全 文 ：自然降温过程中香樟和广玉兰的抗寒性研究
张亚红 1 ,孙存华1, 2＊ ,蒋继宏2 ,孙 东1 ,施剑杰 1 ,李百伟 1　
(1.徐州师范大学生命科学学院 ,江苏徐州 221116;2.江苏省药用植物生物技术重点实验室 ,江苏徐州 221116)
摘要　[目的 ]研究自然降温过程中香樟和广玉兰的抗寒性差异。 [方法 ]选取徐州地区香樟和广玉兰的健康叶片为材料 ,探讨自然降
温过程中其细胞质膜相对透性、丙二醛含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和游离脯氨酸含量的动态变化规律。 [结果]随着气温的降低 ,
2个树种的细胞质膜相对透性 、丙二醛含量和游离脯氨酸含量均呈先上升后下降趋势 ,其中 2树种细胞质膜相对透性和游离脯氨酸含量
的最大值均出现在 1月份;2个树种的超氧化物歧化酶活性均呈“M”状变化 ,但整个过程中广玉兰的超氧化物歧化酶活性均高于香樟。
[结论]广玉兰的抗寒性强于香樟。
关键词　自然降温;香樟;广玉兰;抗寒性
中图分类号　S181　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)16-08653-02
StudyonColdResistanceofCinnamomumcamphoraandMagnoliagrandiflorainNaturalDecreasingProcessofAirTemperature
ZHANGYa-hongetal　(LifeSciencesColegeofXuzhouNormalUniversity, Xuzhou, Jiangsu221116)
Abstract　[ Objective] TheaimwastostudythediferenceofcoldresistanceofCinnamomumcamphoraandMagnoliagrandiflorainnatural
decreasingprocessofairtemperature.[ Method] WithhealthleavesofC.camphoraandM.grandiflorainxuzhouasthematerials, thedy-
namicchangelawsoftheircelmembranepermeability, malondialdehydecontent, superoxidedismutaseactivityandfreeprolineconteninnat-
uraldecreasingprocessofairtemperaturewerestudied.[ Result] Withthedecreaseoftemperature, thecelmembranepermeabilityandthe
contentsofmalondialdehydeandfreeprolineof2treespecieswerealshowedatrendofincreasefirstthendecrease, andthemaximumofcel
membranepermeabilityandfreeprolinecontentof2treespecieswerealappearedinjanuary.Thesuperoxidedismutaseactivitiesof2 tree
speciesshowed“M” curvechange, andthesuperoxidedismutaseactivityofM.grandiflorawashigherthanthatofC.camphorainthewhole
process.[ Conclusion] Thecold-resistanceofM.grandiflorawasstrongerthanthatofC.camphora.
Keywords　 Naturaldecreasingoftemperature;Cinnamomumcamphora;Magnoliagrandiflora;Coldresistance
基金项目　林业科技支撑计划子专题(2006BAD03A00-6);徐州师范大
学研究生科研创新项目(09YLB033)。
作者简介　张亚红 (1985-),女 ,江苏赣榆人 ,硕士研究生 ,研究方向:
园林植物。 ＊通讯作者 ,教授 , E-mail:chsun193@sohu.com。
收稿日期　 2010-02-20
　　香樟(Cinnamomumcamphora)为樟科樟属常绿乔木 ,是
世界著名的五大之一 [ 1] 。该树种树形整齐美观 ,不但具有较
高的观赏价值 ,而且具有抗风 、耐烟尘 、吸收各种有毒气体等
能力 ,是我国重要的经济树种和园林绿化树种 。广玉兰
(Magnoliagrandiflora)属木兰科 、木兰属常绿阔叶大乔木 ,颇
抗风 ,树资雄伟壮丽 ,花大而香 ,叶厚而有光泽 ,是常绿阔叶
树种中罕见的优美观赏树种。为丰富北方园林树种 ,改善冬
季园林植物景观 ,不少城市园林部门均尝试引进此树种 ,并
取得了一定的成果。但香樟和广玉兰冬季冻害现象较严重 ,
而目前有关常绿阔叶树种特别是引进珍贵树种的低温胁迫
研究相对较少 [ 2] 。笔者研究了香樟和广玉兰的抗寒性 ,以期
为相关研究提供参考。
1　材料与方法
1.1　材料　 2009年 12月 15日 8:00左右在徐州师范大学
(徐州市 34°15′48.37″N, 117°11′16.35″E)校园内随机选择
自然条件下长势均一 、生长良好 、无病虫害的成年香樟和广
玉兰 ,取其叶片作为供试材料。将清洗干净的香樟和广玉兰
叶片表面的水分用纸巾吸干 ,风干后待测 ,每个树种 3次
重复。
1.2　方法　细胞质膜相对透性采用电导法测定 [ 3] ;丙二醛
(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法测定 [ 4] ;SOD
活性采用 NBT比色法测定 [ 5] ;游离脯氨酸含量参照酸性茚
三酮显色法测定 [ 6] 。
1.3　数据分析　试验数据采用 Excel2003进行统计分析 ,
并应用 SPSS11.5对分析结果进行多重比较。
2　结果与分析
2.1　香樟和广玉兰叶片细胞质膜相对透性的变化　由图 1
可知 ,在自然降温过程中 , 2个树种叶片的质膜相对透性均发
生了明显变化 ,均呈先升高后降低趋势 ,最大值均出现在 1
月;2个树种在 10月份受到低温刺激后 , 11月份细胞质膜的
相对透性有较大升高(P<0.01)。随着气温的继续降低 ,广
玉兰的质膜相对透性较稳定 。多重比较结果表明 , 12、1和 2
月广玉兰细胞质膜的相对透性差异均不显著(P>0.05);香
樟的质膜相对透性变化较不稳定 , 12、1月差异显著(P<
0.05), 12月比 1月上升了 13%,说明香樟 10 ～ 12月低温锻
炼的效果较差。随着 2月气温的回升 , 2个树种的质膜相对
透性逐渐下降 ,说明 2树种在温度回升后 ,受伤害较轻的细
胞膜开始逐渐恢复。
图 1　自然降温过程中 2个树种叶片细胞质膜相对透性的变化
Fig.1　Celmembranepermeabilityvariationofleavesintwo
treespeciesduringthenaturalcoolingprocess
2.2　香樟和广玉兰叶片 MDA含量的变化　 MDA是膜脂
过氧化作用的最终产物 ,也是膜系统受伤害的重要标志之
一 [ 7] ,其积累越多说明组织的保护能力越弱 ,细胞质膜遭受
低温破坏越严重。随着越冬过程中温度的变化 , 2种植物
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(16):8653-8654, 8657 责任编辑　常俊香　责任校对　卢瑶
MDA的含量均呈先升高后降低趋势(图 2)。 10月 2种植物
的 MDA含量相近 ,进入 11月两者 MDA含量无明显变化 。
12月以后随着温度的进一步降低 2树种的 MDA含量明显增
加 ,且香樟 MDA的含量明显高于广玉兰 , 2个树种 MDA含
量的最大值均出现在 1月;2月开始 2种植物的 MDA含量缓
慢下降 ,进入 3月后 2种植物的 MDA含量均明显下降 。结
果表明 ,香樟和广玉兰的 MDA含量与质膜相对透性呈相似
的变化规律。
图 2　自然降温过程中 2个树种叶片 MDA含量的变化
Fig.2　ChangeofMDAcontentofleavesintwotreespeciesdur-
ingthenaturalcoolingprocess
2.3　香樟和广玉兰叶片 SOD活性的变化　 SOD是膜脂过
氧化防御系统的主要保护酶 ,可催化活性氧发生歧化反应 ,
产生无毒分子氧和过氧化氢 ,从而避免植物遭受伤害 [ 8] 。由
图 3可知 ,随着自然降温过程中温度的不断变化 , 2个树种叶
片 SOD酶活性均呈 “M”状变化 ,但整个过程中广玉兰的 SOD
活性均大于香樟 , 2个树种 SOD活性均在 1月份达到最大
值 。10 ～12月 2个树种 SOD活性较稳定(P>0.05);12月 ～
次年 1月香樟 SOD活性增加了 40%(P<0.05),广玉兰 SOD
活性增加了 55%(P<0.01),说明 2个树种对气温的降低较
敏感 ,能够随温度变化作出积极的生理反应 。 2、3月气温回
升后 , 2个树种的 SOD活性逐渐降低。
图 3　自然降温过程中 2个树种叶片 SOD活性的变化
Fig.3　ChangeofSODactivityofleavesintwotreespeciesdur-
ingthenaturalcoolingprocess
2.4　香樟和广玉兰叶片游离脯氨酸含量的变化　游离脯
氨酸是植物细胞内重要的渗透调节物质 ,其积累量在一定程
度上可反映植物的渗透调节能力。由图 4可知 ,随着自然降
温过程中温度的不断变化 , 2种植物游离脯氨酸含量均呈先
升高后降低趋势 ,最高值均出现在 1月。 10月 ～次年 1月 ,
香樟游离脯氨酸含量极显著增加(P<0.01), 1月其游离脯
氨酸含量较 10月上升了 62%,而广玉兰游离脯氨酸含量仅
上升了 10%, 1 ～ 3月 ,香樟游离脯氨酸含量急剧下降(P<
0.01), 3月较 1月游离脯氨酸含量降低了 44%,广玉兰游离
脯氨酸含量降低了 21%,从游离脯氨酸含量的变化幅度来
看 ,广玉兰游离脯氨酸含量的变化幅度较小。
图 4　自然降温过程中 2个树种叶片游离脯氨酸含量的变化
Fig.4　Changeoffreeprolinecontentofleavesintwotreespe-
ciesduringthenaturalcoolingprocess
3　结论与讨论
香樟和广玉兰叶片细胞质膜的相对透性随温度的变化
均呈先上升后下降趋势 ,这与前人的研究结果一致 [ 9-10] 。试
验结果表明 ,广玉兰质膜的相对透性略大于香樟 ,但广玉兰
质膜相对透性在 12月 ～次年 1月较稳定 ,说明广玉兰的抗
寒性大于香樟。
MDA是脂质过氧化的主要产物之一 ,其积累是活性氧
毒害作用的表现 。2个树种 10、11月 MDA含量和质膜相对
透性均较低 ,期间其 SOD活性呈上升趋势 ,说明 SOD可减轻
活性氧的破坏。 12月 MDA含量和质膜相对透性迅速升高 ,
SOD活性下降;1月 SOD活性升高。研究表明 ,适度的低温
胁迫可激活 SOD活性 ,增强作物对冷害的适应性 ,耐冷性强
的品种能够维持较高的 SOD活性 [ 11] 。该试验结果与此研究
结果一致。
随着温度的降低和胁迫程度的加强 ,植物体内的游离脯
氨酸含量不断增加 ,此结果与大多研究结论相似 [ 12-13] 。王
淑杰等研究了葡萄越冬前的抗寒锻炼 ,发现抗寒性强的品种
过氧化物酶活性变化较慢 ,抗寒性差的品种过氧化物酶活性
变化较剧烈 [ 14] 。该试验中广玉兰的 SOD活性变化较稳定 ,
而香樟的 SOD活性变化幅度较大 ,据此可推断广玉兰抵御
低温的能力较强 。
参考文献
[ 1] 米建华.香樟在郑州地区的引种与驯化 [ J] .河南林业科技, 2003, 23
(2):14-15.
[ 2] 周建,尤扬 ,袁德义.低温胁迫对广玉兰生理特性的影响 [ J] .西北林学
院学报 , 2008, 23(6):38-42.
[ 3] 高俊凤.植物生理学实验指导 [ M].北京:高等教育出版社, 2006:208-
209, 210-213, 221-222.
[ 4] 邹琦.植物生理学实验指导 [ M] .北京:中国农业出版社, 2000:131-
135.[ 5] HEALTHRL, PACKERL.Photoperoxidationinisolatedchloroplasts.I.
Kineticsandstoichiometryoffatyacidper-xidation[ J].ArchivesofBio-
chemistryandBiophysics, 1981, 125:189-198.
[ 6] 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,
2000:192-258.
[ 7] 徐洁,魏华丽,孙兵 ,等.低温胁迫对光蜡树膜脂过氧化及保护酶活性
的影响 [ J] .河南林业科技 , 2007, 27(3):9-11.
(下转第 8657页)
8654 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年
表 1　正交试验因素及水平
Table1　Thefactorsandlevelsoforthogonaltest
水平Levels
因素Factors
(A)乙醇浓度∥%Ethanolconcentration
(B)提取温度∥℃Extractiontemperature
(C)提取时间∥minExtractiontime
(D)料液比g∶mlSolid-liquidratio
1 65 45 70 1∶45
2 70 50 75 1∶50
3 75 55 80 1∶55
表 2　L9(34)正交试验结果
Table2　TheresultsofL9(34)orthogonaltestandvarianceanalysis
试验号TestNo.
因素 Factors
A B C D
总黄酮提取率∥%Extractionrateoftotalflavones
1 1 1 1 1 1.609
2 1 2 2 2 1.601
3 1 3 3 3 1.429
4 2 1 2 3 2.101
5 2 2 3 1 1.696
6 2 3 1 2 1.783
7 3 1 3 2 2.114
8 3 2 1 3 2.024
9 3 3 2 1 1.785
K1 1.546 1.941 1.805 1.697
K2 1.860 1.774 1.829 1.833
K3 1.974 1.666 1.746 1.851
R 0.428 0.275 0.083 0.154
表 3　验证试验结果
Table3　Confirmatoryexperimentresults
组合
Combination
样品质量∥g
Samplequality A510
A平均值
Mean
提取率∥%
Extractionrate
A3B1C2D3 1.000 0.781 0.800 2.179
0.791
A3B1C2D3 1.000 0.801
0.828
　　由表 3可知 ,沙糖橘果皮中总黄酮的最佳提取工艺组合
为 A3B1C2 D3。
3　结论与讨论
由以上研究结果可知 ,橘皮中含有丰富的黄酮类化合
物。该试验采用有机浸泡法 、超声波提取法对沙糖橘果皮中
总黄酮的提取工艺进行了研究 ,结果表明 ,在超声波功率 300
W条件下 ,沙糖橘果皮中总黄酮的最佳提取工艺为:乙醇浓
度 75%,提取温度 45 ℃,提取时间 75 min,料液比 1∶55,此条
件下沙糖橘果皮中总黄酮的提取率为 2.179%。高于柑橘皮
中总黄酮的提取率 [ 6-7] (分别为 1.843%, 0.680%)。可见 ,
超声波提取沙糖橘果皮中总黄酮具有高效 、节能 、工艺简单
等优点 ,此方法具有很好的应用前景。
参考文献
[ 1] 裴正玲.超声波提取芦荟总黄酮及其鉴别 [ J].微量元素与健康研究,
2007, 24(1):26-33.
[ 2] 刘成伦.黄酮类化合物抗氧化性质的研究进展 [ J] .食品研究与开发,
2006, 27(5):158-168.
[ 3] 张玉萌.黄酮类化合物抗肿瘤作用分子机制研究进展 [ J].中国药物应
用与监测, 2006(6):50-53.
[ 4] 范正国 ,章湘云.柑橘果皮综合利用的研究 [ J].湖南化工 , 2000, 30
(40):37.
[ 5] 张玉,吴慧明,余建伟,等.加速溶剂萃取技术提取柑橘皮中总黄酮的工艺研究[ J].食品科技, 2007(11):213-215.
[ 6] 雷昌贵 ,孟宇竹 ,蔡利.柑橘皮中黄酮提取工艺研究[ J].中国食品添加
剂, 2008(2):135-138.
[ 7] 吴功庆 ,易运红 ,刘意.提取条件对橘皮中总黄酮提取率的影响 [ J].广
东化工 , 2008, 35(3):66-67.
[ 8] 张熊禄.微波法从柑桔皮中提取类黄酮 [ J].食品科学 , 2005, 26(3):120
-121.
[ 9] 覃海元 ,黄卫萍 ,农志荣,等.超声波提取仙人掌中黄酮类物质的研究
[ J].中国食品添加剂 , 2008(4):60-63.[ 10] 马厉芳,吴春霞,阿不都拉 ,等.超声波提取紫草叶中总黄酮的工艺研
究[ J].食品科学, 2007, 28(10):275-277.
[ 11] 吴琼英,贾俊强.柚皮黄酮的超声辅助提取及其抗氧化性研究 [ J] .食
品科学, 2009, 30(2):31.
[ 12] 蒋红芝,黄卫萍,莫燕军.红蓝草总黄酮提取工艺研究 [ J] .安徽农业
科学 , 2009, 37(35):17489-17490.
(上接第 8654页)
[ 8] 余叔文,汤章城.植物生理与分子生物学[ M] .北京:科学出版社, 1998:
379-383.
[ 9] 苏敬.自然降温过程中五个常绿阔叶树种的抗寒性研究 [ D].南京:南
京林业大学, 2007.
[ 10] 吴娜.卫矛科三种常绿阔叶植物抗寒性研究 [ D].保定:河北农业大
学 , 2006.
[ 11] 邹志荣 ,陆帼一 ,低温对辣椒幼苗膜脂过氧化和保护酶系统变化的影
响 [ J].西北农业学报 , 1994, 3(3):51-56.[ 12] 王连敏 ,王立志 ,张国民,等.苗期低温对玉米体内脯氨酸、电导率及光
合作用的影响[ J] .中国农业气象 , 1999, 20(2):28-31.
[ 13] 刘娥娥,宗会 ,郭振飞 ,等.干旱、盐和低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量
的影响[ J].热带亚热带植物学报 , 2000, 8(5):235-238.[ 14] 王淑杰,王家民,李亚东,等.氧化酶活性变化与葡萄抗寒性的关系的
研究 [ J].吉林农业大学学报 , 1996, 18(2):35-38.
[ 15] 刘辉 ,张钢.短日照对金叶女贞茎抗寒性和电阻抗图谱参数的影响
[ J].华北农学报, 2008, 23(2):177-183.
[ 16] 张素勤,耿广东,谭玉丽.水杨酸对辣椒抗寒性的影响 [ J].华北农学
报, 2008, 23(S1):124-126.
[ 17] 赵春江,康书江,王纪华,等.植物内源激素与不同基因型小麦抗寒性
关系的研究[ J].华北农学报 , 2000, 15(3):53-56.
8657　38卷 16期　　　　　　　　　　　　　　　蒋红芝等　超声波提取沙糖橘果皮中总黄酮工艺的研究