高溫脅迫下幾個灌木樹種的生理生化特性

劉 飛，劉世英，劉艷萍，曾 輝，王文君

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高溫脅迫下幾個灌木樹種的生理生化特性

劉 飛1，劉世英2，劉艷萍3，曾 輝4，王文君3

（1.河南省綠洲園林有限公司，鄭州 450008；2.濮陽市南樂縣林業(yè)局，河南 457400； 3.河南省林業(yè)科學(xué)研究院，鄭州 450008；4.河南投資集團(tuán)有限公司，鄭州 450008）

隨著“溫室效應(yīng)”的加劇，夏季高溫是影響植物生長發(fā)育的重要生態(tài)因子之一。利用人工氣候室控制溫度，對花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞4個灌木樹種進(jìn)行了高溫脅迫下的生理生化研究。結(jié)果表明：在高溫脅迫下，植物葉片受到明顯的破壞，隨著溫度的升高，葉片的相對電導(dǎo)率升高；脯氨酸含量也持續(xù)增加；而可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢。

灌木樹種；高溫脅迫；生理生化特性

植物在生長發(fā)育過程中往往會受到各種非生物因子的脅迫，其中溫度是影響植物生長的主要因子[1]。研究植物在高溫脅迫下的形態(tài)解剖、生理生化變化及其植物適應(yīng)高溫的機(jī)理，將有助于采取有效的措施來抵御高溫對植物的危害。試驗主要研究在高溫脅迫條件下，不同樹種的幾個生理生化指標(biāo)的變化規(guī)律，以期闡明各指標(biāo)與樹種高溫脅迫的關(guān)系，為選育適宜城市房頂抗高溫樹種提供參考。

利用人工氣候室控制溫度，在大氣相對濕度40%的條件下，分別在30℃、35℃、39℃、41℃的高溫脅迫條件下，對花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞4種植物葉片的電導(dǎo)率、脯氨酸含量和可溶性糖含量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 材料

材料為河南省林科院5層辦公樓樓頂?shù)?年生盆栽花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞苗木。

1.2 試驗設(shè)計

采摘生長良好的花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞的葉片，利用人工氣候箱控制溫度，在相對濕度40%的條件下，分別在30℃、35℃、39℃、41℃的高溫條件下進(jìn)行24 h脅迫試驗。

1.3 測定指標(biāo)與測定方法

1.3.1葉片相對電導(dǎo)率的測定用電導(dǎo)率儀法測定[2]。

1.3.2脯氨酸含量測定測定方法參照文獻(xiàn)[3]。

1.3.3可溶性糖含量測定采用蒽酮法測定[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下不同樹種的相對電導(dǎo)率

從圖1可以看出：花椒葉片組織的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而升高，當(dāng)溫度為41℃時，其電導(dǎo)率值最大，為80.57%， 可見此時花椒組織細(xì)胞遭到了嚴(yán)重破壞，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)大量外滲，但此時花椒組織細(xì)胞還沒有干枯。黃刺玫葉片組織的電導(dǎo)率隨著溫度的變化而變化，升溫過程中，當(dāng)溫度達(dá)到41℃時，其電導(dǎo)率值最大，為45.82%， 可見此時黃刺玫組織細(xì)胞遭到了嚴(yán)重破壞，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)大量外滲。隨著溫度的變化，百日紅葉片組織的電導(dǎo)率發(fā)生一定程度的變化，升溫過程中，溫度為30℃時，其電導(dǎo)率值最大，為41.10%； 隨著溫度的繼續(xù)升高，百日紅葉片組織的電導(dǎo)率下降，到39℃時電導(dǎo)率值最小，為27.74%；溫度繼續(xù)升高，電導(dǎo)率又有較大幅度的升高，升高到41℃時為36.50%。隨著溫度的升高，小葉女貞葉片組織的電導(dǎo)率先降低后上升，電導(dǎo)率的最大值出現(xiàn)在41℃時，為37.46%。

圖1 不同溫度下不同樹種的相對電導(dǎo)率

圖2 不同溫度下不同樹種的脯氨酸含量

2.2 不同溫度下不同樹種的脯氨酸含量

圖2表明，隨著高溫脅迫進(jìn)行，花椒、黃刺玫和百日紅葉片組織的脯氨酸含量逐漸累積?；ń犯彼岷?1℃時達(dá)到最大值：6.85×10-7μg/g；黃刺玫脯氨酸含量41℃時達(dá)到較大值：3.63×10-7μg/g；百日紅脯氨酸含量39℃時達(dá)到最大值：5.57×10-7μg/g。

由圖2還可看出，在整個溫度控制范圍內(nèi)，小葉女貞葉片組織的脯氨酸含量很接近，在2.11×10-7μg/g~2.68×10-7μg/g范圍內(nèi)。35℃時小葉女貞的脯氨酸含量較高，為2.68×10-7μg/g。

2.3 不同溫度下不同樹種的可溶性糖含量

可溶性糖是滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。在逆境下可溶性糖含量的升高有利于植物體對逆境脅迫的抵抗，從而可增強(qiáng)生物體對環(huán)境脅迫的適應(yīng)性[4]。高溫脅迫下，植物體內(nèi)可溶性糖積累，使細(xì)胞滲透勢下降，這樣可以從外界繼續(xù)吸水，保持細(xì)胞膨壓，使體內(nèi)各種代謝過程正常進(jìn)行。

由圖3可見，隨著溫度脅迫的進(jìn)行，花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞葉片組織細(xì)胞的可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢?；ń返目扇苄蕴呛吭?9℃時最大，為22.13%，隨著溫度的繼續(xù)升高，植物處在難以承受的溫度脅迫下，呼吸作用大于光合作用消耗了貯存的糖類，致使花椒的可溶性糖含量降低，降至41℃時的16.91%。41℃時黃刺玫的可溶性糖含量較大，為20.28%。39℃時百日紅的可溶性糖含量最大，為15.48%，隨著溫度的繼續(xù)升高，植物處在難以承受的溫度脅迫下，呼吸作用大于光合作用消耗了貯存的糖類，致使百日紅的可溶性糖含量降低，降至41℃時的9.61%。41℃時小葉女貞的可溶性糖含量較大，為15.03%。

圖3 不同溫度下不同樹種的可溶性糖含量

3 結(jié)論

通過對高溫脅迫下4個灌木樹種的相對電導(dǎo)率分析可知，百日紅的電導(dǎo)率最大值出現(xiàn)在30℃時，花椒、黃刺玫和小葉女貞的電導(dǎo)率最大值出現(xiàn)在41℃時。

通過對高溫脅迫下4個灌木樹種的脯氨酸含量分析可知，小葉女貞的脯氨酸含量35℃時最高，百日紅的脯氨酸含量39℃時最高，花椒和黃刺玫的脯氨酸含量41℃時較高。

通過對高溫脅迫下4個灌木樹種的可溶性糖含量分析可知，百日紅39℃時的可溶性糖含量較高，花椒39℃時的可溶性糖含量較高，黃刺玫41℃時的可溶性糖含量較高，小葉女貞41℃時的可溶性糖含量較高。

[1] 歐祖蘭，曹福亮，鄭軍．高溫脅迫下銀杏形態(tài)及生理生化指標(biāo)的變化[J]．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，32（3）：31-34．

[2] 郝建軍，康宗利．植物生理學(xué)實驗技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

[3] 趙世杰，劉華山，董新純．植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1998．

[4] 喻方圓，徐錫增，Robert D G．水分和熱脅迫對苗木針葉可溶性糖含量的影響[J]．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，28(5)：1- 5．

S718.3

1003-2630（2010）04-0012-02

2010-11-25

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項（200804028）。

（責(zé)任編輯：王文彬）