全 文 ：林业科学研究 2009, 22( 1): 139~ 143
Forest R esearch
文章编号: 10011498( 2009) 01013905
低温驯化对部分丛生竹种叶片膜脂脂肪酸的影响
张 玮1, 谢锦忠* , 吴继林 2, 林海青 2
( 1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江 富阳 311400; 2. 福建省永安市林业局,福建 永安 366000)
关键词: 丛生竹种; 膜脂脂肪酸; 低温
中图分类号: S795. 5 文献标识码: A
收稿日期: 20071227
基金项目: 福建省林业厅林业科技项目 优良耐寒丛生竹种选育及其组培快繁技术研究 闽林科 ( 2006 )函 3号
作者简介: 张玮 ( 1981! ) ,男,山西大同人,硕士研究生.
* 通讯作者: jzhxie@ 163. net
Changes inM embrane L ipid Fatty Acids of Som e SympodialBamboos
in Response to Low Temperature Exposure
ZHANG Wei
1
, XIE J inzhong 1, WU Jilin2, LIN H aiqing 2
( 1. Research Inst itute of Sub trop ical Forestry, CAF, Fuyang 311400, Zhejiang, Ch ina;
2. Forestry Bureau ofYong∀ an C ity, Fu j ian P rovince, Yong∀ an 366000, Fu jian, Ch ina)
Abstract: The effect o f low temperature on membrane lipid fatty acid composition in the leaves of some sympodial
bamboo species w as stud ied. The resu lts show ed that the two major lipid fa tty ac idsw ere pa lm it ic ac id and linolen ic
acid. The ratio o f unsaturated fatty acid and the Index o funsaturated fatty acid ( IUFA) o f tested sympod ial bamboos
increased under low temperature treatm en,t and the rat io of membrane unsaturated fatty acid composition of co ld
resistan t sympodia l bamboosw as h igher than that of co ldsensitive sympodia lbamboos. The resu lts ind icated that the
content o funsaturated fatty acid o f sympodialbamboos had a close re lat ionship w ith its cold sensitiv ity after acclmi ation in
w inter. Under low temperature stress, the content o f m embrane unsaturated fatty ac id increased sign if icantly to
ma intainmembrane flu id ity.
Key words: sympodial bamboo; lipid fatty ac ids; low temperature
丛生竹是我国热带和亚热带地区的重要竹类资
源。由于丛生竹笋期较迟, 严冬来临之际幼竹尚未
充分木质化或仍在生长, 故其耐寒性较差, 至北纬
30#以北仅有孝顺竹 ( Bambusa mu ltip lex ( Lour. )
Raeuschel ex J. A. et J. H. Schul.t )等少数丛生竹
种能够存活 [ 1]。近年来由于竹浆造纸及竹材加工对
丛生竹需求量的大幅增长, 很多地方盲目引种丛生
竹,加上极端气象条件的出现,各地引种的丛生竹冬
季发生寒害的报道屡见不鲜,损失严重 [ 2- 4]。
生物膜是植物受低温伤害的原初部位, 临界低
温引起了膜脂相变,使膜脂从液晶相变为凝胶相, 从
而导致膜功能的伤害改变。对于外界温度的变化,
生物膜本身能够做出反应, 改变膜脂的组成、结构和
状态,以改善低温下膜的流动性 [ 5- 6]。不饱和脂肪
酸的含量与植物的耐寒性显著相关, 含量高的植物
耐寒性相应较高。低温驯化可诱导植物不饱和脂肪
酸含量的增高, 提高膜的流动性 [ 7- 9]。通过对脂肪
酸去饱和酶的作用可提高植物的不饱和脂肪酸含
量,对去饱和酶基因进行的遗传操作己证明可提高
植物的耐寒性 [ 10]。本文根据低温驯化后植物细胞
膜膜脂脂肪酸组分发生适应性变化的原理, 利用气
相色谱测定方法,通过对自然低温条件下部分丛生
林 业 科 学 研 究 第 22卷
竹种叶片膜脂脂肪酸组分含量的比较分析, 阐明低
温对丛生竹叶片膜脂脂肪酸的影响, 为今后丛生竹
种耐寒性系统评价及耐寒机理研究提供参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料和取样方法
样品采集地福建省永安市大湖竹种园位于 117#
32∃~ 117#34∃E, 26#03∃~ 26#06∃N, 海拔 220m,属亚
热带海洋性气候。年平均气温 14~ 19. 2 % ,极端低
温 - 7. 9 % , & 10 % 的年平均活动积温为 3 922~ 5
766 % ,无霜期 250~ 302 d。年降水量 1 490~ 2 050
mm, 相对湿度 80% 以上。年日照时数 1 529. 8 ~ 2
367. 2 h。立地条件为背风向阳, 地势平缓, 土壤为
山地红壤, 有机质含量较高。采样日 2006年 12月 1
日的日平均气温 13 % , 最低气温 6 % ; 2007年 2月 1
日的日平均气温 7 % , 最低气温为 - 1 % 。该年冬
季极端低温出现在 2007年 1月 29日, 最低气温为
- 1. 5 % 。
2006年 12月 1日和 2007年 2月 1日对园内的
部分丛生竹种进行 2次重复采样与测定。样品均取
自在相同自然条件下生长的 3年生竹子的完整、无
病虫害的成熟叶片。擦净叶样后,再用 105 % 杀青
5 m in后带回实验室,供膜脂脂肪酸测定。
1. 2 膜脂提取和脂肪酸分析 [ 13]
1. 2. 1 总类脂的提取和膜脂的纯化 使用氯仿∋甲
醇 = 1∋2( V /V )抽提植物叶片中的总类脂。将已获
得的植物类脂溶于 3mL饱和甲醇的石油醚中,加入
3 mL饱和石油醚的甲醇进行液 -液萃取,收集甲醇
相,再用石油醚清洗 1~ 2次, 甲醇相经减压浓缩得
膜脂。
1. 2. 2 膜脂甲基化及气相色谱分析 纯化后的膜
脂样品加入 2 mL 0. 4 mol( L- 1氢氧化钾的甲醇溶
液进行甲基化, 并立即进行气相色谱分析。气相色
谱仪为 Ag ilent 6890N, 柱型号 NUK01,柱长 30m, 内
径 0. 32mm。进样温度为 195 % , 150 % 保留 1m in
后,以 5 % ( m in- 1的速度升到 195 % ,保持 20m in。
氮气恒流 2mL( m in- 1,氢气流量 30mL( m in- 1, 空
气流速 400mL( m in- 1。以标准脂肪酸的保留时间
确定待测样品中脂肪酸的类别; 按面积归一化法自
动计算出样品中各脂肪酸的百分含量。
2 结果与分析
2. 1 丛生竹种叶片膜脂脂肪酸的组成
永安大湖竹种园部分丛生竹种叶片膜脂脂肪酸
测试结果分析表明 (表 1) , 各种丛生竹叶片膜脂脂
肪酸组分基本相同,但各种脂肪酸相对含量存在较
大差异。丛生竹种叶片膜脂脂肪酸主要由 6种脂肪
酸组成,即棕榈酸 ( 16∋0)、硬脂酸 ( 18∋0)、油酸 ( 18
∋1)、亚油酸 ( 18∋2)、亚麻酸 ( 18∋3 )和花生酸 ( 20 ∋
0)。这 6种脂肪酸占总膜脂脂肪酸的 95%左右, 其
余 5%的脂肪酸至少由其他 5种不同的脂肪酸组成,
因其含量相对较少而不做进一步分析。但主要脂肪
酸的相对含量存在明显差异。棕榈酸、硬脂酸、花生
酸属于饱和脂肪酸, 而油酸、亚油酸、亚麻酸因其含
有 1个以上的双键, 属于不饱和脂肪酸。在测试竹
种的膜脂饱和脂肪酸中,以棕榈酸为主, 含量占总膜
脂脂肪酸的 23. 98% ~ 45. 92% ;而不饱和脂肪酸中
则以亚麻酸相对含量最高, 占总膜脂脂肪酸的
8. 34% ~ 49. 31%。不饱和脂肪酸含量占总脂肪酸
含量的 18. 47% ~ 57. 65%。
2. 2 低温驯化对部分丛生竹种叶片膜脂脂肪酸组
分的影响
在整个越冬阶段, 永安大湖竹种园的丛生竹种
经历了低温驯化的过程, 从低温驯化前后部分竹种
叶片膜脂各种脂肪酸的相对含量可以看出 (表 1) ,
各种丛生竹随着冬季气温的下降, 膜脂脂肪酸配比
发生较大变化。2月 1日与 12月 1日相比, 丛生竹
种膜脂脂肪酸中的饱和脂肪酸 (棕榈酸 ( 16∋0) , 硬
脂酸 ( 18∋0), 花生酸 ( 20∋0) )比例有所下降,占饱和
脂肪酸比例最大的棕榈酸 ( 16∋0)相对含量下降较
为明显 (图 1)。其中变化最明显的青皮竹、孝顺竹、
金丝慈竹与椽竹,棕榈酸相对含量分别比驯化前期
下降了 32. 23%、29. 39%、23. 00%和 19. 17%; 而小
佛肚竹和鼓节竹的棕榈酸相对含量与驯化前期差异
不显著。
低温驯化后不饱和脂肪酸的增加主要由亚麻酸
( 18∋3)增加所引起 (图 2) , 其中变化最明显的青皮
竹、孝顺竹、金丝慈竹的亚麻酸相对含量分别比低温
驯化前期增加了 124. 5%、81. 4%和 105. 2% ,其余
竹种也都有不同程度的升高。不饱和脂肪酸中的油
酸 ( 18∋1)在经历低温驯化后在很多竹种中的相对
含量都有所下降,如青皮竹、椽竹、孝顺竹的油酸相
对含量分别比驯化前期降低了 47. 5%、42. 7% 和
31. 1%。这可能与油酸在去饱和酶的作用下形成不
饱和度更高的亚油酸或亚麻酸有关。
140
第 1期 张 玮等:低温驯化对部分丛生竹种叶片膜脂脂肪酸的影响
表 1 低温驯化前后部分丛生竹种叶片膜脂脂肪酸组成变化
竹种 采样时间 膜脂脂肪酸组分 /%棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 花生酸
不饱和脂
肪酸 /% IUFA
小佛肚竹 (B. ven tricosa M cC lu re) 2006- 12- 01 31. 25 5. 12 7. 03 6. 36 30. 95 14. 55 44. 34 112. 6
2007- 02- 01 30. 64 5. 53 5. 79 6. 95 31. 13 14. 73 43. 87 113. 08
青皮竹 (B. tex tilisM cC lure) 2006- 12- 01 38. 94 8. 20 4. 06 6. 29 19. 07 14. 47 29. 42 73. 85
2007- 02- 01 26. 39 6. 22 2. 13 6. 72 42. 82 7. 57 51. 67 144. 03
紫青皮竹 (B. tex tilis cv. M acu lata) 2006- 12- 01 32. 06 5. 64 2. 83 8. 94 35. 62 11. 32 47. 39 127. 57
2007- 02- 01 27. 81 4. 73 2. 35 5. 99 49. 31 5. 49 57. 65 162. 26
长毛米筛竹 (B. pachinen sis var. h irsu tissima 2006- 12- 01 30. 94 6. 46 3. 72 9. 73 32. 12 11. 64 45. 57 119. 54
( Odash im a) W. C. L in) 2007- 02- 01 27. 87 5. 98 2. 76 9. 66 36. 89 12. 73 49. 31 132. 75
椽竹 ( B. tex tilis var. fa sca M cC lu re) 2006- 12- 01 35. 63 7. 67 3. 60 7. 08 29. 89 9. 40 40. 57 107. 43
2007- 02- 01 28. 80 6. 62 2. 06 7. 43 42. 25 9. 16 51. 74 143. 67
孝顺竹 2006- 12- 01 33. 96 7. 64 4. 05 7. 50 25. 29 15. 55 36. 84 94. 92
2007- 02- 01 23. 98 5. 60 2. 79 8. 77 45. 87 8. 92 57. 43 157. 94
河边竹 (B. mu ltiplex ( Lour. ) Raeusch. var. 2006- 12- 01 33. 20 6. 09 3. 38 7. 99 31. 30 11. 90 42. 68 113. 27
strig osa (W en) K eng .f ) 2007- 02- 01 27. 41 5. 46 2. 77 6. 38 36. 89 12. 01 46. 04 126. 19
小叶琴丝竹 (B. multiplex (Lour. ) Raeuschel ex J. A. et J. 2006- 12- 01 33. 51 5. 11 5. 26 8. 05 24. 96 16. 74 38. 27 96. 24
var. multiplex cv. Stripestem Fern leafR. A. Young) 2007- 02- 01 30. 87 4. 82 4. 73 7. 81 30. 70 15. 75 43. 24 112. 45
鼓节竹 (B. tuld oides cv. Sw ol len in ternod e) 2006- 12- 01 45. 92 7. 71 5. 22 4. 91 8. 34 20. 22 18. 47 40. 06
2007- 02- 01 44. 98 6. 55 6. 01 5. 53 12. 32 18. 14 23. 86 54. 03
黄金碧玉竹 (B. vu lgaris cv. V ittata) 2006- 12- 01 41. 09 5. 91 11. 33 4. 40 8. 37 19. 85 24. 10 45. 24
2007- 02- 01 36. 72 5. 09 11. 13 4. 89 9. 15 24. 64 25. 17 48. 36
金丝慈竹 (Neosinoca lam us af f in is cv. 2006- 12- 01 37. 09 7. 16 7. 07 7. 45 16. 84 15. 81 31. 36 72. 49
V irid iflavus) 2007- 02- 01 28. 56 5. 71 5. 28 8. 40 34. 56 12. 76 48. 24 125. 76
苦绿竹 (D endrocalamopsis ba sihirsu ta (M cC lu re) 2006- 12- 01 37. 73 5. 25 5. 59 6. 50 21. 18 17. 77 33. 27 82. 13
Keng .f etW. T. L in) 2007- 02- 01 32. 17 5. 68 3. 60 4. 52 34. 58 12. 96 42. 69 116. 36
注:不饱和脂肪酸 (% ) = 18: 1% + 18: 2% + 18: 3% ; IU FA ( Index of unsatu rated fatty acid,不饱和脂肪酸指数 ) = [ 18: 1% + ( 18: 2% )
) 2+ ( 18: 3% ) ) 3] ) 100。
竹种编号: 1小佛肚竹, 2青皮竹, 3紫青皮竹, 4长毛米筛竹, 5椽竹, 6孝顺竹, 7河边竹,
8小叶琴丝竹, 9鼓节竹, 10黄金碧玉竹, 11金丝慈竹, 12苦绿竹
图 1 低温驯化前后永安大湖竹种园丛生竹种棕榈酸含量变化
2. 3 低温驯化后丛生竹种不饱和脂肪酸指数与其
耐寒性关系
由于多不饱和脂肪酸 ( 18∋2, 18∋3)对脂肪酸不
饱和度的贡献率相对较大, 可用脂肪酸不饱和指数
IUFA来衡量膜脂在低温下的流动性。因亚麻酸 ( 18
∋3)在不饱和脂肪酸中所占比例较大,故参试丛生竹
种 IUFA在低温驯化前后的变化趋势与其亚麻酸相
对含量的变化趋势大体一致。不同丛生竹种之间在
低温环境中所表现出来的脂肪酸不饱和指数存在着
较大的差异 (表 1)。根据低温驯化后脂肪酸不饱和
指数 ( IUFA )的大小,人为地把脂肪酸不饱和指数分
成 3个级别。分在一级 ( IUFA143~ 163)的包括紫
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林 业 科 学 研 究 第 22卷
竹种编号: 1小佛肚竹, 2青皮竹, 3紫青皮竹, 4长毛米筛竹, 5椽竹, 6孝顺竹, 7河边竹,
8小叶琴丝竹, 9鼓节竹, 10黄金碧玉竹, 11金丝慈竹, 12苦绿竹
图 2 低温驯化前后永安大湖竹种园丛生竹种亚麻酸含量变化
青皮竹、孝顺竹、青皮竹、椽竹 4个竹种, 分在二级
( IUFA112~ 143)的有长毛米筛竹、河边竹、金丝慈
竹、苦绿竹、小佛肚竹、小叶琴丝竹 6个竹种,分在三
级 ( IUFA < 112)的有鼓节竹、黄金碧玉竹 2个竹种。
不饱和脂肪酸相对含量较高的丛生竹种如孝顺竹、
青皮竹、紫青皮竹、椽竹, 与不饱和脂肪酸相对含量
较低的竹种如黄金碧玉竹、鼓节竹在田间的耐寒性
表现有很大差异。孝顺竹、紫青皮竹等竹种是公认
的耐寒性较强的丛生竹种之一, 而黄金碧玉竹、鼓节
竹的耐寒性相对较弱。因此, 不饱和脂肪酸含量的
高低可以作为评价丛生竹种耐寒的指标之一。本身
具有较高的不饱和脂肪酸, 或在低温条件下不饱和
脂肪酸相对含量大幅提高的竹种其耐寒性较强; 而
耐寒性弱的竹种在越冬期间的不饱和脂肪酸含量及
变化都相对较低。这说明低温驯化对于丛生竹种耐
寒性的累积提高是一个关键过程。
低温锻练后,丛生竹叶片膜脂中棕榈酸、亚麻酸
含量多少及其变化方向决定着不饱和度的大小, 可
作为丛生竹膜脂脂肪酸中的抗寒指示性脂肪酸。许
多植物种都存在着特有的抗寒指示性脂肪酸, 如在
水稻 (Oryza sa tiva L. )干胚膜中,以亚油酸和油酸为
抗寒指示性脂肪酸 [ 14] ,而葡萄 ( Vitis spp. )茎膜以棕
榈酸和亚油酸为抗寒指示性脂肪酸 [ 15 ]。这说明在
低温胁迫条件下, 丛生竹膜脂脂肪酸所发生的适应
性变化具有区别于其他植物的生理代谢特征。
3 小结与讨论
( 1)丛生竹叶片中的脂肪酸组分主要由棕榈
酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和花生酸等组成,
其中饱和脂肪酸中以棕榈酸为主, 含量占总膜脂脂
肪酸的 23. 98% ~ 45. 92% ; 而不饱和脂肪酸中则以
亚麻酸相对含量最高,占总膜脂脂肪酸的 8. 34% ~
49. 31%。不同丛生竹种脂肪酸组成基本相同,但各
种脂肪酸相对含量存在较大差异。
( 2)丛生竹叶片中不饱和脂肪酸含量和 IUFA
值随低温驯化而发生有规律性的变化。低温驯化条
件下,丛生竹种饱和脂肪酸相对含量降低而不饱和
脂肪酸则相反, 使膜的相变温度降低,流动性增加,
有利于提高竹种的耐寒性。
( 3)丛生竹经历低温驯化后其不饱和脂肪酸含
量与其耐寒性关系密切, 不饱和脂肪酸含量的高低
可以作为评价丛生竹种耐寒的指标之一。
( 4)本次测试的丛生竹种中, 箣竹属 ( Bambuss
R etz. corr. Schreber )孝顺竹亚属 ( Subgen. Leleba
(N akai) Keng .f )和单竹亚属 ( Subgen. L ingnania
(M cC lure) Chia et H. L. Fung )以及慈竹属 (N eosi
nocalamus. Keng .f )的部分竹种的不饱和脂肪酸相
对含量及 IUFA值都相对较高。因此在今后的引种
中应优先考虑耐寒性较强的属的丛生竹种; 在丛生
竹引种栽培的北缘区, 可选择孝顺竹、椽竹、青皮竹、
慈竹 (N. aff in is ( Rend le ) K eng .f )等竹种, 并通过
耐寒锻练可有效提高其耐寒能力, 解决丛生竹北移
的问题。
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