自然降溫對(duì)大葉黃楊抗寒性的影響

張慧娟

(山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，山西 太原 030012)

大葉黃楊(Euonymus japonicus)，衛(wèi)矛科常綠灌木或小喬木，屬溫帶及亞熱帶樹(shù)種，在我國(guó)除了黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等極少數(shù)省份外都有栽培。喜光，喜溫暖、濕潤(rùn)氣候，耐陰、耐寒，是目前我國(guó)北方地區(qū)園林綠化中少有的常綠闊葉優(yōu)良樹(shù)種，尤其是華北和西北地區(qū)重要的常綠闊葉綠化樹(shù)種。由于它對(duì)二氧化硫、氯氣、氟化氫3種有毒氣體具有較強(qiáng)的抗性，能對(duì)人類的呼吸健康起到很好的保護(hù)作用。所以，常將它作為良好的城市道路綠籬樹(shù)種。因其抗寒性、抗逆性以及抗污染性強(qiáng)，適應(yīng)性廣，生長(zhǎng)速度快，葉片又可制備葉綠素銅鈉鹽。所以，在醫(yī)學(xué)上也被廣泛使用，且需求量大，具有良好的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

目前，關(guān)于大葉黃楊抗寒性的研究還比較少。因此，筆者開(kāi)展了生長(zhǎng)在同一地點(diǎn)不同條件下的大葉黃楊葉片的越冬對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定它們的相對(duì)電導(dǎo)率、可溶性蛋白等生理生化指標(biāo)，進(jìn)行抗寒性比較研究，旨在為選擇在自然變溫條件下，對(duì)大葉黃楊越冬更經(jīng)濟(jì)有效的保護(hù)方法提供理論依據(jù)，使其能更好地在園林綠化中推廣應(yīng)用。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在太原市苗圃，東經(jīng) 111°30'～113°09'，北緯 37°27'～38°25'，海拔約 800 m.屬溫帶季風(fēng)氣候，晝夜溫差大。年均溫9.5℃，1月份最冷，平均氣溫6.8℃;7月份最熱，平均氣溫23.5℃.年均降水量456 mm，全年日照時(shí)數(shù)2 808 h，無(wú)霜期為176.2 d.

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)材料

從河南省購(gòu)買(mǎi)5年生、發(fā)育良好的大葉黃楊，移植于苗圃地生長(zhǎng)2年，冬季進(jìn)行搭棚保護(hù)。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2009年至2010年進(jìn)行，設(shè)2個(gè)處理。處理1:搭棚保護(hù)的大葉黃楊;處理2:風(fēng)障保護(hù)的大葉黃楊(對(duì)照)。3次重復(fù)，共6個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植10株，單排對(duì)比排列。于2009年10月、11月、12月和2010年1月、2月、3月每月15日上午分6次采樣。每小區(qū)同時(shí)選取第3株、第5株、第7株，分上、中、下3層，東、南、西、北4個(gè)方位取樣。然后將樣品貼上標(biāo)簽裝入聚乙烯袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，放入冰箱(－40℃ ～0℃)保存?zhèn)溆谩?/p>

2.3 測(cè)定方法

在室溫20℃左右條件下，對(duì)大葉黃楊葉片樣品中可溶性蛋白及電解質(zhì)滲出率進(jìn)行測(cè)定。

2.3.1 電導(dǎo)率測(cè)定

電導(dǎo)率采用電導(dǎo)儀法進(jìn)行測(cè)定。稱取0.5 g不同處理不同重復(fù)的待測(cè)葉樣，用蒸餾水沖洗3次，吸干水分，剪碎放入具塞試管中，加入蒸餾水10 mL，用HY-4調(diào)速多用振蕩器振蕩30 min，靜置30 min后再用DDS-11A型電導(dǎo)儀測(cè)定初始電導(dǎo)率。然后將其30℃水浴10 min，冷卻至室溫測(cè)最終電導(dǎo)率，測(cè)定結(jié)果按下列公式計(jì)算:

2.3.2 可溶性蛋白含量的測(cè)定

取0.3 g材料，加3 mL 1 mol Tris-HCl(pH值8.5)，冰浴成勻漿，放入離心管，在4 000 r/min條件下冷凍離心15 min.取上清液100 μL為酶提取液，加5 mL G-250(考馬斯亮蘭)，搖勻，放置2 min后，用722型分光光度計(jì)測(cè)定其在波長(zhǎng)595 nm處的光密度值(以100 μL H2O+5 mL G-250為對(duì)照)。查標(biāo)準(zhǔn)曲線(以牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)液繪制)計(jì)算樣品可溶性蛋白含量。

式中:C ——查標(biāo)準(zhǔn)曲線值;

V1——提取液總體積;

V2——測(cè)定時(shí)加樣量;

W ——樣品鮮重。

3 結(jié)果與分析

3.1 2種處理在自然降溫條件下細(xì)胞膜透性比較

研究表明，低溫對(duì)細(xì)胞的影響首先作用于生物膜，使細(xì)胞原生質(zhì)結(jié)構(gòu)受到傷害。相對(duì)電導(dǎo)率是逆境下組織細(xì)胞受傷害的一個(gè)重要指標(biāo)，當(dāng)植物組織受凍害后，質(zhì)膜透性越大，解凍后從細(xì)胞流出的電解質(zhì)越多，組織浸出液的電導(dǎo)率越大，說(shuō)明細(xì)胞膜受到的傷害越重，抗寒性就越弱。反之，則強(qiáng)。筆者在試驗(yàn)中采用電導(dǎo)法測(cè)定電導(dǎo)率，可反映逆境對(duì)植物組織的傷害程度。2種處理各層葉片電解質(zhì)滲透率比較見(jiàn)圖1.

圖1 2種處理各層葉片電解質(zhì)滲透率比較

由圖1可以看出，在自然降溫過(guò)程中，大葉黃楊對(duì)照和處理1的不同層次葉片相對(duì)電導(dǎo)率都發(fā)生了明顯變化，細(xì)胞質(zhì)膜透性出現(xiàn)不同程度的增大，它們分別由原來(lái)的低位向高位攀登，上升幾乎呈直線態(tài)勢(shì)，在1月均達(dá)到最高值。處理1的大葉黃楊上、中、下3層葉片的電導(dǎo)率從10月到1月的變化，分別由原來(lái)的20.9%，19.1%，19.8%增至54.9%，46.8%，50.7%，為原來(lái)的 1.63倍，1.45倍和1.56倍;對(duì)照各層葉片電導(dǎo)率由原來(lái)的21.5%，20.5%，18.6%增至 61.2%，50.6%，59.3%，分別為原來(lái)各層的1.85倍，1.47倍和2.19倍。如前所述，2種處理的電導(dǎo)率從10月至1月間快速增加，是由于低溫逆境對(duì)大葉黃楊各層葉片細(xì)胞膜均產(chǎn)生不同程度的傷害，致使細(xì)胞死亡，電解質(zhì)自由透過(guò)，細(xì)胞內(nèi)超氧根離子產(chǎn)生與消除的平衡被打破，超氧根離子在細(xì)胞內(nèi)不斷積累，導(dǎo)致細(xì)胞膜受損。所以，在1月份時(shí)上下層葉片外滲電解質(zhì)最多。相比之下，中層葉片電導(dǎo)率增加緩慢，數(shù)值較低。隨著天氣轉(zhuǎn)暖，2種處理的電導(dǎo)率值均逐漸變小。

3.2 2種處理可溶性蛋白含量的變化

研究表明，可溶性蛋白質(zhì)的親水交替性質(zhì)很強(qiáng)，當(dāng)植物遭受到低溫脅迫，體內(nèi)可溶性蛋白含量有所增加，可起到抗寒調(diào)節(jié)作用。2種處理葉片可溶性蛋白質(zhì)含量變化見(jiàn)圖2.

圖2 2種處理葉片可溶性蛋白質(zhì)含量變化

由圖2可以看出，隨著溫度的降低，2種處理的可溶性蛋白含量發(fā)生明顯變化，均在1月份達(dá)到最高值。各層葉片中可溶性蛋白含量變化趨勢(shì)基本相同，均表現(xiàn)為先升后降。處理1品種可溶性蛋白含量增幅較大，上層葉在10月為19.1 mg/g，到1月上升為 54.6 mg/g，中層葉由 20.9 mg/g上升為53.9 mg/g，下層葉由18.9 mg/g上升為52.3 mg/g;對(duì)照的各層葉片中可溶性蛋白含量也有不同程度的增高，增加值分別由10月的12.2 mg/g，10.3 mg/g，13.1 mg/g增加到1月的38.9 mg/g，37.1 mg/g和38.7 mg/g.這表明隨著溫度的降低，可溶性蛋白不斷積累，且有新的蛋白合成，對(duì)植物抗寒起到至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用，這是植物對(duì)低溫環(huán)境做出的保護(hù)性反應(yīng)。從圖2可以看出，2種處理相比較中層葉片比上、下2層葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量變化較小。

4 小結(jié)討論

1)不少研究者發(fā)現(xiàn)，多種植物在低溫鍛煉中，細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白含量和抗寒性之間表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果表明:在自然降溫過(guò)程中，2種處理大葉黃楊可溶性蛋白質(zhì)含量總體變化趨勢(shì)相同，都是先升后降，從10月到1月可溶性蛋白含量上升幅度大于對(duì)照，但發(fā)現(xiàn)中層葉片比上、下2層葉片在各自的處理中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化相對(duì)較小;從1月下旬到3月，可溶性蛋白含量逐漸減少，2處理都呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，且對(duì)照變化增幅較小，略高于處理1.這說(shuō)明隨著氣溫的回升和保護(hù)措施的實(shí)施，可改變植株周?chē)…h(huán)境，減少低溫對(duì)植物的傷害，防止蛋白質(zhì)凝固，使葉片中蛋白質(zhì)含量得到增加。

2)在降溫過(guò)程中，由于受低溫脅迫的影響，細(xì)胞內(nèi)超氧根離子的產(chǎn)生與消除平衡被打破，細(xì)胞膜受損，電解質(zhì)外滲增加，大葉黃楊葉片細(xì)胞膜透性逐漸增大，特別是上、下層葉片外滲電解質(zhì)增多，相對(duì)電導(dǎo)率均達(dá)最高。在1月溫度降到最低時(shí)達(dá)到峰值，相比之下，中層葉片電導(dǎo)率增加緩慢，數(shù)值較低，但經(jīng)處理后的大葉黃楊葉片電導(dǎo)率增加的幅度小于對(duì)照。從1月到3月氣溫有所回升，2種處理各層葉片的電導(dǎo)率均逐漸變小。同時(shí)說(shuō)明采用搭棚措施后可以對(duì)植物進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，使其體內(nèi)細(xì)胞膜穩(wěn)定性增加，減少了低溫對(duì)大葉黃楊葉片細(xì)胞膜系統(tǒng)的破壞。

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