全 文 ：园 艺 学 报 2007, 34 (3):783 -786
Acta Ho rticulturae Sinica
收稿日期: 2006 -09 - 12;修回日期: 2007 - 03 - 05
基金项目:江苏省级综合性农业科技示范园资助项目 (苏农计 2003-50)
*通讯作者 Au thor for correspondence (E-m ail:weibingj@ sohu. com)
木兰科 6种常绿树幼苗抗寒性的初步研究
李 刚 , 姜卫兵* , 翁忙玲 , 姜 武 , 曹 晶
(南京农业大学园艺学院 , 南京 210095)
摘 要:对木兰科 6个常绿树种在南京地区越冬期间的冻害指数 、 半致死温度 、 MDA含量及光合色素
含量的变化进行了研究 , 探讨供试树种的抗寒性。结果表明:所有供试树种经过一段时间的低温锻炼后抗
寒能力均增加 , 中亚热带树种的冻害指数和半致死温度均要低于南亚热带树种;越冬期间所有树种的 MDA
含量均显著上升 , 叶绿素含量则均下降。综合上述指标对供试树种的抗寒性做出排序:乐东拟单性木兰
(Parakm eria lotungensis) >阔瓣含笑 (M ichelia platypetala) >金叶含笑 (M ichelia foveolata) >红花木莲
(Manglietia insign is) >醉香含笑 (M iche lia macc lurei) >观光木 (Tsoongiodendron odorum)。
关键词:木兰;观赏植物;抗寒性;半致死低温;MDA;叶绿素
中图分类号:S 685 文献标识码:A 文章编号:0513-353X (2007) 03-0783-04
A Prelmi inary Study on Cold Resistance of SixM agnolia Species Seed lings
LIG ang, JIANG W ei-b ing* , WENG M ang-ling, JIANG Wu, and CAO Jing
(College ofHorticu lture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Ch ina)
Abstract:The pe rformance and the physio log ical indices including C I, TL50 , MDA and Chl. during the
course of w in te rwe re investigated to study the cold resistance of six everg reen magno lia species. A ll species
chilling assistancew as strengthened afte r a period of low tempe ratu re domestication. The magnolia species that
distributed naturally inm idd le-sub trop ica l a reas hadmuch low er C I and TL50 than that distribu ted naturally in
sou rthe rn-subtropical areas. A ll speciescontents ofMDA ascended while Chl. descended during the course of
w inte r. The co ld resistance of six magno lia speciesw e re arranged in sumariza tion o f the value o f above indice:
Parakm eria lotungensis was the strongest, fo llow ed byM ichelia platypetala , M ichelia foveolata , Mang lietia in-
sign is, M ichelia macclurei and Tsoongiodendron odorum.
Key words:Magno lia species;O rnamenta l plan t;Co ld resistance;TL50;MDA;Ch lo rophy ll
有研究表明 , 拟单性木兰属 、 含笑属中的阔瓣含笑 、 金叶含笑 、醉香含笑以及木莲属中的红花木
莲等都具有优良的生物学特性和观赏特性 , 十分适合应用于园林绿化及景观建设 (姜卫兵 等 ,
2005)。由于地理 、气候等条件的限制 , 北方城市的园林树种以落叶树为主 , 冬季城市景观缺乏生机
勃勃的绿色 , 同时城市生态环境改善也受到影响 。随着全球气候变暖 , 城市多样性的小气候条件也为
木兰科观赏树种在北方城市的应用提供了有利条件。多年的引种试验发现 , 把性喜温暖湿润气候的木
兰科植物向北引种到北亚热带范围的上海 、 南京等地的首要限制因子就是冬季低温。因此 , 本研究选
取 6种园林绿化价值高的木兰科常绿观赏树种 , 探讨其在南京地区冬季抗寒生理变化机制 , 并对其抗
寒能力作出初步评价。
1 材料与方法
试验于 2005年 12月 ～ 2006年 3月在南京农业大学校园内进行 。供试树种选择了主要自然分布于
DOI牶牨牥牣牨牰牬牪牥牤j牣issn牣牥牭牨牫牠牫牭牫x牣牪牥牥牱牣牥牫牣牥牬牳
园 艺 学 报 34卷
南亚热带范围的含笑属中的醉香含笑 (M ichelia macclurei)、 木莲属的红花木莲 (Mang lietia insignis)、
观光木属的观光木 (Tsoongiodendron odorum)以及主要自然分布于中亚热带范围的拟单性木兰属中的
乐东拟单性木兰 (Parakmeria lotungensis)、 含笑属中的阔瓣含笑 (M. pla typeta la)和金叶含笑 (M.
foveolata)的 1年生实生苗。
冻害指数 (C I):于 2005年 12月底植株经历气温急剧下降至 - 4℃后 , 参照李冬林等 (2005)
的方法进行调查。设叶片无冻害为 0级;叶片有 1 /3面积出现褐渍状冻害为 1级 (轻度冻害 );叶面
积有 1 /2冻害为 2级 (中度冻害);叶面积有 2 /3冻害为 3级 (中重度冻害 );整个叶片出现褐渍状
冻害为 4级 (重度冻害)。冻害指数 C I=各冻害级数 ×该级叶片数 /调查总叶片数。
半致死低温 (TL50):分别在 12月初和 2月中旬 , 随机选取植株上的完好叶片进行电导率测定 。
将叶片用自来水冲洗干净 , 去离子水漂洗 3次。放在冰箱内冷冻 1 h, 12月初 (树种刚进入低温锻炼
期)测定设的温度梯度为: - 3、 - 6、 - 9、 -12和 - 15℃;2月中旬 (树种得到充分低温锻炼 )测
定设的温度梯度为: - 5、 - 9、 - 13、 - 17和 -21℃。处理后的叶片打孔 , 取 10片放入盛有 20mL
去离子水的试管内 , 水浴锅中缓慢恢复至室温 , 浸提 24 h后测定冰冻电导率 , 沸水浴 0.5 h后放入水
浴锅中缓慢恢复至室温 , 测定煮沸电导率 。相对电导率 (%) =冰冻电导率 /煮沸电导率 ×100。根
据 Logistic方程 y=k / (1+ae- bx)可获得方程曲线的拐点 x=( lna) /b, 即为半致死低温 TL50 , 然后
求出方程的各参数 (a, b, k)及拟合度 (谢晓金 等 , 2004;徐康 等 , 2005)。
分别在初冬 (12月上旬 )、深冬 (2月中旬)和初春 (3月中旬)测定树种叶片丙二醛 (MDA ,
硫代巴比妥酸法)、 叶绿素 (Ch.l )和类胡萝卜素 (Car. )含量 (齐建勋 等 , 2002)。
2 结果与分析
2.1 越冬期间 6个树种的冻害指数
在最冷月 (2月中旬), 所有供试树种均有不同程度的冻害表现 , 乐东拟单性木兰受冻害最轻 ,
只有部分植株的少量叶片有些许水渍状 , 大部分植株完好无损 , 冻害指数为 0.41, 基本不受冻害;
阔瓣含笑也长势良好 , 有少部分叶片出现褐色水渍状 , 冻害指数为 1.4, 受轻度冻害;金叶含笑受到
了中度水平的冻害 , 部分植株的叶片整个叶面呈现红褐色水渍状 , 冻害指数为 2.5;红花木莲 、 醉香
含笑和观光木受到了重度冻害 , 大多数植株的部分叶片呈焦黄 、 褐色脱落 , 有的整个植株呈萎蔫状 ,
长势非常差 , 冻害指数分别为 3.2、 3.9和 4.3。
2.2 越冬期间 6个树种的半致死低温
从表 1可以看出 , 在南京地区越冬期间 , 分布南亚热带的树种半致死低温 (TL50)一直高于中亚
表 1 越冬期间木兰科 6种常绿树种叶片电导率的 Log istic方程参数及半致死低温 TL50
Table 1 The pa ram eters of Logistic and TL50 in leaves of six evergreen m agnolia species in w inter
编号 Cod e 树种 Species 时期 Period a b k 半致死低温 TL50 拟合度 R2
1 乐东拟单性木兰 初冬 December 36. 6660 0. 3959 95. 7135 - 9. 0 0. 9988**
Pa rakm eria lotungen sis 深冬 Feb ruary 20. 7418 0. 2448 105. 1686 - 12. 4 0. 9793*
2 阔瓣含笑 初冬 December 7. 9610 0. 1984 113. 1090 - 10. 4 0. 9897*
M ichelia p la typeta la 深冬 Feb ruary 9. 5818 0. 1908 106. 2150 - 11. 8 0. 9961**
3 金叶含笑 初冬 December 29. 5410 0. 3932 73. 5271 - 8. 6 0. 9994**
M ichelia foveola ta 深冬 Feb ruary 13. 1857 0. 2599 73. 1905 - 9. 9 0. 9883*
4 红花木莲 初冬 December 41. 0731 0. 5146 80. 8860 - 7. 2 0. 9472*
M ang lietia insign is 深冬 Feb ruary 14. 8173 0. 3000 74. 1530 - 8. 9 0. 9649*
5 醉香含笑 初冬 December 16. 3210 0. 4032 73. 2840 - 6. 9 0. 9971**
M icheliam acclurei 深冬 Feb ruary 6. 9922 0. 2515 89. 2251 - 7. 7 0. 9948**
6 观光木 初冬 December 10. 7630 0. 4101 91. 3930 - 5. 8 0. 9925**
Tsoong iod endron odorum 深冬 Feb ruary 2. 8755 0. 1727 89. 3961 - 6. 1 0. 9999**
注: a、 b、 k分别表示曲线渐进度 、 曲线斜率和方程系数;**、 *分别表示拟合度达到极显著和显著水平。
Note:a, b, k ind icate gradual curve, curve slope and equation coeff icien t, respectively;**, * ind icate the sign ificance ofR2 , respectively.
784
3期 李 刚等:木兰科 6种常绿树幼苗抗寒性的初步研究
热带的树种 , 以观光木和醉香含笑最高 , 红花木莲和金叶含笑次之 , 阔瓣含笑和乐东拟单性木兰则最
低。在深冬 , 所有树种的半致死温度都有了不同程度的降低 , 中亚热带树种的下降幅度要大于南亚热
带树种 , 其中乐东拟单性木兰下降幅度最大 , 观光木下降幅度最小 。供试树种的 TL50排序为:乐东拟
单性木兰 <阔瓣含笑 <金叶含笑 <红花木莲 <醉香含笑 <观光木。
2.3 越冬期间 6个树种叶片MDA含量的变化
从图 1看出 , 所有供试树种在越冬期间叶
片 MDA含量的变化具有一致性:初冬较低 , 最
冷月时显著升高 , 初春时略高于或等于初冬时
的水平;树种之间差异较大 , 整个越冬过程中
阔瓣含笑和金叶含笑的 MDA含量都比较高 , 乐
东拟单性木兰和红花木莲最低 , 醉香含笑开始
比较低 , 越冬过程中上升到最高水平 , 观光木
则比乐东拟单性木兰和红花木莲高一些 。到了
深冬期间树种 MDA含量增幅大小排序为:阔瓣
含笑 <金叶含笑 <乐东拟单性木兰 <观光木 <
红花木莲 <醉香含笑 。
图 1 越冬期间 6个常绿树种叶片的 MDA含量比较
F ig. 1 Comparison ofM DA content in leaves of six evergreen
m agnol ia spec ies in the course o f w inter
2.4 越冬期间 6个树种叶片光合色素含量的变化
从图 2可以看出 , 越冬期间乐东拟单性木兰的叶绿素总含量持续降低 , 金叶含笑先是略有升高 ,
然后大幅降低 , 其它供试树种则是先降低 , 后有所回升 。整个越冬期间观光木的叶绿素总含量最高 ,
乐东拟单性木兰次之 , 醉香含笑最低。中亚热带的 3个树种类胡萝卜素的含量在越冬过程中均是先上
升后下降 , 而南亚热带 3个树种则与之相反 。初冬时观光木的类胡萝卜素的含量最高 , 乐东拟单性木
兰次之 , 醉香含笑最低;深冬时中亚热带树种明显高于南亚热带树种 , 金叶含笑最高;初春则观光木
最高 , 金叶含笑降至最低。
图 2 越冬期间 6个常绿树种叶片叶绿素 (A) 和类胡萝卜素 (B) 含量比较
F ig. 2 Comparisons of Ch l. (A) and C ar. (B) contents in leaves o f six ev ergreen
m agno lia species in the course o f w inter
2.5 越冬期间 6个木兰科树种抗寒能力的比较
许多研究表明 , 植物在轻度低温环境中会调节体内的生理生化反应 , 提高自身的抗寒能力以适应
环境的变化 , 此时测定出的半致死温度可以有效反映出植物的最大抗寒能力 。本研究发现 , 6个树种
的半致死温度经过初冬的低温锻炼后均有所降低 , 中亚热带树种的抗寒能力明显强于南亚热带树种 ,
并且各树种的冻害指数和低温半致死温度具有一致性和极显著的相关性 (r=0.9875**), 由此得出
供试树种的抗寒能力排序为:乐东拟单性木兰 >阔瓣含笑 >金叶含笑 >红花木莲 >醉香含笑 >观光
785
园 艺 学 报 34卷
木。这和施福成等 (1993)对上海常绿木兰科植物的抗寒性研究结果基本一致 。
研究还发现 , 到深冬期间 , 6个木兰科树种的 MDA含量均显著升高 , 表明均发生了膜脂过氧化
作用 , 但乐东拟单性木兰 、 金叶含笑和阔瓣含笑的 MDA含量增加幅度较低 (分别为 66%、 50%、
44%), 而观光木 、 红花木莲和醉香含笑的 MDA含量增加幅度较高 (分别为 70%、 75%、 166%),
说明抗寒性较强的树种膜脂过氧化水平较低;但 MDA含量的增幅与树种之间抗寒性差异相关性不显
著 (r=-0.3765)。此外 , 到深冬期间 , 除金叶含笑的叶绿素含量稍有增加 (但不显著 )外 , 其它
树种均下降 , 其中中亚热带树种的降低幅度要低于南亚热带树种 , 与其抗寒性相一致 , 这可能也是中
亚热带树种的光合效能在越冬期间要好于南亚热带树种的主要原因之一 (姜卫兵 等 , 2007)。到了初
春时则树种叶绿素含量变化比较复杂 , 规律不明显;整个越冬期间叶绿素含量与树种之间抗寒性差异
相关性不显著 (r=0.2102)。 N iyogi (1999)认为在对常绿阔叶植物光合速率影响大小方面叶肉细胞
的保护机制要比叶绿体的生长积累机制更为重要 , 类胡萝卜素作为抗氧化剂 , 可以淬灭和防止膜脂的
过氧化 , 维持膜结构的稳定性 。本研究发现 , 中亚热带常绿树种的类胡萝卜素在越冬过程中升高 , 并
且明显高于南亚热带树种 , 而南亚热带树种的类胡萝卜素在越冬过程中则降低 , 这也可能是中亚热带
树种保护膜系统 、 增强抗寒能力的一条有益途径 。
References
JiangWei-b ing, C ao J ing, LiG ang, W eng Mang-ling. 2005. Deve lopm en t of new ornam ental tree species ofm agnolia fam i ly in china and its ap-
p lication in landscap ing. A cta Ag ricu ltu rae Shangh ai, 21 (2):68 - 73. ( in Ch inese)
姜卫兵 , 曹 晶 , 李 刚 , 翁忙玲. 2005. 我国木兰科观赏新树种的开发及在园林绿化中的应用. 上海农业学报 , 21 (2):68 - 73.
JiangW ei-b ing, LiG ang, W engM ang-ling, JiangWu, C ao Jing. 2007. Photosyn th esis of five m agno lia gardening sp ecies in w inter and sp ring in
N an jing C ity. Ch inese Journal ofApp lied Eco logy, 18:4. ( in C h inese)
姜卫兵 , 李 刚 , 翁忙玲, 姜 武 , 曹 晶. 2007. 5种木兰科园林树种在南京地区冬春季节的光合生理生态学特征研究. 应用生
态学报, 18:4.
L iDong-lin, Jin Ya-q in, X iang Q i-ba.i 2005. Su rvey of the freez ing in ju ry ofPhoebe ch ekiang en sis seed lings aroundNan jing. Jou rnal of J iangsu
Fores try S cience＆ Techno logy, 32 (4):11 - 14. ( in C hinese)
李冬林 , 金雅琴 , 向其柏. 2005. 南京地区浙江楠苗期冻害调查研究. 江苏林业科技 , 32 (4):11 - 14.
NiyogiK K. 1999. Photoprotection rev is ited: genet ic andm olecu lar approaches. AnnualReview of P lan tPhysio logy andP lantM olecu larB iology,
125:1558 - 1566.
Qi Jian-xun, Hao Yan-bin, ZhangM ei, Leng Ping. 2002. Correlation s of anthocyan in s and ch lorophy ll in peach leaves. ActaH oticu ltu rae S inica,
29 (3):274 -275. ( in C hinese)
齐建勋 , 郝艳宾 , 张 玫, 冷 平. 2002. 叶片中花色素苷含量与叶绿素含量的相关关系. 园艺学报 , 29 (3):274 - 275.
Sh i Fu-ch eng, Li Liang-gang, Xu Lian-gen. 1993. Study on co ld h ardness of evergreen m agnolia. Acta E cologica S in ica, 13 (3):197 - 205.
( in C hinese)
施福诚 , 李量冈 , 徐连根. 1993. 常绿木兰科植物的抗寒性研究. 生态学报 , 13 (3):197 - 205.
Xie X iao-jin, H ao Ri-m ing, Zhang Ji-lin. 2004. Low-tem peratu re tolerance characteris tics and ecolog ical eva luation of b road-leaved evergreen tree
species. A cta Eco logica S in ica, 24 (11):2671 - 2678. ( in C hinese)
谢晓金 , 郝日明 , 张纪林. 2004. 常绿阔叶树种的耐低温特性及其生态学评价. 生态学报 , 24 (11):2671 - 2678.
XuK ang, X iaY i-p ing, Xu B i-yu, Lin T ian, Yang X ia. 2005. M easu rem en t of cold tolerance based on REC and the Logistic equat ion inCam ellia
hiema lis ‘Sh ish iGash ira’ . A cta Horticu ltu rae S in ica, 32 (1): 148 - 150. ( in Ch inese)
徐 康 , 夏宜平 , 徐碧玉 , 林 田 , 杨 霞. 2005. 以电导法配合 Logistic方程确定茶梅 ‘小玫瑰 ’ 的抗寒性. 园艺学报 , 32
(1):148 - 150.
786