全 文 ：Vol. 33 No. 1
Jan. 2013
第 33卷 第 1期
2013年 1月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2012-10-15
基金项目：国家林业公益性行业科研专项项目（200904038）；国家林业局麻疯树种质资源保存库项目
作者简介：欧国腾（1974-），男，贵州黎平人，高级工程师，主要从事林业监测、防治工作
通讯作者：陈介南（1961-），男，湖南益阳人，教授，博士，主要从事林业生物质能源研究；E-mai:chenjny@gmai l.com
麻风树 Jatropha curcas 是大戟 科麻风树属
Jatropha 的植物，广泛分布于热带及亚热带地区，
在我国的云南、四川、贵州、广东等都有分布，
可在年降水量 480～ 2 380 mm、年气温 18.0～
28.5℃、海拔 1 000 m以下的环境下生存 [1]。麻风
树生长繁殖快，耐贫瘠干旱，是绿化荒山、水土保
持的良好树种；其种仁含油率高达 50%～ 60%，
是世界范围内研制生物柴油的热门植物 [2-3]。低温
是阻碍麻风树生长和分布的重要环境因子，也是
制约麻风树制取生物柴油产业发展的重要因素。
研究麻风树的抗寒生态学性质，有助于了解麻风
树的生长习性，对抗寒抗冻优质树种引种栽培、
提高麻风树的种植规模、保障生物柴油原料资源
罗甸县不同种源麻风树抗寒生理生态学研究
欧国腾 1，詹 鹏 2,3，江 赢 1，石 旺 2,3，陈介南 2,3
（1.罗甸县林业局，贵州 罗甸 550100；2. 国家林业局 生物乙醇研究中心，湖南 长沙 410004；
3. 中南林业科技大学 生物环境科学与技术研究所，湖南 长沙 410004）
摘 要：通过对贵州省罗甸县 2011年初不同种源麻风树冻害情况的调查与分析，并通过植株内源保护酶活性及
遗传基因图谱分析，研究麻风树抗寒生理生态学特性。结果表明：随着海拔的升高，麻风树冻害程度逐步加重 ;
罗甸县高里村与红水河镇麻风树具有较强的亲缘关系 ;虽然罗甸林场麻风树与高里村、红水河镇麻风树的亲缘关
系较远，但其抗寒基因表达较强。综合分析得出，不同种源麻风树抗寒能力为高里村 >林场 >红水河镇 >纳翁村。
关键词：麻风树；抗寒；生理生态学；罗甸
中图分类号：S722.3+3 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2013)01-0011-04
Physioecology study on cold resistance of different provenances
Jatropha curcas in Luodian county
OU Guo-teng1, ZHAN Peng2,3, JIANG Ying1, SHI Wang2,3, CHEN Jie-nan2,3
(1. Luodian County Bureau of Forestry, Luodian 550100, Guizhou, China; 2. Bio-ethanol Research Center of Forestry Ministry,
Changsha 410004, Hunan, China; 3. Institute of Biological and Environmental Science and Technology, Central South University of
Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)
Abstract: Through investigating the frozen injury of different provenances Jatropha curcas during early 2011 in Luodian, Guizhou, and
analyzing endogenous protection enzyme activities and genetic spectrums, the physioecology of cold resistance of the J. curcas were
studied. The results show that the frozen injury degree increased gradually with the increase of altitude; A strong genetic relationship of
Jatropha curcas existed between the ones in Gaoli Village and in Red water Town; Though, there was a distant genetic relationship of
Jatropha curcas between the ones in Luodian Forest Farm and Gaoli Village, the cold resistance gene expressed strongly. The order of
cold tolerance of different Jatropha curcas was Gaoli Village> Luodian Forest Farm > Red water Town > Naweng Village.
Key words: Jatropha curcas; cold resistance; physioecology; Luodian county
的大规模供应具有重要意义。
目前国内对麻风树低温抗寒抗冻性研究已有
少量报道。罗通等 [4]从叶绿素含量、根系活力、
生物膜通透性、膜脂不饱和脂肪酸含量等方面进行
了低温对麻风树生理指标的影响研究。毛俊娟等 [5]
以攀枝花地区麻风树为材料，研究不同浓度酸铝
胁迫对 3月龄麻风树幼苗根系活力、叶片丙二醛
含量、叶片脯氨酸含量、过氧化物酶活性等生理
指标的影响。樊哲仁等 [6]通过测定种子发芽率、
发芽指数、活力指数、丙二醛含量和酶活性等指标，
调查硅对盐胁迫下麻风树的生理影响。丁蕾等 [7]
对不同种源麻风树进行播种育苗试验，通过测试
苗高、地径生长，对比分析得出不同种源的抗寒
DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2013.01.019
欧国腾，等：罗甸县不同种源麻风树抗寒生理生态学研究12 第 1期
性有较大差异。已有报道中绝大多数仅进行低温
与麻风树生理生化指标关系研究，未从麻风树种源
的基因水平分析低温与麻风树抗寒特性的生态学关
系，缺乏麻风树遗传基因水平上对抗寒性的认知。
2011年初我国南方遭遇特大冻雨、雪凝灾害，
且范围广，降温幅度大，持续时间长，给麻风树
带来了极其严重的冻害现象，大量麻风树冻伤或
冻死。本文中通过对贵州省罗甸县不同种源麻风
树冻害情况的调查与分析，并通过植株内源保护
酶活性（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化
氢酶）及遗传基因图谱分析，获得麻风树抗寒生
态学特性，以期为筛选出抗冻害优质麻风树资源
及麻风树的引种栽培提供借鉴。
1 研究区域自然概况
罗甸县位于贵州南部边缘，地处 106°23′～
107°03′E、25°04′～ 25°45′N，总面积 3 013 km2，
是云贵高原向桂西北山区与丘陵过渡的斜坡地带，
地势北高南低，呈阶梯式下降。境内属于亚热带
季风气候，具有春早、夏长、秋迟、冬短的特点，
日照为 1 350～ 1 520 h，年平均温度达 20℃，极
端最高气温 40.5℃，极端最低气温零下 3.5℃，年
均降水量为 1 335 mm，无霜期 335 d左右，气候
温和，雨量充沛，资源丰富，有“天然温室”之称。
抽样调查地点设在罗甸县沫阳镇林勒村和那翁村
及茂井乡的高里村，海拔高度 500～ 900 m，土壤
类型为黄壤、砂壤和风化石砾土 3种。
2 材料与方法
2.1 试验材料
在罗甸县 1年生麻风树人工林随机选取 1 m
×1 m的样地，并将植株全部挖起，逐株查看其冻
害情况，调查其茎、根的冻害情况（见图 1）。同
时采取不同种源的麻风树叶，并放入液氮罐中固
定，带回实验室用于分析测定。
2.2 实验方法
2.2.1 冻害程度调查
① 冻害植株百分率：表现有冻害的植株占调
查植株总数的百分数；② 冻害指数：对调查的麻
风树植株逐株确定其冻害程度，冻害程度分为：0
级，植株正常，茎和根没受冻害；1级，茎尖冻伤，
侧根及主根没受冻害；2级，枝条冻伤，根部轻微
冻害，侧根受冻变色，主根没受冻害；3级，枝条
大部受冻，根部中度冻害，主根根尖及侧根受冻
变色；4级，全株受冻，根部重度冻害，主根冻死
并脱皮变色，植株死亡。分株调查后，按公式（1）
计算冻害指数（I）[8]：

4
4321 4321


m
SSSSI 。 （1）
式（1）中：I 为冻害指数；m 为调查总株数；
S1、S2、 S3、S4为各样地中表现为 1～ 4级冻害
的麻风树株数。
2.2.2 抗氧化酶活力
酶液的提取采用改进的赵梅等 [9]的方法：从
液氮罐中取出待测样品 2 g于预冷研钵中，加入酶
提取（磷酸缓冲液，pH值为 7.8），冰浴上研磨
成匀浆，4℃下 12 000 r/min离心 20 min，取上清
液用于抗氧化酶活力的测定。
超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑
（NBT）光还原法 [10]，以每克植物鲜质量抑制
NBT光化还原量为酶活单位；过氧化物酶（POD）
活性采用愈创木酚法 [11]，以每克植物鲜质量每
分钟氧化 1 μmol愈创木酚为一个酶活单位；过
氧化氢酶（CAT）活性采用 H2O2-碘量法 [12]，以
每克植物鲜质量每分钟分解 1 μmol H2O2为 1个
酶活单位。
2.2.3 RAPD-PCR
麻风树 DNA提取方法参考李静等 [13]的 CTAB
法，RAPD-PCR方法采用 Ganesh等 [14]的方法，
所用 RAPD-PCR引物如表 1所示。
图 1 罗甸县不同种源麻风树样地分布
Fig. 1 Distribution of different provenances J. curcas
sample plots in Luodian County
13第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
表1 引物序列
Table 1 RAPD random primer sequences
序号 引物序列 GC含量/% 序号 引物序列
GC含量
/%
1 5′ CCTGATCACC3′ 60 5 5′ TTTGGGGCCT3′ 60
2 5′ GGGATATCGG3′ 60 6 5′ CCAACGTCGT3′ 60
3 5′ AATCGGGCTG3′ 60 7 5′ CAATCGGGTC3′ 60
4 5′ AGGGCCGTCT3′ 70 8 5′ GTGGCTTGGA3′ 60
3 结果与分析
3.1 调查结果
2010年 12月 25日至 2011年 2月 22日，罗
甸县经历了持续长时间的低温冰冻天气（见图 2），
尤其是 1月日平均气温 5.8 ℃，日平均最高温 8.4
℃，日平均最低温 4.0 ℃，月最高温 13.2 ℃，月
最低温 0.6 ℃。2010年 12月 25日至 2011年 2月
22日，日均气温 10 ℃以下天数 41 d，低温持续时
间长，为罗甸县麻风树带来毁灭性破坏。
表 2 不同海拔麻风树的冻害情况
Table 2 Frozen injury of J. curcas at different altitudes
海拔
/m
样地编号
及地点
树龄
/a
土壤类型 株受冻率
/%
冻害指数
503 06林场 1 黄壤 (粘重 ) 100 25.0
540 03林场 1 黄壤 (粘重 ) 100 29.2
555 07高里村 1 砂壤 100 25.0
566 02红水河镇 1 黄壤 100 67.0
792 11纳翁村 1 黄红壤 100 100.0
802 12纳翁村 1 黄壤 100 100.0
3.2 叶片抗氧化酶活力
植物的抗寒性与活性氧代谢关系密切，低温
胁迫下植物体内会产生大量的 H2O2、OH-等活性
氧自由基，可导致膜脂过氧化，进而造成膜系统
的氧化损伤。为了避免这种氧化损伤，植物体内
也存在着一系列酶促的和非酶促的抗氧化剂、活
性氧自由基，保护植物细胞免受活性氧的伤害，
维持膜系统的稳定性，以增强植株的抗寒力。
图 2 2011年初罗甸县气温变化曲线
Fig.2 Change curves of temperature in Luodian county
in early 2011
如表 2 所示，海拔 500 m 以上植株全部受
冻，受冻率为 100%，冻害指数 25 ～ 100；海
拔 500 ～ 550 m 的麻风树冻害多为 1 ～ 3 级，
冻害指数 25 ～ 71.6；在海拔 550 m 以上，1 年
生实生苗冻害多为 2 ～ 3 级，冻害指数为 67。
海拔 500 ～ 555 m 处麻风树受冻部位主要在地
上部的枝条末端及地下部的侧根；海拔＞ 555 m
处麻风树表现为全株冻死。枝条末端冻伤症状
为植物组织颜色变黑、失水干枯、表皮皱缩，
部分粗枝和主干似被开水烫过呈不规则水渍状
的冻斑。整株冻死麻风树的根表现为表皮开裂
易脱落且大面积变黑或呈深褐色，深达木质部，
并有很浓的酒糟味。通过表 2 综合比较，不同
种源麻风树抗冻性由强至弱为高里村＞林场＞
红水河镇 > 纳翁村。
图 3 不同种源麻风树的酶活性
Fig.3 Enzyme activity of different provenances J. curcas
如图 3所示，对 SOD酶，纳翁村（581 μ·g-1）
＞红水河镇（563 μ·g-1）＞林场（526 μ·g-1）＞高
里村（394 μ·g-1）；对 POD 酶，高里村（7 348
μ·g-1min-2）＞林场（5 319 μ·g-1min-2）＞红水河镇
（5 026 μ·g-1min-2）＞纳翁村（4 897 μ·g-1min-2）；
对CAT酶，红水河镇（694 μ·g-1min-1）＞高里村（687
μ·g-1min-1）＞纳翁村（675 μ·g-1min-1）＞林场（326
μ·g-1min-1）。不同种源地麻风树的抗氧化酶存在差
异性。
SOD、POD、CAT是清除活性氧过程中最主
要的抗氧化酶类。SOD能及时清除活性氧和自由
欧国腾，等：罗甸县不同种源麻风树抗寒生理生态学研究14 第 1期
基，其活性的大小与植物体的抗性是密切相关
的。POD 酶促降解植物体内积累的 H2O2，避免
因 H2O2的过量积累导致毒性更大的 OH-含量增
加而对细胞膜产生伤害。CAT 能消除细胞内过
多的 H2O2，维持其在一个低水平，从而保护膜
的结构。李远发等 [7]对麻风树抗寒性研究报道，
发现 POD酶活与抗寒性具有显著的正相关性，
SOD 酶活与抗寒性呈一定的负相关性，SOD、
CAT 酶活与抗寒性的关系不显著。通过分析 3
种酶活性可得，不同种源麻风树抗寒性强弱为：
高里村＞林场＞红水河镇＞纳翁村，与麻风树抗
寒性调查结果一致。
3.3 不同种源麻风树亲缘关系研究
所提取麻风树 DNA 样本的色泽为白色或近白
色，采用核酸和蛋白质含量测定仪（Gene Quant
Pro）检测 260、280 nm 波长处的光吸收比值 OD260/
OD280为 1.875， 计算得 DNA 产率为 0.346 μg/L。
如图 4所示，各样地麻风树样本基因组 DNA 电泳
得到的条带可进行后续 RAPD-PCR分析。
4 结 论
通过实地调查、分析测试罗甸县不同种源麻风
树内源保护酶及遗传基因图谱，获得罗甸县境内麻
风树造林宜在海拔 550 m以下。高里村与红水河镇
麻风树具有较强的亲缘关系。虽然林场麻风树与高
里村、红水河镇麻风树的亲缘关系较远，但因其抗
寒基因表达较强，抗寒能力较好，可以作为抗寒性
优质种源。罗甸县不同种源麻风树抗寒能力强弱为
高里村＞林场＞红水河镇＞纳翁村，综合考虑可选
高里村和林场麻风树为抗寒性优质种源。
参考文献：
[1] 贺余伟 .中国麻风树生物能源产业化调研 [J].生物产业技术 ,
2008, 5:100-103.
[2] 莫丽芬 ,唐建维 , 刀祥生 ,等 .林分密度对小桐子生物量及其
产量的影响 [J].中南林业科技大学学报 ,2010,30(4):61-68.
[3] Sudhakar J T, Nalini E M S. Molecular approaches to
improvement of Jatropha curcas Linn. as a sustainable energy
crop[J]. Plant Cell Rep., 2011, 30(9):1573-1591.
M：λ/HindIII DNA Marker，1~ 4分别代表林场、高里村、红水河镇、纳翁
村样地的麻风树
图 4 麻风树总 DNA电泳图
Fig.4 DNA electropherogram of different provenances
J. curcas
由图 5可知，各样本均扩增出 3～ 4个条带。
综合对比 1～ 4号样本，各样本的特异性条带不
明显；1、4号样有 3个条带，2、3号样有 4个条
带。通过 DPS软件进行WPGMA聚类分析（见图
6）可得，高里村、红水河镇麻风树亲缘性较近；
林场麻风树与高里村、红水河镇麻风树具有较远
的亲缘性关系；纳翁村麻风树与高里村、红水河
镇麻风树也具有较远的亲缘关系。在麻风树种源
地缘上，林场种源来自于云南省红河州，高里村、
红水河镇、纳翁村麻风树均为罗甸县本地种源。
然而，对比抗寒性调查及抗氧化酶活实验结果，
林场麻风树抗寒性仅次于高里村麻风树，可能的
原因是虽然扩增出的 DNA多态性不强，但麻风树
抗寒基因的表达较强。各种源地麻风树抗寒基因
的表达需要做进一步的研究。
1～ 4分别代表林场、高里村、红水河镇、纳翁村的麻风树
图 6 WPGMA聚类图
Fig.6 WPGMA cluster analysis
1~ 4分别代表林场、高里村、红水河镇、纳翁村样地的麻风树
图 5 不同种源麻风树 RAPD电泳图
Fig. 5 RAPD amplifi cation results of different provenances
J. curcas
(下转至第 19页 )
19第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
[4] 罗 通 , 马丹炜 , 邓鹜远 ,等 . 低温对麻风树生理指标的影
响 [J].中国油料作物学 ,2005,27(4):50-54.
[5] 毛俊娟 , 王胜华 , 陈 放 . 不同温度和铝浓度对麻风树生理指
标的影响及外源钙的作用 [J].北京林业大学学报 ,2007, 29(6):
201-205.
[6] 樊哲仁 , 王晓东 , 唐 琳 . 硅对盐胁迫下麻风树种子萌发及幼
苗生长的影响 [J]. 中国油料作物学 , 2010,32(2):217-221.
[7] 丁 蓄 ,韦小丽 ,周小东 ,等 .不同种源麻疯树苗期生长特性
比较分析 [J].中南林业科技大学学报 ,2010,30(7):55-61.
[8] 张学昆 ,张春雷 ,廖 星 ,等 . 2008年长江流域油菜低温冻害
调查分析 [J]. 中国油料作物学报 ,2008, 30(1): 122-126.
[9] 赵 梅 ,周瑞莲 ,刘建芳 ,等 .冬季融冻过程中白三叶叶片抗
氧化酶活力和渗透调节物含量变化与抗冻性的关系 [J].生态
学报 ,2011,31(2):306-315.
[10] Sundar D, Perianayaguy B, Reddy A R. Localization of
antioxidant enzymes in the cellualar compartments of sorghum
leaves[J].Plant Growth Regul.,2004,44(2):157-163.
[11] 张志良 , 瞿伟菁 . 植物生理学实验指导 [M]. 北京 : 高等教育
出版社 , 2003 : 123-276.
[12] 邹 琦 . 植物生理学实验指导 [M]. 北京 : 中国农业出版社 ,
2000.
[13] 李 静 , 曾德贤 , 吴子欢 ,等 .麻风树 (Jat ropha curcas L. )种
子总 DNA提取方法的建立和优化 [J].西南农业学报 ,2011,
24(2): 728-731.
[14] Ganesh R S, Parthiban K T, Senthil K R, et al. Genetic diversity
among Jatropha species as revealed by RAPD markers[ J]. Genet
Resour Crop Ev., 2008,55:803-809.
[本文编校：谢荣秀 ]
(上接第 14页 )
被类型，在野外调查中采用 GPS定位，为内业制
图提供了精度较高的数据资料。同时，对设置的 74
块样地进行详细的调查。在 3S技术的支持下，绘
制了植被分布图，并建立了与植被分布图相对应的
动态属性数据库，更为形象地、直观地展现了南岳
区植被类型和空间分布情况，便于对数据库进行分
析、统计和提取。当数据发生变化时，便于及时地
对植植被类型及其相关信息进行资料更新。南岳植
被类型的划定以及植被分布图的研制为南岳地区森
林资源的经营和管理、生态环境的保护和改善提供
了重要依据，为人们对植被资源清查、利用和保护
提供了依据。
参考文献：
[1] 宋永昌 .植物生态学 [M].上海：华东师范大学出版社，2001.
[2] 侯学煜 .中国的植被 [M].北京 :人民教育出版 ,1960.
[3] 吴征镒 .中国植被 [M].北京 :科学出版社 , 1980.
[4] 夏江林 ,旷建军 ,彭珍宝 ,等 .南岳自然保护区藤本植物多样
性 [J].长江流域资源与环境 ,2011,20(11):1341-1347.
[5] 田新智 .植被类型图的绘制 -以西藏植被图为例 [J].植物学
通报 ,1997,14（增刊）:77-78.
[6] 周 翔 ,林 辉 ,马丰丰 ,等 . IRS-P6影像最佳波段组合选择
与制图精度评价 [J].中南林业科技大学学报 ,2008,28(1):117-
121.
[7] 祁承经 .湖南植被 [M].长沙：湖南科学技术出版社 ,1990.
[8] 朱志正 ,唐代生 ,袁正科 ,等 .基于MapGis的洞庭湖区植被
分布图的编制 [J].中南林学院学报 ,2006,26(2):120-123.
[本文编校：谢荣秀 ]