全 文 ：第 23 卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2003年　7 月
Vol.23　No.3　　　　　　　　　　　BULLETINOF BOTANICAL RESEARCH July , 　2003
不同光强对曼地亚红豆杉抗寒性的影响
芦站根1　周文杰1　赵昌琼2　谈　锋3
(1.河北省衡水师专生物系 , 衡水　053000)
(2.涪陵师范学院生命科学系 , 重庆　408003)
(3.西南师范大学生命科学院 , 重庆　400715)
摘　要　用生理生化的方法从低温半致死温度 、自由水 、束缚水含量 、渗透调节物质含量及内源激
素含量等生理指标研究了不同光强对曼地亚红豆杉(Taxus media cv.Hicksii)抗寒性的影响 ,各项
所得结果趋于一致 ,确定了曼地亚红豆杉抗寒性的大小顺序为:自然光 、一层遮荫 、二层遮荫。同
时也表明将这几项指标结合起来评定植物的抗寒性大小效果较好。
关键词　曼地亚红豆杉;光强;抗寒性;生理指标
EFFECTOF DIFFERENT LIGHT INTENSITYON THE LEAF
COLD RESISTENCE ABILITIESOF TAXUS MEDIA CV.HICKSII
LU Zhan-Gen 1　ZHOU Wen-Jie1　ZHAO Chang-Qiong2　TAN Feng3
(1.Biological Department , Hengshui Teacher College , Hengshui　053000)
(2.Depar tment of Life Science , Fuling Teacher Colleg e, Chongqing　408003)
(3.School of Life Science , Southwest China Normal University , Chongqing　400715)
Abstract　The influence of dif ferent light intensity on the leaf cold resistance abilities of Taxus me-
dia cv.Hicksii w as studied by the method of physiology biochemistry from the follow physiologic in-
dexes :the semilethal low temperature(LT 50), the contents of f ree w ater and bound w ater , osmoreg-
ulation matter and endogenous hormone.The results showed consistent , the leaf cold resistance abili-
ties w ere ascertained from big to small as follow s:natural light;one-layer shade;two-layer shade.It
also indicated that it w as bet ter to evaluate the leaf cold resistance abilities by combining the several
indexes.
Key words　Taxus media cv .Hicksii;light intensity;cold resistance;physiologic index
　　紫杉醇(tax ol)是二萜类化合物 ,具有高效抗肿
瘤效用 ,并且它结构独特 、来源稀少 ,故倍受各国专
家关注 。目前由于紫杉醇的原料仍主要来源于红
豆杉树皮 ,加之红豆杉属植物生长缓慢 ,国际上对
其需求量又大 ,已导致野生资源紧张 ,甚至很快就
会面临资源枯竭 ,因此寻找紫杉醇来源的新途径是
目前世界科技人员研究的热点 。栽培人工杂交新
品种 ,利用枝叶提取紫杉醇是目前解决紫杉醇资源
短缺的切实可行的途径之一 。本实验材料曼地亚
红豆杉(Taxus media cv.Hicksii)就是从北美加拿
大引种的一杂交品种 ,它为灌木 ,扦插繁殖 ,枝叶茂
盛 ,生长迅速(3 ～ 5年后每年可收获 2次枝叶),并
基金项目:重庆市科技攻关项目资助(2000-6222);国家“ 863计划”项目资助(2002AA212191)第一作者简介:芦站根(1971—),女 ,硕士 ,主要从事药用植物生理生化研究。收稿日期:2002-01-21
且其针叶中紫杉醇含量高达0.017%～ 0.046%。
近几年来我国对曼地亚红豆杉的引种栽培已有报
道[ 1 ～ 3] ,但有关引种后的生物学适应性研究较少 ,
而不同光强对曼地亚红豆杉抗寒性的影响方面的
研究还未曾有报道。
　　本研究在对曼地亚红豆杉抗寒力变化的基础
上 ,探讨了不同光强下曼地亚红豆杉几种生理指标
的变化及可能的调节机理 ,旨在为曼地亚红豆杉的
抗寒机理研究提供理论依据。
1 　实验材料和方法
以原产于北美加拿大经人工引种盆栽于重庆
西南师范大学生科院药用植物园(海拔 250 m)的 3
年生曼地亚红豆杉(T .media cv.Hicksii)为材料 ,
选择生长基本一致的盆载幼苗 60 盆 ,设置三种光
照处理:自然光 、一层黑色遮阳网 、二层黑色遮阳
网。每种处理各 20盆(紫色壤土 , 15 cm×20 cm)。
利用 I L—1700量子辐射仪于 2001 年 9 月的 3个
晴天上午 10:00同时测定各处理的相对透光率 。
测定结果(以自然光透光率为 100%)为:一层遮荫
透光率 50.0%,二层遮荫透光率 12.5%(阴天其透
光率略有降低)。处理 60 d后 ,于 2001年 11月中
旬至 2002年 1月中旬 ,每半月采集功能叶(第三 、
四位叶),部分叶片立即测定低温半致死温度及活
性生理指标 ,其余叶片置低温冰箱(-40℃)保存 ,
用于其它生理指标测定。
叶片相对含水量 、自由水 、束缚水含量测定采
用阿贝折射仪法[ 4] ;可溶性总糖用蒽酮硫酸法[ 5]
测定;可溶性蛋白质含量用考马斯亮兰染色法[ 6]
测定;淀粉含量用蒽酮试剂比色法[ 7] 测定;游离脯
氨酸用磺基水杨酸法[ 8] 测定;低温半致死温度测
定按朱月林[ 9]的方法:将植物叶片(各 0.5 g)用自
来水冲洗干净后 ,再用去离子水漂洗 3 次 ,用滤纸
吸干表面水分 ,分装入带刻度的具塞试管 ,然后分
别置于用低温与常温 95%酒精调配好的-2℃～
-18℃一系列温度梯度的保温桶内 ,进行低温处理
1 h。取出 ,解冻后每试管加 3 mL 去离子水放置 3
h ,振荡测其电导率 C1 ,然后沸水浴 15 min ,室温后
测其电导率 C2 ,按 Y =(C1/ C2)×100%计算相
对电导率 。将处理温度和相对电导率用 Logistic
方程来拟合 ,求出该曲线拐点时的温度 ,作为低温
半致死温度(LT 50)。
内源激素 ABA 、IAA 、GA 、ZRs含量测定采用
酶联免疫吸附检测(ELISA)法[ 10] ,药盒为南京农
业大学植物激素研究室生产 。
2　实验结果
2.1　不同光强对曼地亚红豆杉在自然降温过程中
低温半致死温度的影响
　　关于植物的抗寒性 ,前人已做过大量的研究 ,
已经确认低温半致死温度(LT 50)可精确地确定植
物的抗寒性的大小[ 10] 。本试验中 ,分别测定了不
同光强下的曼地亚红豆杉在一系列冰冻温度下的
电解质渗出率 ,再配以 logistic方程来进行回归 ,确
定出 LT 50 ,得表 1 。
从表 1中可看出 ,不同光强的曼地亚红豆杉低
温半致死温度在自然降温过程中变化趋势一致 ,都
随着冬季气温的降低而降低 ,于 2002年 1月中旬
均达到最低。但在整个变化过程中 ,三者的低温半
致死温度均表现为:自然光<一层遮荫 <二层遮
荫 ,这说明不同光强的曼地亚红豆杉的抗寒力发生
了变化 ,其变化趋势为:自然光>一层遮荫 >二层
遮荫 。
表 1 不同光强下的曼地亚红豆杉叶片低温半致死温度(LT 50)的比较
Table 1 　Comparison of the semilethal low temperature(LT 50 , ℃)o f T.media CV.Hicksii g rown at different light intensity
日期
Date
采样前半月平均最低温度(℃)
Mean low est temperature
LT50(℃)
自然光
Natural light
一层遮荫
One-layer shade
二层遮荫
Tw o-layer shade
2001/ 11/ 15 11.54 -8.13 -7.22 -6.22
2001/ 11/ 30 10.37 -9.18 -7.72 -6.50
2001/ 12/ 15 8.50 -10.10 -8.17 -7.46
2001/ 12/ 30 5.61 -12.96 -11.04 -9.69
2002/ 1/ 15 4.90 -13.01 -11.66 -9.93
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2.2　不同光强对曼地亚红豆杉叶片自由水 、束缚
水含量的影响
　　一般来说 ,束缚水(Wb)含量和束缚水与自由
水比值(Wb/Wf)越高 ,抗性则越强[ 11] 。植物的抗
寒性越强 ,则 Wb/Wf 越高 。由表 2可见 ,自然光
照条件下的曼地亚红豆杉 Wb 和 Wb/Wf 均明显
高于遮荫条件下 ,说明其抗寒性最强 ,而随着遮荫
程度的加深 ,曼地亚红豆叶片 Wb/Wf 值减小 ,表
明抗寒性减弱。
2.3 不同光强对曼地亚红豆杉渗透调节物质的
影响
可溶性蛋白质含量与抗寒性的关系近年来引
起重视 ,植物在逆境下失水伤害是首要的 ,可溶性
蛋白质的增加可束缚更多的水分 ,减少原生质内结
冰而伤害致死的机会 ,从而增强抗寒性[ 12] 。由表
3知 ,不同光强的曼地亚红豆杉可溶性蛋白质含量
在秋 、冬季节均表现为:自然光>一层遮荫 >二层
遮荫 。
可溶性糖含量与植物抗寒力在多数植物中表
现出正相关。它可以作为保持植株水分平衡的主
要渗透调节物 ,增加原生质浓度 ,从而起到抗脱水 ,
减少细胞内结冰的作用 ,增强抗寒性[ 12] 。不同光
表 2 不同光强下曼地亚红豆杉叶片水分状况变化
Table 2　The change of water of T .media cv.Hicksii leaves under different light intensity
处理
Trade
相对含水量
RWC(%)
自由水
Wf(%)
束缚水
Wb(%)
束缚水/自由水
Wb/Wf(%)
自然光
Natural light
89.78±2.37 12.19±1.68 77.59±6.13 6.365
一层遮荫
One-layer shade 94.27±5.15 17.55±4.32 76.72±5.07 4.372
二层遮荫
T wo-layer shade 95.31±4.89 18.96±2.91 76.35±3.12 4.027
表 3　不同光强的曼地亚红豆杉的几种生化指标
Table 3　Biochemical indexes of T.media cv.Hicksii leaves grow n at different light intensity
日期
Date
生化指标
Biochemical index
自然光
Natural light
一层遮荫
One-layer shade
二层遮荫
Tw o-layer shade
2001/ 11/ 8
可溶性总糖 S sugar
(mg.g -1DW) 37.70±8.77 35.52±6.81 15.30±5.12
淀粉 S tarch
(mg.g -1DW) 36.87± 4.22 52.69±3.98 43.96±2.75
可溶性蛋白质 S protein
(mg.g -1 FW) 2.65±1.11 2.31±1.08 2.19±0.97
游离脯氨酸 F proline
(mg.g -1 FW) 8.62±0.36 5.35±0.26 5.94±0.11
2002/ 1/ 15
可溶性总糖 S sugar
(mg.g -1DW) 96.75±8.23 87.21±7.83 41.19±5.19
淀粉 S tarch
(mg.g -1DW) 20.16±4.13 25.47±3.65 28.19±3.27
可溶性蛋白质 S protein
(mg.g -1FW) 5.98±1.17 5.11±0.93 5.08±0.79
游离脯氨酸 F proline
(mg.g -1FW) 21.12±2.93 18.77±2.05 10.29±1.99
2873 期　　　　　　　　　　　　　芦站根等:不同光强对曼地亚红豆杉抗寒性的影响
图 1　不同光强下曼地亚红豆杉 ABA/GA 季节变化
Fig.1　Changes of ra tio of ABA and GA of T.media cv.Hicksii leaves g rown
at different light intensity in different seasons
强的曼地亚红豆杉可溶性糖的含量在秋 、冬季节也
均表现为:自然光>一层遮荫 >二层遮荫 ,而淀粉
含量与之相反 ,说明糖含量的增加可能是淀粉含量
降低所致 。
脯氨酸是最有效的渗透调节物质之一 ,在环境
胁迫下植物体内往往有脯氨酸积累 ,有助于提高植
物抗氧化能力及逆境适应性[ 13] ,表现为抗寒性的
增强 。从表 3中可知脯氨酸的积累顺序为:自然光
>一层遮荫>二层遮荫 ,与抗寒性大小顺序一致 。
从秋季到冬季的转变中 ,不同光强的曼地亚红豆杉
均不同程度地降低了淀粉含量 ,而可溶性糖和脯氨
酸含量增加了 1 ～ 2.5倍 ,由于蛋白质含量也普遍
增加了 1 ～ 1.5 倍 ,说明脯氨酸的增加主要不是蛋
白质降解而致 ,而是低温诱导导致的脯氨酸合成增
加而致。
2.4　不同光强对曼地亚红豆杉内源激素的影响
植物激素与抗寒性的关系前人已有大量的研
究 ,一般认为 ,对抗寒锻炼起作用的并非某一类激
素 ,而是不同激素间的配比。不同光强下的曼地亚
红豆杉在自然降温中抗寒力不断增强的过程中 ,
ABA/GA的比值不断增大(图 1),与各自的低温半
致死温度呈显著的负相关(相关系数 R自=-0.
9132;R一层= -0.9057;R二层= -0.8532),但同
种植物由于生长在不同的生境下 , ABA 、GA 各自
的贡献率不同[ 14] 。自然光下的曼地亚红豆杉
ABA/GA 的增加主要是 ABA 升高之故;一层遮荫
下的曼地亚红豆杉 ABA/GA 的增加主要是 GA的
降低之故;二层遮荫下的曼地亚红豆杉 ABA/GA
在自然降温过程中增加非常缓慢 ,主要是因为 GA
含量降低程度较小 ,ABA 含量增加也相对较少的
缘故[ 15] 。
　　从图 1中可看出 ,不同光强的曼地亚红豆杉在
自然降温过程中 , ABA/GA 值均表现为:自然光>
一层遮荫>二层遮荫 ,与上述结论一致 。
3 小结
　　综合以上结果 ,不同光强的曼地亚红豆杉在自
然降温过程中低温半致死温度发生了变化 ,即抗寒
性发生了改变 ,这与其体内的各种生化指标的变化
分不开的 。自然光下的曼地亚红豆杉在自然降温
过程中低温半致死温度最低 ,即抗寒性最高 ,是其
体内的束缚水与自由水比值 、可溶性糖 、脯氨酸含
量及内源激素 ABA/GA 值最高所致。一般来说 ,
具有抗寒力的植物一定存在着抗寒基因 ,在低温下
表达出生理和形态结构的抗性 。但这种抗性不是
单一因子的作用 ,可能是综合的生理因素。上述测
试的几种生理指标的变化与曼地亚红豆杉的低温
半致死温度的变化是相吻合的 ,抗寒性均表现为:
自然光>一层遮荫 >二层遮荫 ,将这些指标结合
起来可更好的评定植物的抗寒性 。
参　考　文　献
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