全 文 ：第 35 卷 第 2 期 浙 江 林 业 科 技 Vol. 35 No.2
2 0 1 5 年 3 月 JOUR. OF ZHEJIANG FOR. SCI. & TECH. Mar., 2 0 1 5
文章编号：1001-3776（2015）02-0032-05

水团花不同种源抗寒性比较研究

郭玮龙 1，岳春雷 2，胡国伟 3，苏 燕 1，汤梦芸 1，金水虎 1*
（1. 浙江农林大学，浙江 临安 311300；2. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023；
3. 浙江森禾种业股份有限公司，浙江 杭州 310007）

摘要：对浙江建德、遂昌、苍南三种源地的水团花一年生播种苗的抗寒性进行比较研究，测定其在 4、0、－4、
－8 和－12℃ 5 个温度梯度处理下离体叶片的细胞膜透性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛（MDA）含
量和超氧化物歧化酶（SOD）活性等生理生化指标，并结合 Logistic 曲线方程计算植株低温半致死温度（LT50）。
结果表明，随着温度降低，3 种源地植株叶片的细胞膜透性均有增加，可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛
（MDA）含量呈上升趋势，SOD 活性先上升后下降，低温半致死温度为：建德－3.49℃、遂昌－2.4℃、苍南－
2.23℃；3 种源地水团花的抗寒顺序依次为：建德 > 遂昌 > 苍南。
关键词：水团花；抗寒性；低温胁迫；生理生化指标
中图分类号：S718.43 文献标识码：B

Cold Hardiness of Adina pilulifera from Different Provenances

GUO Wei-long1，YUE Chun-lei2，HU Guo-wei3，SU Yan1，TANG Meng-yun1，JIN Shui-hu1*
（1. Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China; 2. Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China; 3. Zhejiang Senhen Seed Company
Limited, Hangzhou 310007, China）

Abstract: Experiments were conducted on cold resistance of 1-year seedlings of Adina pilulifera from Jiande, Suichang and Cangnan of Zhejiang
province. Cell membrane permeability, soluble sugar content, soluble protein content, MDA and SOD were determined of excised leaf treated under 4,
0, -4, -8 and -12℃. Semi-lethal temperature (LT50) was calculated with logistic curve equation. The results showed that cell membrane permeability,
soluble sugar content, soluble protein content and MDA of tested leaves from different provenances increased with the decrease of temperature, and
the SOD activity increased first and then decreased. The LT50 was -3.49℃ of the provenance of Jiande, -2.4℃ of Suichang, -2.23℃ of Cangnan.
Key words: Adina pilulifera; cold hardiness; low temperature stress; physiological and biochemical index

低温是影响植物生长、发育及地理分布的一个重要生态因子，抗寒性一般是指植物不受冻害所能承受的冰
冻或低温程度。细胞膜系统是低温寒害作用的首要部位[1]，电导率测定是研究植物细胞膜破坏程度的较为便捷
有效的方法[2]。低温半致死温度则是指当环境温度降至该温度时，植物达到半致死状态，当温度继续降低，植
物所受的伤害将不可恢复甚至出现死亡现象。植物可溶性糖[3]、可溶性蛋白的含量[4]与植物抗低温胁迫也密切相
关，可溶性糖与可溶性蛋白的积累有助于植物抗寒能力的加强，一般认为，这两个指标都与植物抗寒能力呈明
显正相关；而植物丙二醛（MDA）含量[5]则相反，它的积累会严重损伤生物膜，其含量随着低温胁迫的加强而
上升，与植物抗寒性呈负相关；超氧化物歧化酶（SOD）是植物抗寒性强弱的重要保护酶，其活性的高低与植
收稿日期：2014-10-15；修回日期：2015-02-14
基金项目：浙江省科技计划项目（2011C22015）
作者简介：郭玮龙（1988－），男，浙江杭州人，硕士生，从事植物分类与开发应用研究；*通讯作者。


2 期 郭玮龙，等：水团花不同种源抗寒性比较研究 33
物的抗寒性强弱有密切的关系，低温能诱导 SOD 酶活性的加强[6]。上述这些生理生化指标的检测都能有效的反
映植物的抗寒能力。
水团花（Adina pilulifera）属于（Rubiaceae）水团花属（Adina），该属有 3 种，我国有 2 种，即水团花和
细叶水团花。水团花主要分布于长江以南各省区及陕西南部。在浙江省主要分布于中西部的建德地区，中部的
金华、丽水地区，南部的温州等地，多生于海拔 300 ~ 610 m 的山坡谷底及溪边路旁灌丛中[7]，作为乡土树种，
水团花生态适应性强，生长快，根系发达，同时具有抗逆性强、耐瘠薄、病虫危害少、易管护等特点，而且作
为常绿植物，其花果均有较高的观赏价值，值得开发应用。
水团花的生长受温度的局限相对较大，而目前对它的研究也主要集中在繁殖技术和化学成分方面，在抗性
研究方面较少。为此，本研究开展其抗寒性研究，旨在为河道生态护坡等提供植物新材料、提高生态效益、增
加生物多样性和植物群落稳定性提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
实验用水团花为一年生播种苗，其种子于 2012 年 10 月采自苍南县马站（27° 25′ 46.4″ N，120° 23′ 25.9″ E）、
遂昌县妙高（28° 32′ 26.3″ N，119° 13′ 16.6″ E）、建德市梅城（30° 14′ 20″ N,119° 43′ 37″ E）3 个种源地。2013
年 11 月至 2014 年 3 月，选择生长良好、长势基本一致的一年生植株，采集其长势一致的叶片，于浙江农林大
学实验室进行试验。
1.2 实验方法
1.2.1 低温处理 选取生长正常的叶片，在蒸馏水中洗净后，用吸水纸吸干，塑封袋包装后分别置于 Heto（丹
麦）制冷循环水容器中。温度设定为 4、0、－4、－8 和－12℃ 5 个温度梯度，低温处理时间为 12 h，设 3 次
重复。
1.2.2 生理生化指标测定
电导率测定 将低温处理后的叶片剪成约 0.6 cm 的段，称取 0.2 g，放入试管中，加入 5 mL 蒸馏水真空渗
入 15 min，振荡一下，于 25℃环境下放置 3 h，取出再振荡一下，静置后用 DDS-11A 型电导仪测电导率值 R1，
然后水浴 15 min，静置冷却后测煮沸后电导率 R2，计算相对电导率 k [8]：
t =（R1/R2）×100%。
丙二醛（MDA）含量测定 采用硫代巴比妥酸（TBA）显色法。
可溶性糖含量测定 采用蒽酮比色法。
可溶性蛋白含量测定 采用考马斯亮蓝 G-250 染色法。
超氧化物歧化酶（SOD）活性测定 采用 NBT 光照化学还原法[8~10]。
1.2.3 数据处理 利用 SPSS 软件进行方差分析，利用 Logistic 曲线方程计算植物半致死温度，拟合公式：
y = a /(1＋be－kt)
式中，y 为电解质外渗率，t 为处理温度，a、b 为方程参数[8]。
2 结果与分析
2.1 低温胁迫下相对电导率的变化
3 种源地水团花低温处理后相对电导率的变化情况见图 1。
随着温度的降低，建德、遂昌、苍南三种源地水团花的相对电导率均呈上升趋势，并且三地相对电导率总
体呈现苍南 > 遂昌 > 建德的现象。对各处理温度下三种源地的相对电导率进行方差分析（表 1），随着温度
的下降其相对电导率差异显著：在 0 ~－4℃，建德地区和其他两地差异极显著，在－4 ~－8℃，建德、遂昌两


34 浙 江 林 业 科 技 35 卷
地与苍南地区差异显著，根据相对电导率 50%时为拐
点温度推论 3 种源地水团花的低温半致死温度在－2 ~
－4℃。结合 Logistic 曲线方程计算，求二阶导数，并
令其等于 0，由 t = lna/b 计算建德的低温半致死温度最
低，为－3.49℃，遂昌次之为－2.4℃，苍南最高为－
2.23℃（表 1）。
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
4 0 -4 -8 -12
相
对
电
导
率
/%

建德
遂昌叶片相对电导率是常用的衡量植物受温度肋迫影
响的生理指标，低温胁迫使细胞膜透性增加，越不耐
寒的植物，膜透性增加的速度越快，相对电导率上升
的趋势也就越快[11]。分析比较相对电导率测定结果表
明，建德的水团花抗寒性相对最强，其次是遂昌的水
团花，苍南的水团花抗寒能力较弱。
苍南
Figure 1 Variation of relative electrical conductivity of A. pilulifera from
different provenances
温度/℃
图 1 三种源地水团花相对电导率变化趋势
表 1 不同低温处理相对电导率的差异显著性比较及半致死温度（P < 0.05）
Table 1 Significance of difference and LT50 of leaves treated by different temperature
相对电导率/% 种源地
4℃ 0℃ －4℃ －8℃ －12℃
R 值 半致死温度
/℃
建德 8.5±0.5a 13.5±0.7a 46.1±0.5b 69.5±2.9a 89.8±1.3b 0.996 1 -3.49
遂昌 9.7±0.3b 11.8±0.5b 54.3±4.4b 73.5±4.0a 89.6±2.2b 0.983 2 -2.40
苍南 10.6±0.5c 11.0±0.3b 65.2±6.4a 79.5±1.4a 95.6±1.5a 0.984 6 -2.23
2.2 低温胁迫对丙二醛含量的影响
各处理下的丙二醛含量变化见图 2。
随着温度降低，低温胁迫的加强，3 种源地水团花丙二醛含量的积累为建德<遂昌<苍南，变化趋势相似，
其中在 4℃至 0℃时丙二醛含量略有下降，随着处理温度的持续下降，各处理的丙二醛含量缓慢增加。说明建德
和遂昌的水团花抗寒能力较强，而苍南的水团花则受寒害更为显著。
当植物受到低温胁迫时，体内可溶性糖的含量就会增加。从图 3 结果显示，随着低温胁迫的加强，3 种源
地水团花可溶性糖的含量都呈显著上升趋势，呈建德>遂昌>苍南的结果，且均在－8℃时达到峰值，但上升幅度
存在差异，建德的水团花可溶性糖含量变化较为明显，峰值为 0.127±0.008 mg/g，遂昌为 0.107±0.005 mg/g，
苍南为 0.093±0.008 mg/g。所以，建德地区的水团花抗寒能力较强，遂昌次之，苍南最弱。
2.4 低温胁迫对可溶性蛋白含量的影响
由图 4 可知，随着温度的下降，可溶性蛋白含量在 4 ~ 0℃有下降趋势，在 0 ~－8℃含量总体呈上升趋势，
其峰值分别为建德 879.379±20.779 mg/g，遂昌 833.31±25.518 mg/g，苍南 371.625±30.690 mg/g，结合 3 种源
地水团花理论低温半致死温度在 0℃ ~－4℃的结论，发现建德和遂昌的水团花受低温胁迫所产生的可溶性糖总
量明显高于苍南的，所以，这两地的水团花抗寒能力相对较强。
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
4 0 -4 -8 -12
0
5
10
15
20
25
30
35
4 0 -4 -8 -12
建德 遂昌 苍南建德 遂昌 苍南
温度/℃
丙
二
醛
含
量
/μ
m
ol
·
g－
1
图 2 低温胁迫对水团花丙二醛含量的影响
Figure 2 Effect of low temperature on MDA of tested leaves
温度/℃
可
溶
性
糖
含
量
/m
g·
g－
1
图 3 低温胁迫对水团花可溶性糖含量含量的影响
Figure 3 Effect of low temperature on soluble sugar content of tested leaves


2 期 郭玮龙，等：水团花不同种源抗寒性比较研究 35
2.5 低温胁迫对超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
由图 5 可知，水团花受低温胁迫时，SOD 活性总体呈先上升后下降的趋势，在－4 ~－8℃时达到峰值，其
峰值为建德 422.401±12.492，遂昌 374.236±7.857，苍南 353.989±7.315，活性强度为建德 > 遂昌 > 苍南。
这一趋势变化也符合水团花理论低温半致死温度的计算结果，表明在抗寒性上，建德 > 遂昌 > 苍南。
0
100
200
300
400
500
4 0 -4 -8 -12
建德 遂昌 苍南
温度/℃
可
溶
性
蛋
白
含
量
/m
g·
g－
1
图 4 低温胁迫对植物可溶性蛋白含量的影响含量的影响
Figure 4 Effect of low temperature on soluble protein content of tested leaves
温度/℃
SO
D
活
性

图 5 低温胁迫对植物 SOD 酶活性的影响
Figure 5 Effect of low temperature on SOD activities of tested leaves
0
200
400
600
800
1000
4 0 -4 -8 -12
建德 遂昌 苍南
3 讨论
本研究中，人为低温处理，模拟低温胁迫环境，测定浙江建德、遂昌、苍南 3 种源地水团花一年生播种苗
离体叶片的相对电导率，随着胁迫温度的持续降低，呈平稳态势后急剧上升的趋势，这说明在 4 ~ 0℃，水团花
受到伤害较小，具有较强的抗寒能力，在低温胁迫后期，电导率急剧增加，说明此时水团花细胞膜透性已受到
损害，细胞内溶质渗出，植物受到严重损害。根据相对电导率曲线图和 Logistic 曲线方程计算得出了理论低温
半致死温度，依次为建德最低－3.49℃，遂昌居中－2.4℃，苍南最高－2.23℃。
MDA 是膜脂过氧化的产物，它的积累会导致膜的完整性受到破坏，MDA 一旦升高，表明细胞膜脂质过
氧化程度加剧，植物细胞膜系统受到破坏，即膜系统失去其原有的选择性透性，研究结果表明，在 4 ~ 0℃时
丙二醛含量略有下降，可能是由于在降温过程中植物体内通过增加保护酶活性发挥其保护作用，从而降低了
丙二醛的含量[12]。
可溶性糖能提高细胞的渗透浓度，降低植物冰点，抗寒能力越强的种类可溶性糖含量增加的就越多[13]；可
溶性蛋白则有利于合成特异性蛋白和对低温更稳定、活性更强的同工酶来保证低温环境中的物质代谢以及维持
膜的稳定。研究结果显示在降低温度过程中，3 种源地地水团花可溶性糖含量一直呈上升趋势；而可溶性蛋白
含量在 4 ~ 0℃有下降趋势，可能是由于在这个温度范围内各种保护酶活性的加强导致了可溶性蛋含量的下降。
SOD 酶活性在低温下，维持较高的活性水平，能防止因冷害产生的毒害物质如活性氧自由基的积累，减轻
由膜脂过氧化所引起的膜伤害，从而增加植物体的抗寒能力，抗寒性强的品种其 SOD 酶活性高，抗寒性差的品
种酶活性低[14]。水团花在低温胁迫下 SOD 活性则呈先上升后下降的趋势，低温胁迫初期活性的上升说明在低温
胁迫下其清除自由基的能力增强。在降温初期植物对低温具有一定的防御反应，来减缓细胞内多余的自由基对
细胞伤害的速度与程度，胁迫后期不断下降说明，此时植物体已受到严重损伤，清除活性氧自由基能力下降。
综合比较结果显示，建德的水团花抗寒性较好，遂昌的居中，苍南的水团花抗寒能力较弱。
结合以往试验，发现电导率是研究植物细胞膜破坏程度最简单和最直接的方法[4]。而其他生理指标变化与
植物抗寒性也有着密切的关联，如对葡萄[15]和马蹄金[16]的抗寒性研究将可溶性糖作为筛选抗寒性的生理指标，
研究认为，随着低温胁迫的加强，可溶性糖的含量会增加；对山茶[16]和果梅[17]的抗寒性研究则认为，可溶性蛋
白或丙二醛含量更为可靠，其含量也会随着温度的下降而升高；而通过对玉兰[18]和景天科植物[19]的抗寒性研究
发现，在植物受低温胁迫时，SOD 酶的活性大致呈先上升后下降的规律。本实验测定的生理生化指标变化趋势


36 浙 江 林 业 科 技 35 卷

与上述研究结果基本相符，实验结果为水团花在河道绿化、生态恢复和其它园林绿地的美化推广应用等提供了
一定的理论依据。

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