全 文 ：书广 西 植 物 Gui hai a Z5 (5 ):489 -493 Z005 年 9 月
马占相思树苗对低温冻害的抗性研究
徐位力1 !苏开君1 !王 光1 !王伟平1 !江 平Z !马红岩1
(1. 广州市林业科学研究所9广东广州 510515 ;Z. 广东省农科院9广东广州 510640 )
摘 要:以盆栽马占相思PNG17868 家系树苗为材料9研究了低温胁迫下树苗生长发育有关的生理生化指标
的变化及其抗冻害的关系 结果表明:随着低温胁迫程度的加深和时间延长9植株细胞电导率显著升高9细胞
膜 ATPase 活性呈下降趋势9而可溶性糖\脯氨酸和可溶性蛋白质含量亦不断升高9表现出耐寒植物较典型的
生理特点9说明该植物有明显的渗透调节能力和抗寒性 在零下低温(0 !6 )胁迫下9植物细胞防御系统的
保护酶类(CAT\POD\SOD)的活性先是升高9然后有所下降9但下降幅度不大 这表明了马占相思
PNG17868 家系对低温有较强的适应能力9在温度日益降低(0 !6 )条件下体内保护酶仍能维持较高的活性
水平9减轻了由膜脂过氧化引起的膜伤害9是植物提高抗寒性\免遭低温冻害的重要原因
关键词:马占相思;抗寒性;保护酶类
中图分类号:@948. 11Z ;@945. 78 文献标识码:A 文章编号:1000-314Z (Z005)05-0489-05
St udy on t he resist ance of Acaciamangium
t o low temperat ure stress
XU Wei-li 1 9SU Kai- un1 9WANG Guang1 9
WANG Wei-pi ng1 9JI ANG Pi ngZ 9MA ~ong-yan1
(1. Guangzhou Forest r$Research i nstit ute 9GuangZhou 510515 9Chi na ;Z. Guangdong Agricu t ura instit ute 9GuangZhou 510640 9Chi na ) Abstract :The rel ati onshi p bet ween t he anti-chilli ng abilit y of t he pl ants and t heir physi ol ogi cal changes was st udi ed i n Acacia mangium PNG17868 cl one suf f ered f r om te mperat ure changes f r om 1Z to -6 . The re- sults showed t hat t he el ectri cal conducti vit y of t he cell s i ncreased obvi ousl y 9and t he acti bit y of ATPase re- duced . At t he sa me ti me9t he content of sol ubl e sugar 9prali ne and sol ubl e protei n i ncreased . Under t he te m- perat ure of 0 !6 9t he acti viti es of t he protecti ve enZy mes9i .e .catal ase(CAT)9peroxi dase(POD)9and super- oxi dase(SOD)9i ncreased fi rstl y and t hen decreased sli ghtl y . ~owever 9t hey still sustai ned i n a rel ati vel y hi gh l evel . This i ndi cated t hat t he pl ants of Acacia mangium PNG17868 cl one had a rel ati vel y hi gh adapti vit y t o col d stress . Key words:Acacia mangium;anti-chilli ng abilit y;protecti ve enZy mes 低温冷害是限制植物自然分布和栽培区带的主 要因素(李红元等91999 )9低温影响植物的生长代 谢9引起相关生理指标变化 有许多报道(武惠肖 等9Z000 ;艾希珍等91999)指出耐寒性植物在低温胁 迫下9细胞膜渗透性\电导率\脯氨酸\水溶性糖\蛋 白质含量发生变化 植物经低温胁迫后体内很多酶 的活性发生明显变化9并且酶活性与抗寒性呈一定 的相关性(李美茹等91997 ;彭永康等91995 ;刘鸿先 等91981) 抗寒性强的植物在低温下9超氧化物歧 化酶(SOD)\过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶 收稿日期:Z004-09-Z0 修订日期:Z005-03-18 基金项目:广东省林业厅重点研究项目(DNA 分子标记在马占相思抗性育种中的应用研究) 作者简介:徐位力(197Z- )9男9工程师9主要从事植物生理\植物化学研究工作 (POD)等保护酶系统仍能维持较高的活性水平9防 止因冷害产生的毒害物质如活性氧化自由基的积 累9减轻由膜脂过氧化所引起的伤害9增加机体的抗 寒能力(李晶等9Z000 ;彭永康等91994)o 马占相思(Acacia mangium)是优良的造纸\防 护\庭院绿化树种9具有较高的经济价值o选择耐寒 性较强的家系成为目前降低栽培风险的主要措施之 一9有关马占相思的抗寒机理还未见系统报道o本 文通过对马占相思 PNG17868 家系对低温冻害引 起的相关生理生化指标变化与抗寒性关系的研究9 为引种栽培和抗寒育种提供理论依据和实践指导o 1 材料与方法 1 .1 实验材料及低温处理 本实验所用材料是马占相思 PNG17868 家系 (简称P 家系)树苗9由广州市科学研究所提供o试 验材料盆栽o低温处理在人工气候室中进行o人工 降温程序见表 1 o光照时间:8 = 00 !18 = 00 910 h -d-1 o光照强度为Z50 E-m -Z -s-1 9湿度为85 % !95 %9对照组于室外条件培植9室外平均温度为 Z0 Z o 各项检测项目采用随机设计9设3 个处理组和 3 个对照组9每次处理设3 个重复实验o在低温处 理过程中9每Z d 取样1 次进行检测9采样时间均为 8 = 00 9每次分别取低温处理组和对照组各3 盆植株 (每盆1 株)9取每棵植株的第3 位至第8 位叶状体 (叶柄)进行各种分析o 1 .2 测定方法 游离脯氨酸采用磺基水杨酸提取9酸性茚三酮 显色9分光光度计比色法测定含量(张殿忠等9 1990)o水溶性糖含量测定采用3- 二硝基水杨酸比 色法(北京大学生物系生化教研室91987 )o电导率 采用电导仪(DDS-11 AGA 型)测定9以叶片杀死前 的电导率占杀死后(全透性)电导率的百分数表示膜 的相对透性(西北农业大学植物生理教研室91987)o 可溶性蛋白质含量测定参照Bradf or d(1976)的考马 斯亮蓝法9用牛血清蛋白作为标准o 酶液提取方法:称取0 .5 g 叶柄9用5 mL 0 .05 mol -L-1 磷酸缓冲液(p ~7 .8 )冰浴研磨910 000 r/ mi n 离心Z0 mi n9收集上清液9进行蛋白质含量及各 种酶活性测定o过氧化氢酶(CAT)的活性测定采 用碘量法(北京农业大学食品系91984 )9酶活性以1 g ~Z OZ/pr ot ei n -mi n 表示o过氧化物酶(POD) 的活性测定采用愈木酚法(高雯等91991)测定9酶活 性以AOD470 mg/pr ot ei n -mi n 表示o超氧化物歧 化酶(SOD)的活性测定采用 SOD 抑制氮蓝四唑 (NBT)光化还原法(Gi annopli ti s 91977 )9以抑制 NBT 光化还原50 %为一个酶活性单位9酶活性以 U/mg pr ot ei n-mi n 表示oATP 酶(ATPase )活性 测定采用孔雀石绿比色法(LanZentt a 91979 )9酶活 性以 ATPase 水解 ATP 生成无机磷的速率mol Pi/mg pr ot ei n-mi n 表示o 表 1 实验采用的人工降温程序1) Tabl e 1 The te mperat ure reduci ng schedul e i n t he experi ment 1) 日/月 Date/Mont h 天数(d) Nu mber of day 温度 Temperat ure( ) 8 = 00 14 = 00 18 = 00 Z/Z8 0 1Z 10 8 Z/Z9 1 6 4 4 3/1 Z 4 4 4 3/Z 3 Z 0 0 3/3 4 0 0 0 3/4 5 0 0 0 3/5 6 0 0 0 3/6 7 0 0 0 3/7 8 0 -1 -Z 3/8 9 -Z -Z -Z 3/9 10 -Z -Z -Z 3/10 11 -Z -Z -Z 3/11 1Z -Z -3 -4 3/1Z 13 -4 -4 -4 3/13 14 -4 -4 -4 3/14 15 -4 -4 -4 3/15 16 -4 -4 -5 3/16 17 -6 -6 -6 3/17 18 -6 -6 -6 1 )Z 月Z8 日8 = 00 的温度(1Z )为当天温度o 1 )The te mperat ure (1Z )at 8 = 00 on Febr uar y Z8t h was meas- ured i ndoor . Z 结果分析 2 .1 低温胁迫对P 家系细胞质膜透性的影响 马占相思P 家系幼苗收到低温胁迫后9无论是 随胁迫程度的加深还是随胁迫时间的延长9叶柄细胞 质膜的相对透性均表现出递增的趋势o试验结果表 明9进一步降低温度使得细胞质膜受到冻害9电解质 大量外渗o表Z 电导率的变化经方差分析表明9低温 处理后植株的电导率极显著高于对照组(P<0. 01)o 说明随着温度逐渐下降9细胞有较显著的损伤o 2 .2 低温胁迫对P 家系脯氨酸含量的影响 当温度降至0 9P 家系树苗叶柄脯氨酸含量 094 广 西 植 物 Z5 卷 与对照组相比 不断增加 脯氨酸含量持续积累表 明P 家系树苗具有较强的渗透能力 表Z 脯氨酸含 量的变化经方差分析表明 低温处理后植株的脯氨 酸含量显著高于对照组 P<0 .01 2 .3 低温胁迫对P 家系可溶性糖含量的影响 随着低温胁迫加深和时间的延长 马占相思 P 家系树苗可溶性糖含量稍微下降 然后持续增加 表Z 可溶性糖含量的变化经方差分析 低温处理后 植株的可溶性糖含量显著高于对照组 P<0 .01 可 见 可溶性糖也是植物体内一种重要的渗透调节物 质 因此 马占相思P 家系树苗在低温胁迫下可溶性 糖含量持续积累 增强了其对低温冻害的抵抗能力 表 2 低温处理对马占相思P 家系的相对电导率!脯氨酸!可溶性糖和蛋白质含量影响的方差分析 Tabl e Z Vari ance anal ysi s of t he change of el ectri cal conducti vit y t he content of pr oli ne sol ubl e sugar and protei n i n Acacia mangium under l ow te mperat ure 项目It e ms 变异来源 Source of vari ant 自由度 DF Degree of f reedom 平方和 SS Su m sGuares 均方 MS Mean sGuare F F0 .05 F0 .01 相对电导率 Electri cal conducti vit y 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 33Z6 .5465 369 .6163 1 .147 3 .779 5 .351 处理间 Among treat ments 1 6353 .1866 6353 .187 19 .7Z3 5 .117 10 .56 脯氨酸 Proli ne 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 Z4 .70Z9 Z .7448 0 .1174 3 .779 5 .351 处理间 Among treat ments 1 956 .0679 956 .0679 40 .873 5 .117 10 .56 可溶性糖Sol ubl e sugar 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 18Z53 .37Z Z0Z8 .15Z 1 .0345 3 .119 5 .351 处理间 Among treat ments 1 39748 .4Z 39748 .4Z Z0 .Z75 5 .117 10 .56 蛋白质 Protei n 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 17 .337Z 1 .9Z64 3 .753 3 .779 5 .351 处理间 Among treat ments 1 Z .Z031 Z .Z031 4 .Z9Z 5 .117 10 .56 2 .4 低温胁迫对P 家系可溶性蛋白质含量的影响 处理刚刚开始时可溶性蛋白质含量有一定波 动 表Z 可溶性蛋白质含量经方差分析结果表明 经低温后植株的可溶性蛋白质含量与对照组比较没 有显著差异 P>0 .05 但在低温处理期间 可溶性 蛋白质含量大多高于对照组 这也有利于增强 P 家 系树苗的抗寒性 2 .5 低温胁迫对P 家系过氧化氢酶CAT#活性的影响 与对照组相比 低温处理下 P 家系树苗 CAT 活性随着温度的降低而变化 先是逐渐上升 然后 开始下降 经方差分析 表3 表明 低温处理期间 植株的CAT 活性与对照组相比没有显著的差异 P >0 .05 但保持有较高的 CAT 活性 增强了细胞 的保护能力 表 3 低温处理对马占相思P 家系的CAT$POD$SOD$ATPase 活性变化方差分析
Tabl e 3 Vari ance anal ysi s of t he changes of CAT POD SOD ATPase
acti viti es i n Acacia mangium under l ow te mperat ure
酶
EnZy mes
变异来源
Source of
vari ant
自由度 DF
Degree of
f reedom
平方和 SS
Su m
sGuare
均方 MS
Mean
sGuare
F F0 .05 F0 .01
CAT 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 63 .9094 7 .101 4 .7Z1 3 .779 5 .351
处理间 Among treat ments 1 0 .7488 0 .7488 0 .498 5 .117 10 .56
POD 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 165Z .180Z 183 .5756 1 .776 3 .779 5 .351
处理间 Among treat ments 1 576 .4159 576 .4159 5 .578 5 .117 10 .56
SOD 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 3646 .1Z1Z 405 .1Z46 3 .739 3 .779 5 .351
处理间 Among treat ments 1 559 .0474 559 .0474 5 .16 5 .117 10 .56
ATPase 天数 温度间 Among days t e mperat ures 9 0 .Z Z18 0 .0Z46 1 .509 3 .779 5 .351
处理间 Among treat ments 1 0 .1901 0 .1901 11 .663 5 .117 10 .56
2 .6 低温处理对P 家系过氧化物POD#活性的影响
在低温处理下 P 树苗 POD 活性先是升高 然
后随着低温胁迫程度加深而缓缓下降 实验结果表
明 -6 18 d -4 16 d POD 活性下降幅度较
小 表明树苗对低温冻害已有一定的抗性而使 POD
活性维持在较高水平 清除寒害产生的有毒物质对
1945 期 徐位力 马占相思树苗对低温冻害的抗性研究
细胞的伤害 方差分析(表3 >结果表明 低温处理
后植株的POD 活性显著低于对照组(P<0. 05>
2 .7 低温处理对P 家系超氧化物歧化酶!SOD活性
的影响
最初温度下降的时候 与对照组相比 处理的
SOD 活性呈上升状态 说明 P 家系体内的保护酶
SOD 和 CAT~POD 一样 对温度有一个适应过程
具有一定的抗寒性 随着温度下降 SOD 活性有所
下降但幅度不大 如下降到-6 (18 d > SOD 活性
下降了Z3 .61 % 而方差分析(表3>结果表明 经低
温处理的植株SOD 活性没有显著低于对照组(P>
0 .05> 特别是随着温度进一步降低 SOD 活性下
降幅度不大 这表明 P 家系树苗对低温冻害有较高
的抗性
2 .8 低温处理对P 家系ATP 酶!ATPase 活性的影响
ATPase 是一种与细胞膜结合的酶 执行着内
外离子传递的作用 而低温对树苗伤害首先从损伤
膜的结构开始 所以 低温冻害的程度与 ATPase
活性下降呈一定的相关性 方差分析(表3 >结果表
明 低温处理后植株的 ATPase 活性显著低于对照
组(P<0 .05>
3 讨论
生物膜与植物寒害和抗寒性的密切关系已为许
多试验结果所证实(简令成 1983 ;李美茹 1995 ;陆
旺全等 Z000 ;武惠肖等 Z000>且寒害与细胞膜的半
透性的破坏有关 电导率大小与组织受害的程度成
正相关 在本实验中 随着低温胁迫程度加深和时
间的延长 P 家系树苗叶柄细胞膜电解质的相对渗
出率与对照组相比逐渐升高 表明低温冻害对树苗
具有一定伤害 当温度下降时 P 家系树苗细胞膜
ATPase 活性下降 这也表明低温胁迫对 P 家系树
苗的细胞膜有伤害作用 ATPase 变化与低温处理
直接相关 ATPase 是一种与细胞膜相结合的功能
蛋白 在低温胁迫下 植物细胞膜结构受到破坏而使
ATPase 活性下降 (简令成等 1981 ;彭永康等
1994 ;Kasa mo 1988> 使细胞对物质主动吸收与运
输功能降低 细胞的渗透调控降低 导致细胞内溶质
外渗 结果引起机体内整个生理过程受到破坏 如
果 ATPase 活性下降太严重 甚至丧失 那么就会导
致机体死亡;如果 ATPase 活性下降 但仍保持一定
活性 仍能维持细胞的正常功能 则植物具有一定的
抗寒性 可见 ATPase 活性与植物抗寒性具有密
切关系 本实验结果表明 P 家系树苗对低温胁迫
具有一定的适应性和抵抗性
细胞膜是细胞对外界的屏障 当细胞面临环境
的低温胁迫时 需要进行渗透调节以维持细胞内外
渗透平衡 因此必然会使机体内参与渗透调节的物
质如脯氨酸~糖~蛋白质等发生变化 从而避免冻害
提高植物抗寒能力 在本实验中 马占相思 P 家系
树苗脯氨酸随着低温胁迫程度加深和时间延长 表
现出持续增加趋势 同时可溶性糖含量也随着温度
降低逐渐升高 这与某些经冷驯化而获得一定抗寒
能力的植株如落叶松(武惠肖等 Z000 >~黄瓜(艾希
珍等 1999 >~香蕉(陈杰忠等 1999 >的实验结果相
符 表明脯氨酸~可溶性糖在细胞质中大量积累 不
仅保持了蛋白质的水合度 防止原生质脱水 而且还
起到了平衡细胞质与液泡间的渗透势等多种作用
减低质膜受冻害的程度 从而增强了植物对冻害的
适应能力 在本实验中 在低温胁迫下 P 家系树苗
的可溶性蛋白质含量先是下降 然后随着温度下降
呈上升趋势 这可能是在低温胁迫下 某一类特殊的
蛋白质合成会增加 以保护植物
在正常情况下 植物体内存在有效的保护酶系
统(SOD~POD~CAT> 以清除潜在的有毒物质 遇
到低温逆境时 这种清除机制就会受阻 导致体内活
性氧积累 造成对膜的伤害和生物大分子破坏 使
DNA 产生损伤 影响蛋白质合成与稳定 进而造成
代谢功能失效和细胞死亡 在低温胁迫下 植物体
内保护酶活性变化已有较多报道(万琳琛等 Z001 ;
李晶等 Z000 ;陈贻竹等 1988 ;刘鸿先等 1985> 一
般认为 抗寒植物在低温胁迫下 CAT~POD~SOD
活性有些表现为先升后降 如豌豆(彭永康等
1994>;有些表现为维持恒定和略有增高的趋势 如
经冷驯后的黄瓜(戴金平等 1991 >~红松(李晶等
Z000>;而不耐寒的植物其保护酶活性则表现为一直
降低趋势 如番茄(陈贻竹等 1988 > 在试验中 随
着温度逐渐下降 P 家系树苗的CAT 活性在4 0
-Z 升高 然后随着温度进一步降至-4 -6
CAT 活性有所下降 而 SOD~POD 活性亦是随
着温度下降先是升高 然后缓慢降低 但降幅不大
实验结果表明 马占相思P 家系树苗受低温胁迫时
体内的CAT~POD~SOD 保护酶的活性仍能维持较高
水平 因而避免了活性氧等各种自由基的大量积累
减轻了膜脂过氧化作用 降低了细胞膜的破坏程度
Z94 广 西 植 物 Z5 卷
这也是P 家系树苗有较强抗寒能力的原因
彭素梅!黄秋红!黄文英!陈小花等同志参加了
本文的部分研究工作特此致谢
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3945 期 徐位力=马占相思树苗对低温冻害的抗性研究
马占相思树苗对低温冻害的抗性研究
作者： 徐位力， 苏开君， 王光， 王伟平， 江平， 马红岩， XU Wei-li， SU Kai-jun， WANG
Guang， WANG Wei-ping， JIANG Ping， MA Hong-yan
作者单位： 徐位力,苏开君,王光,王伟平,马红岩,XU Wei-li,SU Kai-jun,WANG Guang,WANG Wei-
ping,MA Hong-yan(广州市林业科学研究所,广东广州,510515)， 江平,JIANG Ping(广东省
农科院,广东广州,510640)
刊名： 广西植物
英文刊名： GUIHAIA
年，卷(期)： 2005,25(5)
被引用次数： 11次

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引证文献(10条)
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5.林茂 蜡梅Cpcor413pm1基因的抗逆分析与亚细胞定位[学位论文]硕士 2008
6.刘梦,樊丛照,粟有志,李冠 污泥有机复合肥对几种植物生理学效应的影响[期刊论文]-新疆农业科学 2010(08)
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8.邱乾栋,吕晓贞,臧德奎,张雷,张立才,杜淑辉 植物抗寒生理研究进展[期刊论文]-山东农业科学 2009(08)
9.魏来 翅荚木抗寒生理及其鉴定指标的研究[学位论文]硕士 2007
10.胡薇 黑木相思遗传多样性及寒胁迫诱导差异表达基因的研究[学位论文]博士 2010


引用本文格式：徐位力.苏开君.王光.王伟平.江平.马红岩.XU Wei-li.SU Kai-jun.WANG Guang.WANG Wei-ping.
JIANG Ping.MA Hong-yan 马占相思树苗对低温冻害的抗性研究[期刊论文]-广西植物 2005(5)