低温胁迫下佛手半致死温度测定和抗寒性分析

园 艺 学 报 2009, 36 (1) : 81 - 86 日 期 : 2008 - 05 - 09; 修 回 日 期 : 2008 - 12 - 10基 金 项 目 : 浙 江 省 自 然 科 学 基 金 项 目 ( ; 浙 江 省 新 苗 人 才 计 划 项 目 (2007 0579282282346低 温 胁 迫 下 佛 手 半 致 死 温 度 测 定 和 抗 寒 性 分 析郭 卫 东 3 , 张 真 真 , 蒋 小 韦 , 陈 民 管 , 郑 建 树 , 陈 文 荣(浙 江 师 范 大 学 生 化 学 院 , 浙 江 金 华 321004)摘 要 : 以 青 皮 和 矮 化 佛 手 (C m 为 试 材 , 测 定 不 同 低 温处 理 24 片 的 电 解 质 外 渗 率 (, 计 算 半 致 死 温 度 ( ; 在 半 致 死 温 度 下 设 置 不 同 处 理 时 间 ,测 定 超 氧 化 歧 化 酶 ( 活 性 、 游 离 脯 氨 酸 ( 和 丙 二 醛 ( 含 量 , 进 行 抗 寒 性 分 析 。结 果 表 明 : 佛 手 度 降 低 及 处 理 时 间 延 长 呈 “ S” 型 上 升 , 4 - 5 之 间 ; 在 随着 处 理 时 间 的 延 长 呈 先 上 升 后 下 降 的 趋 势 , 逐 渐 上 升 ; 12 24 手 在 发 生 的 临 界 时 间 。关 键 词 : 佛 手 ; 电 解 质 外 渗 率 ; 半 致 死 温 度 ; 超 氧 化 歧 化 酶 ; 游 离 脯 氨 酸 ; 丙 二 醛中 图 分 类 号 : S 686; S 666 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 05132353X (2009) 0120081206l C m sa em va he J J 21004, of of C m ed Q i A to in of p a of 4 h. p a EC of 2 4 5 . OD at of ro of 12- 24 to be a . m C m sa p (C m sa 是 我 国 和 东 南 亚 地 区 特 有 的 柑 橘 属 植 物 , 果 实 形 状奇 特 , 果 端 开 裂 成 指 状 或 拳 状 , 具 有 较 高 的 观 赏 和 药 用 价 值 。 在 我 国 , 佛 手 的 栽 培 地 主 要 分 布 在 浙江 、 广 东 、 广 西 、 四 川 、 福 建 等 地 , 其 中 浙 江 栽 培 的 佛 手 与 广 东 等 地 有 较 大 差 异 , 具 有 树 体 较 矮 小 ,栽 培 管 理 方 便 等 特 点 , 适 宜 制 作 观 赏 盆 景 (周 春 丽 和 郭 卫 东 , 2005)。 但 佛 手 的 抗 寒 力 较 差 , 在 亚 热园 艺 学 报 36卷带 及 以 北 地 区 栽 培 时 冬 季 需 要 设 施 保 护 , 增 加 了 生 产 成 本 , 同 时 也 影 响 了 佛 手 的 品 质 和 产 量 (陈 秉初 和 申 屠 文 月 , 2003)。 由 于 佛 手 特 有 区 域 的 限 制 , 国 内 外 对 其 抗 寒 性 研 究 还 相 当 匮 乏 。 因 此 , 探 讨佛 手 的 抗 寒 胁 迫 生 理 , 寻 找 提 高 抗 寒 性 的 新 途 径 , 对 于 进 一 步 开 发 利 用 我 国 特 有 的 观 赏 植 物 资 源 具 有重 要 意 义 。本 研 究 中 以 浙 江 金 华 地 区 主 栽 佛 手 品 种 青 皮 和 经 137 线 辐 射 诱 变 产 生 的 佛 手 新 株 系 矮 化 (郭 卫 东 等 , 2006) 为 试 材 , 研 究 低 温 胁 迫 下 电 解 质 外 渗 率 (的 变 化 , 配 合 , 测 定 其 半 致 死 温 度 ( , 并 通 过 分 析 佛 手 在 低 温 胁 迫 下 、 等 生 理指 标 的 变 化 , 对 其 抗 寒 性 进 行 评 价 。1 材 料 与 方 法111 试 验 材 料试 验 于 2007年 9 10月 在 浙 江 师 范 大 学 进 行 。 从 浙 江 师 范 大 学 佛 手 实 验 基 地 浙 江 锦 林 佛 手有 限 公 司 选 取 长 势 一 致 的 两 年 生 青 皮 和 矮 化 佛 手 盆 栽 苗 , 在 人 工 气 候 室 进 行 预 培 养 及 抗 寒锻 炼 。参 照 刘 祖 祺 等 (1990) 的 方 法 , 预 培 养 温 度 为 20 (夜 ) /28 (昼 ) , 光 照 每 天 14 h, 光 照强 度 100 m - 2 , 相 对 湿 度 75% , 定 期 浇 水 ; 预 培 养 3周 后 在 2 温 度 缓 慢 降 至 4 进行 冷 锻 炼 7 d。112 低 温 处 理冷 锻 炼 后 每 个 品 种 随 机 取 3盆 移 入 自 动 控 温 冷 库 (宁 波 莱 福 公 司 制 造 ) , 温 度 分 别 设为 0、 - 1、 - 2、 - 3、 - 4、 - 5、 - 6、 - 7 , 处 理 24 h, 温 度 控 制 精 度 为 011 (用 水 银 温 度计 进 行 校 准 ) , 光 照 14 h, 相 对 湿 度 75%。 取 完 整 、 无 病 虫 害 的 当 年 生 春 夏 梢 自 顶 向 下 数 第 5 11叶位 的 7张 叶 片 用 于 分 析 测 定 , 3次 重 复 。根 据 朱 根 海 等 (1986) 有 关 组 织 半 致 死 温 度 的 计 算 方 法 , 配 合 , 计 算 出 佛 手 半 致 死温 度 ( , 半 致 死 温 度 ( 下 设 置 处 理 0、 12、 24、 36、 48、 60 , 进 行 生 理 生 化 分 析 。单 株 重 复 3次 。113 测 定 方 法电 解 质 外 渗 率 (的 测 定 参 考 张 志 良 (1990) 的 方 法 ; 超 氧 化 物 歧 化 酶 ( 活 性 测 定采 用 氮 蓝 四 唑 (光 化 还 原 法 ( R 1977) ; 丙 二 醛 ( 含 量 测 定参 考 刘 祖 祺 和 张 石 诚 (1994) 的 方 法 ; 游 离 脯 氨 酸 ( 含 量 的 测 定 参 照 萧 浪 涛 和 王 三 根 ( 2005)的 方 法 。2 结 果 与 分 析211 不 同 低 温 胁 迫 下 佛 手 电 解 质 外 渗 率 的 动 态 变 化在 0、 - 1、 - 2 低 温 胁 迫 下 两 个 佛 手 品 种 的 叶 片 基 本 正 常 。 - 4 胁 迫 下 多 数 叶 片 冻 伤 , 呈 现出 水 渍 状 、 下 垂 等 典 型 冻 伤 症 状 , 1 片 卷 曲 、 干 枯 。 - 5、 - 6、 - 7 下 全 部 叶 片 冻 伤 。低 温 处 理 24 青 皮 、 矮 化 佛 手 叶 片 的 电 解 质 外 渗 率 随 低 温 下 降 呈 “ S” 型 曲 线 变 化 (图 1) ,在 高 于 - 4 温 度 处 理 下 , 叶 片 的 电 解 质 外 渗 率 为 1517% 3513%。 - 4 处 理 下 , 青 皮 佛 手 叶 片 的电 解 质 外 渗 率 增 加 到 6315%、 矮 化 佛 手 增 加 到 4514% , - 5 处 理 下 青 皮 和 矮 化 佛 手 分 别 达 到8614%和 8412% , 温 度 低 至 - 6 - 7 时 , 变 化 趋 势 平 缓 。 形 态 上 观 察 到 的 佛 手 受 冻 情 况 与 电 解 质外 渗 率 的 变 化 趋 势 相 符 。28 1期 郭 卫 东 等 : 低 温 胁 迫 下 佛 手 半 致 死 温 度 测 定 和 抗 寒 性 分 析 图 1 不 同 低 温 处 理 24 手 叶 片 电 解 质 外 渗 率 变 化F 1 . m to d t 4 低 温 胁 迫 下 佛 手 半 致 死 温 度从 图 1可 以 看 出 , 在 相 同 处 理 时 间 里 , 青 皮 、 矮 化 佛 手 叶 片 的 电 解 质 外 渗 率 均 随 着 温 度 的 降 低 逐渐 增 大 , 呈 “ S” 型 上 升 。青 皮 佛 手 的 半 致 死 温 度 ( 为 - 4110 , 矮 化 佛 手 为 - 4149 (表 1)。 矮 化 佛 手 比 青 皮 佛手 139 , 说 明 矮 化 佛 手 抗 寒 力 比 青 皮 佛 手 强 。表 1 青 皮 佛 手 及 矮 化 佛 手 半 致 死 温 度 ( L l L i 温 度 / 方 程 度 死 温 度 ( / Q i - 7 0 y = - 2173 + 0167x 019547 - 4110矮 化 A 7 0 y = - 4185 + 1108x 019388 - 4149213 L 时 间 对 电 解 质 外 渗 率 的 影 响从 图 2看 出 , 在 随 着 处 理 时 间 逐 渐 延 长 , 叶 片 的 电 解 质 外 渗 率 逐 渐 增 加 , 变 化 曲 线 呈“ S” 型 , 处 理 12 24 化 显 著 , 青 皮 佛 手 由 1711%增 加 到 5912% , 矮 化 佛 手 由 1615%增 加 到4413% , 分 别 比 12 加 了 315倍 和 217倍 , 表 明 12 24 皮 佛 手 和 矮 化 佛 手 害 发生 的 临 界 时 间 。图 2 L 处 理 时 间 佛 手 叶 片 电 解 质 外 渗 率 变 化F 2 in ic . m w e of 艺 学 报 36卷214 L 时 间 对 的 影 响在 两 个 品 种 的 叶 片 的 变 化 规 律 基 本 一 致 , 呈 先 上 升 后 下 降 的 趋 势 , 并 在 24 加 到 最 大 值 (图 3)。 24 青 皮 佛 手 的 是 对 照 的 314倍 , 矮 化 佛 手 是 对 照 的 211倍 。两 个 品 种 的 在 24 加 幅 度 相 近 ; 处 理 长 于 24 青 皮 佛 手 下 降 的 幅 度 显 著 大 于 矮 化佛 手 。图 3 L 手 叶 片 变 化F 3 OD . m w e of L 时 间 对 的 影 响在 随 着 低 温 胁 迫 时 间 的 延 长 , 两 个 品 种 叶 片 的 总 体 呈 上 升 趋 势 (图 4) , 0 12 缓 慢 , 但 12 24 增 加 , 36 60 平 缓 。 60 化 佛 手 的 是 处 理 前 的 812倍 , 青 皮 佛 手 是 处 理 前 的 8倍 ; 矮 化 佛 手 的 及 其 增 加 幅 度 均 高 于 青 皮 佛 手 。图 4 L 手 叶 片 的 变 化F 4 in t of . m w e of 的 与 的 变 化 有 相 同 的 趋 势 , 也 是 随 着 低 温 胁 迫 时 间 的 延 长 而 不 断 上 升(图 5)。 但 相 反 的 是 在 低 温 胁 迫 的 各 个 时 间 , 青 皮 佛 手 及 其 增 加 幅 度 均 高 于 矮 化 佛 手 。 60 皮 佛 手 是 低 温 处 理 前 的 214倍 , 而 矮 化 佛 手 是 处 理 前 的 212倍 。48 1期 郭 卫 东 等 : 低 温 胁 迫 下 佛 手 半 致 死 温 度 测 定 和 抗 寒 性 分 析 图 5 L 手 叶 片 的 变 化F 5 in t DA . m w e of 讨 论半 致 死 温 度 ( 是 评 价 一 个 物 种 抗 寒 性 强 弱 比 较 准 确 的 指 标 (朱 根 海 等 , 1986; 罗 正 荣 和章 文 才 , 1994; 徐 康 等 , 2005)。 本 研 究 应 用 此 方 法 计 算 出 青 皮 、 矮 化 佛 手 的 为 - 4110 和 - 4149 , 并 推 算 出 佛 手 在 冷 害 发 生 的 临 界 时 间 为 12 24 h。 两 者 的 半 致 死 温 度 虽 然 相差 不 大 , 但 在 浙 江 中 部 地 区 冬 天 实 际 低 温 ( 0 - 2 ) 下 , 矮 化 佛 手 表 现 出 明 显 优 于 青 皮 佛 手 的 生长 势 及 更 强 的 抗 寒 性 , 深 入 研 究 其 抗 寒 机 制 将 有 助 于 解 决 佛 手 种 植 中 不 耐 寒 的 问 题 。当 植 物 受 到 低 温 胁 迫 时 , 自 由 基 积 累 过 多 , 就 会 伤 害 细 胞 ( 1969) , 导 致 膜脂 过 氧 化 , 降 低 (1976)。 本 研 究 中 发 现 , 在 随 着 低 温 胁 迫 时 间 的 延 长 , 两个 佛 手 品 种 叶 片 均 先 上 升 后 下 降 , 24 最 大 值 。 上 升 阶 段 可 能 是 由 于 低 温 胁 迫 处 理 初期 诱 导 增 加 , 有 助 于 清 除 低 温 造 成 的 细 胞 内 的 自 由 基 积 累 , 从 而 保 护 佛 手 的 细 胞 膜 系 统 ,提 高 了 佛 手 的 抗 寒 性 , 这 是 植 物 本 能 地 对 低 温 进 行 抵 御 的 机 制 。 但 是 随 着 低 温 胁 迫 时 间 的 延 长 , 低 温造 成 的 伤 害 最 终 打 破 了 体 内 的 代 谢 平 衡 , 酶 活 性 不 可 逆 转 的 下 降 , 清 除 自 由 基 的 能 力 下 降 , 动 态 平 衡失 调 , 表 现 出 伤 害 。 两 个 佛 手 品 种 增 加 幅 度 相 近 , 而 青 皮 佛 手 下 降 幅 度 显 著 大 于矮 化 佛 手 , 可 以 认 为 青 皮 佛 手 对 低 温 胁 迫 更 加 敏 感 。有 研 究 表 明 , 植 物 抗 寒 性 与 成 正 相 关 ( et , 1989) , 而 与 呈 负 相 关(刘 祖 祺 和 张 石 诚 , 1994)。 本 研 究 结 果 与 以 往 的 研 究 结 论 吻 合 , 均 随 着 低 温 胁 迫 时间 的 延 长 不 断 增 加 。 两 个 佛 手 品 种 相 比 较 而 言 , 在 相 同 低 温 处 理 下 矮 化 佛 手 叶 内 积 聚 的 于 青皮 佛 手 , 而 则 显 著 低 于 青 皮 佛 手 , 表 明 矮 化 佛 手 膜 脂 过 氧 化 程 度 低 于 青 皮 佛 手 , 具 有 强 于青 皮 佛 手 的 抗 寒 力 。本 研 究 中 、 的 结 果 以 及 半 致 死 温 度 ( 的 结 论 均 表 明 , 矮 化 佛 手具 有 强 于 青 皮 佛 手 的 抗 寒 力 ; 同 时 , 本 研 究 结 果 表 明 从 佛 手 半 致 死 温 度 ( 入 手 , 结 合 生 理 生 化指 标 评 价 佛 手 抗 寒 性 的 方 法 简 便 、 灵 敏 、 准 确 性 高 , 可 以 作 为 不 同 佛 手 品 种 抗 寒 性 比 较 和 抗 寒 品 种 选育 的 量 化 指 标 。 而 冷 害 临 界 时 间 的 确 定 为 今 后 研 究 佛 手 抗 寒 性 弱 的 分 子 机 理 提 供 了 合 适 的 处 理 时 间 。佛 手 作 为 我 国 特 有 的 种 质 资 源 , 探 讨 其 寒 胁 迫 生 理 , 对 于 今 后 研 究 佛 手 抗 寒 性 弱 的 分 子 机 理 , 寻 找 提高 佛 手 耐 寒 性 的 新 途 径 , 扩 大 佛 手 栽 培 适 应 区 域 和 进 一 步 开 发 利 用 这 一 植 物 资 源 都 具 有 重 要 作 用 。, S, . 1989. in of 188:58园 艺 学 报 36卷23 - 2003. on 16 ( 6) :774 - 776. ( 秉 初 , 申 屠 文 月 . 2003. 3个 金 华 佛 手 类 型 主 要 生 物 学 特 性 的 比 较 研 究 . 林 业 科 学 研 究 , 16 (6) : 774 - N, R K. 1977. I. in p 59: 309 - 2006. 37 m (1) : 31 - 33. ( 卫 东 , 路 梅 , 周 春 丽 , 范 琳 丽 , 潘 一 峰 . 2006. 佛 手 137 线 辐 射 效 应 研 究 . 浙 江 农 业 科 学 , (1) : 31 - 1994. on of 11 ( 2) :100 - 102. ( 正 荣 , 章 文 才 . 1994. 应 用 测 定 柑 桔 抗 冻 力 的 探 讨 . 果 树 科 学 , 11 (2) : 100 - 102.L 1990. of by 17 (3) : 197 - 202. ( 祖 祺 , 张 连 华 , 朱 培 仁 . 1990. 用 放 射 免 疫 法 分 析 柑 桔 抗 寒 锻 炼 中 游 离 和 结 合 态 脱 落 酸 的 变 化 . 园 艺 学 报 , 17 (3) : 197 - 202.L 1994. of 8 - 29. ( 祖 祺 , 张 石 诚 . 1994. 植 物 抗 性 生 理 学 . 北 京 : 中 国 农 业 出 版 社 : 8 - M, . 1969. An ic 24: 6049 - F. 1976. of id a , W 2005. 152 - 153. ( 浪 涛 , 王 三 根 . 2005. 植 物 生 理 学 试 验 技 术 . 北 京 : 中 国 农 业 出 版 社 : 152 - L 2005. of EC am . 32 (1) : 148 - 150. ( 康 , 夏 宜 平 , 徐 碧 玉 , 林 田 , 杨 霞 . 2005. 以 电 导 法 配 合 确 定 茶 梅 小 玫 瑰 的 抗 寒 性 . 园 艺 学 报 , 32 (1) :148 - 1990. H 268 - 271. ( 志 良 . 1990. 植 物