全 文 ：中国生态农业学报 2009年 7月 第 17卷 第 4期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, July 2009, 17(4): 739−745


郑国华(1965~), 男, 博士生, 副教授, 主要从事果树生理生态等方面的研究。E-mail: fafuzgh@126.com
收稿日期: 2008-07-20 接受日期: 2008-11-30
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00739
低温胁迫下枇杷叶片细胞超微结构及膜透性
和保护酶活性的变化
郑国华 1 张贺英 1 钟秀容 2
(1. 福建农林大学园艺学院 福州 350002；2. 福建医科大学病理学系 福州 350004)
摘 要 以盆栽“解放钟”嫁接的枇杷结果小苗(Eriobotrya japonica Lindl.)为试材 , 采用人工降温的方法, 研
究低温胁迫下枇杷叶片细胞超微结构及膜透性和保护酶活性的变化。结果表明, 7 ℃、2 ℃低温处理时, 枇杷
叶片大多数细胞器基本无损, 排列有序, PMP、MDA 含量先上升后下降, 保护酶活性先增大后减小, 表明枇杷
小苗对 7 ℃、2 ℃低温逆境有一定的适应能力；−2 ℃低温胁迫叶绿体双层膜结构破坏严重, 类囊体垛叠程度
很低, 形不成典型的基粒, 还可见线粒体双层膜结构, 但己经没有明显的内脊, 内部呈小泡化, PMP、MDA 含
量呈一直上升的趋势, 保护酶活性受到抑制, 表明枇杷结果小苗已经受到冻害；−7 ℃低温胁迫细胞质膜已经
破裂, 原生质体浓缩, 叶绿体扭曲变形、相互融合, 液泡破裂, 线粒体膜结构受损, 脊消失, PMP、MDA 含量
大幅度增加, 保护酶活性受到严重抑制, 表明枇杷营养生长已经受到极为严重的伤害。由此可见, 枇杷结果小
苗在 0 ℃以下受冻严重, 营养生长受阻, 从而影响枇杷正常生长以及产量、品质的提高。
关键词 低温胁迫 枇杷 叶片 细胞超微结构 膜透性 保护酶活性
中图分类号: S667.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)04-0739-07
Changes in cell ultra-structure, membrane permeability and protective
enzyme activity in Eriobotrya japonica Lindl. leaves under cold stress
ZHENG Guo-Hua1, ZHANG He-Ying1, ZHONG Xiu-Rong2
(1. College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China;
2. Pathology Department, Fujian Medical University, Fuzhou 350004, China)
Abstract Using a pot cultured Eriobotrya japonica Lindl. grafted in “Jiefangzhong” as an experimental material, changes in E.
japonica leaf cell ultra-structure, membrane permeability and protective enzyme activity were determined. The results show that
under controlled temperature of 7 ℃ and 2 ℃, most leaf cell organelles of E. japonica are not injured and orderly arrange. PMP
and MDA content initially raises and then falls, so also is the protective enzyme activity. This suggests that E. japonica can adapt to
chilling temperatures of 7 ℃ and 2 ℃. Under −2 ℃, leaf cell chloroplasts are destroyed. Thylakoid is not packed to its normal
grana and therefore fails to form typical structures. Though the mitochondrion membrane structure can still be visible, its cristae
number drops. Because of increasing content of PMP and MDA, protective enzyme activity is inhibited. Hence the leaf of E. japon-
ica suffers severe frostbite. Under a temperature stress of −7 ℃, plasma membranes break up and protoplasts become greatly con-
centrated. In fact chloroplasts entirely decompose. Grana lamellace twists, disfigures and even fuses. Mitochondrion membrane sys-
tem is completely destroyed and cristae can not be found. PMP and MDA content raises drastically, hence protective enzyme activity
is greatly inhibited. The vegetation growth of E. japonica are badly distorted. In summary, E. japonica leaf severely freezes when
temperatures fall below zero, which inhibits the vegetation growth of the plant.
Key words Cold stress, Eriobotrya japonica Lindl., Leaf, Cell ultra-structure, Membrane permeability, Protective enzyme
activity
(Received July 20, 2008; accepted Nov. 30, 2008)
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枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)原产我国亚热
带, 喜欢温暖湿润的气候条件。枇杷秋冬开花, 继而
坐果, 开花坐果期正值一年中气温最低的冬季, 花
果易受冻害 ,冬季低温已成为枇杷能否进行商品化
栽培的主要限制因子[1]。枇杷营养生长与生殖生长
紧密相关, 营养生长优劣直接影响枇杷产量和果实
品质。目前有关低温胁迫对枇杷生长发育的影响研
究, 主要集中在对枇杷生产性冻害调查综述或冻害
与气象因子相关性分析及对冻害生理生化进行简单
而欠系统研究等方面 [2−5], 作者研究了低温胁迫对
枇杷花果等的影响[6,7], 认为有必要对低温胁迫下枇
杷营养生长的生理生化特性及变化规律进行更系统
研究。为此, 试验以福建主栽品种“解放钟”盆栽
嫁接枇杷结果小苗为材料 , 研究了低温胁迫对枇
杷叶片超微结构及膜透性和保护酶活性的影响, 探
明枇杷在低温胁迫下所表现出寒害或冻害的生理生
化特征和冻害(寒害)的灾害变化规律, 旨在为枇杷
引种、结构调整、区划以及抗冻或抗寒栽培新技术
研究提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试材取样及处理
试验于 2006年 12月进行, 以盆栽“解放钟”品种
嫁接枇杷结果小苗为材料, 选择生长健壮、长势一
致的枇杷结果小苗, 先进行低温驯化, 温度逐渐降
至 5 ℃ , 之后放在可控温的改装冰柜中 , 控温在
−20~10 ℃ , 并采用上海精创电器制造有限公司生
产的温度控制仪进行人为控温处理, 精度为 ±0.5
℃。冰柜改装设有软管可通风换气, 用普通日光灯
加光, 补充室内光照不足, 每天约 10 h, 光照强度为
3 200 Lx。
设 7 ℃、2 ℃、−2 ℃、−7 ℃和对照(15 ℃)5
个温度梯度对盆栽枇杷嫁接苗进行胁迫, 前 3 个温
度胁迫时间分别为 12 h、24 h、48 h、72 h且分别取
样测定枇杷叶片膜透性和保护酶活性等各项生理指
标, 每处理重复 3次, 求其平均值进行方差分析, 胁
迫 72 h 取样进行透射电镜观察；−7 ℃温度处理时
间设为 6 h、12 h、18 h、24 h, 分别取样测定枇杷叶
片各项生理生化指标, 处理重复 3 次, 求其平均值
进行方差分析, 胁迫 24 h取样进行透射电镜观察。
1.2 试验方法
取枇杷顶叶起第 5 成熟叶, 用刀片沿主脉中部
两侧切 2 mm×2 mm的叶片小块, 将切好的材料迅速
投入到用 pH 为 7.2 的磷酸缓冲溶液配置的 5%戊二
醛固定液中固定, 然后用酒精逐级脱水, 之后放于
酒精与包埋剂(spurr 包埋剂)1∶9 溶液中处理 24 h,
纯包埋剂处理 48 h, 之后用包埋胶囊进行包埋, 最
后在 LKB8800 型超薄切片机切片(切片厚度为 10
µm), 并在 JEM1010型透射电镜下进行观察并拍照。
超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性
参照朱广廉[8]的方法测定, 过氧化氢酶(CAT)活性参
照 Aebi[9]的方法测定, 抗坏血酸过氧化物酶(APX)
活性参照 Nakano 和 Asada[10]的方法测定, 丙二醛
(MDA)含量参照汤章诚[11]的方法测定, 细胞膜透性
(PMP)参照李合生[12]的方法测定。
试验数据均用 SAS6.04软件进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 低温胁迫下枇杷叶片细胞超微结构的变化
2.1.1 15 ℃对照枇杷叶片细胞超微结构
电镜观察结果表明, 对照 15 ℃枇杷叶片各细
胞器完好, 质膜结构清晰。叶绿体是叶肉细胞中最
明显的细胞器, 数量较多, 一般在 1 个细胞切面上
可见到 3~5个, 沿细胞膜排列, 大小不同, 但形状差
别不大 , 一般为椭圆形或近圆形 , 靠近细胞壁 , 叶
绿体表面双层膜结构完整, 被膜清晰, 内含物丰富,
类囊体多, 基粒类囊体片层垛叠规则并和基质片层
连成整体, 片层间隙有大小不一的淀粉粒, 显示极
其正常的结构状态；线粒体剖面呈圆形或椭圆形 ,
线粒体数量多, 与叶绿体镶嵌十分紧密, 双层膜结
构完整, 脊数量较多, 清晰可见[图 1(1)∼(3)]。
2.1.2 7 ℃枇杷叶片细胞超微结构
电镜观察结果表明, 7 ℃低温处理时, 大多数
细胞器基本无损, 排列有序。叶绿体双层膜结构仍
清晰可见, 部分细胞内少数叶绿体膜开始产生小泡,
甚至破裂, 叶绿体内片层随之松散, 基质片层未出
现明显变化。基粒类囊体和基质类囊体膨大, 呈梭
形或圆形, 在一个基粒中膨大的类囊体往往位于基
粒的上部和下部；线粒体双层膜结构仍清晰可见 ,
脊结构完整, 内部结构无太大变化；液泡单层膜未
受到损害[图 1(4)∼(7)]。
2.1.3 2 ℃枇杷叶片细胞超微结构
细胞内普遍出现叶绿体膨胀、空泡化、类囊体
减少、表面膜破裂现象, 双层膜结构仍可见, 但已不
清晰, 基粒片层变得疏松、膨胀, 但排列有序, 未发
生扭曲现象, 有的叶绿体比较完整, 但也发现其膜
结构脱离内部的基质和片层；线粒体内外双层膜结
构未受到损伤和破坏, 仍清晰可见, 同时还可清楚
观察到线粒体的内脊[图 1(8)∼(11)]。
2.1.4 −2 ℃枇杷叶片细胞超微结构
细胞质膜较为完整, 叶绿体出现部分解体, 双
层膜结构破坏严重, 膜模糊不清或消失, 对基粒、片
第 4期 郑国华等: 低温胁迫下枇杷叶片细胞超微结构及膜透性和保护酶活性的变化 741





图 1 低温胁迫下枇杷叶片细胞超微结构的变化
Fig. 1 Change of cell ultrastructure of E. japonica leaves under cold stress
(1)对照叶绿体(×20K); (2)对照叶绿体基粒片层(×40K); (3)对照线粒体(×60K); (4)7 ℃叶绿体(×15K); (5)7 ℃叶绿体基粒片层(×50K);
(6)7 ℃线粒体(×80K); (7)7 ℃细胞(×6K); (8)2 ℃质膜、叶绿体基粒片层(×20K); (9)2 ℃叶绿体(×20K); (10)2 ℃线粒体(×80K); (11)2 ℃细
胞(×8K); (12)−2 ℃叶绿体、淀粉粒(×15K); (13) −2 ℃叶绿体基粒片层(×50K); (14) −2 ℃线粒体(×80K); (15) −2 ℃细胞(×3K); (16) −7 ℃
叶绿体(×15K); (17) −7 ℃线粒体(×80K); (18) −7 ℃细胞(×3K); Ch: 叶绿体; Cl: 叶绿体片层; CW: 细胞壁; M: 线粒体; Pm: 质膜; Sg: 淀粉
粒; T: 液泡膜; V: 液泡; Lg: 脂质小球。(1)Control chloroplast(×20K); (2)Control chloroplast grana lamellace(×40K); (3)Control mitochon-
dria(×60K); (4)7 ℃ chloroplast(×15K); (5)7 ℃ chloroplast grana lamellace(×50K); (6)7 ℃ mitochondria(×80K); (7)7 ℃ cell(×6K); (8)2
℃ plasmolemma, chloroplast grana lamellace(×20K); (9)2 ℃ chloroplast(×20K); (10)2 ℃ mitochondria(×80K); (11)2 ℃ cell(×8K); (12) −2
℃ chloroplast, starch grain(×15K); (13) −2 ℃ chloroplast grana lamellace(×50K); (14) −2 ℃ mitochondria(×80K); (15) −2 ℃ cell(×3K);
(16) −7 ℃ chloroplast(×15K); (17) −7 ℃ mitochondria(×80K); (18) −7 ℃ cell(×3K); Ch: Chloroplast; Cl: Chloroplast lamellae; Cw: Cell wall;
M: Mitochondria; Pm: Plasmolemma; Sg: Starch grain; T: Tonoplast; V: Vacuole; Lg: Liposome grain.

742 中国生态农业学报 2009 第 17卷


层的观察发现, 基粒变形, 基粒类囊体和基质类囊
体排列不规则, 垛叠程度很低, 几乎形不成典型的
基粒, 叶绿体内存在多个大小不一的淀粉粒, 有的
淀粉粒释放到细胞质中 ; 线粒体双层膜结构可见 ,
但己无明显的内脊, 内部呈小泡化; 液泡边界清楚
[图 1(12)∼(15)]。
2.1.5 −7 ℃枇杷叶片细胞超微结构
细胞质膜已经破裂, 大多数细胞内不见完整的
细胞器结构, 原生质体缩成一团; 叶绿体完全解体,
大部分叶绿体双层膜消失, 基粒片层明显减少, 排
列紊乱、断裂、扭曲变形、膨胀甚至相互融合; 基
质片层交错松散排列, 细胞间隙充斥细胞器解体的
小泡、颗粒、片层等; 大部分细胞液泡膜消失, 解体
的部分散乱地分布在细胞内部; 线粒体膜结构丧失,
脊消失, 部分区域肿胀、破裂或模糊, 内含物外泄,
出现空泡, 解体严重, 整个线粒体剖面呈紊乱状态,
难以辨认; 细胞壁降解, 细胞器残片及颗粒遍布于
细胞中[图 1(16)∼(18)]。
2.2 低温胁迫对枇杷叶片 PMP的影响
7 ℃和 2 ℃处理枇杷叶片 PMP 均呈先缓慢上
升后逐渐下降, 7 ℃处理 24 h前 PMP上升缓慢, 24 h
时 PMP达到最高值, 比对照提高 17.38%, 2 ℃低温
胁迫 12 h 时 PMP 值最大, 比对照提高 46.48%; −2
℃低温处理 PMP一直呈上升趋势, 72 h时 PMP值达
到最高峰, 与对照相比提高 57.76%。经 SAS6.04软
件方差分析, CK、7 ℃、2 ℃处理间枇杷叶片 PMP
差异不显著, −2 ℃与其他温度处理间存在极显著差
异(表 1)。
图 2表明, −7 ℃低温胁迫对枇杷叶片 PMP有极
显著影响, PMP在前 6 h呈快速上升趋势, 较对照提
高 150.14%, 而后逐渐上升, 胁迫 24 h时, PMP较对
照提高 223.51%。经 SAS6.04软件方差分析, 各处理
时间的 PMP 与对照相比均达到极显著差异, 表明−7
℃胁迫下细胞膜已经受到严重伤害。
2.3 低温胁迫对枇杷叶片 MDA含量及保护酶活性
的影响
2.3.1 低温胁迫对枇杷叶片 MDA含量的影响
表 2表明, 7 ℃和 2 ℃处理枇杷叶片MDA含量

图 2 −7 ℃低温胁迫对枇杷叶片质膜相对透性的影响
Fig. 2 Effect of −7 ℃ cold stress on membrane
permeability in E. japonica

均呈先上升后下降趋势, 7 ℃低温处理 24 h时MDA
含量最高, 比对照提高 26.19%, 2 ℃低温处理 12 h
时MDA含量最高, 比对照提高 55.95%, 经 SAS6.04
软件差异显著性分析, 低温胁迫 72 h 时枇杷叶片
MDA 含量与对照无显著性差异。−2 ℃低温处理枇
杷叶片MDA含量一直呈上升趋势, 12 h前急剧上升,
12 h后上升较缓慢, 胁迫 72 h时 MDA值比对照提
高 101.19%, 经 SAS6.04 软件方差分析与对照相比
差异达极显著。
2.3.2 低温胁迫对枇杷叶片 SOD活性的影响
由表 2可知, 7 ℃、2 ℃低温处理枇杷叶片 SOD
活性先升高后降低, 分别在 24 h、12 h时达到最高
值, 分别比对照提高 10.46%、11.78%。−2 ℃低温处
理 12 h时 SOD活性达到最高峰, 比对照提高 13.13%,
随后 SOD活性降低, 48 h时活性已低于对照, 到 72
h时 SOD活性低于对照 11.26%。经 SAS6.04软件方
差分析, −2 ℃低温处理与对照差异达到极显著, 而
7 ℃、2 ℃低温胁迫 72 h时与对照差异不显著, 说
明−2 ℃低温已严重抑制了 SOD 活性, 导致枇杷叶
片出现伤害现象。
2.3.3 低温胁迫对枇杷叶片 POD活性的影响
表 2 表明枇杷叶片 POD 活性在 7 ℃、2 ℃和
−2 ℃处理下均呈先上升后下降 , 但上升幅度和达
到最高峰时间不同, 其中 7 ℃处理 POD活性在 24 h
时达到最高峰, 比对照提高 19.82%, 2 ℃处理 12 h

ٛ 表 1 低温胁迫对枇杷叶片质膜相对透性(PMP)的影响
Tab. 1 Effect of cold stress on plasma membrane permeability in leaves of E. japonica
质膜相对透性 (PMP) Plasma membrane permeability (%) 处理
Treatment 12 h 24 h 48 h 72 h
CK 29.69±1.16Aa 29.69±1.16Aa 29.69±1.16Aa 29.69±1.16Aa
7 ℃ 34.72±1.35Bb 34.85±1.11Aab 32.73±1.41Aa 30.02±1.52Aa
2 ℃ 43.49±1.28Cc 38.97±1.87Aab 35.15±0.94Aa 30.77±1.15Aa
−2 ℃ 44.54±1.82Dd 45.00±1.52Bc 45.74±1.04Bb 46.84±1.67Bb
第 4期 郑国华等: 低温胁迫下枇杷叶片细胞超微结构及膜透性和保护酶活性的变化 743


表 2 低温胁迫对枇杷叶片 MDA含量及保护酶活性的影响
Tab. 2 Effect of cold stress on MDA content and protective enzyme activity in leaves of E. japonica
MDA含量及保护酶活性
MDA content [mg·(g−1)FW] and protective enzyme activity [unit·mg−1(pro)·min−1] 处理
Treatment
项目
Item
12 h 24 h 48 h 72 h
CK MDA 0.84±0.04Aa 0.84±0.04Bc 0.84±0.04Ab 0.84±0.04Aa
SOD 347.91±2.11Aa 347.91±2.11Aa 347.91±2.11Cc 347.91±2.11Aa
POD 48.14±2.33Aa 48.14±2.33Aa 48.14±2.33Aa 48.14±2.33Aa
CAT 84.82±0.95Aa 84.82±0.95Aa 84.82±0.95Aa 84.82±0.95Aa
APX 133.62±3.51Aa 133.62±3.51Aa 133.62±3.51Aa 133.62±3.51Aa
7 ℃ MDA 0.66±0.07Aa 1.06±0.09Bb 1.04±0.14Aab 1.00±0.06Aa
SOD 379.56±1.05Bb 384.30±1.25Bb 367.03±4.43Bb 355.79±2.39Aa
POD 54.94±1.75Bb 57.68±2.14Bb 53.01±2.09Bb 49.47±2.01Aa
CAT 93.74±1.15Bb 102.65±1.28Bb 93.42±1.11Aa 90.97±1.03Aa
APX 167.06±4.05Bb 173.00±5.25Bb 156.03±4.13Bb 138.56±3.69Aa
2 ℃ MDA 1.31±0.14Bb 1.08±0.07Bb 1.05±0.04Aab 1.02±0.05Aa
SOD 388.88±2.20Bb 386.34±1.47Bb 370.31±2.51Aa 360.09±3.47Aa
POD 58.23±2.41Cc 57.89±2.27Bb 54.29±2.19Bb 50.19±2.13Aa
CAT 124.94±2.01Cc 118.25±1.57Cc 107.19±1.24Bb 101.41±1.17Aa
APX 183.23±5.19Cc 172.77±4.79Bb 168.43±4.51Bb 142.07±4.27Aa
−2 ℃ MDA 1.33±0.23Bb 1.35±0.06Aa 1.45±0.40Aa 1.69±0.12Bb
SOD 393.60±1.26Cc 367.28±3.71Cc 334.76±3.42Cc 308.74±2.31Bb
POD 74.35±2.76Dd 65.41±2.59Cc 57.72±2.38Cc 46.38±2.22Ab
CAT 166.97±2.26Dd 108.68±1.71Bb 79.41±1.32Aa 56.73±0.91Bb
APX 254.07±6.08Dd 137.12±3.41Aa 119.74±3.14Cc 100.54±2.89Bb

时活性达到最高峰, 比对照提高 20.96%, −2 ℃处理
12 h 时 POD 活性达到最高值, 比对照提高 54.45%;
且−2 ℃处理 POD峰值最大, 随后 POD活性逐渐降
低, 72 h时 POD活性低于对照, 比对照下降 3.66%。
经 SAS6.04软件方差分析, −2 ℃处理与对照相比差
异达到极显著, 而 7 ℃、2 ℃低温胁迫 72 h与对照
差异不显著。
2.3.4 低温胁迫对枇杷叶片 CAT活性的影响
由表 2可知, 枇杷叶片 CAT活性在 7 ℃、2 ℃
和−2 ℃处理下均呈先上升后下降趋势 , 只是上升
幅度和达到最高峰时间不同, 其中 2 ℃和 7 ℃处理
的 CAT活性分别在 12 h、24 h时达到最高峰, 分别
比对照提高 47.30%、21.02%, 但在 72 h处理过程中,
CAT 活性均高于对照, 说明一定的低温胁迫反而使
其表现出一定的抗性; −2 ℃低温处理 12 h 时 CAT
活性达到最高值, 比对照提高 96.85%, 随后 CAT活
性急剧下降, 处理 48 h 时 CAT 活性已经低于对照,
到 72 h时比对照降低 33.12%; 经 SAS6.04软件方差
分析 , −2 ℃处理与对照相比差异达极显著 , 而 7
℃、2 ℃低温胁迫 72 h与对照差异不显著。
2.3.5 低温胁迫对枇杷叶片 APX活性的影响
由表 2可知, 枇杷叶片 APX活性在 7 ℃、2 ℃
和−2 ℃处理下均呈先上升后下降趋势 , 只是上升
幅度和达到最高峰时间不同, 其中 7 ℃处理 24 h时
APX 活性达到最高, 比对照提高 29.47%, 2 ℃处理
12 h时活性达到最高, 比对照提高 37.13%。胁迫 72
h 时 7 ℃、2 ℃处理的 APX 活性均接近对照值。
−2 ℃处理 12 h时 APX活性达到最高, 比对照提高
90.14%, 随后 APX活性急剧降低, 48 h时 APX活性
已略低于对照, 72 h时 APX活性比对照低 24.76%。
经 SAS6.04软件方差分析, −2 ℃处理 72 h时与对照
相比差异达极显著, 而 7 ℃、2 ℃低温胁迫 72 h与
对照差异不显著。
2.4 −7 ℃低温胁迫对枇杷叶片 MDA含量及保护
酶活性的影响
表 3表明, −7 ℃低温胁迫引起枇杷叶片细胞膜
脂过氧化加剧, 其程度与低温胁迫持续的时间相关,
随着胁迫时间的延长, MDA含量呈现急剧上升的趋
势 , 24 h 时达到最大 , 比对照提高 173.81%, 经
SAS6.04 软件方差分析, 各处理时间与对照差异均
达极显著水平。−7 ℃低温胁迫对枇杷叶片 SOD、
CAT、POD、APX活性有显著影响, 胁迫 6 h时均达
到最高, 分别比对照提高 13.80%、169.82%、68.59%、
92.34%, 随后迅速降低, 到 24 h 时分别比对照下降
25.71%、41.85%、17.93%、51.68%, 经 SAS6.04 软
件方差分析, 处理与对照间均存在极显著差异。说
744 中国生态农业学报 2009 第 17卷


表 3 −7 ℃低温胁迫对枇杷叶片 MDA含量及保护酶活性的影响
Tab. 3 Effect of −7 ℃ cold stress on MDA content and protective enzyme activity in leaves of E. japonica Lindl.
SOD CAT POD APX 处理
Treatment
MDA
[mg·g−1(FW)] [unit·mg−1(pro)·min−1]
CK 0.84±0.04Ee 347.91±2.11Bb 84.82±0.95Aa 48.14±2.33BCd 133.62±3.51 Aa
6 h 1.19±0.05Dd 395.93±1.02Aa 228.86±4.38Bb 81.16±1.63Aa 257.00±8.32Bb
12 h 1.54±0.07Cc 351.35±2.14Bb 135.78±2.07 Cc 71.00±3.36ABb 160.13±5.70Cc
18 h 1.89±0.06Bb 304.65±2.39Cc 98.35±3.40 Aa 60.42±1.64Bc 113.98±4.39Aa
24 h 2.30±0.09Aa 258.45±2.43Dd 49.32±2.51Dd 39.51±4.67Cd 64.57±3.79Dd

明−7 ℃低温处理已严重抑制了保护酶的活性 , 且
抑制作用随胁迫时间的延长而加强。
3 小结与讨论
简令成等[13,14]指出冷害引起各类细胞器结构的
变化及其破坏程度, 决定于植物品种的抗寒性, 即
抗寒性强的品种, 其细胞器和膜结构的稳定性高。
本试验通过 7 ℃、2 ℃、−2 ℃、−7 ℃ 4个温度梯
度处理, 对枇杷结果小苗进行透射电镜观察, 研究
低温胁迫下枇杷叶片超微结构的变化。认为枇杷叶
片在 7 ℃、2 ℃低温胁迫下, 叶绿体、线粒体、液
泡等细胞器能够维持其基本的结构和功能, 细胞质
膜、液泡膜完好, 无破裂现象发生, 说明枇杷结果小
苗能够适应 7 ℃、2 ℃低温环境, 不会发生冷害。
在−2 ℃低温胁迫下, 细胞质膜较为完整, 叶绿体出
现部分解体, 双层膜结构破坏严重, 而线粒体双层
膜结构可见 , 但已无明显的内脊 , 液泡边界清楚 ,
液泡内吞的物质增多 , 说明枇杷结果小苗在−2 ℃
低温胁迫下会受到一定程度细胞组织内部结构的冻
害。在−7 ℃低温胁迫下, 细胞质膜已经破裂, 大部
分细胞液泡膜消失, 原生质体缩成一团, 叶绿体完
全解体, 双层膜消失, 线粒体膜结构丧失, 脊消失,
整个线粒体剖面呈紊乱状态, 难以辨认, 表明枇杷
结果小苗在−7 ℃低温环境胁迫下冻害严重 , 甚至
丧失正常的光合作用和生理代谢。本研究还发现 ,
枇杷结果小苗不同的细胞器表现出不同抗寒力, 一
般情况下叶绿体膜首先出现寒害或冻害现象, 其次
是线粒体膜、原生质膜、液胞膜等。这些现象与前
人在干旱[15]、铝胁迫[16]等逆境条件下表现敏感性不
同的结果相一致。这可能是因为叶绿体是植物细胞
中最需 O2 的分区[17], 同时其类囊体膜富含不饱和
脂肪酸[13], 从而对活性氧诱发的膜脂过氧化特别敏
感 [18,19] 的缘故; 叶绿体是产生活性氧的主要部位,
在正常情况下, 叶绿体中活性氧的产生与清除维持
在一个动态平衡, 不会导致伤害。但在逆境胁迫下,
这种平衡就会遭到破坏而有利于活性氧的产生, 所
积累的活性氧会引发或加剧膜脂过氧化, 造成膜系
统的损伤, 故叶绿体在低温胁迫下表现较敏感; 线
粒体是三羧酸循环和生物氧化进行的部位, 在低温
胁迫下枇杷正常的能量代谢受到影响, 保护酶活性
下降, 生理代谢失衡, 必将影响到三羧酸循环和生
物氧化进行, 从而使线粒体膜结构受到破坏、脊消
失。另本试验还发现在相同低温胁迫下, 枇杷结果
小苗同一种细胞器的损伤有多种表现。这种细胞器
对低温胁迫反应的差异性, 使细胞在外界胁迫下仍
然可以维持一段时间的正常生理功能, 从而有利于
枇杷结果小苗在一定低温的胁迫锻炼, 反而提高枇
杷抗性和冻(寒)害的可逆性。
植物的低温伤害始于细胞膜系统 ,伤害的具体
表现为膜质过氧化作用增强, 膜的透性增大和离子
泄漏, 严重时会导致植物伤害或死亡。7 ℃、2 ℃
低温 72 h 和对照的 MDA、PMP 无显著性差异, −2
℃、−7 ℃低温处理则与对照差异极显著, 且−7 ℃
处理 MDA 含量、PMP 幅度上升最明显, 表明枇杷
的生物膜已经受到极为严重的损害, 温度愈低, 伤
害越严重。这与本试验透射电镜观察的结果一致。
在正常情况下, 植物细胞内酶与非酶物质组成
自由基清除系统, 细胞内自由基产生与清除是一个
动态平衡 , 植物细胞内自由基通常处于较低水平 ,
不足以引起细胞内伤害[17]。试验结果表明, 7 ℃、2
℃处理 SOD、POD、CAT和 APX活性先升高, 后降
低, 且维持在较高活性水平, 处理 72 h 时与对照相
比, 方差分析差异不显著, 这可能是由于低温胁迫
激活了组织、细胞的抗氧化系统, 使组织、细胞的
抗低温胁迫能力提高, 进一步说明低温锻炼可以提
高枇杷结果小苗的抗低温胁迫能力; −2 ℃处理酶活
性急剧升高, 而后迅速下降, 而胁迫处理一定时间
后 , 活性均低于对照 , 与对照相比 , 差异均达到显
著水平, 说明其活性已经受到抑制; −7 ℃处理其活
性前 6 h先急剧升高, 6 h达到最高峰, 后又急剧下降,
第 4期 郑国华等: 低温胁迫下枇杷叶片细胞超微结构及膜透性和保护酶活性的变化 745


到 24 h时活性均远低于对照, 差异均达到显著水平,
说明随着低温胁迫的加重, 细胞膜的完整性受到严
重破坏 , 电解质渗透增加 , 有害物质含量增加 , 导
致酶的产生受阻, 使酶活性进一步降低, 从而导致
冻害发生。
植物抗寒机制较复杂, 仅从某一个层面研究植
物的抗寒冻性或抗寒冻性中的某个环节是远远不够
的。本研究中枇杷作为亚热带果树, 其抗寒冻机理
及遗传机制复杂, 有待进一步深入研究。
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