大果櫸對不同低溫的生理響應

　　摘要：以大果櫸葉片為試驗材料，分別在-5、-10、-15、-20℃下進行低溫處理，測定不同低溫條件下大果櫸葉片的丙二醛含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性，研究大果櫸對不同低溫的生理響應。結果表明，大果櫸對于不同低溫的生理響應存在差異，隨著溫度的降低，丙二醛含量逐漸增加，但在-15℃之后略有下降;可溶性蛋白和可溶性糖含量整體呈下降趨勢，變化幅度和趨勢受溫度影響;超氧化物歧化酶活性整體呈先升高后下降的趨勢，其活性在-15℃后大幅降低。-15℃可能是大果櫸葉片的最低忍受溫度，低于此溫度后大果櫸葉片將無法正常生長代謝。

　　本文源自山西農業科學,2020,48(10):1599-1601.《山西農業科學》(月刊)創刊于1961年，由山西省農業科學院主辦。主要刊載生物技術、遺傳育種、耕作栽培、生理生化、資源與環境、植物保護、貯藏加工、畜牧獸醫等學科的研究報告、學術論文及綜合述評等。

　　大果櫸(Zelkovasinica)又名小葉櫸、圓齒雞油樹、抱樹，榆科(Ulmaceae)櫸屬(Zelkova)，是我國特有樹種[1]。其常生于海拔800～2500m地帶之山谷、溪旁及較濕潤的山坡疏林中，主要分布在山西南部、甘肅、陜西、四川北部、湖北西北部、河南和河北等地。大果櫸根系發達，耐干旱瘠薄，萌蘗性強，同時樹形優美，冠幅大，季相變化十分明顯，是良好的園林綠化樹種[2]。大果櫸在山西境內主要分布于太谷及南部地區，北部地區鮮有分布。為了擴大大果櫸的栽培面積，豐富山西北部園林綠化的景觀效果，深入了解其生長發育特性，加強對大果櫸的過冬防護與管理，研究大果櫸的抗寒性就變得很有必要。目前國內外學者的研究表明，大果櫸當年生實生苗生長較快，對大果櫸1年生實生苗進行平茬，可以促進苗木生長。3年生的大果櫸實生苗可以在太谷地區安全越冬[3]。

　　低溫會影響植物生長代謝、生理特性等[4]。在低溫條件下，植物的生物膜系統會受到傷害，導致其膜透性增加，電解質外滲。此外，植物受到低溫脅迫時，會影響植物體內細胞的生長代謝平衡。引起凍害的低溫脅迫在植株整個生長發育過程中均能造成不利的影響，如影響植物的細胞膜系統，植物的光合作用、呼吸作用，植物的激素含量，酶的活性等[5]，從而使植物生長發育受損，因此，生理指標成為評價植物抗寒性的重要指標。

　　本試驗通過對不同溫度處理下的大果櫸葉片進行丙二醛含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性的測定，從而分析大果櫸對不同低溫的生理響應，以期進一步了解大果櫸的抗寒特性，為大果櫸的栽培及推廣提供理論支持。

　　1、材料和方法

　　1.1試驗材料

　　試驗以引種在山西農業大學林學院苗圃的大果櫸葉片為研究材料。

　　1.2試驗方法

　　試驗于2019年11月在山西農業大學林學院實驗室進行。將2019年11月采集的大果櫸葉片裝入保鮮袋迅速帶回實驗室，分為4組后分別放入-5、-10、-15、-20℃的低溫冰箱中，低溫恒溫處理12h，之后取出放入4℃的冰箱中解凍12h，采用硫代巴比妥酸比色法(TBA)測定其丙二醛(MDA)含量，采用G-250考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用氮藍四唑法(NBT)測定超氧化物歧化酶(SOD)活性[6,7]。每組重復3次。

　　1.3數據分析

　　數據采用SPSS25.0進行統計分析，并采用Excel2010作圖。

　　2、結果與分析

　　2.1低溫脅迫對大果櫸MDA含量的影響

　　由圖1可知，隨著處理溫度的降低，丙二醛含量整體呈現上升的趨勢，在-15℃時，丙二醛含量達到最大，-20℃時丙二醛含量較-5℃時仍增加，但低于-15℃時丙二醛含量。這說明在低溫脅迫下，丙二醛含量與溫度呈負相關，隨著溫度的降低，大果櫸所受到的傷害越大。

　　2.2低溫脅迫對大果櫸可溶性蛋白含量的影響

　　由圖2可知，隨著處理溫度的降低，可溶性蛋白含量呈降低趨勢。可溶性蛋白含量在-15℃時達到最低，繼續降低處理溫度到-20℃時，可溶性蛋白含量較-15℃時略有回升但仍低于-5℃。說明在持續的低溫處理后，大果櫸細胞結構逐漸被破壞，自身產生調節物質的能力大幅下降。

　　2.3低溫脅迫對大果櫸可溶性糖含量的影響

　　由圖3可知，隨著處理溫度的降低，可溶性糖含量整體呈下降趨勢，變化幅度在不同溫度區間有所差異，-5～-15℃較-15～-20℃的變化幅度更加明顯，這表明在溫度逐漸降低后，大果櫸的抵抗能力越來越弱，溫度低于-15℃后基本已超出了大果櫸細胞的耐受范圍。

　　2.4低溫脅迫對大果櫸SOD活性的影響

　　由圖4可知，隨著處理溫度的降低，SOD活性呈現動態變化，在-15℃時，SOD活性最高，-15℃之后，SOD活性又迅速降低，在-20℃時，SOD活性最低。說明在逆境環境到來時，大果櫸啟動了細胞內的代謝保護機制，SOD活性增加，從而維持了正常的代謝，但是當外界低溫超過自身承受能力后，就會對植物產生很大的影響。

　　3、結論與討論

　　丙二醛含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性都與植物的抗寒性有很大的關系。本研究對不同低溫脅迫所產生的生理響應結果發現，在MDA含量測定中，隨著溫度降低，MDA含量整體呈升高趨勢[8]。MDA是膜脂過氧化作用的分解產物，植物在受到逆境脅迫時，細胞膜會受到傷害，同時植物體內的正常代謝也會受到擾亂[9]。當溫度降低時，植物受到傷害，細胞內發生膜脂過氧化作用，生成分解產物，使MDA含量升高[10];到達一定溫度后，由于植物大部分細胞已失去生活力，喪失了生理功能，使得MDA含量有所下降，但其含量仍比溫度較高時所產生的MDA含量高。這與陳博等[11]對大果櫸枝條的研究結果相一致?？扇苄缘鞍?、可溶性糖含量是反映植物抗寒性的一種重要生理指標，植物在遭受低溫脅迫時能產生調節物質，從而使細胞內電解平衡，幫助植物體抵御寒冷，使它們能更好地適應低溫環境[12]。一般來說，在植物遭受低溫時，可溶性蛋白和可溶性糖含量會在一定限度內增加，以提高其抗寒能力，但當其到達一定條件后開始減少[13]。在本試驗中，可溶性蛋白和可溶性糖含量整體呈減少趨勢，可能是由于太谷地區11月的最低溫度在0℃左右，在0～-5℃期間，此時大果櫸已處于低溫環境中，細胞會對逆境產生抵抗作用，為了抵御寒冷，短時間內產生了許多滲透調節物質，使可溶性蛋白含量和可溶性糖含量增加[14]，但是之后在-5～-20℃，大果櫸因遭受持續的顯著低溫傷害后，細胞超出耐受范圍，導致細胞結構被破壞，植物機體內的生理代謝受到影響，因此，可溶性蛋白和可溶性糖含量大幅度下降。這與趙彩霞等[14,15]對油菜和馬尾松的研究結果一致。SOD與植物的抗寒性也密切相關，它是最重要的清除氧自由基酶之一，其作用是清除細胞內因低溫等逆境脅迫產生的超氧自由基，同時產生歧化性產物H2O2，從而能夠抵消或消除掉植物在逆境生長時所產生的各種有害物質[16]。在SOD活性測定中，隨著溫度降低，酶活性呈先升高后降低，是由于一開始植物在逆境中受到刺激引起植物自身產生應激表現，溫度進一步降低，到達植物臨界溫度后，超過了植物體自身調節能力所承受的限制，導致細胞受損，酶活性降低[17,18]。這與唐麗等[18]對菲油果的研究一致。

　　本研究結果表明，隨著溫度降低，大果櫸的丙二醛含量逐漸增加，在-15℃時達到最大，之后隨著溫度繼續降低導致細胞結構被破壞，丙二醛含量略有下降;可溶性蛋白含量逐漸降低，在-15℃時達到最低，之后有所回升;可溶性糖含量不斷降低，在-15℃后緩慢降低;超氧化物歧化酶活性一開始變化幅度很小，之后迅速升高，在-15℃時達到最大后又迅速大幅降低。綜合分析可推斷，大果櫸在-15℃的多種生理指標發生了特殊變化，因此，-15℃可能是大果櫸葉片的最低忍受溫度，在低于此溫度的環境中，大果櫸葉片將無法進行正常的生長代謝。為了改善大果櫸在寒冷地區栽培，提高其園林綠化效果，當溫度低于-15℃時需要進行保護。大果櫸自身的抗寒機制是十分復雜的，低溫環境下其他生理指標的變化情況還需要做進一步研究。

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