全 文 ：第 24 卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2004 年　7 月
Vol.24　No.3　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July 　2004
基金项目:中国科学院知识创新重大项目(FSCX1-08-02);科技部攻关项目(FS2000-009;2002BA517A09-04-04);中国科学院农业项目
办公室项目(NK —十五—C—16)
第一作者简介:赵黎芳(1977—),男 ,硕士 ,工程师 ,主要从事园林植物研究工作。
＊通讯作者 Author for correspondence
收稿日期:2003-11-18
盐和水分预处理对扶芳藤幼苗抗寒性的影响
赵黎芳1 , 2 　张金政1＊　张启翔2 　石　雷1 　鲁韧强3
(1.中国科学院植物研究所 , 北京　100093)
(2.北京林业大学 , 北京　100083)
(3.北京市农林科学院林业果树研究所 , 北京　100093)
摘　要　测定了扶芳藤新品种`红脉 经不同方式预处理后对幼苗抗寒性的影响 ,测定了膜脂过氧
化水平 、保护酶活性和渗透调节物质含量的变化 。结果表明 ,与对照低温胁迫相比 , 0.1 和 0.3
mol/L NaCl溶液预处理后再经低温胁迫处理 ,扶芳藤幼苗的膜脂过氧化水平较低 、保护酶活性
高 、渗透调节物质含量的累积较多 ,不同浓度的 NaCl溶液预处理比不同浓度的 PEG 溶液预处理
对提高扶芳藤的抗寒性更有效 。通过实验证明了植物在不同的逆境中确实存在着交叉适应现象 ,
植物对各种逆境胁迫有着许多相同的生理反应 ,对各种胁迫的适应性存在某些共同的机制。
关键词　扶芳藤;预处理;交叉适应;抗寒性
Effect of NaCl stress and water deficiency on cold resistance
of Euonymus fortunei young plants
ZHAO Li-Fang1 , 2　ZHANG Jin-Zheng1＊　ZHANG Qi-Xiang2　SHI Lei1　LU Ren-Qiang3
(1.Institute of Bo tany , the Chinese Academy of Sciences , Beijing　100093)
(2.Beijing Forest University , Beijing　100083)
(3.Institute of Fo restry and Pomology , Beijing Academy of Ag riculture and Fo restry , Beijing　100093)
Abstract　Effect of different pretreatment on cold resistance of Euonymus fortunei`Hong Mai was
investigated.Lipid peroxidation , protective enzyme activity and osmotic adjustment w ere analysed.
The result show ed that the young plants by cold stress after pretreatment with 0.1 and 0.3 mol/L
NaCl put up low er lipid peroxidation ,higher defense enzymes activities and more osmotic adjustment.
Compared w ith dif ferent PEG concentration , salt concentraton could more effectively advance the cold
resistance of Euonymus fortunei .The results proved different stress pret reatments could improve the
resistance of the Euonymus fortunei young plants.The cross adaption of plants to dif ferent environ-
mental stresses involved certain common molecular mechanism.
Key words　Euonyumus fo rtunei;pret reatment;cross adaption;cold resistance
自然条件下生长的植物 ,在个体发育过程中不
只受单因子胁迫环境的影响 ,而是在不同的时间和
空间上受各种不良环境的综合影响 ,这些不良环境
对植物的影响往往是相互关联的 ,因此 ,植物对不
良环境的适应性也是相互关联的 。这种植物经受
某种胁迫后 ,不仅可提高对这种胁迫的抗性 ,同时
还会增强对其他胁迫的抵抗力的现象 ,称为交叉适
应[ 1] 。许多研究结果表明 ,植物对不同胁迫有着
类似的反应机理 ,如各种胁迫往往都导致植物体内
保护酶活性的变化[ 2～ 4] 、积累更多的脯氨酸和可
溶性糖[ 5] 、诱导特异蛋白产生[ 6]等等 。但是 ,目前
对植物抗性的研究往往只集中于植物在单一胁迫
下的抗性反应 ,同种植物对不同胁迫的响应的研究
还未引起人们的广泛注意 。本试验所使用的植物
材料扶芳藤为北京市林业果树研究所提供的扶芳
藤新 品种 `红 脉 (Euonymus fortunei `Hong
M ai )。此品种为彩叶品种 ,春夏秋三季叶片深绿
色 ,深秋时转为暗红色 ,经冬不落 。此品种在北京
地区的推广应用将为冬季的北京增添新色彩 ,打破
以往针叶树和大叶黄杨的萧条景色 ,利用其较强的
攀缘性 ,在高速公路上的应用也将大大改善北京地
区的园林景观和生态环境质量。本实验拟通过比
较不同预处理对扶芳藤幼苗抗寒性的影响 ,分析植
物材料经预处理后再经低温胁迫的部分生理指标
的变化和同一植物材料对不同胁迫反应的差异性 ,
并探讨其内在的生理机制 ,为扶芳藤新品种在北京
地区的引种驯化 、栽培应用提供参考。
1　材料与方法
1.1　供试材料
供试扶芳藤为北京市林业果树研究所提供的
扶芳藤新品种`红脉 。
1.2　处理方法
对照:将当年生无性系幼苗放入 5℃生化培养
箱中冷驯化24 h ,再以0.2℃/min的速率程序降温
至0℃,冷驯化 24 h ,以同样的速率降温至-3℃,
低温胁迫 24 h后 ,缓慢化冰 ,测定各项生理指标 。
处理:将当年生无性系幼苗分别经 0.1 、
0.3 mol/L NaCl溶液和5%、20%PEG 溶液进行根
部渗透胁迫24 h ,再依上文对照的程序进行低温胁
迫24 h后 ,缓慢化冰 ,进行各项生理指标的测定。共
设计 4种处理:T1:0.1 mol/L NaCl溶液预处理后再
经-3℃低温胁迫;T2:0.3 mol/ L NaCl溶液预处理
后再经-3℃低温胁迫;T3:5% PEG 溶液预处理后
再经-3℃低温胁迫;T 4:20%PEG溶液预处理后再
经-3℃低温胁迫;CK:-3℃低温胁迫。
1.3　研究方法
膜脂过氧化测定:按林植芳等[ 7]的方法。准
确称取 1.00 g 叶片放入研钵中 ,加入5 mL的磷酸
缓冲液(pH 7.8)和少量石英砂 ,在 0 ～ 4℃冰浴研
磨 ,匀浆经高速离心后取上清液为粗提液。将
1.5 mL粗提液加入2.5 mL 0.5%硫代巴比妥酸的
20%三氯乙酸溶液。混合物于 100℃水浴中加热
30 min ,迅速冷却 ,再次离心。取上清液分别于
532 、600和 450 nm 测定光密度。计算MDA含量 。
SOD和 CAT 活性的测定:SOD 活性按 SOD
抑制氮蓝四唑(NBT)光化还原法测定[ 8] 。以抑制
NBT 光化还原的50%为一个酶活性单位。反应体
系中 含 50 mmol/L 磷酸 缓 冲 液 (pH 7.8),
130 mmol/L甲硫氨酸 , 750 μmol/L 氮蓝四唑 ,
100 μmol/L EDTA—Na 和 20 μmol/L 核黄素 。
CAT 活性测定采用高锰酸钾滴定法[ 10] 。脯氨酸
含量的测定采用酸性茚三酮法 ,可溶性糖含量的测
定采用蒽酮比色法[ 10] 。所有实验数据经 ANOVA
统计分析 。
2　结果与分析
2.1　不同预处理对低温胁迫下`红脉 幼苗膜脂过
氧化的影响
从图 1可以看出 ,经 T 1 、T 2 、T 3 和 T4 不同方
式处理后 ,与对照 CK相比 ,MDA 含量有不同程度
的下降。其中 , T 1 处理 , MDA 含量的下降速率最
大 ,为对照-3℃低温处理的61.53%, 差异显著
(P<0.05)。
2.2　不同预处理对低温胁迫下`红脉 幼苗保护酶
活性的影响
从图 2可以看出 ,与对照相比 ,经 T1 、T2 、T3 和
T4 处理后 , SOD活性有不同程度的上升。其中 ,经
T1 和 T4 处理 ,扶芳藤幼苗SOD活性略有上升 ,与对
照差异不显著(P>0.05),经 T2和 T 3处理 , SOD活
性有显著的上升 ,分别为对照的 1.40和1.38倍 ,与
对 照 差 异 显 著 (P<0.05)。 经 T1 和 T2
处理后CAT活性显著高于对照(P<0.05),分别
图 1　不同预处理对低温胁迫下`红脉 幼苗 MDA
含量的影响
Fig.1　MDA content changes in Euonymus fortunei
`Hong Mai by cold stress after different pretreatment
314 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24 卷
图 2　不同预处理对低温胁迫下`红脉 幼苗 SOD 和 CAT 活性的影响
Fig.2　SOD and CAT activities change in Euonym us fortunei` Hong Mai by co ld stress af ter different pretreatment
图 3　不同胁迫预处理对低温胁迫下` 红脉 幼苗脯氨酸和可溶性糖含量的影响
ig.3　P roline and soluble sugar contents change in Euonymus fortunei` Hong Mai by cold stress after different pre treatment
为对照的 1.23和 1.38倍 ,差异显著(P <0.05)。
经 T3 处理后与对照差异不显著(P >0.05)。T 4
处理 CAT 活性显著下降 , 仅为对照处理的 36.
71%。
2.3　不同预处理对低温胁迫下`红脉 幼苗渗透调
节物质含量的影响
图 3表明 ,与对照相比 ,脯氨酸含量经不同方
式处理后有均显著上升(P <0.05)。其中 , T 1 和
T 2处理后 ,脯氨酸含量的累积显著高于 T 3 和 T 4
处理之后(P<0.05),即 0.1和 0.3 mol/L NaCl溶
液预处理比 5%和 20%PEG 预处理对低温胁迫下
植物体内脯氨酸含量的累积更有效。可溶性糖含
量在经 T 1和 T2 处理后分别达到对照处理的 2.69
和3.57倍 ,与对照差异显著(P <0.05),经 T 3 和
T 4 处理后 , 可溶性糖含量与对照相比变化不大
(P>0.05)。可见 , 0.1mol/L NaCl和 0.3 mol/ L
NaCl溶液预处理比 5%和 20%PEG预处理对提高
低温胁迫下扶芳藤幼苗可溶性糖含量的累积更有
效。
3　讨论
3.1　植物对不同胁迫预处理存在交叉适应现象
胁迫常常是有害的 ,但有时一种适度的胁迫却
有助于植物去更好的忍耐另一种胁迫[ 6] 。 Rikin
等用盐处理黄瓜子叶 ,提高了黄瓜的抗冷性[ 11] 。
郭确等也证明了水稻幼苗经干旱预处理 8 h或
0.1 mol/L NaCl溶液预处理 24 h都可提高水稻幼
苗的抗冷性[ 12] 。从我们的实验结果可以看出 ,当
`红脉 幼苗经不同浓度的 NaCl和 PEG溶液预处
理后再经低温胁迫 ,与对照未经任何预处理直接进
行低温胁迫相比 ,膜脂过氧化水平有不同程度的下
降 ,而保护酶活性却有显著提高 ,渗透调节物质脯
氨酸和可溶性糖含量的累积也有显著的提高 ,从不
同程度和不同方面提高了扶芳藤幼苗对低温的适
应能力 ,进一步证实了植物对不同胁迫确实具有交
叉适应的能力 。其中 , T 1 和 T 2 处理后 , `红脉 幼
苗的膜脂过氧化水平显著低于 T3 和 T 4 处理 ,同
时 , T1 和 T2 处理后 ,保护酶活性和渗透调节物质
含量的积累也显著高于 T 3和 T 4 处理 ,即`红脉 幼
苗先经 0.1和0.3 mol/ L NaCl溶液预处理后再进
行低温胁迫的膜脂过氧化水平显著低于先经不同
浓度的 PEG 溶液预处理(P≤0.05),保护酶活性
和渗透调节物质含量的积累显著高于先经 PEG 溶
液预处理(P ≤0.05),表明不同浓度的 NaCl溶液
预处理比不同浓度的 PEG 溶液预处理对提高`红
脉 幼苗的抗寒性更有效 。
3.2　植物对不同胁迫预处理的生理响应不同
有研究表明 , PEG 作为渗透剂不能通过细胞
3153 期　　　　　　　　　　　　赵黎芳等:盐和水分预处理对扶芳藤幼苗抗寒性的影响
质膜 ,而 NaCl胁迫在造成植物组织脱水的同时 ,
也使植物处于高浓度的可通过质膜的离子环境
中[ 4] 。NaCl和 PEG 预处理使得扶芳藤新品种`红
脉 在经低温处理前 ,虽然同样处于渗透胁迫中 ,但
两种预处理方式却使植株所处的环境既有相同之
处 ,又有所区别 ,因此 ,不同的胁迫预处理以不同的
方式和强度作用于植物 ,植物也以不同的方式作出
不同的反应 。经 NaCl溶液预处理后对低温胁迫
下`红脉 幼苗抗寒性的提高明显大于 PEG 预处
理 ,推测应当是基于其内部生理机制的差别 ,扶芳
藤作为一种非盐生植物由于不具有离子区域化的
能力 ,而将吸收的盐离子输送到老化的组织内 ,并
以此作为盐离子的贮存库 ,保护幼嫩组织[ 13] ,因
此 ,扶芳藤主要以利用并合成小分子有机化合物作
为渗透调节剂以补充无机离子的不足 ,以稳定酶分
子的构象 ,使植株不受伤害。但是 ,究竟是何种因
素在植物的交叉适应中起主要作用以及多因子逆
境胁迫是怎样共同作用的目前还不太清楚。
3.3　植物交叉适应现象在园林工作中的应用
北京地处北纬 39°48′,东经 116°28′,是典型的
温带大陆性气候 ,春季干燥多风 ,夏季炎热多雨 ,冬
季寒冷 ,这样的气候条件为园林绿化树种的选择提
出了挑战 。加之土壤 pH 偏高 ,使得自然植物群落
中没有常绿阔叶植物 ,而在人工植物群落中 ,其代
表性的群落也以常绿针叶树和槲栎 、栓皮栎 、白腊 、
栾树 、山桃等落叶阔叶树为主[ 14] ,由于常绿植物种
类贫乏 ,北京地区漫长的冬季城市景观单调而缺少
色彩 。随着引种驯化工作的深入 ,原产亚热带北缘
的常绿阔叶植物扶芳藤作为优良的木质藤本引起
了人们的重视。但是 ,对于扶芳藤能否适应北京的
气候和土壤条件 ,人们还心存疑虑 。通过研究扶芳
藤在水分和低温逆境条件下的生理反应(另文发
表),及不同胁迫预处理对扶芳藤幼苗抗寒性的影
响 ,证实通过一定程度的胁迫预处理可以提高扶芳
藤幼苗的抗逆性 ,其在北京地区的推广应用有实现
的可能 ,并将为北京地区城市环境质量的提高和公
路 、桥区绿化及冬季城市景观的丰富提供新的材料
和途径。
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