高溫脅迫下黑殼楠的抗性生理研究

王萬喜，尹 帆 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州434025)

戈祖國 (湖北省荊州市城隆市政園林設(shè)計(jì)咨詢有限公司，湖北 荊州434000)

向 杰 (湖北省長陽土家族自治縣園林所，湖北 長陽443500)

費(fèi)永俊 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州434025)

高溫脅迫下黑殼楠的抗性生理研究

王萬喜，尹 帆 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州434025)

戈祖國 (湖北省荊州市城隆市政園林設(shè)計(jì)咨詢有限公司，湖北 荊州434000)

向 杰 (湖北省長陽土家族自治縣園林所，湖北 長陽443500)

費(fèi)永俊 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州434025)

以黑殼楠(Linderamegaphglla)幼苗為材料，模擬30、35、40℃高溫處理后，觀察黑殼楠幼苗及葉片的生長情況，并測定葉片中可溶性糖含量、游離脯氨酸(Pro)含量過氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量等4個(gè)生理指標(biāo)。結(jié)果表明，黑殼楠幼苗在30℃和35℃高溫脅迫下形態(tài)變化不大，但40℃脅迫后植株葉片基本死亡；可溶性糖含量在30℃和35℃脅迫下變化不明顯，在40℃脅迫下隨時(shí)間延長而增加；Pro含量30℃和35℃脅迫下變化不顯著，40℃下開始明顯增加，可達(dá)到對照的15.34倍；高溫脅迫下黑殼楠幼苗葉中POD活性表現(xiàn)出較明顯的增長，但隨著脅迫時(shí)間的延長表現(xiàn)出先增后降的趨勢；高溫脅迫下MDA含量與對照相比均有不同程度的增加，其中40℃脅迫下增加十分明顯，并隨脅迫時(shí)間延長而增加。

黑殼楠(Linderamegaphlla)；高溫脅迫；生理特征

黑殼楠(Linderamegaphlla)是樟科山胡椒屬常綠喬木，原生地為陜西、甘肅、湖北、四川、湖南和貴州等省。黑殼楠高達(dá)25m，樹皮光滑，黑灰色；小枝粗壯，具灰白色皮孔；花期2～4月，果期9～12月；種子長橢圓狀卵形。

黑殼楠抗寒能力強(qiáng)，也較耐旱，苗期喜陰，生長較快。黑殼楠既可作為優(yōu)良園林觀賞樹種，又是極好的用材林樹種。黑殼楠對溫度較敏感，但有關(guān)黑殼楠在溫度脅迫下的生理研究很少，僅藤開瓊等[1]研究了低溫脅迫對黑殼楠生理效應(yīng)及脂質(zhì)過氧化作用的影響，而在高溫脅迫方面的研究還是空白。本研究以黑殼楠幼苗為材料，進(jìn)行高溫脅迫后，觀察黑殼楠幼苗及葉片的形態(tài)變化，并測定和分析丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量、游離脯氨酸(Pro)含量及過氧化物酶(POD)活性等相關(guān)生理指標(biāo)，以期為黑殼楠的應(yīng)用和推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

黑殼楠取材于湖北省荊州市長江大學(xué)園藝園林學(xué)院教學(xué)實(shí)習(xí)基地，2007年12月至2008年4月取生長狀況良好黑殼楠幼苗盆栽于25℃的溫室。

1.2 方法

將在溫室中培養(yǎng)生長狀況良好的黑殼楠幼苗取出，分別置于30、35、40℃的人工氣候箱中進(jìn)行溫度脅迫處理，于處理后的第2、4、6d分別進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定。每個(gè)處理選生長狀況一致幼苗3～5株，2次重復(fù)，每次測定重復(fù)3次。Pro含量測定采用酸性茚三酮比色法[2]，MDA含量測定采用硫代巴比妥酸法[3]，可溶性糖含量測定參考文獻(xiàn)[3]、POD活性測定參考文獻(xiàn)[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫下黑殼楠幼苗葉片的形態(tài)變化

人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng)的黑殼楠幼苗在不同高溫脅迫下，幼苗葉片的形態(tài)變化見表1。30℃和35℃處理對黑殼楠幼苗葉片形態(tài)變化不大；40℃處理2d后葉片輕微失水，處理4d后部分葉片發(fā)黃，呈中度失水狀態(tài)，處理6d后幾乎全部葉片變黃，呈干枯狀態(tài)，大部分葉片失去活性。結(jié)果表明，黑殼楠幼苗對40℃以下的高溫有著較好的抵抗能力，40℃脅迫后，植株葉片基本死亡。

表1 不同高溫處理不同時(shí)間后葉片形態(tài)變化

2.2 高溫脅迫對黑殼楠葉片可溶性糖含量的影響

表2 不同高溫處理不同時(shí)間后葉片可溶性糖含量變化 μg/g

表3 不同高溫處理不同時(shí)間后葉片Pro含量變化 μg/g

表4 不同高溫處理不同時(shí)間后葉片POD含量變化 μg/g

表5 不同高溫處理不同時(shí)間后葉片丙二醛含量變化 μg/g

由表2可知，黑殼楠幼苗可溶性糖含量在30℃和35℃處理下變化不明顯，但在40℃處理下隨脅迫時(shí)間延長而增加，處理2d后可溶性糖含量是CK的1.67倍，處理4d后開始增加顯著，是CK的2.61倍，處理6d后達(dá)到CK的3.38倍。

2.3 高溫脅迫對黑殼楠幼苗Pro含量的影響

由表3可知，黑殼楠幼苗在高溫脅迫后，Pro含量有不同程度的增加，但是30℃和35℃下不如40℃下明顯；在40℃脅迫下，Pro含量開始明顯增加，處理4d后是CK的5.30倍，處理6d后達(dá)到CK的15.34倍。

2.4高溫脅迫對黑殼楠幼苗葉片POD活性的影響

在不同高溫脅迫下黑殼楠幼苗葉中POD活性表現(xiàn)出了一定的增長(表4)，在40℃脅迫下尤為明顯，但是隨著脅迫時(shí)間的延長升到最高后開始下降，脅迫4d后的POD活性是CK的1.23倍，6d后POD活性下降為CK的1.19倍。

2.5高溫脅迫對黑殼楠幼苗葉片丙二醛含量的影響

黑殼楠受到溫度脅迫后幼苗葉片MDA含量與CK相比均有不同程度的增加(表5)，但是在40℃脅迫下增加最明顯，脅迫4d后MDA的含量為CK的1.18倍，6d后MDA的含量驟增至CK的3.13倍。

3 討論與小結(jié)

黑殼楠幼苗形態(tài)在30℃和35℃脅迫處理下變化不顯著，40℃脅迫下的黑殼楠幼苗正常生長受到抑制，處理6d后幾乎全部葉片變黃，呈干枯狀態(tài)，大部分葉片失去活性。

Pro能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)的水合作用，由于親水、疏水表面的相互作用，蛋白質(zhì)膠體親水面積增大，能使可溶性蛋白質(zhì)(清蛋白類)增多，從而增強(qiáng)植物的抗逆性[5]。黑殼楠幼苗在高溫脅迫下，Pro含量變化不盡相同，30℃和35℃的處理下變化不顯著，40℃下Pro含量開始明顯增加，可達(dá)到CK的15.34倍。Pro的積累可能是對高溫的一種保護(hù)反應(yīng)。

氧對需氧生物來說具有兩重性，有機(jī)體依賴氧去獲取能量和維持生命，但是氧對其又會(huì)有毒害。POD作為生物防御系統(tǒng)中的酶類，在很多種植物上己經(jīng)得到了廣泛的研究[6-7]。本研究中，高溫脅迫下黑殼楠幼苗葉中POD活性表現(xiàn)出了較明顯的增長，但隨著脅迫時(shí)間的延長POD活性升到最高后開始下降。黑殼楠幼苗葉中Pro含量總體表現(xiàn)先增后降的趨勢，前期增加可能主要是植物對環(huán)境變溫作出的本能應(yīng)激反應(yīng)，但隨著脅迫時(shí)間的延長，細(xì)胞內(nèi)代謝紊亂，Pro含量下降，這與形態(tài)學(xué)觀察的結(jié)果基本一致。

高溫脅迫后MDA含量與CK相比均有不同程度的增加，其中40℃脅迫下增加十分明顯，并隨脅迫時(shí)間延長而增加，脅迫4d后黑殼楠幼苗葉片MDA含量為CK的1.18倍，6d后驟增至CK的3.13倍。葉片中MDA的含量隨脅迫強(qiáng)度的增加而增加，說明溫度越高，黑殼楠葉細(xì)胞中膜系統(tǒng)的損傷越嚴(yán)重，這與形態(tài)學(xué)觀察的結(jié)果也基本吻合從形態(tài)和生理指標(biāo)綜合分析來看，黑殼楠具有較強(qiáng)的抗高溫能力，能通過一系列保護(hù)性的生理化反應(yīng)來適應(yīng)高溫脅迫。

[1]藤開瓊，楊秋生，戴 鋼，等．低溫脅迫對黑殼楠幼苗生理效應(yīng)及脂質(zhì)過氧化作用的影響[J]．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)報(bào)，2002，36(2)：151-154．

[2]李合生，孫 群，趙世杰，等．植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2000：134-165．

[3]鄒 琦．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：110-112．

[4]上海植物生理學(xué)會(huì)．植物生理研究手冊[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1995．

[5]許詳明，葉和春．脯氨酸代謝與植物抗?jié)B透脅迫的研究進(jìn)展[J]．植物學(xué)通報(bào)，2000，17(6)：536-542．

[6]王洪春．植物抗性與生物膜結(jié)構(gòu)功能研究進(jìn)展[J]．植物生理學(xué)通訊，1985，(2)：60-6．

[7]胡安生，管彥良．高溫脅迫與積幼苗超氧物歧化酶活性和脂質(zhì)過氧化作用的關(guān)系[J]．浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1996，8(2)：96-10．

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.03.003

Q945.78;Q949.747.5

A

1673-1409(2012)03-S008-03

2012-01-12

農(nóng)業(yè)部科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(國科發(fā)農(nóng)[2009]51號(hào))。

王萬喜(1975-)，女，陜西旬陽人，碩士，講師，研究方向?yàn)閳@林規(guī)劃設(shè)計(jì)與園林植物種質(zhì)資源保護(hù)。

費(fèi)永俊，E-mailfyj2010@163.com。