四倍體青綠苔草對低溫的生理響應及耐寒性評價

摘要：為探究四倍體青綠苔草（Carex breviculmis）不同株系的耐寒性，篩選耐寒四倍體青綠苔草株系，本研究以二倍體和同源四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14為例，采用田間自然低溫處理，對2023年10月—11月各處理時間段的苔草葉片生理指標進行測定，同時通過主成分分析和隸屬函數(shù)法，對四倍體青綠苔草各株系耐寒性進行了評價。結果表明：在低溫脅迫過程中，兩種倍性青綠苔草的葉片相對含水量和葉綠素含量均呈不同程度的下降，而可溶性糖含量呈不同程度的上升，丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性和可溶性蛋白含量隨低溫時長的增加呈不同變化趨勢，四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14耐寒性均強于二倍體青綠苔草，其中，四倍體青綠苔草株系14耐寒力最強。上述研究結果為了解青綠苔草耐寒機制及四倍體青綠苔草耐寒株系篩選提供理論依據(jù)。

關鍵詞：青綠苔草；四倍體；耐寒性；綜合評價

中圖分類號：Q945.78""" 文獻標識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）07-2089-10

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.07.010

引用格式：

董雙慧， 賈" 明， 張" 輝，等.四倍體青綠苔草對低溫的生理響應及耐寒性評價［J］.草地學報，2024，32（7）：2089-2098

DONG Shuang-hui， JIA Ming， ZHANG Hui，et al.The Physiological Response and Tolerance Evaluation of Tetraploid Carex breviculmis to Low Temperature［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（7）：2089-2098

收稿日期：2024-03-06；修回日期：2024-04-23

基金項目：北京市農林科學院科技創(chuàng)新專項（KJCX20230811，KJCX20230119）資助

作者簡介：

董雙慧（2000-）女，漢族，湖南衡陽人，碩士研究生，主要從事觀賞草抗逆性研究，E-mail：dsh13787345808@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：fjdgc@fafu.edu.cn;wujuying@grass-env.com

The Physiological Response and Tolerance Evaluation of Tetraploid

Carex breviculmis to Low Temperature

DONG Shuang-hui1，2， JIA Ming2， ZHANG Hui2， TENG Ke2， TENG Wen-jun2，

WEN Hai-feng2， FAN Xi-feng2， YUE Yue-sen2， WU Ju-ying2*， DING Guo-chang1*

（1.College of Landscape Architecture and Art， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian Province

350002， China; 2.Institute of Grassland， Flowers and Ecology， Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences，

Key Laboratory of Urban Agriculture （North China）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Bejing 100097， China）

Abstract：Diploid and homotetraploid Carex breviculmis strains 4，8，and 14 were used as plant materials of naturally occurring low-temperature treatments in the field in order to investigate the cold tolerance of various tetraploid Carex breviculmis strains and to screen the cold-tolerant tetraploid Carex breviculmis strains.Physiological indices of Carex breviculmis leaves were measured in October—November 2023 for each treatment time period.Principal component analysis and the affiliation func-tion approach were also used to assess the cold hardiness of each strain of tetraploid Carex breviculmis.The findings demonstrated that：during low temperature stress，the soluble sugar content increased to varying degrees，while the relative water content and chlorophyll content of the leaves of diploid and tetraploid Carex breviculmis decreased to different degrees;malondialdehyde content，superoxide dismutase activity，catalase activity，and soluble proteins content，displayed varied trends with increasing duration of low temperature，and the tetraploid Carex breviculmis strains 4，8，and 14 had greater levels of cold hardiness than the diploid Carex breviculmis strains;Carex breviculmis strain 14 cold hardiness was the highest.The aforementioned findings offer a theoretical foundation for better understanding Carex breviculmis's cold tolerance mechanism and for screening te-traploid strains of the organism that are resistant to cold.

Key words：Carex breviculmis;Tetraploidy;Cold hardiness;Comprehensive evaluation

低溫脅迫是指能夠對植物生長和地理分布產生影響的一種生物脅迫，能夠影響植物的水分吸收、光合作用、新陳代謝以及質膜透性等［1］。隨著全球極端天氣頻發(fā)，低溫已成為影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一［2］，因此，研究植物在低溫條件下的生理特性對我國農業(yè)發(fā)展具有重要意義。

苔草屬（Carex L.）作為莎草科（Cyperaceae）的一類多年生草本植物，廣泛分布于我國。全世界約有2 000種苔草屬植物，其中中國約有500種［3］。由于苔草屬植物具有綠期長、抗逆性強、繁殖力強等特點［4］，已被廣泛用作地被植物［5］，對恢復與改善生態(tài)環(huán)境具有重要作用，是極具開發(fā)應用價值的草坪地被植物［6］。然而，目前國內外對苔草屬的研究大多集中在種質資源開發(fā)與利用［7］、種子萌發(fā)［8］等方面，有關抗逆性的研究較少。通過觀察田間各種苔草的越冬期以及生理指標的測定，葉艷然等［9］表明白穎苔草（Carex rigescens）、披針葉苔草（Carex lancifolia）、青綠苔草（Carex breviculmis）和低矮苔草（Carex humilis）四種苔草均能安全越冬，在這4種苔草中，耐寒性最強的為披針葉苔草，最弱的為白穎苔草。蕭運峰等對青綠苔草進行了越冬觀察，發(fā)現(xiàn)其地下芽在冬季極端低溫－26℃下也能順利越冬［10］。通過模糊隸屬函數(shù)法對嶗峪苔草（Carex giraldiana）、青綠苔草以及青綠苔草變種（Carex glauca var.）3種苔草進行耐寒性分析，得出3種苔草的耐寒性大小為嶗峪苔草gt;青綠苔草gt;青綠苔草變種［11］。上述研究表明苔草屬植物具有較強的耐寒能力，此外，通過探究青綠苔草在不同濃度鹽脅迫下的生長發(fā)育特性，任智新等發(fā)現(xiàn)青綠苔草可在低鹽或短時間高鹽環(huán)境內生長［12］。對盆栽青綠苔草采用不同處理的灌溉方式，表明青綠苔草具有較強的耐旱性［13］。Jiang對不同干旱和缺磷環(huán)境下青綠苔草進行生物量和生理指標的分析，表明青綠苔草能在低磷和中度干旱條件下生長良好［14］。同時，多倍體植株由于基因組數(shù)量的加倍，植株在形態(tài)、生理、生化等方面發(fā)生較大變化，通常表現(xiàn)為植株明顯變大變壯，葉色加深，光合酶含量增多等，此外，多倍體植物對外界環(huán)境的耐受力大多增強［15］。但是，目前有關多倍體青綠苔草耐寒性方面的研究少見報道。

因此，為揭示四倍體青綠苔草耐寒機理，本研究以獲得的四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14作為試驗材料，同時以二倍體青綠苔草作為對照（CK），對葉綠素含量、葉片相對含水量、抗氧化酶活性、細胞膜透性、滲透調節(jié)物質等生理指標進行研究，旨在為四倍體青綠苔草株系篩選及推廣應用提供理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

試驗材料采用前期獲得的‘四季’青綠苔草（Carex breviculmis‘siji’）同源四倍體株系4（S-4）、株系8（S-8）、株系14（S-14）和二倍體植株（CK）組培苗，均由北京市農林科學院草業(yè)花卉與景觀生態(tài)研究所提供［16］。

1.2" 試驗方法與設計

在同等條件下煉苗30 d后，將生長發(fā)育相似的二倍體和四倍體各株系青綠苔草于2023年4月移植于北京市昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)國家精準農業(yè)研究示范基地，每一個處理組栽植15株，隨后每隔1個月除草1次。考慮到青綠苔草最佳觀賞期在每年4月—11月，因此本試驗于2023年10月10日開始，2023年11月10日結束，試驗期間平均氣溫11.16℃，最高溫度25.92℃，最低溫度－5.08℃，每間隔15 d取樣一次，共取樣3次，每個處理從長勢一致的8株苔草上混合取樣，取樣后用冰盒保鮮帶回進行生理指標測定，其中葉綠素含量和葉片含水量立即測定。剩余樣品經(jīng)液氮速凍后放-80℃冰箱保存待測。

1.3" 測定指標與方法

1.3.1" 生理指標" 葉綠素含量（Chlorophyll content，CHL）、可溶性蛋白（Soluble protein，SP）含量測定參考李合生［17］的方法，葉片相對含水量（Relative water content，RWC）測定參考鄒琦［18］的方法，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性、過氧化氫酶（Catelase，CAT）活性、可溶性糖（Soluble sugar，SS）含量測定參考高俊山［19］的方法，各指標數(shù)據(jù)均重復測定4次。

1.3.2" 耐寒性評價" 采用隸屬函數(shù)法對兩種倍性青綠苔草的耐寒性進行綜合評價。首先通過主成分分析轉換待評價生理指標，以D值綜合評價各倍性青綠苔草的耐寒性，計算公式如下［20］：

模糊隸屬函數(shù)的計算公式為：

U（Xj）=Xi-XminXmax-Xmin

反隸屬函數(shù)計算公式為：

U（Xj）=1-Xi-XminXmax-Xmin

式中，Xi為指標測定值，Xmin，Xmax為所有參試材料某一指標的最小值和最大值。若某一指標與抗寒性負相關，則用反隸屬函數(shù)進行轉換。

各綜合指標權重的計算公式為：

Wj=Pj/∑nj=1Pj，j=1，2，3，4…n

綜合耐寒性評價計算公式為：

D=∑nj=1（U（Xj）×Wj），" j=1，2，3，…n

式中，Wj表示第j個綜合指標在所有指標中的重要程度（即權重），Pj為各材料第j個綜合指標的貢獻率，D表示各材料在低溫脅迫下由綜合指標評價所得的耐寒性綜合評價值。

1.4" 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

使用Excel 2019進行數(shù)據(jù)分析與整理，SPSS 26.0進行方差分析、顯著性檢驗和主成分分析，Origin 2022進行繪圖。

2" 結果與分析

2.1" 低溫脅迫對青綠苔草葉片相對含水量的影響

由圖1可知，青綠苔草葉片相對含水量隨低溫時間延長呈下降趨勢，與第0 d相比，低溫脅迫30 d后，四倍體青綠苔草株系8葉片相對含水量下降最快，達11.2%，而二倍體青綠苔草葉片相對含水量下降最慢，為7.17%，四倍體青綠苔草株系4和14葉片相對含水量下降幅度相當，分別為9.04%，9.96%。在低溫脅迫各處理時間段，四倍體青綠苔草各株系之間葉片相對含水量無顯著差異，在低溫脅迫第0 d和第15 d，四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14與二倍體植株差異顯著（P＜0.05）。在脅迫第30 d，青綠苔草二倍體、四倍體株系4、株系8、株系14葉片相對含水量降幅最大，分別較第15 d下降了5.45%，7.15%，10.01%和9.87%。此外，第30 d時四倍體青綠苔草各株系相對含水量與對照組均無顯著差異。在整個試驗期間，青綠苔草四倍體各株系葉片相對含水量均高于二倍體青綠苔草。

2.2" 低溫脅迫對青綠苔草葉綠素含量的影響

由圖2可知，隨著溫度降低，四倍體青綠苔草各株系葉綠素含量均呈下降趨勢，其中，四倍體青綠苔草株系14葉綠素含量顯著高于CK和四倍體青綠苔草株系4、株系8（P＜0.05）。脅迫第0 d時，四倍體青綠苔草株系14葉綠素含量最高，為1.54 mg·g-1，而四倍體青綠苔草株系4葉綠素含量最低，為1.10 mg·g-1，脅迫第30 d時，株系14葉綠素含量仍最高，為1.06 mg·g-1，四倍體青綠苔草株系4葉綠素含量仍最低，為0.87 mg·g-1。二倍體和四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14葉片中葉綠素含量在30 d內分別下降30.32%，21.30%，17.0%，31.61%，其中低溫脅迫第0～15 d時，二倍體苔草葉綠素含量下降最快，達26.61%，第15～30 d時，四倍體青綠苔草株系4葉綠素含量下降最快，達17.98%。

2.3" 低溫脅迫對青綠苔草丙二醛含量的影響

由圖3可知，四倍體青綠苔草株系4、株系8葉片丙二醛含量隨低溫脅迫時間的增加而增加，四倍體青綠苔草株系14丙二醛含量則隨著脅迫時間增加而減少，二倍體青綠苔草丙二醛含量隨脅迫時間呈先增后減的趨勢，其中在脅迫0 d時四倍體青綠苔草株系14顯著高于對照組（P＜0.05），但脅迫30 d時，兩者丙二醛含量無明顯差異，表明四倍體青綠苔草能通過啟動自身抗寒性機制，平衡低溫給其葉片帶來的膜損傷。在脅迫前15 d，四倍體青綠苔草株系4丙二醛含量增幅最大，達11.61%；在脅迫后15 d，四倍體青綠苔草株系8丙二醛含量增幅最大，達9.24%。此外，第30 d時，二倍體青綠苔草、四倍體青綠苔草株系4、株系8分別較第0 d時的丙二醛含量增加了6.88 nmol·g-1，38.61 nmol·g-1，30.1 nmol·g-1，而四倍體青綠苔草株系14則較第0 d時下降了38.27 nmol·g-1。

2.4" 低溫脅迫對青綠苔草抗氧化酶活性的影響

2.4.1" 低溫脅迫對青綠苔草超氧化物歧化酶活性的影響" 由圖4可知，隨低溫脅迫時間的延長，二倍體青綠苔草和四倍體青綠苔草株系8、株系14抗氧化物歧化酶活性整體呈先上升后下降的趨勢，四倍體青綠苔草株系4超氧化物歧化酶活性呈先下降后輕微上升的趨勢。在試驗30 d時，二倍體青綠苔草超氧化物歧化酶活性較第0 d增加84.44 U·g-1，在0～15 d時，四倍體青綠苔草株系8、株系14超氧化物歧化酶活性增幅分別為12.79%，4.54%，其中第15 d時，四倍體青綠苔草株系8在所有處理組中超氧化物歧化酶活性最強，為859.69 U·g-1。在脅迫第0 d時，四倍體青綠苔草各株系之間超氧化物歧化酶活性均無顯著差異，但四倍體青綠苔草各株系超氧化物歧化酶活性均顯著高于二倍體青綠苔草（P＜0.05）；在脅迫第30 d時，各處理組之間均無顯著差異，但四倍體青綠苔草各株系超氧化物歧化酶活性均高于對照組，其中四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14超氧化物歧化酶活性分別高于對照組8.22%，9.09%，8.47%。

2.4.2" 低溫脅迫對青綠苔草過氧化氫酶活性的影響" 由圖5可知，四倍體青綠苔草3個株系過氧化氫酶活性隨著低溫時間的增加而增加，且在第15～30 d時，四倍體青綠苔草各株系過氧化氫酶活性均顯著高于二倍體青綠苔草（P＜0.05），其中第30 d時，四倍體青綠苔草株系4、株系8，株系14的過氧化氫酶活性均為試驗期間最高值，分別為58.10 U·g-1，56.26 U·g-1，59.87 U·g-1，而二倍體青綠苔草葉片過氧化氫酶活性則隨低溫時間增加呈先下降后輕微上升的趨勢，其峰值出現(xiàn)在第0 d，為61.80 U·g-1。至低溫脅迫結束時（第30 d），四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14葉片過氧化氫酶活性分別較脅迫前增加22.71%，20.65%，26.92%，而二倍體青綠苔草過氧化氫酶活性則較脅迫前降低42.77%。

2.5" 低溫脅迫對青綠苔草滲透調節(jié)物質含量的影響

2.5.1" 低溫脅迫對青綠苔草可溶性糖含量的影響" 由圖6可知，在低溫脅迫下，兩種倍性青綠苔草可溶性糖含量均呈上升趨勢，其中，四倍體青綠苔草株系4可溶性糖含量在整個試驗期間均顯著高于二倍體青綠苔草（P＜0.05）。此外，低溫脅迫期間四倍體青綠苔草各株系葉片可溶性糖含量始終高于二倍體青綠苔草，第30 d時，四倍體青綠苔草株系8可溶性糖含量顯著高于其他處理組（P＜0.05），其可溶性糖含量為78.03 mg·g-1。在低溫試驗期間，四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14可溶性糖含量分別增長了46.09%，98.37%，72.22%，而二倍體青綠苔草可溶性糖含量則增長了73.02%，其中所有處理組均在第15～30 d時可溶性糖含量增幅最快，第30 d時對照組、四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14分別較第15 d增長54.56%，34.73%，64.49%，42.84%。在第30 d時，四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14可溶性糖含量分別較二倍體苔草高13.57%，39.53%，26.30%。

2.5.2" 低溫脅迫對青綠苔草可溶性蛋白含量的影響" 由圖7可知，在低溫脅迫下，四倍體青綠苔草各株系可溶性蛋白含量隨溫度降低呈上升趨勢，而二倍體青綠苔草可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢，其中二倍體青綠苔草可溶性蛋白含量峰值出現(xiàn)在第15 d，為10.93 mg·g-1，四倍體株系4、株系8、株系14可溶性蛋白含量峰值均出現(xiàn)在第30 d，分別為13.30 mg·g-1，11.30 mg·g-1，13.07 mg·g-1。第0 d和第30 d時，四倍體青綠苔草各株系可溶性蛋白含量均顯著高于對照組（P＜0.05），在第15 d時，各處理組之間差異不顯著。其中第30 d時，四倍體青綠苔草株系4、株系8、株系14可溶性蛋白含量與對照組相比增加了97.97%，68.24%，94.56%。此外，在第15～30 d時，四倍體青綠苔草株系4、株系14葉片可溶性蛋白含量增幅最快，分別較第15 d增加23.02%，28.34%。

2.6" 低溫脅迫下各指標主成分分析

對不同天數(shù)低溫處理下的青綠苔草各指標進行主成分分析（表1），共得到2個主成分因子，其中主因子1和主因子2的特征值為2.35和2.14，分別具有55.58%，30.30%的貢獻率，累計貢獻率為85.88%。在主成分因子1中，系數(shù)較大的為超氧化物歧化酶（0.500 4）、過氧化氫酶（0.490 4）、可溶性蛋白（0.489 8），最小的為葉綠素（0.021 2），在主成分因子2中，系數(shù)較大的為葉綠素（0.686 0）、相對含水量（0.460 4）、丙二醛（0.418 5），最小的為可溶性蛋白（0.009 9）。根據(jù)主成分分析所得出總方差解釋和成分矩陣，計算各指標權重，結果為相對含水量（16.47%）gt;過氧化氫酶（15.90%）gt;可溶性糖（15.84%）gt;超氧化物歧化酶（15.63%）gt;可溶性蛋白（14.07%）gt;葉綠素（11.23%）gt;丙二醛（10.86%）。

2.7" 兩種倍性青綠苔草耐寒性評價

采用隸屬函數(shù)法對二倍體和四倍體青綠苔草各株系的抗寒相關生理指標進行綜合分析評價（表2），根據(jù)表2中綜合抗寒評價值（D值）的大小，四倍體青綠苔草各株系抗寒性由強到弱依次為四倍體青綠苔草株系14gt;四倍體青綠苔草株系8gt;四倍體青綠苔草株系4gt;二倍體青綠苔草。由此說明，經(jīng)加倍處理獲得的四倍體青綠苔草3個株系，其抗寒能力均強于二倍體青綠苔草。

3" 討論

植物受到低溫脅迫時，其生理指標變化錯綜復雜。低溫脅迫會導致植物葉片氣孔張開或閉合，進而影響植物對CO2的吸收［21］，而葉綠素含量與植物光合作用緊密相關，因此植物在面臨低溫脅迫時葉綠素結構首先會遭到破壞［22］，進而導致植物葉綠素含量的下降，因此葉綠素含量已成為衡量植物抗逆的重要指標之一［23］。本研究結果表明，四倍體青綠苔草株系14葉綠素含量在整個低溫脅迫試驗期間均顯著高于二倍體青綠苔草（P＜0.05），且在試驗前15 d時二倍體青綠苔草葉綠素含量在各處理組中下降速率最快。盡管四倍體青綠苔草株系4和株系8葉綠素含量低于二倍體青綠苔草，但其隨著低溫時間延長葉綠素含量的降解速度遠小于二倍體青綠苔草。王園園等［24］對不同倍性雜交蘭（Cymbidium hybrid）進行低溫處理，結果顯示二倍體雜交蘭的葉綠素降解速率遠高于四倍體雜交蘭，本研究與其結果一致。此外，葉綠素含量與植物含水量關系密切［25］，二倍體和四倍體青綠苔草各株系葉片相對含水量隨溫度降低也隨之降低，但下降幅度大不相同，其中，四倍體青綠苔草各株系RWC下降幅度較大，二倍體青綠苔草RWC下降幅度較小，這表明四倍體青綠苔草可通過降低組織含水量，以此來減少因低溫導致的細胞結冰帶來的傷害，因此推測四倍體青綠苔草比二倍體苔草具有更強的抗寒能力。

丙二醛作為一種細胞毒性物質，是植物體內活性氧自由基過量時產生的一種膜脂過氧化產物［26］，其含量的高低與細胞膜受傷害的程度正相關［27］。本試驗中，四倍體青綠苔草株系4、株系8葉片MDA含量隨低溫時間延長而增加，說明低溫對四倍體青綠苔草的細胞膜透性造成了影響，這與葉艷然等［28］對泰山4種苔草屬植物進行耐寒性評價的研究結果一致。此外，王冠群等［29］通過研究自然降溫對6種花色的德國鳶尾（Iris germanica）耐寒性差異，發(fā)現(xiàn)德國鳶尾MDA含量隨溫度降低呈現(xiàn)先增后降的趨勢。本試驗中，二倍體青綠苔草和四倍體青綠苔草株系14葉片MDA含量也呈現(xiàn)先增后降的趨勢，陳虎等［30］對低溫脅迫后的龍眼（Dimocarpus longan）進行生理指標測定發(fā)現(xiàn)，龍眼MDA含量先升高后降低，本研究結果與其相同。呈現(xiàn)這一趨勢的原因可能是低溫脅迫后期SOD活性增強、可溶性糖含量增加從而降低了植物細胞膜膜脂過氧化程度，導致后期二倍體和四倍體青綠苔草株系14的MDA含量降低。

抗氧化酶系統(tǒng)是植物處于逆境時最重要的應激系統(tǒng)，其中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）可清除過量自由基，分解逆境脅迫產生的H2O2，幫助植物度過逆境［31］。其中，SOD是催化O-2轉化為H2O2的第一道防線，POD將H2O2轉化為H2O［32］。研究表明耐寒性強的植物，在低溫環(huán)境下抗氧化酶仍會表現(xiàn)較高活性，以此來清除植物細胞內的活化氧自由基，從而抵御外界低溫［33］。本研究結果顯示，四倍體青綠苔草株系8、株系14葉片SOD活性呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，類似地，姜慧通過研究不同品系香櫞（Citrus medica）耐寒性差異，結果表明，SOD活性隨溫度降低呈現(xiàn)先上升而后下降的趨勢［34］，造成SOD活性變化的原因不僅與植物自身耐寒能力有關，還可能與逆境脅迫程度和時間有關［35］。王雅美的研究表明，四倍體不結球白菜（Brassica campestris）抗氧化酶活性高于二倍體［36］。趙喜亭通過分析五倍體和同源十倍體‘懷白’菊（Chrysanthemum morifolium ‘Huaibai’）耐寒性差異，發(fā)現(xiàn)同源十倍體‘懷白’菊株系葉片中超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性的降幅均小于五倍體對照株系［37］。此外，本試驗低溫脅迫第30 d時四倍體青綠苔草3個株系的CAT含量明顯高于第0 d，并且顯著高于二倍體青綠苔草（P＜0.05），說明四倍體青綠苔草植株比其二倍體植株耐低溫傷害能力更強，而二倍體青綠苔草葉片的CAT活性則是隨著脅迫時間逐漸減少，造成這一結果的原因可能是低溫脅迫程度已經(jīng)超過二倍體苔草所能承受的耐寒能力。

可溶性糖和可溶性蛋白作為植物重要的滲透調節(jié)物質，其含量可以反映植物抗逆性［38］，當植物抵御低溫時，體內淀粉等大分子物質和光合產物會分解成可溶性糖［39］，可溶性糖具有防脫水作用，可溶性蛋白具有強親水膠體性，兩者都可以增強細胞的持水力，而二者的滲透調節(jié)作用又可以降低細胞水勢［40］。本試驗結果表明，四倍體青綠苔草各株系可溶性糖（SS）含量和可溶性蛋白（SP）含量均呈上升趨勢，二倍體青綠苔草SS含量呈上升趨勢，而SP含量呈先上升后降低的趨勢，造成這一結果可能是由于二倍體苔草的滲透調節(jié)系統(tǒng)遭到了低溫破壞，導致合成SP相關的酶活性降低。這與趙通等［41］鑒定8種扁桃（Amygdlus communis）的耐寒性研究結果一致，同時四倍體青綠苔草各株系SS含量均顯著高于二倍體青綠苔草（P＜0.05），低溫第30 d時二倍體青綠苔草葉片的SP含量顯著低于四倍體青綠苔草各株系（P＜0.05），說明四倍體青綠苔草3個株系耐寒能力可能強于二倍體青綠苔草。

由上述結果可知，面臨低溫脅迫時植物的生理生化反應千變萬化，單從一個指標判定植物耐寒性是片面的，而隸屬函數(shù)通過得到各個指標的完整信息，反映該指標與抗寒性的相關程度，其結果更加客觀和具體［42］。因此，本試驗驗采用隸屬函數(shù)法對二倍體和四倍體青綠苔草3個株系進行耐寒性評價，結果表明，耐寒性從高到低依次是四倍體青綠苔草株系14、四倍體青綠苔草株系8、四倍體青綠苔草株系4、二倍體青綠苔草，可見多倍體植株由于染色體和遺傳物質加倍進而提高了植物的遺傳多樣性，從而提高了對逆境的耐受性［44］。

4" 結論

綜上所述，通過研究四倍體青綠苔草對低溫的生理響應及耐寒評價，探討了四倍體青綠苔草在低溫脅迫下的生理耐寒機制。通過主成分分析法結果表明，7個生理指標對青綠苔草耐寒性的貢獻度依次為相對含水量gt;葉綠素含量gt;丙二醛含量gt;超氧化物歧化酶活性gt;過氧化氫酶活性gt;可溶性糖含量gt;可溶性蛋白含量。對生理指標進行隸屬函數(shù)分析表明耐寒性強弱依次是四倍體青綠苔草株系14gt;四倍體青綠苔草株系8gt;四倍體青綠苔草株系4gt;二倍體青綠苔草，加倍后的青綠苔草通過抑制葉綠素含量的降低、提高滲透調節(jié)物質含量和加強抗氧化酶活性來提高耐寒性，由此可見四倍體青綠苔草耐寒性強于二倍體青綠苔草，其中四倍體青綠苔草株系14耐寒力最強。

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（責任編輯" 閔芝智）