内温度（24±1）℃，湿度 80%～90%，光照为（2 000±
100）lx下正常生长。
1.2 试验设计
采用正交设计方法，4 个因素分别为降温幅
度 A、降温用时 B、低温持续时间 C、升温用时 D，
以在 20℃的室温下为对照。试验开始于 2011年 6
月，将所要处理的猴樟幼苗放到 GXZ智能型光照
培养箱中，初始温度为 20℃，每个处理过程的 5个
阶段进行取样，3个重复。阶段 1：放进培养箱中温
度为 20℃时取样；阶段 2：温度经过一定时间降到
目的温度后取样；阶段 3：低温持续目的时间后取
样；阶段 4：温度经过一定时间回升到 20℃时取样；
阶段 5：幼苗在 20℃温度持续 1 d后取样。
1.3 相对电导率的测定方法
将称取打好的小圆片 0.5 g 放入 50 mL 的小
烧杯中，加人蒸馏水 10 mL，用保鲜膜密封好，用
DSS-120型电导仪测定 3次 电导值（E）：1 min后
震荡摇匀测定 Eo；在室温下放置 24 h 后，充分摇
匀测定 E1；沸水浴中加热 15 min，冷却至室温测定
E2[4]。按以下公式计算相对电导率：
相对电导率（％）=（E1－E0）/（E2－E0）×100
1.4 其它指标的测定方法
采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MAD）的含
量；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑
（NBT）法进行测定；脯氨酸（Pro）的含量采用酸性茚
三酮方法测定；过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸
收法测定[5-6]。
1.5 数据分析
试验数据用 Excel2003软件进行作图与计算，
利用 SPSS软件进行方差分析，利用 Duncan’s新复
极差法进行差异显著性比较。
2 结果与分析
2.1 不同低温处理对猴樟叶片 MDA 含量
的影响
从表 1 中可以看出，20℃时各处理的猴樟叶
片 MDA含量均无显著性差异（P<0.05），降温后，各
处理的 MDA含量均上升。其中降温幅度为 12℃的
处理 2与处理 1、处理 3相比具有显著性差异（P<
0.05）；降温幅度 20℃的处理 7、处理 8、处理 9
MDA 含量具有显著差异（P<0.05），说明经过不同
时间的到达同一目的低温的 MDA含量不同。在不
同的低温持续时间下，各处理的 MDA含量继续增
加，降温幅度为 12℃的处理 3与处理 1、处理 2之
间存在显著性差异；降温幅度为 16℃的处理 5与
处理 4、处理 6 之间存在显著性差异（P<0.05）；降
温幅度为 20℃的处理 7与处理 8、处理 9之间存在
显著性差异（P<0.05），这 3个处理的 MDA 含量高
于其他几个处理，说明降温幅度 20℃使猴樟叶片
受到了较大的伤害。在相同降温幅度下，低温持续
时间的为 72 h处理的猴樟叶片的 MDA 含量要高
于 24 h和 48 h的持续时间。
2.2 不同低温处理对猴樟叶片相对电导率
的影响
相对电导率的大小可以直观地反映植物在低
温下的受害情况，表 2中极差 R的大小表明：各因
素对猴樟电导率影响的主次效应为：A> C > D >
B，说明主因素 A（降温幅度）对猴樟幼苗的相对电
导率影响最大，因素 C（低温持续时间）对猴樟幼苗
第 11期 程许娜等：人工模拟低温下猴樟的生理变化及耐寒性分析 89
表 3 不同低温处理对猴樟叶片相对电导率的影响
1
2
3
4
5
6
7
8
9
k1
k2
k3
R
处 理
降温幅度
（A）
1
1
1
2
2
2
3
3
3
19.12
21.84
25.50
6.48
降温用时
（B）
1
2
3
1
2
3
1
2
3
21.45
22.84
22.18
1.41
低温持续
时间（C）
1
2
3
2
3
1
3
1
2
20.24
21.75
24.48
4.24
升温用时
（D）
1
2
3
3
1
2
2
3
1
22.40
20.76
23.30
2.54
相对电导
（%）
16.74
18.01
22.61
21.88
25.10
18.56
25.73
25.42
25.36
表 2 不同低温处理对猴樟叶片 MDA含量的影响
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
处 理
阶段 1
5.62 a
7.6 a
6.10 a
5.80 a
8.00 b
6.60 a
5.50 a
5.60 a
5.13 a
5.34 a
阶段2
12.52 b
10.13 cd
13.25 ab
11.14 cd
10.25 bcd
8.80 cd
8.01 d
16.00 a
11.80 bc
5.623 e
阶段3
11.36 cd
10.30 d
12.7 c
13.87 b
15.37 a
13.61 b
15.48 a
14.07 ab
14.86 a
6.673 e
阶段 4
10.54 e
11.11 e
13.99 d
10.01 e
13.59 d
14.55 d
16.55 c
18.21 b
21.26 a
5.75 f
阶段 5
10.10 d
9.99 d
14.93 b
12.57 c
18.05 a
8.59 ef
18.70 a
9.65 de
13.24 c
5.267 g
采样阶段
注：同列不同小写字母代表 P=0.05水平上差异显著。
250
200
150
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CK
处理编号
SO
D
活
性
（
U/
g
FW
）
图 1 不同低温处理对猴樟叶片 SOD活性的影响
的相对电导率的影响次之。3个不同的降温幅度
下，处理 3、5、7在低温持续时间为 72 h后相对电
导率与其他处理相比差异显著。从表 3中可以看
出，9个处理中各因素的影响大小顺序为：A3>A2>
A1，B2>B3>B1，C3>C2>C1，D3>D1>D2。由此可以得到对
猴樟幼苗生长胁迫最强的组合 A3B2C3D3：降温幅度
20℃ +降温用时 24 h +低温持续时间 72 h +升温
用时 72 h。
2.3 不同低温处理对猴樟叶片 SOD活性的
影响
由图 1可以看出，各个处理在降温后，SOD活
性迅速上升，从降温幅度对 SOD活性的影响来看，
12℃的降温幅度下，SOD活性上升幅度较小，处理
1、处理 2、处理 3 的 SOD 活性分别与对照相比增
加 55.43%、44.87%、34.19%；16℃的降温幅度下，处
理 4、处理 5、处理 6的 SOD 活性与对照相比分别
增加 72.92%、45.23%、72.19%，由 20℃的降温幅度
下，SOD活性上升幅度较大，处理 7、处理 8、处理 9
的 SOD 活性与对照相比分别增加了 90.56%、
74.03%、95.77%。这说明较大的降温幅度更能增强
SOD的活性。
在经过持续低温后，各个处理 SOD活性变化
有升有降，没有表现出一定的规律，但升降幅度都
不大，说明在降温阶段，SOD活性已经被激发出来
并到相当高的水平，故在持续低温阶段，SOD活性
已变化不大。在升温阶段，各处理的 SOD活性都在
下降，其中，处理 6的降幅最大，与前一阶段相比降
低了 17.46%，而处理 7 的 SOD 含量却有小幅增
加，说明在 SOD活性在处理下 4℃（降幅为 16℃）
时，随着低温处理时间的延长 SOD含量上升，但温
度一旦回升，活性氧的产生减少，活性氧和保护酶
恢复平衡状态。而 SOD活性在 0℃（降幅为 20℃）下
持续较长的时间后，其含量会达到一个峰值，即使
温度有所升高其含量在短时期也不会恢复，处理 7
的变化正说明了这一点。
当温度恢复处理前的温度一段时间（阶段 5），
各处理的 SOD活性，与前一阶段相比均有所下降，
但是 SOD活性均比处理前高，说明降温处理对提
高猴樟的耐寒性起到了一定的作用。
2.4 不同低温处理对猴樟叶片 CAT活性的
影响
从图 2中可以看出，在降温前各处理的 CAT
活性处于同一位置，经过降温处理之后，CAT活性
均呈上升趋势，其中，降幅为 12℃的 3 个处理中，
处理 1的增幅最大，与对照相比增加了 74.75%；降
幅为 16℃的 3个处理中，处理 4的增幅最大，与对
照相比增加了 108%；降幅为 20℃的 3个处理中，
处理 7的增幅最大，与对照相比增加了 140%；而
增幅相对较大的这 3 个处理降温用时都是 12 h。
这就表明了猴樟在经过快速降温后，CAT 活性增
湖南农业科学 第 11期90
1 2 3 4 5 6 7 8 9 CK
处理编号
400
300
200
100
0
CA
T
活
性
（
U/
m
in·
g
FW
）
图 2 不同低温处理对猴樟叶片 CAT活性的影响
1 2 3 4 5 6 7 8 9 CK
处理编号
16
12
8
4
0游
离
脯
氨
酸
含
量
（
μg
/g
FW
）
图 3 不同低温处理对猴樟叶片游离脯氨酸含量的影响
强，清除 H2O2的能力变强，以此来适应外界的不良
环境。而这 3个处理中，增幅最大的是处理 7（降幅
为 20℃），表明较大的降幅对猴樟造成了一定的伤
害，产生较多的自由基，因此 CAT活性增强，这与
同一时期 SOD活性变化相似。
当猴樟在低温持续一段时间后（阶段 3），各处
理的 CAT活性均达到最大值。各处理 CAT活性的
增加幅度各不相同。其中处理 5和处理 7的增幅最
大，与上一阶段相比分别增加了 56.38%、41.86%。
这与同时期 SOD活性不同。低温持续时间的延长
大量的自由基出现，SOD 已经不能单独来完成自
由基的清除，这时 SOD活性降低，CAT活性增高，
表明二者在清除自由基方面具有协同作用。虽然处
理 5和处理 7都有较大的增幅，但是此时处理 7
（降幅为 20℃）的 CAT 活性仍明显高于处理 5（降
幅为 16℃），表明在不同的低温下，同样的持续时
间，相对较低的温度 CAT活性较高，这是植物对逆
境所作的适应性响应，是植物自我保护的正常生理
反应。
温度恢复到处理前的温度（20℃）后，各处理的
CAT活性都有所降低。降幅各不相同，同样升温用
时（72 h）的处理 3、处理 4、处理 8 的降幅最小，表
明经过较长时间的升温后，CAT 活性不会立刻降
低，这是植物应对环境变化的一种适应能力。在温
度恢复到 20℃一段时间之后，各处理都有所下降，
但是均高于对照和处理前，此时的 CAT 活性和
SOD活性的变化相同，表明二者协同对提高猴樟
的耐寒性起到一定的作用。
2.5 不同低温处理胁迫对猴樟叶片游离脯
氨酸的影响
从图 3中可以看出，降温之后，各处理猴樟叶
片的脯氨酸含量均有上升。其中，处理 1（降幅为
12℃）、处理 4（降幅为 16℃）、处理 7（降幅为 20℃）
在相同降幅用时下，增幅相对较小，与对照相比分
别增加 13%、23.4%、25.63%。表明降速越快（12
h），脯氨酸含量增幅越小，同时也说明，猴樟在应
对快速降温胁迫时，体内脯氨酸没有 SOD对低温
敏感。
在低温处理持续一段时间后，各处理的猴樟叶
片的脯氨酸含量均有大幅上升，达到最高水平，表
明经过一段时间的低温处理后，猴樟表现一定的耐
寒能力。而降幅为 20℃的 3个处理的脯氨酸含量
普遍高于其他处理，且 3个处理之间差异显著，说
明 20℃的降幅对猴樟产生一定的伤害，导致脯氨
酸大量积累，并且低温持续时间的越长脯氨酸积累
也越多。
在温度回升后，各处理的脯氨酸含量有所降
低。而经过 72 h低温持续的处理 5、处理 7脯氨酸
含量下降幅度越小,与持续时间之后（阶段 3）相比
无显著性差异。当温度回升至 20℃后持续一段时
间后，各处理均有所下降，但还是高于处理前的脯
氨酸含量。这是由于猴樟逐渐对低温环境适应的结
果。这反映出植物对低温的耐受能力可以通过逐渐
锻炼得以提高。
3 结论与讨论
低温胁迫是限制植物生长和发育的重要环境
因素 [7],植物受到低温胁迫时，有许多的生理生态
指标可以反映植物的受害情况。大量研究表明，细
胞膜脂过氧化反应的重要产物 MDA 和相对电导
率可作为植物体抗冷程度高低的可靠指标[8]。试验
中，随着降温幅度的增大和低温持续时间的延长，
相对电导率和 MDA含量均呈现上升趋势，并且发
现降温幅度越大、低温持续时间越长对相对电导率
的影响越大，这和李云等[9]对菊花抗寒性的研究结
果相似。
研究表明植物细胞内抗氧化酶和内源抗氧化
剂含量与植物的抗寒力密切相关，超氧化物歧化酶
（SOD）、过氧化氢酶（CAT）完全可以做为反映植物
第 11期 程许娜等：人工模拟低温下猴樟的生理变化及耐寒性分析 91
抗寒能力的指标[11]。试验中两个保护酶在经历不同
的低温持续时间之后都达到最高值，说明经过一定
的低温持续时间产生大量的自由基和过剩的 H2O2
和 OH-，经过不同处理猴樟叶片的 CAT活性变化
与 SOD活性变化相似，与 SOD协同作用清除植物
体内 H2O2。而当温度恢复到 20℃后，两种保护酶都
有所下降，但是仍高于处理前的含量，这是植物应
对环境变化的一种适应能力。该研究结果与低温胁
迫下乐东拟单性木兰、棕榈等的生理变化相似[11-12]。
脯氨酸作为植物体内重要的渗透调节剂，能维
持细胞水势，促进蛋白质的水合作用，并能维持细
胞结构、物质运输和渗透调节等[13]。脯氨酸的累积
主要是由于合成受阻、氧化受抑和蛋白质合成受阻
这三个原因造成的，从脯氨酸在逆境下积累的途径
来看，它既可能有适应性的意义，也可能是细胞结
构和功能受损伤的表现，因而对于脯氨酸在植物抗
逆性中的意义要根据植物和环境两方面进行具体
分析[14]。徐燕等[15]研究表明，植物在低温胁迫下脯
氨酸含量与植物的抗寒能力呈现正相关。在试验
中，低温下持续一段时间后，各处理的猴樟叶片的
脯氨酸含量均有大幅上升，达到较高水平，并且
20℃的降幅对猴樟产生一定的伤害，导致脯氨酸的
大量积累，并且低温持续时间越长脯氨酸积累也越
多。说明脯氨酸含量在植物可耐受的低温胁迫下呈
上升趋势，当温度回升，脯氨酸的含量不会下降很
多，这说明植物在经历低温时具有自我调节能力，
即使温度回升，脯氨酸也会在体内积累一段时间来
应对可能再出现的低温损伤。这与玉米、紫花苜蓿
等植物在低温胁迫下的表现一致[16-17]。
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（责任编辑：高国赋）
湖南农业科学 第 11期92