馬尾松苗木小分子有機(jī)化合物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

劉建兵， 喻方圓， 胡曉健

(1.湖南省林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心， 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院， 江蘇 南京 210037； 3.江西省林木種苗和林場(chǎng)管理局， 江西 南昌 330038)

馬尾松苗木小分子有機(jī)化合物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

劉建兵1， 喻方圓2*， 胡曉健3

(1.湖南省林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心， 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院， 江蘇 南京 210037； 3.江西省林木種苗和林場(chǎng)管理局， 江西 南昌 330038)

對(duì)馬尾松1、2年生苗木中松醇、肌醇、可溶性糖等小分子有機(jī)化合物進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明：1年生馬尾松苗木針葉內(nèi)松醇含量隨著苗木的生長(zhǎng)而逐漸增加，并在木質(zhì)化期達(dá)到最高；2年生苗木針葉內(nèi)松醇含量隨著苗木生長(zhǎng)反而下降，只在木質(zhì)化期有所增加。肌醇、半乳糖和麥芽糖含量的變化較為復(fù)雜，均沒(méi)有規(guī)律性。葡萄糖含量的變化比較平穩(wěn)，2年生苗木在8月份時(shí)其葡萄糖含量明顯高于1年生苗木的。

馬尾松苗木； 小分子有機(jī)化合物； 動(dòng)態(tài)變化

馬尾松(Pinusmassoniana)是我國(guó)南方主要造林樹種。我國(guó)每年造林用馬尾松苗達(dá)5億多株。苗木質(zhì)量的好壞，特別是苗木耐旱能力的強(qiáng)弱，是造林成敗的關(guān)鍵。目前對(duì)馬尾松苗木耐旱性的研究主要集中在苗木的生物量[1]、脫氫酶活性和電導(dǎo)率[2]、水分參數(shù)[3-5]、氣體交換和水分利用效率[6]等方面。這些研究為了解馬尾松苗木的耐旱能力提供了依據(jù)，但研究深度尚不夠，特別是苗木小分子有機(jī)化合物的積累有其獨(dú)特和重要的作用，有必要加以研究。筆者對(duì)不同年齡馬尾松苗木小分子有機(jī)化合物進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，分析其變化規(guī)律，以為揭示馬尾松苗木耐旱機(jī)理提供數(shù)據(jù)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

育苗用馬尾松種子來(lái)源于浙江江山。于2012年2月在江蘇省南京市牛首山林場(chǎng)苗圃進(jìn)行沙床播種，3月中旬將從種殼完全脫落的芽苗移植到規(guī)格為15 cm×12 cm(口徑×高)的黑色營(yíng)養(yǎng)缽培育；2012年對(duì)2011年春季用上述方法在中心苗圃培育的容器苗繼續(xù)培育。2012年5月30日、7月15日、8月15日和10月1日分別采集1年生苗針葉、2年生苗的1年生針葉和2年生針葉。將采集的所有樣品分別冷凍干燥后磨成粉末，測(cè)定其小分子有機(jī)化合物含量。

1.2 指標(biāo)測(cè)定

松醇、肌醇、葡萄糖、半乳糖和麥芽糖具有極易溶于水的物理特性[7,8]，參照甘賓賓[9]和Wendell[10]等的方法稍作改進(jìn)，采用超純水提取，高效液相色譜儀測(cè)定其含量。

提取方法： 稱取0.5 g冷凍干燥的粉末樣品于試管，加超純水10 mL，塑料膜封口，于沸水中振蕩提取3 h，冷卻后過(guò)濾，濾液離心收集上清液，即為待測(cè)物質(zhì)提取液。取1 mL提取液，用0.45 μm濾膜過(guò)濾，用于醇和糖含量測(cè)定。

測(cè)定條件： 美國(guó)Agilent1100液相色譜儀，檢測(cè)器為RID(示差折光檢測(cè)器)；色譜柱為Zorbox-NH2(4.6 mm(內(nèi)徑)×250 mm(柱長(zhǎng))；柱面厚度5 μm),柱溫35 ℃；流動(dòng)相： 乙腈∶水=80∶20(v∶v)(洗脫樣品成分)，流速1.2 mL/min；每次進(jìn)樣量為10 μL。標(biāo)樣為分析純松醇、肌醇、葡萄糖、半乳糖和麥芽糖。

相同條件下，根據(jù)標(biāo)樣確定它們的保留時(shí)間，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，按下式計(jì)算松醇和糖含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬尾松苗木針葉內(nèi)松醇含量的動(dòng)態(tài)變化

從圖1可以看出： 生長(zhǎng)初期幼嫩的1年生馬尾松苗木的針葉內(nèi)松醇含量較低，隨著苗木的生長(zhǎng)，松醇含量逐漸增加，到冬季苗木停止生長(zhǎng)階段達(dá)到最大值；生長(zhǎng)初期的2年生馬尾松苗木，其針葉內(nèi)的松醇含量延續(xù)上一年生長(zhǎng)季末期的高水平，但隨著苗木進(jìn)入旺盛生長(zhǎng)階段，松醇含量下降到一個(gè)較低的水平，而進(jìn)入苗木木質(zhì)化期后，松醇含量又有增加的趨勢(shì)。由圖1馬尾松苗木針葉內(nèi)松醇含量的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)可以推斷松醇的積累與馬尾松苗木的抗旱和抗寒等抗逆性有關(guān)。

圖1 馬尾松苗木針葉內(nèi)松醇含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of pinitol content in the needles of Pinus massoniana seedlings

2.2 馬尾松苗木針葉內(nèi)肌醇含量的動(dòng)態(tài)變化

肌醇是植物體內(nèi)廣泛存在的具有滲透調(diào)節(jié)功能的一種小分子有機(jī)化合物，其性質(zhì)與松醇相似。從圖2可以看出，1、2年生馬尾松苗木針葉內(nèi)肌醇含量的變化都沒(méi)有規(guī)律性。這說(shuō)明肌醇在馬尾松苗木針葉內(nèi)的積累對(duì)季節(jié)的變化可能不敏感，也可能是肌醇的積累對(duì)干旱等逆境的變化敏感性較差。

圖2 馬尾松苗木針葉內(nèi)肌醇含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.2Dynamic change of myo-inositol content in the needles of Pinus massoniana seedlings

2.3 馬尾松苗木針葉內(nèi)可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化

從圖3可以看出： 馬尾松苗木針葉內(nèi)葡萄糖含量的變化較為平穩(wěn)，突出的特點(diǎn)是8月15日取樣的2年生苗木針葉內(nèi)葡萄糖含量較高。原因可能是這一階段為干熱時(shí)期，2年生苗木針葉內(nèi)葡萄糖積累較多，以抵御外界不良干熱環(huán)境。這一階段1年生苗木針葉內(nèi)葡萄糖并沒(méi)有表現(xiàn)出較多積累的趨勢(shì)，原因可能是1年生苗木針葉還沒(méi)有完全形成通過(guò)葡萄糖的積累來(lái)進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的機(jī)制。

圖3 馬尾松苗木針葉內(nèi)葡萄糖含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic change of glucose content in the needles of Pinus massoniana seedlings

從圖4可以看出，馬尾松1年生苗木針葉內(nèi)半乳糖含量明顯高于2年生苗木，但從季節(jié)的變化來(lái)看，沒(méi)有規(guī)律性。

圖4 馬尾松苗木針葉內(nèi)半乳糖含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamic change of galactose content in the needles of Pinus massoniana seedlings

通常在淀粉轉(zhuǎn)化酶的作用下，淀粉發(fā)生水解反應(yīng)，生成麥芽糖。麥芽糖再發(fā)生水解反應(yīng)，生成葡萄糖。因此，麥芽糖是淀粉水解的中間產(chǎn)物，其在馬尾松苗木針葉內(nèi)的含量存在一定的不確定性。圖5的結(jié)果表明，馬尾松1年生苗木針葉內(nèi)的麥芽糖含量高于2年生苗木，但2種苗齡的馬尾松苗木針葉內(nèi)麥芽糖含量隨季節(jié)的變化沒(méi)有表現(xiàn)出一致的規(guī)律?？傮w上看，1年生苗木針葉內(nèi)的麥芽糖含量在生長(zhǎng)季后期有上升的趨勢(shì)，而2年生苗木針葉內(nèi)麥芽糖含量有下降的趨勢(shì)。

圖5 馬尾松苗木針葉內(nèi)麥芽糖含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Dynamic change of maltose content in the needles of Pinus massoniana seedlings

3 結(jié)論與討論

(1) 1年生馬尾松苗木針葉內(nèi)松醇含量隨著苗木的生長(zhǎng)而明顯上升，夏季含量較高，并于冬季停止生長(zhǎng)階段含量達(dá)到最高，2年生苗木在生長(zhǎng)后期松醇含量也有大幅度增加。這些都與Murakeozy等[11]對(duì)大豆(Limoniumgmelin)中松醇含量變化的研究結(jié)果一致，可能與夏季水分脅迫及冬季低溫脅迫刺激松醇的積累有關(guān)。這說(shuō)明松醇的積累對(duì)馬尾松苗木的抗旱和抗寒方面有一定作用。此外，早期的研究中也有個(gè)別學(xué)者發(fā)現(xiàn)不良環(huán)境沒(méi)有促使松醇積累，據(jù)此認(rèn)為松醇的積累與外界不良環(huán)境之間并無(wú)聯(lián)系，但他們的假說(shuō)未經(jīng)后續(xù)研究進(jìn)行考證。如Nelson等[12]在早期的研究發(fā)現(xiàn)水分脅迫不會(huì)刺激加州希蒙得木(Simmondsiachinensisjojoba)葉片和花芽中松醇的積累，葉片中松醇的含量在春季最高，夏季最低，而且希蒙得木無(wú)性系之間沒(méi)有顯著的差異。

(2) 關(guān)于肌醇與植物抗逆性的報(bào)道不多，但肌醇在植物的抗寒[13]、抗旱[14]和抗鹽[15]過(guò)程中確實(shí)具有一定的作用。本試驗(yàn)結(jié)果顯示不同苗齡馬尾松苗木針葉內(nèi)肌醇沒(méi)有明顯的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，并不能否定肌醇的積累對(duì)馬尾松苗木的抗逆有作用，只能說(shuō)明肌醇的積累對(duì)季節(jié)的變化不敏感，或?qū)Ω珊档饶婢车淖兓舾行暂^差，可能的原因有待探討。

(3) 馬尾松苗木針葉半乳糖和麥芽糖含量隨季節(jié)的變化均沒(méi)有明顯的規(guī)律性，而葡萄糖含量的變化較為平穩(wěn)，且在7月到8月葡萄糖有明顯的上升趨勢(shì)。這與李銀芳[16]對(duì)箭干楊(PopulusnigraL.)中葡萄糖含量的研究結(jié)果相近，可能是由于蔗糖的分解使得葡萄糖含量增加。楊九艷等[17]對(duì)5種錦雞兒屬植物的研究發(fā)現(xiàn)，它們的可溶性糖隨季節(jié)的變化比較復(fù)雜，有的集中在5月或6月含量較高，有的各月份之間差異不大；并認(rèn)為個(gè)別樹種可溶性糖積累略顯滯后是它們能夠長(zhǎng)期耐旱的原因之一。對(duì)于2年生苗木針葉內(nèi)葡萄糖含量顯著高于1年生苗木的原因較為復(fù)雜，可能與不同年齡苗木體內(nèi)葡萄糖的代謝存在差異有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步探討。

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(文字編校：唐效蓉)

DynamicmonitoringofsmallorganicmolecularcompoundsintheseedlingsofPinusmassoniana

LIU Jianbing1， YU Fangyuan2*， HU Xiaojian3

(1.Center of Hunan Forestry Product Quality Testing and Inspection, Changsha 410004, China;2.College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China;3.General Workstation for State-owned Forest Farm and Tree Seed and Seedling of Jiangxi Province, Nanchang 330038, China)

With one-year-old and two-year-oldPinusmassonianaseedlings as materials, the small molecular organic compounds such as pinitol, myo-inositol and soluble sugars were dynamically monitored. The results showed that, the pinitol content in the needles of one-year-oldPinusmassonianaseedlings increased along with seedling growth, and reached the highest point in hardening phase. However, the pinitol content in the needles of two-year-oldPinusmassonianaseedlings decreased along with seedling growth and only increased in hardening phase. The changes of the contents of myo-inositol, galactose and maltose were relatively complicated. The glucose content changed steadily, and the glucose content in the needles of two-year-old seedlings was much higher than that of one-year-old seedlings in August.

Pinusmassonianaseedlings;Smallorganicmolecularcompounds; dynamic change

2014-02-26

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30571485)。

劉建兵(1983-)，男，江西省吉安市人，碩士，工程師，從事森林培育和林木種苗研究工作。

* 為通訊作者。

S 791.248

A

1003 — 5710(2014)03 — 0030 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 03. 007