全 文 ：收稿日期:2013 － 04 － 30 修回日期:2013 － 06 － 24
作者简介:张迎辉(1979 －) ，女，博士研究生，从事园林植物应用研究。E-mail:zhyh61@ 126． com。通讯作者郑郁善(1960 －) ，男，教授，博士
生导师，从事森林培育研究。E-mail:zys1960@ 163． com。
低温胁迫对福建山樱花几种生化指标的影响
张迎辉1，荣俊冬2，李书平2，何天友1，陈凌艳1，郑郁善1，2
( 1．福建农林大学园林学院，福建 福州 350002; 2．福建农林大学林学院，福建 福州 350002)
摘要:不同温度对福建山樱花盆栽幼苗进行处理，测定叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、脯氨酸
和可溶性糖含量的变化，探讨福建山樱花对不同低温胁迫的响应特性和耐寒适应能力。结果表明，各温度处理下福建山樱
花 SOD活性、MDA含量、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量与对照相比，差异性显著;各温度下 MDA 含量随着胁迫时间
的延长呈不断上升趋势，其余指标随着胁迫时间的延长，在 10 ℃处理时呈缓慢上升趋势，在 6 和 1 ℃处理下呈先升后降趋
势，最高值基本都出现在 1 ℃处理后第 3 天。随着胁迫时间的延长，抗氧化酶和渗透调节物质对膜系统的保护作用及调节
机制超过一定限度，引起福建山樱花不可逆的损伤。
关键词:福建山樱花;低温胁迫;生化特性
中图分类号:S685．99 文献标识码:A 文章编号:1001 － 389X(2013)04 － 0326 － 04
Effect of low temperature on biochemical characteristics of Prunus campanulata Maxim．
ZHANG Ying-hui1，ＲONG Jun-dong2，LI Shu-ping2，HE Tian-you1，CHEN Ling-yan1，ZHENG Yu-shan1，2
(1． College of Landscape Architecture，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China;
2． College of Forestry，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China)
Abstract:After Exposuring of Prunus campanulata Maxim． seedlings to different temperature (25，10，6 and 1 ℃) ，the activities
of superoxide dismutase (SOD) ，the content of malondialdehyde (MDA) ，soluble protein，soluble sugar and free proline were
measured in leaves to detect the influence of temperatures on the physiological and biochemical characteristics． The results showed
that the content of five indexes had a signifcant difference with control． The content of MDA exhibited a upward trend under different
temperature over time;other indexes sustained a slight increase under the 10 ℃ treatment and firstly rose then went down under the
6 and 1 ℃ treatment over treatment time． The highest values of SOD，soluble protein，soluble sugar and free proline occurred on
day 3 of 1 ℃ treatment． With stress time，the antioxidant protective effect of enzymes and regulation mechanism of osmotic adjust-
ment on membrane system exceeded a certain limit，irreversible damage was caused in Prunus campanulata Maxim．
Key words:Prunus campanulata Maxim．;cold resistance;biochemical characteristics
福建山樱花(Prunus campanulata Maxim．)属蔷薇科(Ｒosaceae)李属(Prunus)落叶乔木，花期早，每年
春节前后开花，花期可长达 50 d［1］，远高于日本樱花 15 d的花期［2］，其花色艳丽，先花后叶，花色浓艳且呈
钟状下垂型开展，观赏价值极高，为园林绿地中不可多得的优良乡土观赏植物［3］。相对于其他樱属植物，
福建山樱花具有开花早，花期长，花型独特、花色鲜艳、适应性广、抗逆性强等优点。福建山樱花原产于福
建、浙江、广东、广西、台湾等地［4］，属于亚热带地区，不会受到低温冻害的威胁，但从原产地向北引种到长
江流域或以北地区后，受到冬季低温的影响，会遭受冻害。因此低温作为最常见的制约植物生长发育的环
境因素之一，也是影响福建山樱花向更高纬度应用的限制因子。
目前对福建山樱花的研究大多集中在生物学特性、繁殖技术、遗传多样性［3，5 － 6］等方面，前人对福建山
樱花低温生理响应机制方面的研究鲜有报道。通过人工模拟低温胁迫条件，对福建山樱花叶片的超氧化
物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性、丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量、可溶性蛋白含量、脯氨
酸含量、可溶性糖含量的测定分析，研究其在低温胁迫下生化指标的变化规律，为福建山樱花苗期抗寒性
鉴定、耐寒机理研究以及扩大引种和栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 材料
供试材料为福建山樱花 1 年生实生苗，材料统一栽植于泥炭土和沙土 1∶1 混合基质的塑料盆中，盆高
福建林学院学报 2013，33(4) :326 － 329 第 33 卷 第 4 期
Journal of Fujian College of Forestry 2013 年 10 月
DOI:10.13324/j.cnki.jfcf.2013.04.008
为 9 cm，盆底和盆口直径分别为 7．5 和 12．5 cm，每盆 1 株。在日光温室内自然光照下进行正常管理，当植
株长至 70 － 80 cm时，选取健康状况良好、长势一致的植株进行试验处理。
1．2 试验设计
将供试幼苗分为 4 组，每组 3 盆，于试验当天 9:00 转入 BIC-400 多段可编程光照培养箱(上海博讯实
业有限公司)中，光照培养箱的温度分别设为 25、10、6、1 ℃，光照强度为 10 000 lx，相对湿度为 50%，光周
期为昼夜 16 h /8 h。于胁迫处理的 1、3、5、7、9 d，选取功能叶片对各生理指标进行测定。
1．3 生理指标的测定
SOD活性采用抑制氮蓝四唑(nitroblue tetrazolium，NBT)光还原法［7］测定;MDA含量采用硫代巴比妥
酸(TBA)比色法［8］测定;可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝 G-250 法［7］测定;可溶性糖含量采用蒽酮比色
法［7］测定;游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮方法［7］测定。
1．4 数据分析
数据分析采用 EXCEL和 DPS软件，采用 Duncan新复极差法对处理平均数间差异显著性进行检验。
2 结果与分析
2．1 低温胁迫对福建山樱花叶片 SOD活性的影响
由图 1 可知，在不同温度梯度处理条件下，福建山樱花叶片 SOD活性随时间的变化规律也不尽相同。
25 ℃对照和 10 ℃处理 SOD活性随时间变化没有明显变化;6 和 1 ℃处理呈先上升后下降的趋势，SOD活
性峰值分别出现在处理第 5 天和第 3 天。不同处理第 1 天和第 3 天 SOD活性呈现温度越低，活性越大的
变化规律，表明在短时间内福建山樱花可以通过提高 SOD 活性清除过多的活性氧自由基来增加其抗寒
性，随低温胁迫时间的延长，冻害的加剧，SOD合成也受到抑制，活性开始下降。各处理 SOD 活性与对照
相比，差异性极显著(P ＜ 0．01)。
2．2 低温胁迫对福建山樱花叶片 MDA含量的影响
低温胁迫下福建山樱花叶片 MDA含量呈增大趋势，温度越低，MDA 含量越高，表明低温引起福建山
樱花细胞膜脂过氧化加剧，膜脂过氧化加剧程度与低温胁迫程度成正比;10 ℃处理 MDA含量随时间延长
略有上升，变化不明显，6 和 1 ℃两个低温处理 MDA随着胁迫时间含量持续增加，说明植株通过自身的生
理调节不足以平衡两个低温对叶片细胞膜的破坏，从而造成膜脂的过氧化。方差分析表明，不同低温处
理，不同胁迫时间 MDA含量差异达到极显著水平(P ＜ 0．01)。
图 1 持续低温胁迫对福建山樱花 SOD活性的影响
Figure 1 Effect of durative low temperature stress on SOD activity
图 2 持续低温胁迫对福建山樱花 MDA含量的影响
Figure 2 Effect of durative low temperature stress on MDA content
2．3 低温胁迫对福建山樱花叶片可溶性蛋白含量的影响
从图 3 可见，可溶性蛋白含量总的趋势是随着温度的降低而增大，说明可溶性蛋白的含量和温度在一
定范围内成负相关，蛋白质含量增加可能是因为低温促进了某些新蛋白质的合成;方差分析表明，不同低
温处理可溶性蛋白与对照相比差异极显著(P ＜ 0．01)。1 ℃处理可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趋势，
峰值产生在胁迫的第 3 天，此后急剧下降，说明福建山樱花不能承受持续的低温，蛋白质的降解速度大于
·723·第 4 期 张迎辉等:低温胁迫对福建山樱花几种生化指标的影响
合成，可溶性蛋白含量下降;6 ℃处理可溶性蛋白则一直呈上升趋势，至胁迫第 9 天达到最高值，但小于
1 ℃的峰值;10 ℃可溶性蛋白含量随着胁迫时间基本呈上升趋势，但差异不显著(P ＜ 0．05)。
2．4 低温胁迫对福建山樱花叶片脯氨酸含量的影响
在低温胁迫中脯氨酸的主要作用被认为是作为细胞内的渗透调节物质和防冻剂或膜稳定剂，大多数
研究证明其含量和植物抗寒性有很大的相关性，其含量在植物可忍受的低温胁迫下，呈现出上升的趋
势［9］。图 4 表明，与对照相比，各温度处理脯氨酸含量明显增加，方差分析表明，不同处理下福建山樱花脯
氨酸含量差异性极显著(P ＜ 0．01)。随着胁迫时间延长，10 ℃处理脯氨酸呈缓慢上升的趋势，变化幅度不
大;6 和 1 ℃低温处理脯氨酸含量均呈先上升后下降的规律，但出现峰值的时间不同，脯氨酸含量最高值
出现在 1 ℃处理第 3 天。
图 3 持续低温胁迫对福建山樱花可溶性蛋白含量的影响
Figure 3 Effect of durative low temperature stress on the
content of soluble protein
图 4 持续低温胁迫对福建山樱花可溶性糖含量的影响
Figure 4 Effect of durative low temperature stress on the
content of soluble sugar
图 5 持续低温胁迫对福建山樱花脯氨酸含量的影响
Figure 5 Effect of durative low temperature stress on the
content of free proline
2．5 低温胁迫对福建山樱花叶片可溶性糖含量的影响
福建山樱花可溶性糖含量的变化规律与脯氨酸
相似，各低温处理与对照相比可溶性糖含量明显增
加(图 5) ;随着胁迫时间延长 10 ℃处理呈不断上升
趋势，而 6 和 1 ℃处理则呈先升后降的规律。这表
明，短期低温胁迫下福建山樱花通过积累可溶性糖
来增强自身抗寒能力，但随着胁迫时间延长和温度
的降低，持续低温对其造成了伤害。
3 讨论
在低温胁迫下，由于植物对 O2 的利用能力降
低，多余的 O2 在代谢过程中被转化成对植物有毒
害作用的活性氧(reactive oxygen species，ＲOS)［10］。
在此种情况下，植物可通过调节酶促和非酶促防御体系来限制 ＲOS 的形成和清除植物体内过多 ＲOS 的
产生，从而对逆境作出适应性的防卫反应，避免或减轻逆境的伤害。SOD 作为细胞中最重要的抗氧化酶
之一，是细胞内清除 ＲOS的第一道防线［11］，其主要功能是歧化超氧阴离子(O2 －)生成 O2 和 H2O2。马兰
涛等［12］对 Guadua amplexfolia、王宁等［13］对大叶冬青进行低温胁迫，SOD活性均随温度变化呈现较强的规
律性，先升后降。试验中，福建山樱花在 6 和 1 ℃低温下，SOD活性也呈现出先升后降规律，最高值出现在
1 ℃处理第 3 天，说明在一定的低温范围内，福建山樱花能够通过酶活性的增加来提高适应低温胁迫的能
力，而 1 ℃第 3 天后已经超出了植株的忍耐能力，抗低温胁迫应急反应能力丧失。
MDA是膜脂过氧化的产物之一，通常利用它作为脂质过氧化指标，表示细胞膜质受损程度和植物对
逆境反应条件的强弱。在不同温度胁迫下，福建山樱花的 MDA含量均呈上升趋势，在最低温度 1 ℃随着
胁迫时间延长，MDA含量达到最大，细胞膜受损最严重。这可能因为，SOD活性下降使有害自由基积累乃
·823· 福 建 林 学 院 学 报 第 33 卷
至超过伤害阈值，可能直接或者间接地启动膜脂过氧化使 MDA 质量摩尔浓度增加;随着 MDA 的积累反
过来又抑制了 SOD酶的活性，进一步降低了抗氧化酶清除活性氧的能力，致使膜系受损加重［14］。福建山
樱花 MDA含量的变化规律与李远发等［15］对麻风树幼苗、司剑华等［16］对柽柳的研究结果是一致的。
可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸等都是细胞渗透调节物质，可以调节细胞的渗透势，降低细胞结
冰的温度，提高植物的抗寒性，许多研究证明这几种渗透调节物质可以用来作为抗寒性研究的指标［17 － 19］。
研究中，不同温度处理下的可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量均明显高于对照，但随着胁迫时间的
变化趋势不同。10 ℃处理 3 个指标的含量均随着胁迫时间延长而缓慢增加，6 ℃处理可溶性蛋白随着胁
迫时间呈上升趋势，而可溶性糖和脯氨酸则先升后降，1 ℃处理 3 个指标含量均呈先升后降趋势。这说明
可溶性物质与植物抗寒性在一定范围内存在相关性，当温度或胁迫时间超过植物所能忍受的最大范围，可
溶性物质合成降低，其保护作用也随之下降。
研究中，福建山樱花 SOD活性、MDA含量、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量在 10 ℃处理时变化
不大，但在 6 和 1 ℃处理下发生了较大变化，各指标的最大值基本都出现在 1 ℃处理第 3 天。低温胁迫初
期福建山樱花能通过自身调节机制适应胁迫，减轻低温引起的伤害，随着胁迫时间的延长，抗氧化酶和渗
透调节物质对膜系统的保护作用及调节机制超过一定限度，就会造成代谢失调，引起福建山樱花不可逆的
损伤。植物抗性机制是个复杂的生理过程，各个生理指标间的变化受多种因素影响，并不总是一致的，应
从多方面深入研究并结合其实际生长情况进行综合评定。综上分析表明，福建山樱花幼苗可以忍受的低
温胁迫条件是 1 ℃处理 3 d，从而为福建山樱花均一化全长 cDNA文库的构建以及低温胁迫相关基因找寻
提供基础。
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( 责任编辑: 卢凤美)
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