全 文 ：收稿日期: 20030612
基金项目: 云南省自然科学基金资助项目( 2000C0027Q)、国家 十五农业科技攻关课题(2001BA606A07)和科技部公
益研究所专项干热河谷生态综合整治技术研究与示范
作者简介: 廖声熙( 1973 ) ,男,贵州黎平人,助理研究员.
林业科学研究 ! 2004, 17( 2) : 172~ 177
Forest Research
! ! 文章编号: 10011498( 2004) 02017206
印楝种源间抗寒能力比较研究
廖声熙, 张春华, 李 ! 立, 李文良, 赵培仙2
( 1中国林业科学研究院资源昆虫研究所,云南 昆明 ! 650224;
2云南省元谋县林业局,云南 元谋 ! 651300)
摘要: 通过组织褐变法、膜脂脂肪酸含量分析和电导法配合Logistic方程求拐点温度的方法,对引种的
4 个种源抗寒力进行研究评价。结果表明: ( 1)印楝是一种不耐寒的植物, 0 ∀ 以下的短暂低温可对其
嫩叶造成伤害, 低于- 1 ∀ 保持 1 h 即可造成部分幼苗死亡; ( 2)印楝种源间抗寒能力差异不显著; ( 3)
叶膜脂脂肪酸组成含量与抗寒力大小无明显相关关系; ( 4)印楝 4 种源半致死温度分别为- 1651、
- 1675、- 1750、- 1682 ∀ 。根据上述试验研究和冷冻处理实验结果, 4 个印楝种源抗寒力大小排
序为 IND95003> IND95004> IND95001> IND95002, 在我国有低温寒害的地区引种印楝应该慎重, 在轻
霜地区可选择抗寒力稍强的 IND95003种源先行试验性引种。
关键词: 印楝;种源; 抗寒力;干热河谷
中图分类号: S7227 ! ! ! 文献标识码: A
印楝( Azadirachta indica AJuss)属楝科(Meleacea)植物, 自然分布于南亚次大陆的热带亚热
带地区,耐旱耐瘠薄, 但对霜冻敏感。它用途广泛, 种子提取物印楝素( Azadirachtin)可杀灭 8
目200余种昆虫及多种线虫、螨虫, 为当今最有潜力的生物农药最佳原料[ 1]。近年来, 我国从
印度、缅甸、泰国、多哥等国引种印楝的多个种源, 在我国西南干热河谷地区试种,生长良好,造
林3~ 4 a 开花结实, 种子印楝素含量较高[ 2]。目前,印楝在我国的栽培面积迅速扩大, 遍及云
南、广东、海南等 4省 30余县, 以云南省面积最大。1999年,云南省大部分地区遭遇几十年一
遇的低温寒害, 干热河谷区也不能幸免, 印楝普遍遭受寒害, 严重的成片全株死亡。根据区域
性引种试验结果,低温成为扩大印楝引种栽培区域的主要限制性因子。因此,印楝的抗寒性研
究,特别是印楝种源间抗寒能力差异性的比较,是今后发展印楝产业的重要途径之一, 对印楝
成功引种和发挥出应有的效益具有重要意义。
目前,评价植物抗寒性大多数采用细胞外渗电导法、褐变观察法和恢复生长法等常用方
法。研究证明, 膜系统是植物遭受低温伤害和抵抗低温伤害的关键结构,低温对膜的伤害可以
导致电解质透出率增加, 并明显地先于外部形态的变化, 可作为抗寒性或冻害鉴定的生理指
标[ 3, 4]。电导法是基于这一原理产生的一种测定方法,即对植物组织采用人工低温处理后,测
定组织的电解质透出率。另外,在植物细胞膜中, 脂肪酸配比在不同植物的同一部分和在不同
环境条件下生长的同种植物中都会有很大的差异, 这就造成了不同抗寒能力的植物脂肪酸总
的不饱和度的变化, 而这种变化与植物对环境的适应性有关[ 5]。一般认为,植物膜系统中不饱
和脂肪酸含量高可以维持膜在低温条件下的液晶相,并保持膜的流动性和正常功能。大量研
究结果显示,膜系统中磷脂及脂肪酸的不饱和性与细胞抗冷性关系密切,膜脂不饱和度大的植
物抗寒性也较强[ 6, 7]。为此, 本研究通过电导法、膜脂脂肪酸含量分析、褐变观察法和恢复生
长法,来观察印楝不同种源幼苗冷冻处理后的生长表现,测定了叶膜脂肪酸组成含量以及叶细
胞电导率,根据试验结果综合比较分析了印楝不同种源的抗寒能力, 以期对印楝的引种栽培提
供科学依据。
1 ! 试验材料
参试种源为 1995年从印度引入的 4个种
源,其地理来源见表 1。
材料取自元江试验站中国林科院资源昆
虫所 1995年从印度引入的印楝种源试验林,
面积 14 hm2, 造林密度为 1 112株/ hm2。试验
站位于23#36∃ N, 101#59∃ E, 海拔397 m, 年均
表 1 ! 印楝不同种源地理来源
种源号 种源名 国家 纬度 年降水量/mm
IND95001 Man 印度 26#18∃ N ! 254~ 381 !
IND95002 Kul 印度 22#08∃ N 1 270~ 190 5
IND95003 Kal 印度 23#01∃ N 1 270~ 190 5
IND95004 Ck 印度
温238 ∀ ,最冷月均温 153 ∀ , 最热月均温 294 ∀ , 极端最高温 423 ∀ , 极端最低温- 01
∀ , %10 ∀ 活动积温 8 687 ∀ ,年均降水量781 mm,蒸发量超过 3 000 mm。旱季从11月到次年
5月,气候炎热干燥,昼夜温差不大,终年无霜。造林地为缓坡平台, 土壤为石砾含量较多的燥
红土,有机质含量低,土壤贫瘠。
2 ! 测定内容和方法
21 ! 褐变法测定印楝种源间的低温适应性差异
2000年9月用 20 cm& 30 cm规格营养袋培育印楝 4个种源的容器苗,于次年 2月苗高 20
~ 30 cm时,每个种源选择苗高、地径、长势一致的幼苗 30株,在室内进行冷冻处理。处理温度
为- 1 ∀ (误差为 ∋ 05 ∀ ) ,处理时间 1 h,处理后的样品于室内放置 1 d 后, 移到田间苗圃地
观察其受冻情况和受冻后的生长表现。
22 ! 脂肪酸组成的分析
印楝叶细胞膜脂肪酸组成的测定是在 2003年 1月,采取 4个种源树冠中部上层成熟叶片
样品 100 g,用恒温干燥箱 80 ∀ 干燥到恒质量,送云南省农科院生物所分析中心用气相色谱法
分析其脂肪酸组成,用日本HP5890A气相色谱仪, 直接甲酯化,归一化法定量, 测定并分析了
印楝每个种源脂肪酸组成。
23 ! 细胞膜透性的测定
电导法是对材料进行人工低温处理后,测定组织的电解质透出率。它能直接测定细胞质
膜忍耐低温的能力, 因而能较好地反映植物抗冻能力的变化,并可据此来区别不同品种的抗冻
性差异。具体方法是剪下进入休眠期印楝树冠中部枝条,用自来水冲洗干净,再用无离子水洗
3遍,纱布包好放在聚乙烯薄膜中,置于低温冰箱中冷冻。共分 7个低温处理: 0、- 1、- 2、- 3、
- 4、- 5、- 6 ∀ ,每 12 h降低 1 ∀ 的速度降温,并取出枝条,从中剪下第 7~ 9复叶的小叶组成
混合样,用 1/ 1000天平称取 1 g 样品,剪成 2 mm 薄片,放入烧杯中,加入 100 mL 无离子水,摇
173第 2 期 廖声熙等: 印楝种源间抗寒能力比较研究
动后静置 10 h后,用 DDS11C型电导仪测定电导值,然后将样品加热至98 ∀ 持续 15min,静置
冷却后测电导值。以相对电导率表示原生质膜透性的大小, 配合 Logistic 方程,确定不同印楝
种源的半致死温度和抗寒力。
计算公式: 电解质渗出率( %) = 浸泡液电导值/煮沸后浸泡液电导值& 100%。
运用 SPSS统计软件计算 Logist ic方程 y = k
1 + ae
- bx 的参数a, b ,其中 k= 1,求二阶导数,
并令其等于零, 解出方程 x = 1
b
lna 的 x 值,即为该曲线的拐点温度,作为半致死温度( LT50) ,
即 LT 50 = 1
b
lna 。
3 ! 研究结果
31 ! 印楝不同种源幼苗冷冻处理后的受害情况比较
冷冻处理实验结果如表 2, 印
楝各种源幼苗在低于0 ∀ 的短暂低
温处理后,叶片和顶芽均受到不同
程度的伤害,再经- 1 ∀ 低温处理 1
h后,幼苗遭受严重伤害, 但各种源
幼苗间的受害程度有一定差别。从
叶片伤害率看, IND95003抗寒表现
表 2! 低温处理苗木受害状况及生长恢复情况
! ! 种源 ! ! 叶片受害率 顶芽干枯率/ %
新芽萌发
率/ %
存活
率/ %
IND95001 叶全卷、失绿,受害率 100% 100 433 600
IND95002 叶全卷、失绿,受害率 100% 100 300 400
IND95003 叶部分卷、失绿,受害率 70% 60 733 800
IND95004 叶部分卷、失绿,受害率 95% 100 366 666
最好,其次为 IND95004, IND95001和 IND95002表现差;顶芽干枯率除 IND95003为 60%外,其余
3个种源都为 100%,说明 IND95003种源在苗期抗寒力较强; 从生长恢复能力来看, IND95003
种源受冻后第 5天即有新芽萌发,第 6天大量萌芽, 萌芽率达 733%, 而其它种源在第 6天以
后才有新芽萌发, 萌芽株数比例均低于 50%。另外,冷冻处理 1个月后, 4个种源苗存活率分
别为 60%、40%、80%、666%, IND95003种源最高。根据各个种源受害程度、受冻后生长恢复
能力和存活率的综合分析, 其抗寒能力排序大致为: IND95003> IND95004 > IND95001>
IND95002。
32 ! 印楝不同种源叶细胞膜脂肪酸组成与抗寒能力的关系分析
印楝叶细胞膜脂肪酸的测定结果表明:主要由棕榈酸( C16: 0)、硬脂酸( C18: 0)、油酸( C18:
1)、亚油酸( C18: 2)和亚麻酸( C18: 3)组成, 各种源在总脂肪酸含量上几乎相同,在脂肪酸组成
上稍有差别,部分种源含有少量廿碳烯酸( C20: 1)。在组成成分中,以 C18: 3为最大组分, 含量
占53%以上, 3个主要成分 C 18: 3、C 18: 2和 C 16: 0的含量占脂肪酸总量的 884% ~ 898%。
不同种源在脂肪酸配比上差异不明显, 4 个种源饱和脂肪酸分别占总脂肪酸含量的 234% ,
246%, 244% , 248% , IND95001最低, IND95004最高(表 3)。
印楝不同种源叶细胞膜脂肪酸不饱度略有不同。从不饱和脂肪酸指数上看, 印楝 4个
种源的 IUFA 分别为 16 29558、16 01672、16 15140、15 61809, 以 IND95001 的最高,
IND95004最低;而不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比率, 则是 IND95001 的不饱和比较高, 为
32, IND95003、IND95002 居其次, 分别为 311 和 305, IND95004 的不饱和比只有 304, 比
IND95001种源低 5%。
174 林 ! 业 ! 科 ! 学 ! 研 ! 究 第17卷
表 3! 印楝种源叶片膜脂脂肪酸组成*
种源名 棕榈酸
( C16: 0)
硬脂酸
( C18: 0)
油酸
( C18: 1)
亚油酸
( C18: 2)
a亚麻酸
( C18: 3)
廿碳烯酸
(C20: 1)
总脂肪酸
含量/ %
饱和占
总含量/ %
不饱和比
U/ S
脂肪酸不饱和
指数 IUFA
IND95001 16518 2775 2 12524 6274 43794 0559 9 82444 2374 320 16 29558
IND95002 17129 3114 1 9317 5320 47544 82424 2475 305 16 01672
IND95003 17354 2748 3 7909 4487 48418 1523 8 82440 2391 311 16 15140
IND95004 16870 3420 4 11505 5756 44282 81834 2480 304 15 61809
注: IUFA = [ (18: 1)摩尔分数+ ( 18: 2)摩尔分数 & 2+ ( 18: 3)摩尔分数 & 3] & 100;
U / S= ( 18: 1+ 18: 2+ 18: 3) / [ 16: 0 + 18: 0] ,指不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸之比
有关研究表明,植物的抗寒性与植物细胞膜脂肪酸成分有密切的关系[ 7, 8]。印楝 4种源
的不饱和比以及不饱和指数比较的大小顺序为 IND95001> IND95003> IND95002> IND95004,
与冷冻处理的抗寒能力比较结果不相符;从印楝磷脂脂肪酸配比与抗寒力两者的相关关系来
看,两者之间也没有明显的相关关系,这可能与印楝的抗寒能力较弱有关。
33 ! 印楝种源半致死温度的比较
从Dexter等[ 9]使用电导法测定植物抗性以来, 这种方法得到了不断完善和发展, Sukumaran
等[ 10]提出了电解质透出率达 50%时为半致死温度(简称 LT50)的观点,但半致死温度并不总是
表现为电解质透出率达 50%时的温度。Rajashekar[ 11]利用 logistic曲线描述低温对植物细胞膜
的伤害过程,提出曲线拐点为 LT50的观点, 现在这种观点在我国得到了广泛的认同[ 12~ 15]。本
研究采用这一方法对印楝 4个种源进行测定计算, 结果如表 4。
表 4! 处理温度与印楝叶细胞伤害率的关系
种源 处理温度/ ∀
0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6
Logistic方程的参数
a b
曲线拟合度
r p
拐点温度
LT50
IND95001 889 1830 2809 3312 4987 5438 5899 0076 5 1556 6 0976 3 < 001 - 1651
IND95002 1190 1860 1942 2124 4547 5057 6015 0080 1 1506 8 0964 5 < 001 - 1675
IND95003 1175 1973 2080 2398 4247 4542 6145 0075 2 1476 9 0976 0 < 001 - 1752
IND95004 1011 1855 1946 1948 2065 3525 6320 0090 4 1429 0 0889 0 < 005 - 1682
! ! 从以上结果看, 利用电解质渗出率配合 Logistic方程求印楝 4个种源的半致死温度( LT 50) ,
方程的拟合度均达到显著水平。结果表明, 不同种源的半致死温度不同, 但差别不大, 其中
IND95003最低( - 1752 ∀ ) , 以后依次是 IND95004( - 1682 ∀ )、IND95002( - 1675 ∀ )、
IND95001( - 1651 ∀ )。根据半致死温度越低, 抗寒性越强,印楝 4个种源 LT 50的比较结果与
幼苗冷冻处理后生长恢复观察结果十分接近,说明电解质渗出率配合 Logistic方程求LT 50的测
定方法比较准确,可以作为印楝种源间抗寒能力评价的方法。根据上述结果综合比较,印楝种
源的抗寒能力大小顺序为: IND95003> IND95004> IND95002> IND95001。
4 ! 结果与讨论
(1)印楝叶细胞膜脂肪酸组成主要是棕榈酸( C16: 0)、硬脂酸( C18: 0)、油酸( C18: 1)、亚油
酸( C18: 2)和亚麻酸( C18: 3) ,部分种源含有少量廿碳烯酸( C20: 1)。各种源在总脂肪酸含量上
几乎相同, 在脂肪酸组成上稍有差别。从不饱和脂肪酸配比和含量上分析印楝各种源的抗寒
能力差异,两者之间无明显相关关系,这可能与印楝为热带亚热带树种有关。
175第 2 期 廖声熙等: 印楝种源间抗寒能力比较研究
(2)根据电导法结合 Logistic 方程所确定的印楝 4 个种源半致死温度分别为- 1752 ∀
( IND95003)、- 1682 ∀ ( IND95004)、- 1675 ∀ ( IND95002)、- 1651 ∀ ( IND95001) , 其平均值
为- 169 ∀ ,仅比冰点温度 0 ∀ 稍低。另外,从田间生长和冷冻处理观察来看, 0 ∀ 以下的短
暂低温可对其嫩叶及茎尖造成伤害,低于- 1 ∀ 保持 1 h即可造成部分幼苗死亡,因此得出印
楝是一种不耐低温的植物,不适宜在低温地区引种栽培。
( 3)根据低温处理受害及恢复生长状况、叶膜电导率变化等指标综合评定印楝4种源的抗
寒能力大小排序为 IND95003> IND95004> IND95001> IND95002, IND95003种源较其他 3个种
源抗寒能力稍强,种源间抗寒能力差异不明显。另一方面,印楝幼苗经低温处理后, 都有一定
恢复生长能力, 其中 IND95003种源处理后存活率为 90%, 萌芽率超过 70%, 说明印楝有一定
的抵抗短暂低温的能力, 可在我国干热河谷有微霜的地区先行试验性引种,然后再逐步向北和
气温更低的地区扩展。
( 4)在植物抗寒性测定方法上,本研究用电导法对印楝不同种源测得的结果,与植株幼苗
低温冷冻处理的受害结果基本吻合, 可以作为评价印楝等不耐寒树种抗寒能力的一个有效
方法。
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176 林 ! 业 ! 科 ! 学 ! 研 ! 究 第17卷
Cold Resistance Analysis of Neem Provenances
LIAO Shengxi 1, ZHANG Chunhua 1, LI Li1, LI Wenliang1 , ZHAO PeiXian 2
( 1Research Institute of Resources Insects, CAF, Kunming! 650224,Yunnan, China;
2Yanmou Forestry Bureau, Yuanmou ! 651300,Yunnan, China)
Abstracts:Neem grows well in the hotdry valley in China, but it is easy to be harmed by cold. The cold resis
tance of 4 provenanceswas valued through tissue browning method, membrane fatty acid analysis and the electric
conductivity method which Logistic equation was used to determine the inflexion temperature. The results showed
that : ( 1) neem is a plant which has low cold resistance, short cold temperature below 0 ∀ can damage its tender
leaves, and 1h temperature below - 1 ∀ will lead part of infant seedlings to death; ( 2) the cold resistant capa
bility has no distinct difference among neem provenances; ( 3) membrane fatty acid content of leaves has no cor
relative relation with cold resistance; ( 4) the medium lethal temperatures of 4 neem provenances are - 1651,
- 1675, - 175, - 1682 ∀ . According to the results abovementioned and the results of freezing experiment,
the cold resistance sequence of neem provenances is IND95003> IND95004> IND95001> IND95002. The re
sults showed that it should be careful to import neem to cold zones in China, and IND95003 can be used in the
zones with light frost.
Key words:neem; provenances; cold resistance; hotdry valley
177第 2 期 廖声熙等: 印楝种源间抗寒能力比较研究