全 文 ：第 28 卷 第 3 期
2015 年 9 月
仲恺农业工程学院学报
Journal of Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Vol． 28，No． 3
September，2015
DOI:10． 3969 / j． issn． 1674 － 5663． 2015． 03． 003
收稿日期:2015 － 03 － 17
基金项目:广东省研究生创新计划(2014JGXM － MS31)资助项目．
作者简介:陈梓健(1991 －) ，男，广东广州人，在读硕士研究生． * 通信作者:E-mail:zhangweili7218@ 163． com
低温胁迫对紫苜蓿 ‘WL525’生理特性的影响
陈梓健1，刘凤民2，张伟丽1*
(1． 仲恺农业工程学院 生命科学学院，广东 广州 510225;
2． 仲恺农业工程学院 教学科研基地，广东 广州 510225)
摘要:以紫苜蓿 (Medicago sativa Linn．)‘WL525’为试验材料，通过低温处理 4 d，就低温胁迫对紫苜蓿中丙
二醛 (Malondialdehyde，MDA)浓度、相对电导率、过氧化物酶 (Peroxidase，POD)活性和可溶性糖质量浓度
变化的影响进行了研究． 结果表明:随着低温胁迫时间的延长，紫苜蓿‘WL525’叶片细胞中的 MDA浓度总体
呈现升高的趋势，POD酶活性呈现出先增加后降低的趋势，可溶性糖质量浓度和相对电导率均呈现出升高的趋
势． 4 个生理指标均与紫苜蓿‘WL525’的抗寒性有密切联系，紫苜蓿‘WL525’通过增加 POD 酶活性和可溶
性糖的质量浓度来调节低温对其造成的伤害．
关键词:紫苜蓿 (Medicago sativa Linn．) ;低温胁迫;抗寒性;生理特性
中图分类号:S541 文献标志码:A 文章编号:1674 － 5663(2015)03 － 0009 － 03
Effect of low temperature stress on physiological
characteristics of Medicago sativa Linn． ‘WL525’
CHEN Zijian1，LIU Fengmin2，ZHANG Weili1*
(1． College of Life Sciences，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China;
2． Teaching and Ｒesearch Base，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China)
Abstract:Medicago sativa Linn. WL525 was treated by low temperature stress for 4 d and the content of
MDA and soluble sugar，POD activity，and relative conductivity were measured． The results showed that
under low temperature stress，the MDA content in leaves cells of Medicago sativa Linn. WL525 showed
increasing trend;POD activity increased first and then decreased;the soluble sugar content and the rela-
tive conductivity showed increasing trend． These four kind of physiological indexes related closely to the
cold hardiness of Medicago sativa Linn. WL525． The increased content of soluble sugar and POD activity
adjust the WL525 plant to the damage caused by temperature stress．
Key words:Medicago sativa Linn．;low temperature stress;cold resistance;physiological characteristics
紫苜蓿 (Medicago sativa Linn．)也称紫花苜
蓿，属多年生宿根性草本植物，是苜蓿属 (Medi-
cago)内栽培最广泛、经济价值最高的优良牧草，
其营养价值高，适口性好，各种畜禽均喜食，被誉
为“牧草之王”． 其在世界温带地区广泛栽培，在
我国主要分布于西北、华北和东北等地区［1］． 地
处亚热带的广东每年要从美国进口大量苜蓿干草以
满足本地畜牧业发展的需求． 而引入适合广东地区
种植的苜蓿是广东牧草产业调整的重要途径． 我国
原有的一些紫苜蓿品种具有抗热性差、产量低和秋
眠性强等不足，只适合在长江以北地区栽培，在南
方则降低了推广利用价值，使优质牧草得不到大面
积推广［2 － 3］． 随着种植地区湿润度增加和纬度的降
低，适宜种植的苜蓿品种秋眠级增高 (秋眠性减
弱)． 因此，选择秋眠级数高 (非秋眠或弱秋眠)
及抗热性的苜蓿品种是紫苜蓿南方引种的前提． 刘
艾等［4］将美国高秋眠级数的紫苜蓿 ‘WL525’在
广州引种成功，发现其耐热性较好，在夏季高温条
件下生长良好． 但紫苜蓿 ‘WL525’在广东低温
时的抗寒表现及其机理罕见报道． 作者对低温胁迫
下紫苜蓿‘WL525’叶片细胞中丙二醛 (Malondi-
aldehyde，MDA)浓度、相对电导率、过氧化物酶
(Peroxidase，POD)活性及可溶性糖质量浓度与抗
寒性的关系进行研究，以期为我国南方苜蓿的生产
和管理提供参考．
1 材料与方法
1. 1 试验材料
紫苜蓿 ‘WL525’，秋眠性级数 8. 0，购自北
京金农科种子科技有限公司．
1. 2 低温胁迫处理方法
将紫苜蓿 ‘WL525’种子用 55 ℃热水浸泡
20 min，于 25 ℃下催芽，当种子刚露出白色的根点
时，点播于直径 15 cm盛有基质(m(泥炭土)∶
m(珍珠岩)= 3∶1)的塑料盆中，每盆 10 ～ 15 粒，
置温室大棚内生长，待种子出土后，去除黄化苗，
选留生长势一致的苗 15 株，苜蓿生长的光照条件
为自然光，温度为 25 ～ 30 ℃ ． 待植株长至 8 周时
转移至 5 ℃的人工气候箱进行低温处理，分别于第
1、2、3、4 天 11:00 取植物叶片 (第 3 位叶)进
行各项指标测定，并且以未进行低温处理的叶片作
为对照，每组 3 个重复．
1. 3 生理指标的测定
MDA浓度参照刘琳［5］的方法进行测定． 相对
电导率采用周碧燕等［6］的方法测定． POD 酶活性
测定采用愈创木酚法［6］进行测定． 可溶性糖质量
浓度采用蒽酮比色法［6］测定．
1. 4 数据处理
试验数据均在 Excel 2003 软件中进行分析处
理．
2 结果与分析
2. 1 低温胁迫对紫苜蓿‘WL525’MDA浓度的影
响
MDA是植物膜过氧化的产物，在低温胁迫下
会大量积累，MDA 的积累会使细胞纤维素分子间
的桥建松弛，对细胞膜造成一定程度的伤害． 因
此，MDA浓度的高低，可以作为植物抗寒性指标
之一［7］．
随着低温胁迫时间的延长，MDA 浓度呈升高
的趋势，在低温胁迫的第 3 天达到最大值，MDA
浓度为 2. 84 μmol /L，增加率为 88. 34% (图 1)．
由此可见，低温胁迫对细胞膜造成了一定程度上的
伤害．
2. 2 低温胁迫对紫苜蓿 ‘WL525’相对电导率的
影响
电导率可以反映出在低温胁迫下生物膜透性的
图 1 低温胁迫对紫苜蓿‘WL525’叶片MDA
浓度的影响
Fig. 1 Effect of lowtemperature on MDA concentration of
Medicago sativa Linn． WL525 leaves
变化，是一种抗性指标． 在低温胁迫下，细胞原生
质膜的结构和功能都会受到伤害，使细胞内的电解
质外渗，导致电导率增加［8］．
随着低温胁迫时间的延长，相对电导率呈升高
的趋势，在低温胁迫的第 4 天达到最大值，相对电
导率为 86. 54%，增加率为 3. 49% (图 2)． 由此
可见，低温胁迫对细胞膜造成了一定程度上的
伤害．
图 2 低温胁迫对紫苜蓿‘WL525’叶片相对电导率的影响
Fig. 2 Effect of lowtemperature on relative conductivity
of Medicago sativa Linn． WL525 leaves
2. 3 低温胁迫对紫苜蓿 ‘WL525’POD 酶活性的
影响
POD是一种能清除细胞中自由基的酶． 在低
温胁迫下，植物体内的活性氧会大量积累，对细胞
膜造成一定的伤害． 活性氧的产生会使 POD 酶活
性增加，保护细胞膜不受伤． 众多研究表明，POD
酶活性的增加和植物的抗寒性有一定的正相关关
系［9］．
随着低温胁迫时间的延长，POD 酶活性呈先
上升后下降的趋势，在低温胁迫第 3 天达到最大
值，POD酶活性为 4. 68 U /L，增加率为 126. 21% ．
但在低温胁迫的第 4 天急速下降，POD 酶活性为
2. 29 U /L，增加率为 10. 81% (图 3) ，说明紫苜
01 仲恺农业工程学院学报 第 28 卷
蓿‘WL525’通过提高 POD 酶活性来调节低温对
植物造成的伤害，但由于调节机制的局限性，超过
一定程度 POD 酶活性又降低． 由此可见，POD 酶
活性与紫苜蓿 ‘WL525’低温胁迫的调节机制有
密切关系．
图 3 低温胁迫对紫苜蓿‘WL525’POD酶活性的影响
Fig. 3 Effect of lowtemperature on POD activity
of Medicago sativa Linn． WL525 leaves
2. 4 低温胁迫对紫苜蓿 ‘WL525’可溶性糖质量
浓度的影响
可溶性糖能保护原生质胶体不致遇冷凝固而冻
伤． 在低温胁迫下，植物体内开始积累碳水化合
物，从而提高了细胞液的浓度，缓和了原生质过度
脱水［10］．
随着低温胁迫时间的延长，可溶性糖质量浓度
呈升高的趋势，在低温胁迫的第 4 天达到最大值，
可溶性糖质量浓度为 187. 84 μg /g，增加率为
22. 82% (图 4)． 说明紫苜蓿‘WL525’通过提高
可溶性糖质量浓度来调节低温对植物造成的伤害．
由此可见，可溶性糖质量浓度与紫苜蓿 ‘WL525’
低温胁迫的调节机制有关系．
图 4 低温胁迫对紫苜蓿‘WL525’叶片可溶性糖
质量浓度的影响
Fig. 4 Effect of lowtemperature on Soluble sugar mass
concentration of Medicago sativa Linn． WL525 leaves
3 讨论
植物的抗寒能力要用多个因素分析才能比较全
面地体现出植物真实的抗寒能力． 本试验通过测定
紫苜蓿 ‘WL525’叶片的 MDA 浓度、相对电导
率、POD酶活性和可溶性糖质量浓度等 4 种生理
指标． 结果发现，4 种生理指标都与紫苜蓿
‘WL525’的低温调节机制密切相关． 在低温胁迫
下，紫苜蓿‘WL525’的 MDA 浓度和相对电导率
都呈上升的趋势，这与陶雅等［11］的试验结果相似．
说明低温胁迫对植物的细胞膜造成一定的损害． 冯
昌军等［12］发现，POD 酶活性在低温胁迫下呈现先
上升后下降的趋势，本试验得到与其相似的结果．
POD 酶活性在低温胁迫初期上升说明紫苜蓿
‘WL525’通过提高 POD酶活性来调节低温对植物
造成的伤害． 在低温胁迫的第 4 天，POD 酶活性
下降可能是由于低温胁迫下细胞受到的伤害超过了
低温调节机制的能力，导致 POD 合成受阻，所以
POD酶活性下降． 可溶性糖质量浓度在低温胁迫
初期呈上升趋势，说明紫苜蓿 ‘WL525’通过提
高可溶性糖质量浓度来调节低温对植物造成的伤
害． 在低温胁迫的第 2 天以后可溶性糖质量浓度趋
于稳定，可能是由于低温调节机制的局限性，导致
碳水化合物的合成受阻，只能维持在一定水平上，
所以可溶性糖质量浓度趋于稳定．
综合分析 4 个指标的结果可以得出，MDA 浓
度、相对电导率、POD 酶活性和可溶性糖质量浓
度均与紫苜蓿 ‘WL525’的抗寒性有密切联系，
紫苜蓿‘WL525’可以通过增加 POD 酶活性和可
溶性糖的质量浓度来调节低温对植物造成的伤害．
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(下转第 30 页)
11第 3 期 陈梓健，等:低温胁迫对紫苜蓿‘WL525’生理特性的影响
体积分数 0. 3%和体积分数 0. 7%，抽提物浓度分
别为体积分数 1. 6%和体积分数 2. 2%，模拟物为
去离子水时的总迁移量分别为 3 和 5 mg /dm2，模
拟物为体积分数3%的乙酸时的总迁移量分别为4和
7 mg /dm2，模拟物为体积分数 10%的乙醇时的总迁
移量分别为 4和 8 mg /dm2，模拟物为体积分数 95%
的乙醇时的总迁移量分别为 8和 13 mg /dm2．
当结构控制剂用量相同时，选用乙烯基羟基硅
油作为结构控制剂所制备的硅橡胶的力学性能和安
全卫生性能更优． 因此，合理选用结构控制剂种类
及确定其用量可有效改善硅橡胶的力学性能和安全
卫生性能． 作为新型结构控制剂，乙烯基羟基硅油
可应用于硅橡胶体系，提高硅橡胶的力学性能和安
全卫生性能．
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(上接第 11 页)
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【责任编辑 简友光】
03 仲恺农业工程学院学报 第 28 卷