3種地被月季對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)

劉璐++毛永成++申亞梅

摘要：以3個(gè)品種地被月季為試材，研究低溫脅迫對(duì)地被月季生理特性以及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明，不同低溫處理對(duì)3種地被月季葉片電導(dǎo)率、MDA含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、脯氨酸含量以及抗氧化酶活性均具有顯著性差異。隨著脅迫溫度的降低，膜相對(duì)透性不斷增大，丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）以及可溶性蛋白質(zhì)含量逐漸增加；3種地被月季超氧化物歧化酶活性持續(xù)升高，巴西諾過氧化物酶活性持續(xù)升高，紫微星和白米農(nóng)葉片過氧化物酶活性表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。在低溫脅迫下，3種地被月季具有一定的緩沖、調(diào)節(jié)和適應(yīng)能力。3個(gè)地被月季品種耐寒性依次為巴西諾>紫微星>白米農(nóng)。

關(guān)鍵詞：地被月季；逆境生理；低溫脅迫；抗氧化酶

中圖分類號(hào)： S685.120.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）02-0231-03

收稿日期：2015-03-27

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)青年基金 （編號(hào)：31400599）；浙江省科技廳花卉育種專項(xiàng)（編號(hào)：2012C12909-4）。

作者簡(jiǎn)介：劉璐（1990—），女，安徽淮北人，碩士，主要從事園林植物遺傳育種、引種及其應(yīng)用研究。E-mail：986030074@qq.com。

通信作者：申亞梅，女，博士，副教授，主要從事園林植物遺傳育種、引種與應(yīng)用研究。E-mail：sssyyymmm@126.com。溫度影響著植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，植物的生長(zhǎng)和繁殖要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。溫度的變化影響植物的蒸騰、水勢(shì)、吸收和新陳代謝，以及幾乎所有的酶促反應(yīng)[1]。植物的抗寒性是長(zhǎng)期適應(yīng)低溫環(huán)境并通過自身的遺傳變異和自然選擇的結(jié)果[2]。低溫是影響園林觀賞植物生長(zhǎng)發(fā)育、花芽形成以及觀賞價(jià)值的關(guān)鍵因素。地被月季（Rosa hybrida）即植株低矮，甸旬生長(zhǎng)的蔓性月季，是一類覆蓋地面能力強(qiáng)，花形優(yōu)美，花色艷麗的優(yōu)良地被植物[3]。地被月季具有較強(qiáng)的觀賞價(jià)值、花期長(zhǎng)易于調(diào)控，是園林綠化重要植物之一。紫微星、巴西諾、白米農(nóng)是園林綠化中較為常見的月季品種，關(guān)于其耐寒力方面的研究較少。本研究以3個(gè)品種月季二年生扦插苗為材料，采用人工氣候室模擬低溫脅迫法，測(cè)定3個(gè)月季品種抗寒性生理指標(biāo)，探討低溫脅迫對(duì)紫微星、巴西諾、白米農(nóng)地被月季生理特性的影響，為地被月季特定品種生產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

2014年3月從浙江開化林場(chǎng)選取大小、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的紫微星、巴西諾、白米農(nóng)3個(gè)月季品種二年生扦插苗，移栽到浙江農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院教學(xué)實(shí)習(xí)基地內(nèi)，種植于口徑20 cm、高35 cm的花盆中，緩苗期30 d。將各品種月季分為4組，分別置于20（對(duì)照）、10、0、-10 ℃人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)，處理 24 h 后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)處理

低溫脅迫處理24 h取一定量葉位成熟的葉片，測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)。電導(dǎo)率和可溶性蛋白參照蔡慶生的方法[4]測(cè)定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法[4]測(cè)定；脯氨酸（Pro）含量采用磺基水楊酸提取茚三酮顯色法[4]；過氧化物酶（POD）活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚顯色法[5]測(cè)定；超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原法[5]測(cè)定。3種地被月季耐寒性評(píng)價(jià)采用隸屬函數(shù)法[6]。試驗(yàn)結(jié)果用Excel 2007、SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Tukey法檢驗(yàn)低溫脅迫下月季各項(xiàng)指標(biāo)差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1低溫脅迫對(duì)地被月季葉片生物膜系統(tǒng)的影響

隨著溫度的降低，3種地被月季葉片相對(duì)電導(dǎo)率逐漸上升（圖1），-10 ℃處理下達(dá)到最大值，分別是對(duì)照（20 ℃）的9.66、8.83、7.45倍。不同溫度處理下巴西諾和紫微星不同溫度間相對(duì)電導(dǎo)率差異性顯著（P<0.05），白米農(nóng)在0 ℃與-10 ℃處理下相對(duì)電導(dǎo)率無顯著差異（P>0.05）。說明3種地被月季在低溫處理下，細(xì)胞膜系統(tǒng)均會(huì)遭到不同程度破壞，導(dǎo)致膜內(nèi)大量溶質(zhì)外漏，相對(duì)電導(dǎo)率升高，其中白米農(nóng)在低溫處理下膜系統(tǒng)破壞程度最大，抗寒性相對(duì)較弱。

不同品種在常溫處理下，MDA含量差異并不明顯，但隨溫度的降低3種地被月季葉片MDA含量均呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)且升高的幅度在不斷增大（圖2）。同一品種不同低溫處理MDA含量差異顯著（P<0.05）。同水平低溫處理，紫微星MDA含量高于其他2個(gè)品種，低溫對(duì)其細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能傷害程度較深，膜質(zhì)過氧化程度嚴(yán)重，細(xì)胞膜透性增大明顯。

2.2低溫脅迫對(duì)地被月季葉片滲透物質(zhì)變化的影響

蛋白質(zhì)類物質(zhì)和游離脯氨酸是植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)的主要物質(zhì)，在低溫脅迫下這2種物質(zhì)的積累可為植物抵抗逆境生理生化反應(yīng)提供底物和能量，進(jìn)而提高植物抗寒性[7]。隨著溫度降低3種地被月季可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)逐漸上升（圖3），在-10 ℃處理達(dá)到峰值，分別比對(duì)照增加88.10%、142.36%、100.14%。不同溫度處理巴西諾和紫微星可溶性蛋白質(zhì)含量差異顯著（P<0.05），在0 ℃和-10 ℃處理下可溶性蛋白質(zhì)含量均大幅上升，而白米農(nóng)在-10 ℃處理可溶性蛋白質(zhì)含量較0 ℃升高幅度較小，二者間無顯著性差異（P>0.05）。說明白米農(nóng)隨著處理溫度的降低，抗寒能力在減弱，-10 ℃處理可溶性蛋白質(zhì)積累量已經(jīng)達(dá)到極限，巴西諾和紫微星在 -10 ℃ 下仍表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗寒能力。

游離脯氨酸含量變化趨勢(shì)與可溶性蛋白質(zhì)變化趨勢(shì)基本一致（圖4），均在隨溫度降低呈現(xiàn)出小幅度上升趨勢(shì)。溫度為-10 ℃時(shí)，3種地被月季體內(nèi)游離脯氨酸含量達(dá)最高。在-10 ℃處理下，巴西諾脯氨酸含量積累最多，比紫微星和白米農(nóng)分別高出5.84%、3.00%。說明3種地被月季均可通過調(diào)節(jié)體內(nèi)游離脯氨酸含量來適應(yīng)低溫環(huán)境。

2.3低溫脅迫對(duì)地被月季葉片抗氧化系統(tǒng)的影響

低溫處理3種地被月季葉片中SOD酶活性增加，但變化趨勢(shì)差異較大（圖5）。巴西諾葉片中SOD酶活性隨著溫度的降低表現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，上升幅度不斷減小。紫微星和白米農(nóng)葉片中SOD酶活性隨著溫度的降低先大幅上升后小幅下降，在0 ℃處理達(dá)最大值，分別是對(duì)照處理的1.41、1.39 倍。說明低溫脅迫，地被月季通過提高葉片內(nèi)SOD酶活性增強(qiáng)逆境的抗性，提高對(duì)細(xì)胞的保護(hù)能力，但隨著溫度持續(xù)

降低，SOD酶活性會(huì)不斷降低，抗寒能力隨之降低。

在常溫處理下，3種地被月季葉片中的POD活性差異較?。▓D6）。隨著處理溫度的降低，葉片POD酶活性均表現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)，在-10 ℃ POD酶活性達(dá)到最大值。紫微星和巴西諾在-10 ℃處理和0 ℃處理下，POD活性上升幅度均大于白米農(nóng)。同一溫度處理，巴西諾POD活性最大。說明巴西諾在低溫脅迫下，POD酶保護(hù)能力更強(qiáng)，比前2種地被月季表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗寒能力。

2.4地被月季耐寒性評(píng)價(jià)

通過不同低溫處理，采用多指標(biāo)對(duì)3種地被月季的耐寒能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)（表1）?；陔`屬函數(shù)綜合評(píng)判法可知，3種地被月季耐寒能力由強(qiáng)到弱依次為巴西諾>紫微星>白米農(nóng)。

3討論與結(jié)論

生物膜透性變化作為植物抗寒鑒定的主要生理指標(biāo)之一，在草坪草以及園林植物抗寒性評(píng)價(jià)中得到了共識(shí)[8-9]。相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量變化是反映細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)變化、膜質(zhì)過氧化程度以及對(duì)逆境環(huán)境反應(yīng)強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[10]。研究指出，植物遇低溫脅迫細(xì)胞膜透性發(fā)生改變或破壞，膜內(nèi)物質(zhì)外滲，膜透性增加越多，相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量數(shù)值會(huì)越大，表1低溫脅迫下3種地被月季各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

種類各指標(biāo)隸屬函數(shù)值電導(dǎo)率MDA可溶性蛋白ProSODPOD均值巴西諾0.4960.3760.4610.4250.6750.4830.486紫微星0.5140.5710.5730.4070.4120.4160.482白米農(nóng)0.4050.4080.6850.3780.5810.3970.476

說明細(xì)胞受損越嚴(yán)重，植物抗逆性越差[9]。結(jié)果表明，3種地被月季隨著處理溫度的降低，葉片相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量均逐漸增大。在10 ℃到0 ℃處理之間，白米農(nóng)相對(duì)電導(dǎo)率增幅最大；在0 ℃到-10 ℃處理之間，巴西諾和紫微星相對(duì)電導(dǎo)率增幅較大。3個(gè)品種在0 ℃到-10 ℃處理之間MDA含量增加幅度均較大。在10 ℃處理，3種地被月季葉片相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量明顯增加，細(xì)胞膜透性和胞內(nèi)原生質(zhì)外滲量增大，地被月季葉片表現(xiàn)輕微損傷。在-10 ℃處理，各品種相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量達(dá)到最大值，膜結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重。

可溶性蛋白質(zhì)和游離脯氨酸是植物體內(nèi)重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它們的積累能有效提高細(xì)胞保水力，提高抗氧化能力，對(duì)生物膜系統(tǒng)起到很好的保護(hù)作用[11]。脯氨酸積累可增加酶的穩(wěn)定性和保護(hù)酶的活性，植物在低溫脅迫環(huán)境中，游離脯氨酸含量會(huì)有所增加來適應(yīng)逆境。本研究表明，脯氨酸對(duì)低溫脅迫反應(yīng)較為敏感，常溫處理3種地被月季葉片脯氨酸含量基本無顯著差異，10 ℃處理時(shí)，葉片內(nèi)游離脯氨酸含量迅速增多。隨著脅迫溫度的降低，葉片內(nèi)脯氨酸含量逐漸增加，提高細(xì)胞的保水能力，增強(qiáng)抗寒性。植物體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量會(huì)隨逆境脅迫程度的增加有所增加，以此提高細(xì)胞的持水力，對(duì)植物的抗寒性起到調(diào)節(jié)作用[12]。3種地被月季葉片內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量隨溫度的降低而增加，紫微星和巴西諾增加幅度要大于白米農(nóng)，適應(yīng)低溫脅迫的本能反應(yīng)較強(qiáng)。同一低溫處理，巴西諾和紫微星可溶性蛋白質(zhì)含量低于白米農(nóng)，可能是前2種地被月季所積累的可溶性蛋白質(zhì)一部分已被分解用于抵抗低溫脅迫，參與體內(nèi)生理生化反應(yīng)。

POD是植物體內(nèi)分解H2O2防止細(xì)胞受損的保護(hù)酶，與SOD酶共同參與植物體內(nèi)活性氧代謝，能夠清除植物體內(nèi)積累的活性氧，保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)功能，緩解逆境脅迫對(duì)植物的損傷，2者活性變化能夠較好地反映植物對(duì)溫度變化的適應(yīng)能力[13]。研究表明，隨著低溫脅迫強(qiáng)度的增加，3種地被月季葉片POD和SOD酶活性均會(huì)顯著增大。同一品種隨溫度降低，POD酶活性增加幅度要大于SOD，說明POD酶在地被月季受低溫脅迫時(shí)清除細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基起到主要作用，SOD酶對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)功能上起到輔助保護(hù)作用。這一點(diǎn)與賀佳圓的研究[9]一致。在10 ℃處理下，3種地被月季葉片中POD和SOD酶活性大幅度升高，在0 ℃到-10 ℃處理下，紫微星和巴西諾SOD酶活性表現(xiàn)出小幅度升高，白米農(nóng)SOD酶活性出現(xiàn)小幅度下降，3種月季POD酶活性仍大幅升高，說明由于低溫強(qiáng)度加劇導(dǎo)致白米農(nóng)體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)的活力和平衡受到一定程度的破壞，不同月季品種在低溫處理的耐受性具有明顯差異性。

綜上所述，巴西諾、紫微星、白米農(nóng)在受到低溫脅迫時(shí)通過調(diào)節(jié)其相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量，增加脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)的含量，提高POD和SOD酶活性來提高抗寒性。通過隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)3種地被月季耐寒能力排序?yàn)榘臀髦Z>紫微星>白米農(nóng)。因此，在較寒冷低溫地區(qū)園林綠化可以優(yōu)先選擇耐寒性強(qiáng)的巴西諾和紫微星。

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