自然降溫對(duì)鄧恩桉葉片MDA含量及SOD活性的影響

鄧紫宇，陳健波，郭東強(qiáng)

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧530002；2.國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530002；3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530002）

自然降溫對(duì)鄧恩桉葉片MDA含量及SOD活性的影響

鄧紫宇1，2，3，陳健波1，2，3，郭東強(qiáng)1，2，3

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧530002；2.國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530002；3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530002）

為探明鄧恩桉的耐寒機(jī)理，為其抗寒優(yōu)良種源的選育與推廣提供理論依據(jù)，以鄧恩桉6個(gè)種源為試驗(yàn)材料，測(cè)定自然降溫條件下鄧恩桉葉片中丙二醛（MDA）含量及超氧化物岐化酶（SOD）活性。結(jié)果表明：在自然降溫過(guò)程中，6個(gè)種源鄧恩桉葉片中MDA含量隨著溫度的降低而升高，SOD活性隨溫度降低呈下降→上升→下降變化，但總體呈下降趨勢(shì)，種源GED9509MDA含量的升高幅度與SOD活性的下降幅度均最小，在鄧恩桉6個(gè)種源中抗寒性最強(qiáng)。

鄧恩桉；丙二醛；超氧化物岐化酶；自然降溫

桉樹(shù)（Eucalyptus）是我國(guó)南方重要的速生豐產(chǎn)林樹(shù)種，受寒冷氣候條件的制約，在其分布北緣區(qū)發(fā)展緩慢。在我國(guó)廣泛推廣的桉樹(shù)品種中，或因速生但不耐寒，或因耐寒但生長(zhǎng)適應(yīng)性差而限制桉樹(shù)北移的速度［1］。鄧恩桉（Eucalyptusdunnii）天然分布于澳大利亞新南威爾士州和昆士蘭州，具有生長(zhǎng)快、干形好等特點(diǎn)，在其自然分布區(qū)經(jīng)歷過(guò)-5.5℃的絕對(duì)低溫，具有一定的抗寒性［2-3］。我國(guó)引種鄧恩桉已有30多年的歷史，在夏雨涼冷地區(qū)尤其中低海拔區(qū)域具有優(yōu)良的適應(yīng)性［4］。

形態(tài)指標(biāo)、代謝指標(biāo)、理化指標(biāo)和生化指標(biāo)是國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)林木抗寒性的主要指標(biāo)，桉樹(shù)抗寒性研究一直是當(dāng)前的熱點(diǎn)，主要集中在抗寒樹(shù)種的選擇、抗寒生長(zhǎng)適應(yīng)性調(diào)查及抗寒樹(shù)種間抗寒能力的評(píng)價(jià)等方面［5-9］，對(duì)已表現(xiàn)出一定抗寒適應(yīng)性的樹(shù)種種源/家系/個(gè)體間的抗寒機(jī)制與差異研究報(bào)道不多，人工低溫脅迫下桉樹(shù)抗寒生理生化指標(biāo)變化研究較多［10-16］，自然降溫過(guò)程中桉樹(shù)抗寒生理生化指標(biāo)變化研究較少［17］。為此，筆者以間伐保留的鄧恩桉6個(gè)種源為材料，對(duì)其部分生理生化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，以期為抗寒優(yōu)良種源的選育與推廣提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與采樣

以環(huán)江縣華山林場(chǎng)雅龍分場(chǎng)2009年建立的鄧恩桉種源試驗(yàn)林生長(zhǎng)勢(shì)相近的6個(gè)種源為試驗(yàn)材料（表1）。2014年10月至2015年3月每月初采取樹(shù)冠中上部不同方向當(dāng)年生側(cè)枝的完整功能葉，每個(gè)種源采集15個(gè)單株，每株30枚，采后立即用錫紙包裹做好記錄放入液氮中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。以2014年10月采樣為對(duì)照。

1.2 指標(biāo)測(cè)定

MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法，SOD活性的測(cè)定采用NBT光照化學(xué)還原比色法［18-20］。

2 結(jié)果與分析

2.1 采樣期間試驗(yàn)區(qū)的氣候

2014年10月至2015年3月環(huán)江縣華山林場(chǎng)雅龍分場(chǎng)鄧恩桉種源試驗(yàn)林平均最高最低及平均溫度如表2，全年最低溫度出現(xiàn)在2015年1月，平均最低溫3℃，極端低溫-1℃。

2.2 自然降溫對(duì)MDA含量的影響

MDA是生物膜膜脂過(guò)氧化最終產(chǎn)物，其含量是評(píng)價(jià)膜系統(tǒng)過(guò)氧化程度與受傷害程度的重要指標(biāo)之一，二者呈正相關(guān)，MDA含量越高說(shuō)明細(xì)胞質(zhì)膜遭受破壞越嚴(yán)重，組織保護(hù)能力越弱。自然降溫過(guò)程中，隨著溫度的不斷下降，鄧恩桉6個(gè)種源葉片中MDA含量不斷升高，2015年1月達(dá)最大值。開(kāi)春氣溫回升，MDA含量隨著溫度的升高而降低（表3）。鄧恩桉6個(gè)種源MDA含量在自然降溫過(guò)程中的變化趨勢(shì)一致，但其增幅存在一定的差異。以2014年10月為對(duì)照，MDA含量達(dá)最大值時(shí)，種源GED9501、GED9502、GED9504、GED9506、GED9507和GED9509的增幅分別為64.01%、53.79%、55.91%、59.18%、58.77%和53.06%。MDA含量增幅與其抗寒力呈負(fù)相關(guān)，種源GED9509MDA含量增幅最小，抗寒力最強(qiáng)；種源GED9501MDA含量增幅最大，抗寒力最弱。以MDA含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，鄧恩桉6個(gè)種源的抗寒力依次為GED9509＞GED9502＞GED9504＞GED9507＞GED9506＞GED9501。

表1 鄧恩桉種源基本信息Table 1 Basic information ofE.dunniiprovenances

表2 試驗(yàn)地的溫度條件Table 2 Temperature conditions in experiment place

表3 自然降溫過(guò)程中鄧恩桉6個(gè)種源MDA含量的變化Table 3 Change of MDA content of leaves in sixE.dunniiprovenances during the natural temperature decreasing process μmol/g

2.3 自然降溫對(duì)SOD活性的影響

SOD是生物膜膜脂過(guò)氧化主要保護(hù)酶，其主要功能為催化活性氧歧化產(chǎn)物無(wú)毒氧和過(guò)氧化氫，從而達(dá)到保護(hù)植物遭受傷害。自然降溫過(guò)程中，鄧恩桉6個(gè)種源葉片中SOD活性呈下降→上升→下降的趨勢(shì)，降溫初期，SOD大體呈上升趨勢(shì)以保護(hù)植株免受寒害，持續(xù)低溫下，SOD活性明顯下降，2015年1月達(dá)最小值。開(kāi)春氣溫回升，植株恢復(fù)一定的抗寒能力，SOD活性逐漸上升（表4）。SOD活性是鄧恩桉自身遺傳因子決定的，SOD活性高低與其抗寒性強(qiáng)弱一致。在未遭受寒害時(shí)，種源GED9509SOD活性最大，說(shuō)明其抗寒力最強(qiáng)，種源GED9501SOD活性最小，說(shuō)明其抗寒力最弱。鄧恩桉6個(gè)種源自然降溫過(guò)程中SOD活性變化趨勢(shì)一致，但其降幅存在一定的差異。以2014年10月為對(duì)照，SOD活性達(dá)最小值時(shí)，種源GED9501、GED9502、GED9504、GED9506、GED9507和GED9509的降幅分別為30.05%、19.66%、21.42%、21.76%、29.10%和19.41%。SOD活性下降率與植物品種本身抗寒能力強(qiáng)弱呈負(fù)相關(guān)，種源GED9509下降率最小，抗寒能力最強(qiáng)，種源GED9501SOD活性下降率最大，抗寒能力最弱。以SOD活性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，鄧恩桉6個(gè)種源的抗寒力依次為GED9509＞GED9502＞GED9504＞GED9506＞GED9507＞GED9501。

表4 自然降溫過(guò)程中鄧恩桉6個(gè)種源SOD活性的變化Table 4 Change of SOD activity of leaves in sixE.dunniiprovenances during the natural temperature decreasing process U/（min/g）

3 結(jié)論與討論

3.1 樣品的采集

樣品的采集是試驗(yàn)成功與否的關(guān)鍵，由于試驗(yàn)地距離實(shí)驗(yàn)室路程較遠(yuǎn)，樣品采集后不能及時(shí)處理，因此，正式采樣前在實(shí)驗(yàn)室附近就地取樣，對(duì)樣品采取3種不同處理方式：不處理樣品、濕布包裹樣品和錫紙包裹樣品置于液氮中。放置一段時(shí)間，測(cè)定MDA含量與SOD活性（以新采樣品為對(duì)照），前2種處理方式MDA含量與SOD活性均出現(xiàn)較大波動(dòng)，不適合長(zhǎng)途樣品采集處理，錫紙包裹樣品置于液氮，樣品MDA含量與SOD活性基本不變，適合長(zhǎng)途樣品采集的處理。如液氮不方便長(zhǎng)途運(yùn)輸，也可采用樣品采集后立即液氮處理，然后干冰運(yùn)輸。

3.2 MDA含量與鄧恩桉抗寒性的相關(guān)性

MDA能與細(xì)胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致生物膜的結(jié)構(gòu)、生物功能分子、生理完整性的破壞。張學(xué)明［12］研究發(fā)現(xiàn)，不同桉樹(shù)種類各季節(jié)及人工低溫脅迫下其葉片MDA含量隨著處理溫度的降低而升高，在秋季轉(zhuǎn)冬季期間，MDA含量也明顯增加。黃月華等［13-14］研究表明，5種桉樹(shù)苗期耐寒性隨著溫度的降低，MDA含量基本都高于對(duì)照，MDA含量高的品種抗寒性弱。劉建［15］研究發(fā)現(xiàn)，2種桉樹(shù)對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制與對(duì)照相比，低溫脅迫促使其幼苗葉片MDA含量增加，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，MDA含量逐漸升高。靖長(zhǎng)柏等［17］研究表明，自然低溫下（日最低氣溫-3.6℃），3種桉樹(shù)MDA含量相比對(duì)照明顯增加。本研究中，鄧恩桉6個(gè)種源在自然降溫過(guò)程中葉片MDA含量隨著溫度下降而上升，隨著溫度回升而下降，與前人研究結(jié)論一致。MDA含量上升是因?yàn)猷嚩麒袷艿蜏孛{迫后，活性氧代謝平衡遭受破壞，抗氧化系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力下降，活性氧過(guò)剩加劇膜脂過(guò)氧化作用，開(kāi)春溫度回升后，膜受損程度減弱，膜脂過(guò)氧化作用減少，MDA含量下降。

3.3 SOD活性與鄧恩桉抗寒性的相關(guān)性

SOD酶作為植物體內(nèi)有害物質(zhì)的清除劑，可以清除過(guò)氧化物、過(guò)氧化氫和超氧自由基，減少羥基自由基。當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí)，SOD酶可以起到保護(hù)植物細(xì)胞的作用［21］。黃月華等［13-14］研究表明，不同低溫處理時(shí)5種桉樹(shù)的SOD活性普遍低于對(duì)照，變化趨勢(shì)基本一致，呈下降→上升→下降趨勢(shì)。劉建［15］研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)3d夜間低溫脅迫后，2種桉樹(shù)幼苗葉片SOD活性均呈上升趨勢(shì)，這是植株自身抵御寒害能力的體現(xiàn)，SOD活性水平的高低可以反映植株對(duì)某種逆境抵抗能力的大小。靖長(zhǎng)柏等［17］研究表明，自然低溫下，3種桉樹(shù)SOD含量相比對(duì)照明顯增加，低溫脅迫期間，植株體內(nèi)保護(hù)酶活性高，清除自由基能力強(qiáng)。郭祥泉［22］研究發(fā)現(xiàn)，不同低溫處理，個(gè)體SOD活性在拐點(diǎn)前隨著溫度下降而上升，拐點(diǎn)后隨著溫度下降而急劇下降，SOD活性的拐點(diǎn)最低溫度可確定為個(gè)體低溫臨界點(diǎn)。闞文靖等［16］研究表明，在25個(gè)桉樹(shù)品種中抗寒能力強(qiáng)的桉樹(shù)種類SOD活性高，抗寒能力弱的桉樹(shù)種類SOD活性低。本研究中，鄧恩桉6個(gè)種源在自然降溫過(guò)程中葉片SOD活性隨著溫度的下降總體呈下降趨勢(shì)，隨著溫度回升而升高，降溫初期，SOD活性呈一定的上升趨勢(shì)。說(shuō)明，植株對(duì)低溫具有一定的防御反應(yīng)，以減緩傷害程度與速度，這是SOD活性在環(huán)境脅迫下保護(hù)功能的體現(xiàn)，持續(xù)低溫下，膜脂過(guò)氧化程度加劇，植株體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)受到危害，活性氧未能及時(shí)清除而積累，SOD活性顯著下降，開(kāi)春溫度回升后，膜脂過(guò)氧化程度減弱，植株體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)恢復(fù)，活性氧被及時(shí)清除，SOD活性上升，與前人研究結(jié)論相似。在此次自然降溫過(guò)程中鄧恩桉6個(gè)種源葉片SOD活性變化較平穩(wěn)，-1℃的低溫未對(duì)其造成嚴(yán)重傷害，與鄧恩桉半致死溫度在-8℃左右相符［11，15］。

3.4 鄧恩桉抗寒性與地理分布的相關(guān)性

鄧恩桉6個(gè)種源在自然降溫過(guò)程中其抗寒性存在一定的差異，種源GED9509和GED9502抗寒力較強(qiáng)，2個(gè)種源引種地的緯度較高，在其自然分布區(qū)經(jīng)受過(guò)相對(duì)較低溫度的抗寒鍛煉。海拔也是影響鄧恩桉抗寒能力的因素之一，引種地海拔高的種源其抗寒力略強(qiáng)。因此，在今后引種選育速生抗寒桉樹(shù)品種時(shí)，地理分布是必須考慮的因子。

3.5 提高植物抗寒性的措施

植物是一個(gè)開(kāi)放的體系，低溫能引起植物的生理障礙，使其受傷甚至死亡。植物抗寒力受其自身因素與外界環(huán)境的共同影響。自身因素由基因決定，可利用基因工程技術(shù)，將抗寒基因轉(zhuǎn)入不抗寒或抗寒力弱的植株以提高其抗寒力。外界環(huán)境可一定程度上提高或降低植株的抗寒力，植物抗寒力的強(qiáng)弱與其生長(zhǎng)速率呈負(fù)相關(guān)，植株生長(zhǎng)速率快，其含水量高，組織疏松，呼吸旺盛，易受寒害；植株生長(zhǎng)穩(wěn)定，其含水量低，組織致密，呼吸速率適中，抗寒性較強(qiáng)。因此，低溫來(lái)襲之前，合理施用P、K肥，少施N肥，不宜灌水，控制其生長(zhǎng)，提高抗寒力。還可以噴施植物生長(zhǎng)延緩劑或生長(zhǎng)抑制劑等，延緩植株生長(zhǎng)，提高其脫落酸含量，以提高其抗寒性能。此外，低溫鍛煉對(duì)提高植株的抗寒性具有一定的效果，可對(duì)種子或造林前的幼苗進(jìn)行低溫鍛煉，以提高其抗寒能力［23］。

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（責(zé)任編輯：劉 海）

Influence of Natural Temperature Decrease on MDA and SOD Contents inEucalyptusdunniiLeaves

DENG Ziyu1，2，3，CHEN Jianbo1，2，3，GUO Dongqiang1，2，3
（1.GuangxiForestryScienceResearchInstitute，Nanning，Guangxi530002；2.KeyLaboratoryofCentralSouth Fast-growingTimberCultivationofStateForestryAdministrationofChina，Nanning，Guangxi530002；3.Guangxi KeyLaboratoryofSuperiorTimberTreesResourceCultivation，Nanning，Guangxi530002，China）

In order to studying on investigate the cold-resistant mechanism ofE.dunnii，to provide theoretical references for its excellent cold-resistant seedingsource breeding and spred the malondiadehyde（MDA）content and activity of superoxide dismutase（SOD）were investigated inE.dunniileaves from six provenances.Results：MDA content increased with temperature decreasing，SOD activity showed a change trend of decreasing at first then increasing and decreasing at last，while it decreased in general.The smallest amplitude of change is provenance GED9509during the natural temperature decrease，the cold resistance of provenance GED9509was stronger than other provenances.

Eucalyptusdunnii；MDA；SOD；natural temperature decrease

S792.39

A

2015-12-09；2016-07-31修回

廣西林業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目“鄧恩桉保護(hù)酶活性與抗寒性關(guān)系研究”（林科201408）；廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主項(xiàng)目“鄧恩桉遺傳多樣性的AFLP分析”（13-A-01-02）

鄧紫宇（1984-），男，工程師，碩士，從事林木遺傳育種研究。E-mail：365204914＠qq.com

1001-3601（2016）09-0375-0033-04