全 文 ：4种木犀科修剪型树种的抗寒性研究
姜春歌 1 ,金研铭1＊ ,赵杰 1 ,柏利敏2 ,谢玉田 2　
(1.吉林农业大学园艺学院,吉林长春 130118;2.吉林省高速公路管理局 ,吉林长春 130022)
摘要　以长春市 4种木犀科耐修剪型植物为试材 ,在进行低温胁迫处理后 ,测定了其叶片的细胞膜透性、可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含
量的变化。结果表明 ,随温度的降低 , 4种植物的相对电导率值均逐渐增加;脯氨酸则出现先升高后降低的趋势;丙二醛在 -15℃之前
呈升高趋势 ,但在-20℃时有所降低;雪柳的可溶性糖含量一直呈增加趋势 ,而其余 3种植物在-15 ℃时出现降低趋势 ,后又逐渐上
升。 4种木犀科耐修剪型植物的抗寒性强弱依次为:雪柳>小叶丁香 >水蜡>连翘。
关键词　木犀科;抗寒性;隶属函数
中图分类号　S718.43　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2011)07-03918-03
StudyonColdResistanceofFourCutResistantOleaceaePlants
JIANGChun-geetal　(CollegeofHorticulture, JilinAgriculturalUniversity, Changchun, Jilin130118)
Abstract　TakingfourcutresistantOleaceaeplantsinchangchunasthestudyobject, thetreeleafcelmembranepermeability, solublesug-
ar, malondialdehyde(MDA)andproline(Pro)duringlow-temperaturetreatment, thecontentofman-madechangesaredetermined.Results
showthatasthetemperaturedecreases, thevalueoftherelativeconductivityincreases;proline(Pro)contentwithdecreasingtemperature,
appearsatfirstandthendecreases;malondialdehyde(MDA), priortothe-15℃showanincreasingtrend, butdecreasedat-20℃;solu-
blesugarcontentofFontanesiafortuneiCar.hasbeenincreasing, theemergenceoftheotherthreeplummetsat-15℃, andlaterrise.The
fourOleaceaetypesofplantcoldtoleranceofpruningintensityasfolows:FontanesiafortuneiCarr.>Sytingamicrophyla>Ligustrumobtusi-
foliumSieb.EtZucc.>ForsythiamandshuricaUyeki.
Keywords　 Oleaceae;Coldresistance;Membershipfunction
作者简介　姜春歌(1985-),男 , 江苏连云港人 , 硕士研究生 , 研究方向:园林植物配置与景观生态 , E-mail:jiangchunge.163@
163.com。 ＊通讯作者 ,副教授 ,硕士 , 硕士生导师 , 从事植
物生理和园林景观生态研究 , E-mail:ymj1962@126.com。
收稿日期　 2010-12-16
　　木犀科为双子叶植物的木本植物 ,全世界约有 30属
600余种 ,广泛分布在全球各地 ,中国有 12属 100余种 [ 1] 。
该科植物乔木树姿优美 ,叶色秀丽 ,翅果可人;灌木花色繁
多 ,气味芬芳 ,是园林中观赏价值极高的植物类群。哈尔滨 、
长春 、沈阳 、北京等地已大量引种栽培 ,但是每年都有大量木
犀科植物因经受不住冬天的长期冰冻而出现冻死枯枝现象 ,
从而影响了其在园林建设中的应用效果。目前国内关于木
犀科植物抗寒性方面的研究较少 ,因此对木犀科修型植物抗
寒性进行研究具有重大意义。为此 ,笔者研究了低温胁迫对
4种木犀科修剪型树叶片的细胞膜透性 、可溶性糖 、丙二醛和
脯氨酸含量的影响 ,旨在为木犀科 4种植物的栽培和繁殖提
供依据 ,也为木犀科植物在园林绿化中的应用提供参考。
1　材料与方法
1.1　材料　以 3年生雪柳(FontanesiafortuneiCar.)、水蜡
(LigustrumobtusifoliumSieb.EtZucc.)、东北连翘(Forsythia
mandshuricaUyeki)和小叶丁香(Sytingamicrophyla)为研究
对象。 2010年 8月中旬于吉林农业大学苗圃基地选取长势
中等的植株 ,随机采集位于中上部 、长度 40 cm、充分成熟 、无
病害的 1年生枝条 ,对其进行蜡封剪口 ,带回实验室备用。
1.2　试验方法　将离体枝条用自来水冲洗干净 ,再用吸水
纸吸干水分 ,然后将枝条分成 3组装入保鲜袋中 ,放于超低
温冰箱中进行人工模拟低温处理。共设定 5个处理温度:0
(对照)、-5、 -10、 -15和 -20 ℃,处理 24 h后放入 4℃冰
箱解冻 12 h,供生理生化指标的测定。
1.3　测定项目与方法　细胞膜透性采用电导率仪法测定;游
离脯氨酸(Pro)含量采用茚三酮比色法测定;丙二醛(MDA)含
量采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定;可溶性糖含量采用蒽酮比
色法测定 [ 2] ;抗寒性综合评价采用隶属函数法 [ 3] 。
1.4　数据处理　采用 Excel和 SPSS软件进行数据处理。
2　结果与分析
2.1　低温胁迫对 4种木犀科植物细胞膜透性的影响　细胞
膜的损伤程度可通过细胞内电解质外渗的状况来判断 ,即利
用相对电导率值的大小来反映。而相对电导率值是间接评
价植物对低温胁迫能力的一种有效方法 [ 4] 。植物在受到胁
迫后细胞膜结构遭受破坏 ,细胞内电解质将外渗 ,电导率升
高。由图 1可知 ,随温度降低 , 4种耐修剪型植物的相对电导
率值均变大 ,细胞膜透性逐渐增加 。一般将电解质外渗率为
50%时的温度定义为半致死温度。在 -5 ℃时 ,连翘叶的相
对电导率值已达 50%以上 ,说明连翘叶的半致死温度要高于
-5℃;水蜡和雪柳分别在 -10 ～ -15℃和 -15 ～ -20℃时
其相对电导率值变化成陡增趋势。按照半致死温度定义 ,雪
柳的半致死温度应该在 -15～ -20℃,其在 4种植物中抗低
温胁迫能力最强 。
图 1　低温胁迫对相对电导率的影响
Fig.1　Effectsoflowtemperatureoncontentofrelativeconduc-
tivity
2.2　低温胁迫对 4种木犀科植物游离脯氨酸(Pro)含量的
影响　脯氨酸是植物体内的一种重要渗透调节物质 ,它的
责任编辑　乔利利　责任校对　卢瑶安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(7):3918-3920
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.07.228
积累有着对逆境适应的意义 [ 5] ,可反映植物受迫害状况 [ 6] 。
因此 ,其含量的变化可作为植物对逆境胁迫的一种生理生化
指标 [ 7] 。由图 2可知 ,随温度降低 , 4种耐修剪型植物 Pro含
量变化趋势都不同。在人为低温胁迫环境下 , 4种植物叶片
的 Pro含量均高于对照;雪柳在 0～ -10℃时出现陡增趋势 ,
-15℃后出现下降趋势;其他 3种植物在 0 ～ -10 ℃时 Pro
含量也出现增加趋势 ,但增加幅度低于雪柳 ,而小叶丁香和
水蜡在 -10 ℃以后出现降低而后又上升的趋势。可见 , 4种
植物对于低温的忍受程度还有上升空间 ,说明低温促进了
Pro的积累。
图 2　低温对脯氨酸含量的影响
Fig.2　EffectsoflowertemperatureoncontentsofPro
2.3　低温胁迫对 4种木犀科植物丙二醛(MDA)含量的影
响　由图 3可知 ,经低温胁迫处理后 ,在 -15 ℃之前 , 4种植
物 MDA含量均随温度降低而呈上升趋势 ,但在 -15 ℃之后
都出现下降趋势。雪柳 MDA含量变化累积量高于其他 3种
植物。雪柳和水蜡叶片的 MDA含量增幅较其他 2种植物
高 ,在 -5 ～ -15 ℃更加明显。连翘 、小叶丁香和水蜡叶片的
MDA含量除在 -5℃时低于对照之外 ,在以后的温度变化中
均高于对照。
图 3　低温对丙二醛(MDA)含量的影响
Fig.3　 EfectsoflowtemperatureoncontentsofMDA
2.4　低温胁迫对 4种木犀科植物可溶性糖含量的影响　植
物在低温胁迫环境下 ,可通过可溶性糖的增加而产生保护作
用 。由图 4可知 , 4种木犀科植物在人为低温胁迫下 ,其可溶
性糖含量总体呈增加趋势 。研究表明 ,可溶性糖与抗寒性存
在相关性 [ 8-9] 。该研究中 , 4种植物在低温胁迫环境下 ,其可
溶性糖的变化趋势不同 。雪柳的可溶性糖含量一直呈上升
趋势 ,而其他 3种植物在 -15 ℃时降低 ,随后又保持上升趋
势 。雪柳的可溶性糖含量在相同低温胁迫下一直高于其他 3
种植物 ,可能是因为植物在受到低温胁迫后 ,产生大量可溶
性糖 ,以增加原生质浓度来降低冰点 ,以此来增加抗寒性能。
图 4　低温对可溶性糖含量的影响
Fig.4　 Efectsoflowtemperatureoncontentsofsolublesugar
2.5　4种木犀科植物低温抗性的综合评价　植物对低温胁
迫的反应表现在生理 、生长 、表观形态等诸多方面。植物种
类不同 ,其对同一指标的反应也不同;而同一植物对不同指
标的反应趋势又缺乏一致性 。因此 ,不能采用单一指标来评
价植物对低温胁迫的抗性 ,只有通过对多项指标进行综合评
价 ,才能客观反映出植物的抗性 [ 10] 。于是 ,该研究选用了相
对电导率 、MDA含量 、可溶性糖含量和脯氨酸 4个反映植物
抗寒性变化明显的指标 ,采用目前应用最广泛的隶属函数法
对 4种木犀科植物的低温抗性进行了综合评定。结果(表
1)表明 ,雪柳的抗性指数明显高于其他品种 ,而连翘的抗性
指数最低 ,确定 4种木犀科植物的抗性大小排序为:雪柳 >
小叶丁香 >水蜡 >连翘。
表 1　低温胁迫下 4种木犀科植物抗性的综合评定
Table1　Comprehensiveevaluationofcadmiumofresistanceoffour
plantsof
品种Species
指标隶属度 SFofindicator
可溶性糖Solublesucrose
丙二醛(MDA) 脯氨酸(Pro)
相对电导率Relativeelectrical-conductivity
平均隶属度AverageofSF
抗寒排名Coldresist-ance
水蜡 Ligustrum 0.527 3 0.606 2 0.357 7 0.444 7 0.484 0 3
obtusifolium
小叶丁香 Sytinga 0.570 0 0.590 5 0.316 2 0.486 8 0.490 9 2
microphyla
雪柳 Fontanesia 0.430 6 0.682 8 0.359 8 0.521 2 0.498 6 1
fortunei
连翘 Forsythia 0.494 8 0.577 5 0.305 3 0.472 9 0.462 6 4
mandshurica
3　讨论
3.1　抗寒性与膜系统的关系　植物组织受到逆境伤害时 ,
由于膜的结构遭到破坏 ,其透性增大 ,细胞内各种水溶性物
质包括电解质将有不同程度地外渗 ,伤害愈大 ,外渗愈大 ,电
导率的增加也愈大。该研究表明 , 4种木犀科植物在低温胁
迫下 ,随温度的降低 ,相对电导率不断升高 ,在某一温度时剧
烈增加 ,且相对电导率值不同 ,这种差异反映了树种间的抗
性差异 ,抗寒性强树种的相对电导率指标隶属度值较抗寒性
弱的树种高 ,即雪柳抗寒性较强 。 4种植物细胞膜渗透率的
总体变化趋势符合温度降低对细胞膜造成的损伤增大 ,细胞
膜透性增大将导致细胞内电解质外渗率增大这一电导法测
定抗寒力的基本理论 [ 11] 。
丙二醛是膜脂过氧化作用的主要产物之一 ,具有很强的
391939卷 7期　　　　　　　　　　　　　　　　姜春歌等　4种木犀科修剪型树种的抗寒性研究
细胞毒性 ,也是衡量细胞膜系统损伤的重要指标之一 [ 12] 。
该研究中 , 4种植物丙二醛含量变化在 -15℃之前呈陡增趋
势 ,但在 -20℃时均出现下降趋势 ,这与王以柔等 [ 13]在水稻
和黄瓜幼苗上的研究结论一致。其原因可能与木犀科植物
的抗寒机制有关 ,也可能与该胁迫温度对 4种植物造成了生
理机制的变化有关 ,有待考究。
3.2　抗寒性与细胞内保护物质的关系　可溶性糖是植物
抵御低温胁迫的重要保护物质 ,可降低细胞原生质的冰点 ,
提高原生质的活性 ,防止体内蛋白类物质凝结 [ 3] 。可溶性
糖 、蛋白质及其核酸等可调节类代谢物质均可在机体受到低
温胁迫后 ,进行生理机制调节 ,起到保护作用 [ 14] 。连翘和小
叶丁香的可溶性糖含量在 -15 ℃时出现下降趋势而后再上
升 ,这可能与测定时植物机体代谢机制紊乱有关 ,有待进一
步研究。
3.3　抗寒性与脯氨酸的关系　脯氨酸是渗透调节物质 ,具
有维持细胞结构 、调剂细胞的渗透压等作用 。脯氨酸在受到
低温胁迫后 ,脯氨酸累计量增加 ,抗寒性增强 [ 15] 。雪柳在受
到低温胁迫后 ,脯氨酸含量出现陡增趋势 ,在 -15 ℃时到达
顶峰 ,而后又出现回落 ,这可能与胞内渗透压有关 。
3.4　运用隶属函数评价抗寒性　植物在受到低温胁迫后 ,
会通过复杂的生理机制来保护机体 ,减少损伤。植物通过调
节非单一物质来保护机体 ,并非一种因素或者一种代谢物质
所能代替 [ 10] 。该研究通过隶属函数对 4种耐修剪型木本植
物抗寒性进行了综合评定 ,其抗性大小排序为:雪柳 >小叶
丁香 >水蜡 >连翘。这与田间观察结果相一致 ,表明应用该
方法评定植物的抗寒性是比较合理的。
参考文献
[ 1] 李雪梅.木犀科与北方园林[ J].辽宁师专学报:自然科学版, 1999(1):
104-106.
[ 2] 张治安 ,张美善 ,蔚荣海.植物生理学实验指导 [ M] .北京:中国农业科
学技术出版社, 2004.
[ 3] 柳新红 ,何小勇 ,苏冬梅,等.翅荚木种源抗寒性综合评价体系的构建
与应用 [ J] .林业科学 , 2007(10):45-50.
[ 4] 姜楠南 ,吴晓星 ,王翠香 ,等.11种常绿阔叶树抗寒性的研究 [ J].山东林业科技, 2010(4):25-27.
[ 5] 王芳,裴哲.三种不同抗寒类型植物体内脯氨酸含量的年季变化[ J].
中国科技信息, 2006(5):115.
[ 6] 孙玉洁 ,王国槐.植物抗寒生理的研究进展[ J].作物研究, 2009(5):293
-297.
[ 7] XINJ, BROWSEJ.Coldcomfortfarm:theacclimationofplantstofreezing
temperature[J] .PlantCelandEnvironment, 2000, 23:893-902.
[ 8] 马艳青 ,戴雄泽.低温胁迫对辣椒抗寒性相关生理指标的影响 [ J] .湖
南农业大学学报:自然科学版 , 2000, 26(6):461-462.
[ 9] 王飞,陈登文,王卿 ,等.杏品种的需寒量与抗寒性的相关研究[ J].中国农业科学 , 2001, 34(5):465-468.
[ 10] XIAOXX, YANGZW, YEH, etal.Comparativeanalysesofthetextures
ofthetimbersofFukiencypress, ChinafirandtheartificialforestofMas-
son′spine[ J].NewsReportofForestryScienceandTechnology, 2000
(2):3-5.
[ 11] 喻方圆,徐锡增.植物逆境生理研究进展[ J].世界林业研究, 2003(5):
6-11.
[ 12] 何开跃,李晓储,黄利斌,等.3种含笑耐寒生理机制研究 [ J].南京林
业大学学报:自然科学版, 2004(4):62-64.
[ 13] 王以柔,曾韶西,刘鸿先.冷锻炼对水稻和黄瓜幼苗 SOD、GR活性及
GSH、AsA含量的影响[ J].植物学报, 1995(10):776-780.
[ 14] 缴丽莉,路丙社,白志英,等.四种园林树木抗寒性的比较分析 [ J] .园
艺学报, 2006(3):667-670.
[ 15] DELAUNEYAJ,VERMADPS.Prolinebiosynthesisandosmoregulation
inplants[J] .PlantJ, 1993, 4:215-223.
(上接第 3911页)
表 2　长穗柽柳种子发芽指标
Table2　TheGerminationparametersofT.elongataseeds
居群Popu-lation
发芽率∥%Germinationrate
发芽势∥%Germinationenergy
发芽指数Germinationindex
发芽系数Germinationcoeficient
A 95.56±1.11 46.67±1.92 20.22±0.44 56.59±0.71
B 96.67±1.92 47.78±1.11 20.64±0.15 57.68±0.95
C 94.44±1.11 45.56±2.22 19.89±0.26 56.30±0.42
3　结论
3.1　种子形态特征　长穗柽柳果实为蒴果 ,果皮淡红色或
土黄色 ,内有多枚种子;种子小而轻 ,棒状 ,褐色或紫红色 ,顶
端具簇生表皮毛 ,可漂浮于空中 ,依靠风力传播;各地理居群
之间种子形态没有显著性差异。
3.2　种子萌发特性　长穗柽柳不同种源种子在自然状态
下(室内室温 、自然光照 、蒸馏水)均可以快速萌发 ,萌发条件
不苛刻;种子活力较高 ,生活力较强 ,发芽迅速 ,出苗整齐;各
地理居群之间种子萌发特性没有显著性差异。
参考文献
[ 1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志:50卷 [ M].北京:科
学出版社 , 1990:146-166.
[ 2] 中国科学院中国沙漠植物志编委会.中国沙漠植物志:2卷 [ M].北京:
科学出版社, 1987:370-381.
[ 3] 刘铭庭.柽柳属植物综合利用研究及大面积推广应用 [ M].兰州:兰州大学出版社, 1995.
[ 4] 冯缨 ,尹林克.柽柳属植物镜下器官特征描述及分类学意义 [ J].干旱
区研究, 2000, 17(3):40-45.
[ 5] 方敏彦 ,章明,丁品 ,等.疏勒河中游高盐生境长穗柽柳群落格局研究
[ J].草业学报, 2009, 18(3):20-27.
[ 6] 方敏彦 ,丁品,张德罡.疏勒河中游盐质沙丘分布长穗柽柳种群空间格局及种间联结性研究 [ J].畜牧与饲料科学, 2008, 29(6):21-23.
[ 7] 丁品.长穗柽柳(Tamarixelongata)种群学、群落学及克隆生长特性研
究[ D] .兰州:甘肃农业大学, 2007.
[ 8] 屈艳萍 ,康绍忠 ,夏桂敏,等.甘肃石羊河流域人工种植长穗柽柳树干
液流量变化规律研究 [ J].西北植物学报 , 2005, 25(11):2259-2265.[ 9] QUYP, KANGSZ, LIFS, etal.XylemsapflowsofirigatedTamarix
elongataLedeb.andtheinfluenceofenvironmentalfactorsinthedesert
regionofNorthwestChina[J].HydrologicalProcesses, 2007, 21(7):1363-
1369.
[ 10] 古丽巴哈尔·阿巴拜克力,阿不都拉·阿巴斯.新疆长穗柽柳总黄酮
提取工艺研究 [ J].食品科学 , 2007, 28(9):332-335.[ 11] 尹林克.柽柳属植物的生态适应性与引种 [ J] .干旱区研究 , 2002, 19
(3):12-16.
[ 12] 倪萍.准噶尔盆地公路两侧受扰动区柽柳种群的发生和生态效应
[ D] .乌鲁木齐:新疆大学, 2005.
[ 13] 赵新风,朱艳芬,徐海量,等.塔里木河下游主要荒漠植物繁殖体的形状、大小与质量比较[ J] .生态学杂志 , 2009, 28(3):411-416.
[ 14] MAHY, GUOR, LIHA, etal.Studyonsalinitytoleranceoftomatoes
duringseedgerminationunderdiferentsaltstresconditions[ J].Agricul-
turalScience＆Technology, 2008, 9(4):4-7.
[ 15] 栾博宇,王洪君,于洪柱,等.紫花苜蓿无菌苗培养前的种子消毒技术研究 [ J].畜牧与饲料科学, 2009, 30(10):172-173.
[ 16] RENWB, ZHAOL, WANGM, etal.Preliminarystudyonthemutagenic
efectsofspaceflightonalfalfaseeds[ J] .AgriculturalScience＆Tech-
nology, 2008, 9(4):51-55.
[ 17] 何广礼.紫花苜蓿茎、叶浸提液对小黑麦种子及幼苗的化感效应研究[ J].畜牧与饲料科学, 2010, 31(2):80-81.
[ 18] LIUT, LIUZY, HEDX, etal.StudyongerminationrateofUncaria
rhynchophyla(Miq.)jacks[J].AgriculturalScience＆Technology, 2008,
9(4):96-98, 117.
[ 19] 潘翔磊.内蒙古赤峰地区牧草种子收贮及运输中应注意的几个环节
[ J].畜牧与饲料科学, 2006, 27(3):47.
3920 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2011年