全 文 ：　　1997—07—24收稿。
李东林讲师,严景华,曹恒生(安徽农业大学　合肥　230036) ;蔡丽琼(安徽师范大学) ;叶要清(黄山园林局)。
* 本研究属安徽省科委“八五”重点项目“黄山珍稀树种病害”的内容之一。
黄山松不同龄阶针叶衰老指标的比较研究*
李东林　严景华　曹恒生　蔡丽琼　叶要清
　　关键词　黄山松　针叶衰老　自由基
　　衰老是最终导致有机体或器官死亡的变化过程,是生命过程的必然规律。对植物体衰老的
研究起步较晚,且主要是在一些农作物上进行, 如水稻[ 1]、大麦[ 2]、小麦 [ 3]等等。近几年对一些
经济植物衰老的研究也日益增多,如板栗( Castanea mollissima BL. ) [ 4]等。而对裸子植物衰老
状况的研究在国内还未见报道。黄山松( P inus taiw anensis Hay )是我国东南部海拔 700 m 以
上的山地主要树种,是建筑、桥梁、枕木、车船、家具等良好用材。黄山松在岩石裸露的山脊、悬
崖陡壁的石缝中都可生长,其树形奇特优雅, 千姿百态,如“迎客松”、“送客松”、“团结松”等奇
松名树闻名遐迩, 它是黄山“云海”、“温泉”、“怪石”、“奇松”四绝之一。据调查黄山地区有些黄
山松林包括一些名木已有数百年以上的历史,现已出现过熟衰退的现象。因此,对黄山松衰老
的研究有着特殊的意义。本文对不同龄阶黄山松几项生理指标进行了比较分析,试图找出其衰
老的生理生化指标,以便对黄山松衰老状况进行诊断,并采取相应延缓衰老的措施, 保护珍贵
的旅游资源。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
黄山松针叶, 取自安徽省黄山旅游风景区光明顶。1996年 9月 10日在同一立地条件下设
立标准地,按 3%选择有代表性的松树做样树,各龄阶 3株,在树冠中上部东西南北四个方向
的枝条上取当年生的松针约 100 g。混合后随机取 100根松针, 量松针长度(表 1) ,然后取松针
中间部位约 3 cm 做如下测定。树龄的认定用测树学的生长锥测定法。
表 1　样树发育状况
指　标 树　　龄　( a)
20 40 60 80 100 150
针叶长度( cm) 4. 5～5. 2 6. 8～8. 0 6. 3～7. 9 6. 2～7. 5 5. 8～7. 0 4. 5～7. 0
色　泽 绿色有光泽稍软
浓绿有光泽
粗硬
浓绿有光泽
粗硬
浓绿有光泽
粗硬
绿色
稍软
绿色不鲜泽
细软
1. 2　生理生化指标测定
1. 2. 1　叶绿素含量测定　取针叶用 80%丙酮匀浆, 浸提。上清液用 751型分光光度计比色。
总叶绿素含量及叶绿素 a 和 b含量按下列公式计算:
林业科学研究　1998, 11( 2) : 218～221
Forest Research 　　 　
叶绿素 a( Ca) = 12. 7A 663- 2. 69A 645
叶绿素 b( Cb) = 22. 9A 645- 4. 68A 663
总叶绿素含量= Ca+ Cb
残渣继续用冷丙酮洗涤、抽滤得丙酮粉。
1. 2. 2　可溶性蛋白质含量测定　用考马斯亮蓝染色法测定。
1. 2. 3　SOD 活性测定　称取黄山松针叶丙酮粉 100 mg ,用 0. 05M pH7. 8磷酸缓冲液研磨、
浸提 12 h, 离心,上清液即为粗酶液。用 NBT 光还原法测定 SOD活性,以抑制光还原 50%为
一个酶单位[ 1]。
1. 2. 4　过氧化氢酶含量测定　用碘量法测定[ 5]。
1. 2. 5　丙二醛( MDA )含量测定　按罗广华的方法测定[ 6]。
2　实验结果
2. 1　不同龄阶黄山松针叶叶绿素含量与组成
从表 2可以看出, 20～150龄黄山松针叶叶绿素含量以 40龄为最高, 其次为 60龄、80龄、
100龄,最低的是 150龄;而叶绿素 a 和叶绿素 b的含量变化趋势与总叶绿素含量变化趋势基
本相同,叶绿素 a与 b 的比值 60龄为最高, 100龄以后急剧下降。因此,除 20龄外,在供试的
几个龄阶的黄山松针叶中, 总叶绿素含量、叶绿素 a及 b含量随年龄的增加而下降, 但下降的
幅度 100龄后更为明显。
表 2　不同龄阶黄山松针叶叶绿素含量及组成变化 (单位: mg/ g FW)
指　标 龄　　阶　( a)
20 40 60 80 100 150
　　总 叶 绿 素 1. 429 1. 978 1. 835 1. 651 1. 486 1. 341
　　叶 绿 素 1. 103 1. 553 1. 438 1. 275 1. 128 1. 017
　　叶 绿 素 0. 326 0. 425 0. 397 0. 376 0. 358 0. 324
　　叶绿素 a/叶绿素 b 3. 384 3. 356 3. 624 3. 395 3. 143 3. 139
2. 2　不同龄阶黄山松针叶中可溶性蛋白质含量的比较
图 1　不同龄阶黄山松针叶可溶性蛋白质含量
在不同龄阶的黄山松针叶中, 40龄可溶性
蛋白质含量最高, 占丙酮干粉的 7. 11% , 20龄、
60 龄、80龄的含量基本相同, 100龄以上下降
速度加快,到 150龄时可溶性蛋白质含量仅为
40龄的 56. 8%(图 1)。
2. 3　不同龄阶黄山松针叶中 SOD、CAT活性
比较
如图2所示, 20～60龄黄山松针叶中SOD活性变化不大,至 80龄后开始下降。CAT 活性
随年龄的增长下降显著,特别在 80龄以后活性急剧下降。与此同时,脂质过氧化产物 MDA 含
量上升(图 3)。
2192 期　　　　　　　　　李东林等: 黄山松不同龄阶针叶衰老指标的比较研究
图 2　不同龄阶黄山松针叶 SOD、CAT 活性 图 3　不同龄阶黄山松针叶中 MDA 含量
3　分析与讨论
　　植物体的衰老和死亡是植物生长的必然规律。在植物的衰老过程中,其同化作用减弱,异
化作用加强, 大量有机物分解。因此通常将与同化作用密切相关的叶绿素的变化作为衰老的首
要指标,其次为可溶性蛋白质的含量[ 7, 8]。大量的研究结果表明,在植物的衰老过程中, 叶片内
叶绿素含量和蛋白质含量均下降 [ 7]。在本实验中叶绿素和蛋白质含量下降较明显地发生在 80
龄以后。同时,叶绿素的组成也发生改变,叶绿素 a、b 含量均下降,但叶绿素 a 下降速度比叶绿
素 b 快, 叶绿素 a在总叶绿素中所占比例降低。植物光合作用吸收光能的主要色素是叶绿素
a,叶绿素 b和大部分叶绿素 a 是吸收光能的辅助性色素, Woolhouse 报道叶绿素 a 与叶绿素b
比值下降促进衰老[ 3] ,叶绿素 a/叶绿素 b 的比值下降是否预示着植物光合能力的减弱,有待
进一步研究。从本文的研究结果看,在同一立地条件下, 40～80龄针叶长均在 7 cm 左右,叶色
浓绿有光泽,发育状况优等;而在 100龄后, 针叶长度缩短,叶色变淡、细软, 开始出现衰老症
状。而作为针叶衰老的主要指标,叶绿素和蛋白质含量的变化趋势与之基本同步, 100龄针叶
与 40龄相比,叶绿素含量降低了 27. 3% ,蛋白质含量降低了 36%; 20龄针叶由于受取样条件
的限制,只找到两株发育状况较差的样树,故其针叶发育状况及生理生化指标均无法与 40龄
相比,因此在本文中均以40龄松针作为参照。目前, 国内外主要从树体的枝、叶、树冠三方面的
外部形态发育状况来判断植物体的生长发育状况。作者认为植物叶片是植物进行同化作用的
主要器官,而叶绿素又是接受光能的主要物质, 叶片的衰老状况在很大程度上反映了树体的衰
老。本文通过比较测定松针的某些生理生化指标,结合黄山松的外部形态(如针叶长度等) ,认
为针叶叶绿素和蛋白质含量可以作为黄山松衰老状况的生理指标。这种方法简便而不伤树体。
自从 50年代提出衰老的自由基损伤学说以来, 自由基与生物衰老关系的研究目前已普遍
被人们所重视。植物在自然条件下进行光合作用的过程中,不可避免地要经受高温、强光的影
响,光激发产生的多余能量在光合器官内产生 O 2- ,并通过启动自由基的链反应及其它类型的
再氧化产生羟基自由基( OH- )及过氧化氢( H2O 2 ) ,直接或间接启动膜脂的过氧化作用,导致
膜的损伤和破坏[ 9, 10]。细胞本身有对抗自由基毒害的内源保护系统,超氧自由基的主要清除者
是 SOD,过氧化氢的主要清除者是 CAT ,从而使细胞的膜系统保持稳定[ 11]。从本实验结果可
以看出,黄山松针叶中的 SOD、CAT 在 20～80龄保持较高水平, 80 龄后酶活性下降,特别是
CAT 的活性下降显著,同时 MAD含量相应上升。这说明黄山松逐渐进入老龄期后,由于膜的
内源保护性酶活性的降低, 难以对抗体内的自由基, 自由基大量积累加速了膜脂上不饱和脂肪
酸的过氧化作用, 这是黄山松衰老的关键原因。若能从增加膜稳定性,促进黄山松新陈代谢,调
220 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
节 SOD、CAT 等酶的活性入手,可望达到延缓黄山松衰老的目的。
参　考　文　献
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Some Senescence Characteristices of the Leaf
of Pinus taiwanensis
L i Donglin　Yan J inghua　Cao H engsheng　Cai L iqiong　Ye Yaoqing
　　Abstract　This paper was about the study on senescence of P inus taiw anensis. The r e-
sults show ed: w ith the increase of age, ( 1) the contents of chlorophyll and protein, the radio
of chlo rophy ll a/ chlorophyll b declined; ( 2) the activ ity o f SOD and CAT decreased and de-
crease of the act iv ity of CAT w as mo re signif icant ; ( 3) the content o f MDA rose. It is con-
cluded that the content o f chlorophy ll and protein, the r adio of chl . a/ chl. b could be regar ded
as the index of senescence of P . T aiw anensis. T here w as a direct interrelat ion betw een leaf
senescence and free radical.
　　Key words　Pinus taiw anensis　leaf senescence　f ree radical
　　Li Donglin , Lectu rer, Yan Jin ghua, Cao Hengsheng ( Anhui Agr icultur al Univer sity　Hefei　230036) ; Cai Liqiong (Auhui
Normal University) ; Ye Yaoqing( Huangshan Gardens S ituat ion) .
2212 期　　　　　　　　　李东林等: 黄山松不同龄阶针叶衰老指标的比较研究