全 文 ：2014年第11期（下半月）
Nong Min Zhi Fu Zhi You农民致富之友
绪论
樟子松（Pinus sylvestris var. mongolicaLitv）、青海云衫
（PiceaasperataMast.）和油松（Pinus tabuliformis Carr.）均为松科
（Pinaceae）植物，松科是裸子植物中最大的一科，有 10 属，230
种，主产北半球。我国有10属113种，分布遍全国，绝大多数为
森林树种和用材树种，在东北、华北、西北、西南及华南地区高山
地带组成大片森林，有些种类可供采脂、提炼松节油等多种化学
原料，有的种类种子可食或供药用，有些可作园林绿化树种。
松科植物的化学成分较复杂，其共同的特点是含有树脂及
挥发油，缺乏生物碱，缺少双黄酮。树脂贮存在树脂道内，与挥发
油共存。树脂中含有多种有机酸(如松香中含有90％以上的树脂
酸)，还有树脂醇、树脂酯及大量的树脂烃类。挥发油含于针叶及
树脂中，挥发油中含有多种烯类。松科植物种子油中均含有不常
见的3种共存的特征脂肪酸，对顺-5,9十八碳二烯酸(18:2)、顺
-5,9,12十八碳三烯酸(18:3)和顺-5,11,14，二十碳三烯酸。
目前对松科植物的研容主要集中在：育苗与造林技术、茎的
初生结构比较以及松科植物表皮的电镜扫描，松科植物的化感
活性等方面。
本次试验针对松科3种植物，在自然降温过程中抗寒性进
行研究，测定了游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、自由水与束缚
水含量以及叶绿素含量这4个指标。为进一步掌握其生长生理、
生态特性，扩大引种提供理论支持[1]。
一、材料与方法
1.实验材料
表 1取样地点情况表
2011年7~12月取青海大学校园内生长的松科3种植物的
当年新针叶作试验材料，所选植物分别为樟子松（Pinussylvestris
var.mongolicaLitv）、青海云衫（P ceaasperataMast.）和油松（Pi-
nustabulaeformisCarr.）。它们均生长于自然光照下，种植条件均
一。取样地点位于青海西宁城北区二十里铺，海拔2232m，N：
36°38′08″，E：101°44′12″
2.试验方法
2.1游离脯氨酸含量测定（茚三酮显色法）
称取0.2g鲜叶，剪碎置于具塞试管中，加3%的磺基水杨酸
溶液5ml，沸水浴中浸10min，冷却至室温，取上清液2ml，加2ml
冰乙酸和2.5%酸性茚三酮显色液3ml。沸水浴中显色40min。冷
却，用5ml甲苯萃取，测定520nm波长下的消光值。
脯氨酸含量（ug/g)=(c*v/a)/w
C:提取液中脯氨酸浓度（ug） v:提取液总体积（ml）
W：植物组织鲜重（g） a：测定时所吸取的体积（ml）
2.2可溶性糖含量测定（蒽酮法）
称取0.2g鲜叶，剪碎置于具塞试管中，加10ml蒸馏水于沸
水浴中浸1h，提取液过滤入25ml的容量瓶定容，吸取0.2ml提
取液加 1.8ml 蒸馏水，依次加 0.5ml 蒽酮乙酸乙酯和 5ml 浓
H2SO4于沸水浴中显色1min，冷却至室温后测定630nm波长下
的消光值。
可溶性糖含量（%）=（c*v/a*n）/（w*106）
C：标准曲线求得糖量（ug） a：吸取样品液体积（ml）
V：提取液量（ml） n：稀释倍数 w：植物组织鲜重（g）
2.3自由水与束缚水含量测定
2.3.1植物组织中总含水量的测定
（1）取称量瓶3只（三次重复，下同），依次编号并分别准确
称重。（2）选取生长一致的待测的植物数株，各选部位、长势、叶
龄一致的有代表性叶子数片。用剪刀剪取针叶片150片（注意避
开粗大的叶脉），立即装到上述称量瓶中（每瓶随机装入50片），
盖紧瓶盖并精确称重。（3）将称量瓶连同小圆片置烘箱中105℃
下烘15min以杀死植物组织细胞，再于80～90℃下烘至恒重（称
重时须置干燥器中，待冷却后称）。设称量瓶重量为W1，称量瓶
与小圆片的重量为W2，称量瓶与烘干的小圆片的重量为W3（以
上重量单位均设为g，下同）。则植物组织的总含水量（％）可按下
式计算
植物组织的总含水量（％）＝（W2－W3）/（W2－W1）×100
根据上式可分别求出三次重复所得到的组织总含水量的值
并进一步求出其平均值。
2.3.2植物组织中自由水含量的测定（1）另取称量瓶3只，编
号并分别准确称重。（2）用剪刀剪取小叶圆片150片（植物材料
松科3种植物抗寒性研究
卿 龙
（青海大学农牧学院农林系林学2008级，青海西宁 810016）
[摘 要]通过对松科 3种植物叶片的可溶性糖含量、脯氨酸含量、自由水与束缚水以及叶绿素含量等指标的测定，结果表明：可
溶性糖与脯氨酸含量均随温度的自然降低而不断增加；叶片总含水量较低，而束缚水 /自由水较高，叶绿素含量则随着气温的自然降
低而减少，但类胡萝卜素 /叶绿素总含量的比值较高；综合各项指标，松科 3种植物的抗寒性强弱顺序为：樟子松＞青海云杉＞油松。
[关键词]油松 樟子松 青海云杉 叶片 抗寒性
Study on the cold hardiness of 3 Sonko plants
Qing Long
(Grade2008Forestry,DepartmentofAgricultureandForestry,AgricultureandAnimalHusbandryCollege,QinghaiUniversity,QinghaiXining810016)
Abstract objective: the soluble sugar content、proline content、free and bound water、chlorophyll content of 3 Sonko plants were determined.
the results show that the content of sugar and proline were increased with the temperature natural reduced; The total water content was low, but
bound water/free water was higher; The chlorophyll content decreased with the temperature natural reduced, while Turnip element/chlorophyl
was higher. The cold resistance of the four was in the order of Widely> Qinghai spruce> Pinus tabulaeformis after comprehensive comparison.
Key words：Pinus tabuliformis，pinus sylvestris，Qinghai spruce，Leaf，cold hardiness
[中图分类号]S791 [文献标识码]A [文章编号]1003-1650 (2014)11-0113-04
科研◎林业科学

 


113
2014年第11期（下半月）
农民致富之友 Nong Min Zhi Fu Zhi You
的选取同上），立即随机装入三个称量瓶中（每瓶装50片），盖紧
瓶盖并立即称重。（3）三个称量瓶中各加入60％～65％的蔗糖溶
液5ml左右，再分别准确称重。（4）各瓶于暗处置4～6h（经减压
处理后，只需在暗处置1h），其间不时轻轻摇动。到预定的时间
后，充分摇动溶液。用阿贝折射仪（见附注）分别测定各瓶糖液浓
度，同时测定原来的糖液浓度。
设称量瓶重量为W1，称量瓶与小圆片的重量为W2，称量瓶
与小圆片及糖液的重量为W4，糖液原来的浓度为C1，浸过植物
组织后的糖液的浓度为C2。则植物组织中自由水的含量（％）可
由下式算出：植物组织中自由水的含量（％）＝（W4－W2）×
（C1－C2）/[(W2－W1)×C2]× 00
根据上式同样可求出三个不同的测定值并进一步求出其平
均值。
2.3.3植物组织中束缚水含量的计算
植物组织中束缚水的含量（％）＝组织总含水量（％）－组织
中自由水含量（％）
2.4叶绿素含量测定
2.4.1取新鲜植物叶片或干材料，擦净组织表面污物，剪碎，
混匀。
2.4.2称取剪碎的新鲜样品0.2g，共3份，分放研钵中，加少
量石英砂和碳酸钙及2ml～3ml96%乙醇，研成匀浆，再加乙醇
10ml，继续研磨至组织变白。静置3～5min。
2.4.3取滤纸一张，置漏斗中，用乙醇润湿，沿玻棒把提取液
倒入漏斗中，过滤到25ml棕色容量瓶中，用少量乙醇冲洗研钵、
研棒级残渣数次，最后连同残渣一起倒入漏斗中。
2.4.4用滴管吸取乙醇，将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容
量瓶中。直至滤纸和残渣中无绿色为止，最后用乙醇定容到
25ml，摇匀。
2.4.5把叶绿体色素提取液倒入光径1cm的比色杯中。以
96%乙醇为空白对照，在波长665nm、649nm和470nm下测定光
密度。
2.4.6按公式（1）、（2）、（3）分别计算叶绿素a、b和类胡萝卜
素的浓度（mg·dm-3）。（1）、（2）式相加即得叶绿素总浓度。
2.4.7求得色素的浓度后再按下式计算组织中各色素的含量
（用mg·g-1鲜重或干重表示）；
Ca=13.95D665－6.88D649|（1）
Cb=24.96D649－7.32D665（2）
CX·C=（1000D470—2.05Ca—114.8Cb）/245（3）
二、结果与分析
科研◎林业科学
由图表2可以看出这3种松科植物的可溶性糖含量的总体趋
势一致，它们均随着气温的自然降低而不断增加。青海云杉由7月
初的 10.36%增长到 12 月中旬的 46.63%，樟子松从 7 月初的
13.93%增长到12月中旬的48.17%，油松从7月初的9.66%增长到
12月中旬的45.06%，变化无明显差异。从不同时间的增长幅度看，
油松的可溶性糖含量在10月～11月变化最大，从10月的16.4%
增加到11月的30.39%，增长率为85.3%，樟子松从10月的19.55%
增加到11月的31.91%，增长率为63.22%，青海云杉从10月的
19.48%增加到11月的29.37%，增长率为50.77%，11月～12月可
溶性糖含量变化，青海云杉和樟子松大致一样。青海云杉从11月
初的29.37%增加到12月初的35.23%最后增加到12月中旬的
4 .63%，增长率为58.77%；樟子松从11月的31.91%增加到12月
初的36.32%最后增加到12月中旬的48.17%，增长率为50.96%；油
松从11月的30.39%增加到12月初的35.77%最后增加到12月中
旬的45.06%，增长率为48.27%。
2.脯氨酸含量测定


   -?C
叶绿体色素的含量=
表 2不同季节可溶性糖含量的变化（%）

  
 
 
     
        

 
       
           

注：表中数据是3次测定的平均值±标准差
表 3低温胁迫下脯氨酸含量的变化（mg/g）

 
 
 
      
         


 
  
 
 
  
 

 

 


注：表中数据是3次测定的平均值±标准差

  





!

表2.1同时期可溶性糖含量的变化分析（11月6号）
表2.2同时期可溶性糖含量的变化分析（12月5日）




表2.3同时期可溶性糖含量的变化分析（12月15号）

 



!#
$
1.可溶性糖含量的变化
114
2014年第11期（下半月）
Nong Min Zhi Fu Zhi You农民致富之友
科研◎林业科学
该指标下3种植物的抗寒性强弱顺序：樟子松>青海云杉>
油松。在逆境条件下（旱、盐碱、热、冷、冻），体内脯氨酸的含量显
著增加。在一定程度上植物体内脯氨酸含量反映了植物的抗逆
性，抗性强的品种往往积累较多的脯氨酸。由于脯氨酸亲水性极
强，能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程，因而能降低凝固
点，有防止细胞脱水的作用。要想具备最大的抗冻力，在秋的抗
寒锻炼中必将发生一系列的深刻变化，也是必须经过的过程，随
着季节的变化植物的抗冻力起伏极大，在低温条件下，植物组织
中脯氨酸增加，可提高植物的抗寒性，因此，可作为抗寒育种的
生理指标。脯氨酸能降低细胞渗透势，还可使蛋白质束缚更多的
水分子。脯氨酸含量总体趋势随温度的自然降低而升高。7月至
10 月脯氨酸含量樟子松变化较明显，樟子松从 7 月的
0.1036mg/g增长到10月的0.1955mg/g,增长率为88.715%；青海
云杉从7月的0.1393mg/g增长到10月的0.1948mg/g，增长率为
42.43%；油松从7月的0.0966mg/g增长到10月的0.164mg/g，增
长率为69.77%；10月至11月3种植物的脯氨酸含量均明显增
加，樟子松从10月的0.1955mg/g增长到11月的0.3191mg/g，增
长率为63.22%；青海云杉从10月的0.1948mg/g增长到11月的
0.2937mg/g，增长率为50.77%；油松从10月的0.164mg/g增长到
11月的0.3039mg/g，增长率为85.3%；11月至12月脯氨酸含量增
加，樟子松从11月的0.3191mg/g增长到12月初的0.3632mg/g，
增长率为13.82%，再增长到12月中旬的0.4817mg/g，增长率为
32.63%；青海云杉从 11 月的 0.2937mg/g 增长到 12 月初的
0.3523mg/g，增长率为16.63%，再增长到12月中旬的0.4663mg/g，
增长率为32.36%；油松从11月的0.3039mg/g增长到12月初的
0.3577mg/g，增长率为15.04%，再增长到12月中旬的0.4506mg/g，
增长率为25.97%。根据数据可以看出该抗寒指标下抗寒性强弱顺
序：樟子松＞油松＞青海云杉。
3.叶片的水分状态
植物体内存在2种状态的水分，分为束缚水和自由水，束缚
水不可以参与各种代谢过程，但自由水却具备。一般情况下束缚
水含量高则植物的抗逆性就强。
由图表3、4、5可以看出松科3种植物自由水的含水量随温
度的下降而减少，青海云杉的自由水含量由11月初的24.38%减
少到12月中旬的5.95%，油松从11月的24.38%减少到12月中
旬的8.72%，樟子松的自由水含量从11月的21.89%减少到12
月中旬的4.87%。叶片含水量也逐渐减少，青海云杉的叶片含水
量由11月初的57.18%减少到12月中旬的49.22%，油松从11
月的57.35%减少到12月中旬的50.91%，樟子松的叶片含水量
从11月的54.73%减少到12月中旬的48.01%。而束缚水含量均
上升，青海云杉的束缚水含量由11月初的32.8%增加到12月中
旬的 43.26%，油松从 11 月的 32.82%增加到 12 月中旬的
42.2%，樟子松的叶片含水量从11月的32.84%增加到12月中旬
的43.14%。从束缚水/自由水来看，樟子松的束缚水与自由水比
值为8.86，是这3种植物中最高的，从此指标看出抗寒性强弱顺
序：樟子松＞青海云杉＞油松。
4.叶绿体色素含量的变化
表 4低温胁迫下植物叶片的含水量（12月 15日）

  
  
   
 
    
     
!      

由图表 5 可知，低温条件下，3 个树种的叶绿素总含量较
低，在 0.27—0.77 mg/g 之间，但类胡萝卜素 / 叶绿素总含量
的比值较高，在 0.25—0.87 之间，其中青海云杉较低为 0.25，
最高的樟子松达 0.87，油松居中为 0.39，随着气温的降低，3
种松科植物叶片叶绿素 a、叶绿素 b 和总叶绿素含量均存在
一定差异, 总体趋势均随温度的自然降低而降低, 但三者降
低幅度不同。青海云衫的叶绿素总含量从 11 月的 1.4mg/g 降
低到 12 月中旬的 0.77mg/g，油松的叶绿素总含量从
0.79mg/g 降低到 0.41mg/g，樟子松的叶绿素总含量从 11 月
的 0.85mg/g 降低到 12 月中旬的 0.27mg/g，类胡萝卜素含量
变化不大，类胡萝卜素 / 叶绿素比值樟子松的最为明显，从
0.38 增长到 0.87，油松的从 0.35 增长到 0.39，青海云杉从
0.28 减少到 0.25，由此指标看出植物抗寒性强弱为:樟子松 >
油松 > 青海云杉
三、讨论
松属树木因其适应性强, 耐干旱贫瘠, 能耐 -60℃的低温
或 50℃的高温等特点，适合北半球的生长环境 [2]。青海云杉
林天然分布于甘肃、宁夏、内蒙古等省，青海省水平分布广
阔，分布区大致位于北纬 38°35′—34°55′；东经 98°
20′—102°25′，面积约占全省针叶林总面积的44%。油松
林在青海省主要分布在大通河、湟水、黄河的河谷地带，大致
位于北纬 35°32′—37°09′；东经 101°37′—103°
34′。取样地点位于青海西宁城北区二十里铺，海拔 2232m，
N：36°38′08″，E：101°44′12″。
表 5低温胁迫下植物叶片的叶绿素含量（12月 15日）


 


 
 

 
 

 


 

 

 
      
       !
#       ! $
115
2014年第11期（下半月）
农民致富之友 Nong Min Zhi Fu Zhi You
1.可溶性糖含量的变化 由图表 1可以看出松科3种植物
的可溶性糖含量随温度的自然降低而增加，这一点与蔡仕珍
等的研究结果一致[3-4]。可溶性糖在低温胁迫时的积累可提高
细胞渗透压,从而增强保水能力。糖还具有冰冻保护剂用, 防
止蛋白质在结冰和解冻时发生凝固变性[5]。可溶性糖作为渗
透保护物质，可提高细胞液的浓度，增加细胞持水力及组织
中非结冰水，从而降低细胞质的冰点，是植物抵御低温的重
要保护性物质。当植物体受到低温胁迫或温度的自然降低
时，体内的可溶性糖含量就会增加，来保护植物体不受到伤
害，抗寒性越强的品种可溶性糖含量增加得越多。
2.脯氨酸含量 脯氨酸(Proline)是最重要的有机渗透调节
物质。几乎所有的逆境,如干旱、低温、高温、营养不良、病害
和大气污染等都会造成植物体内脯氨酸的积累[6]。脯氨酸是
一种亲水性氨基酸,能缓解因低温脱水造成的渗透胁迫[7]。脯
氨酸具有较强的水合能力,在植物逆境胁迫下, 是一种渗透保
护剂。在植物受低温胁迫时,脯氨酸的增加有助于细胞或组织
的保水,同时还可作为碳水化合物的来源、酶和细胞结构的保
护剂。脯氨酸的这种提高植株耐受胁迫的功能,可能是通过保
保护植物中线粒体电子传递链,诱导保护蛋白、泛素、抗氧化
酶和脱水素等保护物质的含量增加, 启动相应的抗胁迫代谢
途径而实现的[8]。正常情况下，植物体内脯氨酸含量并不高，
但遭受低温胁迫后体内的脯氨酸含量往往增加，因此可作为
植物抗寒性的重要测定指标[9]。从图表 2 可以看出，脯氨酸含
量随着温度的自然降低而增加，由图表 3 数据显示，樟子松
的脯氨酸含量从 7 月的 0.1036mg/g 增长到 12 月中旬的
0.4817mg/g，油松从 7 月的 0.0966mg/g 增长到 12 月中旬的
0.4506mg/g，青海云杉从 7 月的 0.1393mg/g 增长到 12 月中旬
的 0.4663mg/g。反映了植物在一定程度上的受害程度，以及
植物对低温胁迫的忍耐及抵抗能力。水溶性最大的氨基酸是
脯氨酸，脯氨酸在植物的渗透调节中起重要作用，其水溶液
具有很高的水势，具有很强的水合能力。脯氨酸溶液即使在
含水量很低的细胞内，仍能维持正常的生命活动，提供足够
的自由水。
3.水分状态 自由水含量随温度的自然降低而减少，束缚
水含量增加，从束缚水 / 自由水来看，樟子松的束缚水与自由
水比值为 8.86。植物体内的水分以自由水和束缚水 2 种状态
存在，自由水可以参与各种代谢过程,而束缚水不能,其作用
在于稳定原生质的结构。一般认为自由水含量高,植物代谢活
动旺盛,束缚水含量高,表明抗性强[10]。束缚水含量较高,组织
K+ 和可溶性糖都较高.但不同树种间仍有较大差异，束缚水 /
自由水比值高,束缚水多而自由水非常少,低温时少量的自由
水容易撤退到细胞外,而束缚水不能结冰却可以稳定细胞质,
致使细胞内可结冰的水非常少, 所以虽然溶质 (可溶性糖和
K+)较少,但冰点仍会很低,所以耐冻性很强。细胞内大量累积
可溶性溶质(可溶性糖、氨基酸、K+ 等) , ABA 大量合成,植物
生长停止、进入休眠,抗寒性大大提高[11]。
4.叶绿体色素含量 松树一般在冬天应是绿色，属常绿
越冬植物，但油松、青海云杉和樟子松的针叶部分发黄，尤以
樟子松最为明显；由表 5 可知，3 个树种均拥有较高的类胡萝
卜素含量，从类胡萝卜素 / 叶绿素比值看，樟子松的最大，说
明樟子松在这 3 种松科植物中抗寒性最强。胡萝卜素除了可
以吸收光能用于光合作用外, 还是植物体内的保护物质,可以
清除逆境或衰老过程中累积的自由基和活性氧[12-14]。
植物材料在测定植物抗寒力时常常是离体的, 且只能
是温度影响它，而在自然界植物的生长是受到多种生物因
子和环境因子的综合作用，所以对植物抗寒力评估时必须
要考虑到其抗寒力也必然受到温度以外的其他因子影响这
个因素[15]。
四、结论
通过对松科 3 种植物叶片的可溶性糖含量、脯氨酸含
量、自由水与束缚水以及叶绿素含量等指标的测定，结果表
明：
1.脯氨酸含量随着温度的自然降低而增加，在该指标下
抗逆性强弱顺序：樟子松＞油松＞青海云杉。
2.自由水随着植物抗寒性增强而减少，束缚水增加，该指
标下抗寒性强弱顺序：樟子松＞青海云杉＞油松。
3.可溶性糖随植物的抗寒性增强而增加，该指标下 3 种
植物的抗寒性强弱顺序：樟子松 > 青海云杉 > 油松。
4.叶绿素含量随温度的自然降低而减少，类胡萝卜素含
量较稳定。此指标下植物抗寒性强弱为: 青海云杉 > 油松 >
樟子松。
综合各项指标，松科 3 种植物的抗寒性强弱顺序为：樟
子松＞青海云杉＞油松。
参考文献
[1]周永学,龚月桦 ,樊军锋 .4 种松树抗寒性的比较 .西北林学院学报
2011,26(5):69-71.
[2]Wu Z-L (吴中伦).1983. An Introduction to Foreign Tree Species In-
troduction. Beijing: Science Press.85-150(in Chinese)
[3]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京 :高等教育出版社 ,
2003.
[4]蔡仕珍，潘远智，陈其兵，等．低温胁迫对花叶细辛生理生化及生
长的影响[J].草叶学报，2010，19(1):95-102．
[5]艾琳 , 张萍 , 胡志成 .低温胁迫对葡萄根系膜系统和可溶性糖及脯
氨酸含量的影响[J].新疆农业大学学报,2004,27(4) : 47 - 50 .
[6]王荣富 .1987.The kind of plant hardiness criteria and their application .
Plant Physiol Commun (植物生理学通讯),(3):49-55(in Chinese)
[7]21 Dlauney AJ, V erm a DPS Prol ine biosynthes is and osm regu la-
tion in Plants Plant J,1993,(4):215-223
[8]王茂良 .植物抗渗透胁迫及其与脯氨酸的关系 .北京园林 ,2006,22
(2):21-24
[9]Khed r AH, AbbasMA, W ah id AA, et alProline induces the expres-
sion of salt- s tress- respons ive proteins and may imp rove the adaptation
of Pancra tiumaritim um Lto salt- stress J ExpBot,2003,54:2553-2562
[10]王荣富 . 植物抗寒指标的种类及其应用 [J].植物生理学通讯 ,1987
(3) : 49-55.
[11]龚月桦，周永学，樊军锋等 .美国黄松、班克松和油松的抗寒性比
较[J].应用生态学报，2006, 17(8): 1389-1392.
[12]陈屏昭 ,王磊 ,代勋 .2005.应用生态学报,16(6):1061–1066(in Chi-
nese)
[13]冯玉龙 ,张亚杰 ,朱春全 .2003.应用生态学报 ,14 (8):1213-1217 (in
Chinese)
[14]Gilmore AM. 1997. M echan is tic aspects of xanthophylls cycle de-
pendent photo protect ion in higher plan t chloroplasts and leaves .Physi-
olP lant,99:197-209
[15]姜春歌 ,金研铭 ,赵杰 ,等 .４ 种木犀科修剪型树种的抗寒性研究
[J].安徽农业科学，2010,39(7):3918-3920．
致 谢
本次试验和撰写论文的过程中，非常感谢韦梅琴老师对
我的精心指导和帮助，以及同学给予的帮助。在论文完成之
际，谨向韦老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。感谢农林系
的各位老师对我这四年来的辛勤栽培。谢谢大家！
科研◎林业科学
116