低溫鍛煉對白掌組培苗抗寒性的影響

王占鋒 唐敏

摘要：【目的】分析低溫鍛煉對白掌組培苗生理生化指標(biāo)的影響，為探索白掌抗寒性生理生化機(jī)制提供參考依據(jù)?！痉椒ā繙y定低溫鍛煉前后白掌組培苗葉片抗氧化酶活性及可溶性蛋白質(zhì)（SP）、游離脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）和丙二醛（MDA）含量，對比分析白掌組培苗的抗寒性能?！窘Y(jié)果】白掌組培苗經(jīng)3 ℃低溫鍛煉后抗寒性明顯增強(qiáng)，表現(xiàn)為低溫處理72 h后葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）和過氧化氫酶（CAT）活性分別提高43.0%、47.0%、33.0%和61.0%；葉片SP、Pro及SS等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量分別增加了2.0倍、5.0倍和70.0%。同時，低溫鍛煉對白掌組培苗葉片細(xì)胞膜造成了一定程度的傷害，表現(xiàn)為MDA含量增加。脫鍛煉1 d后抗氧化酶活性和SP、Pro及SS含量略有下降，但仍高于未經(jīng)低溫鍛煉的組培苗?！窘Y(jié)論】生產(chǎn)上可通過低溫鍛煉白掌組培苗來提高其抗寒性和移栽成活率。

關(guān)鍵詞： 白掌；組培苗；低溫鍛煉；抗寒性；抗氧化酶；丙二醛（MDA）

中圖分類號： S682.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）10-1720-05

0 引言

【研究意義】白掌（Spathiphyllum floribundum）為天南星科白鶴芋屬多年生草本植物，其花姿獨(dú)特，花苞酷似白鶴翹首，亭亭玉立，潔白無瑕，花期長，較耐陰，既是優(yōu)良的盆栽花卉，又是切花的重要品種，具有重要的觀賞價值和經(jīng)濟(jì)價值，市場前景廣闊。該屬多數(shù)植物花粉退化，不易結(jié)籽，生產(chǎn)中通常以分株法進(jìn)行繁殖，繁殖系數(shù)低，因此采用組織培養(yǎng)方式進(jìn)行快速繁殖是目前白掌的主要繁殖方式。但白掌為喜高溫植物，抗寒性較差，長期低溫易引起葉片脫落或焦黃，在我國部分冬春季節(jié)嚴(yán)寒的地區(qū)，低溫仍是制約白掌產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子。因此，研究低溫鍛煉對白掌組培苗生理指標(biāo)的影響，探索其耐寒機(jī)制，對提高白掌組培苗的抗寒性及降低低溫造成的損失具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，關(guān)于白掌組織培養(yǎng)技術(shù)的研究報(bào)道較多，主要側(cè)重于白掌組織培養(yǎng)體系建立、外源激素在白掌組織培養(yǎng)中的應(yīng)用等。范敏等（2003）開展白掌組織培養(yǎng)及快速繁殖研究，結(jié)果表明，在適當(dāng)遮陰的混合基質(zhì)中，白掌組培苗移栽成活率較高。崔錫明等（2004）研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中添加適宜濃度的6-BA可增加白掌愈傷組織和不定芽的增殖倍數(shù)，添加適宜濃度的IBA可促進(jìn)試管苗生根，提高移栽成活率。覃和業(yè)和邱美歡（2008）研究發(fā)現(xiàn)，白掌的最適初代培養(yǎng)基為MS+2.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L AD+0.2 mg/L NAA；最適增殖培養(yǎng)基為MS+2.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA；最適生根培養(yǎng)基為1/2MS+0.2 mg/L NAA。江金蘭等（2011）研究認(rèn)為，未經(jīng)過生根培養(yǎng)的白掌組培苗移栽后生長整齊度不一致。陳榮等（2012）開展白掌組織培養(yǎng)研究，結(jié)果表明，培養(yǎng)基中添加TDZ可提高白掌不定芽增殖系數(shù)；1/2MS培養(yǎng)基中添加適宜濃度的NAA和IBA，可縮短組培苗生根時間，移栽成活率高。陳漢鑫等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，適宜白掌組培苗移栽的基質(zhì)為泥炭土與珍珠巖以10∶1混合的基質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】至今有關(guān)白掌組培苗抗寒性的研究鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究3 ℃低溫鍛煉過程中白掌組培苗抗氧化酶活性及可溶性糖、游離脯氨酸和可溶性蛋白含量等的變化，探索白掌抗寒性形成的生理生化機(jī)制，為提高白掌組培苗抗寒性提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)植物組織培養(yǎng)室進(jìn)行。當(dāng)白掌繼代培養(yǎng)產(chǎn)生的不定芽長高2～3 cm時，切下轉(zhuǎn)移至生根培養(yǎng)基中誘導(dǎo)生根。以1/2MS為基本培養(yǎng)基，添加2.0 g/L活性炭、0.2 mg/L NAA、0.4 mg/L IBA、30.0 g/L蔗糖和6.0 g/L瓊脂。培養(yǎng)基pH 5.8，培養(yǎng)溫度（25±2）℃，光照強(qiáng)度1500 lx，光照時間12 h/d。生根培養(yǎng)容器為直徑8 cm、高13 cm、帶橡膠塞的玻璃瓶。每瓶接種2株。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 低溫鍛煉處理 生根培養(yǎng)30 d后，選取生長狀況相似且良好的試管苗置于3 ℃人工氣候箱中進(jìn)行低溫鍛煉，3 d后放回培養(yǎng)室中進(jìn)行脫鍛煉，分別在低溫鍛煉12、24、48和72 h及脫鍛煉24 h后取葉片樣品進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)測定，以6株幼苗混合取樣，3次重復(fù)，以不進(jìn)行低溫鍛煉的試管苗葉片為對照（CK）。

1. 2. 2 酶活性測定 稱取0.1 g鮮葉于冰浴中充分研磨后加入1.0 mL酶提取液（50 mmol/L、pH 7.0的磷酸緩沖液），低溫離心（4 ℃，10000 r/min，20 min）獲得的上清液即為酶液，于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）及過氧化氫酶（CAT）活性參照李合生（2003）的方法進(jìn)行測定。

1. 2. 3 可溶性蛋白質(zhì)（SP）、游離脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）及丙二醛（MDA）含量測定 SP含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法（熊慶娥，2003）進(jìn)行測定；Pro含量參考張殿忠等（1990）的方法進(jìn)行測定；SS含量采用蒽酮比色法（熊慶娥，2003）進(jìn)行測定；MDA含量采用硫代巴比妥酸法（張憲政，1990）進(jìn)行測定。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 10.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 低溫鍛煉對白掌組培苗抗氧化酶活性的影響

SOD活性可反映植物對低溫逆境的適應(yīng)能力。從圖1-A可以看出，在3 ℃低溫鍛煉過程中，低溫處理的前24 h白掌組培苗葉片的SOD活性迅速上升，之后緩慢下降，但處理72 h時其活性仍比CK高43.0%；POD活性呈波動上升趨勢，低溫處理72 h時其活性比CK提高47.0%（圖1-B）；APX活性先升后降，低溫處理72 h時其活性比CK提高33.0%（圖1-C）；CAT活性呈波動上升趨勢，低溫處理72 h時其活性比CK提高61.0%（圖1-D）。所有抗氧化酶（SOD、POD、APX和CAT）活性雖然在脫鍛煉24 h后有所下降，但仍高于CK，說明低溫鍛煉可明顯提高白掌SOD、POD、APX和CAT活性，進(jìn)而可提高白掌組培苗的抗寒性。

2. 2 低溫鍛煉對白掌組培苗SP、Pro、SS及MDA含量的影響

SP、Pro和SS是植物細(xì)胞內(nèi)滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)，其主要功能是降低植物細(xì)胞的滲透勢，有利于水分的吸收。從圖2-A可以看出，在低溫鍛煉過程中，隨著處理時間的延長，葉片SP、Pro和SS含量呈不斷上升趨勢，低溫處理72 h時其含量分別增加了2.0倍、5.0倍和70.0%。脫鍛煉24 h后，SP、Pro和SS含量雖有所下降，但仍高于CK（圖1-A、圖2-B、圖2-C）。MDA含量呈波動上升趨勢，低溫處理72 h時其含量增加了27.0%（圖2-D）。說明低溫鍛煉可提高白掌SP、Pro和SS含量，此結(jié)果可作為檢測白掌組培苗抗寒性的重要因子，但同時MDA含量呈上升變化趨勢，說明低溫鍛煉對植物細(xì)胞質(zhì)膜有一定損傷。

3 討論

李美茹等（2000）研究認(rèn)為，低溫逆境中SOD、POD、APX及CAT的活性水平可作為植物抗寒性檢測的生理指標(biāo)。張勇等（2008）研究發(fā)現(xiàn)，低溫鍛煉能提高植物抵御活性氧傷害的能力，同時伴隨著抗氧化酶活性的提高。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果基本一致，白掌組培苗的SOD、POD、APX和CAT活性在低溫鍛煉過程中均有所提高，說明低溫脅迫提高了白掌保護(hù)酶的活性，以清除植物細(xì)胞在低溫逆境中增加的活性氧自由基，減輕膜脂過氧化程度；脫鍛煉后，組培苗仍具有較高的抗氧化酶活性。因此，在組培苗馴化移栽時可通過低溫處理來提高白掌組培苗的抗寒性，使其更好地適應(yīng)大田栽植環(huán)境，提高移栽成活率。本研究中白掌在低溫鍛煉后SOD、POD、APX和CAT活性均有所提高，同時MDA含量上升，與賴靜等（2015）對枇杷的研究結(jié)果不一致，其原因有待探究。

SP、Pro和SS是植物細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，是提高植物抗寒性的重要因素之一（王燕凌等，2006）；植物體在低溫脅迫條件下SS和Pro含量在一定程度上可反映植物對低溫的抵抗能力（夏金嬋和何奕昆，2015）。簡令成（1992）、陳杰忠等（1999）研究表明，植物的SP含量隨低溫鍛煉植物抗寒性的提高而增加，有助于降低冰點(diǎn)，從而防止細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰；植物體內(nèi)糖的含量與其抗寒性密切相關(guān)，Pro含量提高亦是抗寒性提高的重要原因之一。本研究結(jié)果與其一致，低溫鍛煉使白掌組培苗SP、Pro和SS含量明顯上升，可能是白掌抗寒性提高的生理生化基礎(chǔ)。

MDA是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，其含量變化是質(zhì)膜損傷程度的重要標(biāo)志之一（簡令成，1992）。本研究結(jié)果表明，低溫鍛煉使白掌SP、Pro和SS含量提高的同時MDA含量也呈上升變化趨勢，說明低溫鍛煉對白掌葉片細(xì)胞質(zhì)膜有一定損傷。因此，在白掌組培苗低溫鍛煉過程中應(yīng)合理控制溫度和時間，以減少低溫脅迫對細(xì)胞質(zhì)膜的傷害所造成的損失。

本研究僅從生理生化角度研究了低溫鍛煉對白掌組培苗抗寒性的影響，設(shè)計(jì)更適合白掌組培苗低溫鍛煉的溫度和處理時間，或者在鍛煉前期調(diào)整培養(yǎng)基成分，以便在增強(qiáng)抗氧化酶活性的同時減輕MDA對膜脂的傷害有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，白掌組培苗經(jīng)3 ℃低溫鍛煉后，SOD、POD、APX及CAT活性明顯升高，脫鍛煉1 d后，酶活性雖然比低溫鍛煉時有所下降，但仍高于未進(jìn)行低溫鍛煉的組培苗水平。因此，生產(chǎn)上可通過低溫鍛煉白掌組培苗來提高其抗寒性和移栽成活率。

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（責(zé)任編輯 思利華）