低溫對(duì)兩種油茶的生理生態(tài)效應(yīng)

陳麗文,王艷平

(1.信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院 a.林學(xué)系;b.財(cái)經(jīng)系，河南 信陽(yáng) 464000；2.信陽(yáng)師范學(xué)院 大別山農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用研究院,河南 信陽(yáng) 464000)

0 引言

低溫能夠影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生理生態(tài)效應(yīng)[1].在低溫處理的過程中，植物的葉綠素含量、光合效率、抗氧化酶系統(tǒng)都能發(fā)生變化[2].因此判斷植物抗寒性的依據(jù)可以通過生理和光合指標(biāo)來(lái)表現(xiàn).油茶，常綠小喬木，原產(chǎn)中國(guó)，主要集中在南方亞熱帶地區(qū)，以高山和丘陵地帶為主[3].由于油茶的產(chǎn)量較低，1960年以來(lái)，中國(guó)科研工作者開始了油茶的選育研究，并取得了一系列的研究成果，但是油茶對(duì)低溫的抵抗力的生理學(xué)研究較少.影響油茶生長(zhǎng)發(fā)育并且對(duì)于油茶的地理分布產(chǎn)生限制性作用的環(huán)境因子有很多，其中溫度是主要因素[4].實(shí)驗(yàn)證明，植物抗氧化能力與體內(nèi)的抗氧化物酶緊密聯(lián)系，油茶中過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)均屬于細(xì)胞膜保護(hù)酶, 在活性氧代謝中發(fā)揮重要作用, 具有一定的穩(wěn)定性,并且影響植物的抗逆性[5-8],而溫度又是影響酶活性的主要因素之一.因此本文以廣西油茶和湖南油茶為研究對(duì)象，通過研究低溫對(duì)這兩種油茶中最大光化學(xué)效率以及SOD、CAT、POD三種抗氧化物酶活性的影響，揭示低溫對(duì)兩種油茶的生理生態(tài)效應(yīng).

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)的材料為廣西油茶(Camelliaoleifera, Guangxi)和湖南油茶Camelliaoleifera, Hunan).

1.2 主要儀器

光照培養(yǎng)箱， LX-1332型照度計(jì)(日本三菱儀表)，便攜式葉綠素?zé)晒鈨x (PEA,Hansatech,U.K.).

1.3 試驗(yàn)方法

選取長(zhǎng)勢(shì)一致，大小相同的無(wú)病毒幼苗，保證水分營(yíng)養(yǎng)等適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，在-10 ℃、0 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃的溫度梯度下處理兩種材料，人工氣候箱處理6 h,光照強(qiáng)度為20 000 Lx.以25 ℃為對(duì)照.培養(yǎng)15 d后，開始測(cè)定實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在不同溫度下葉綠素?zé)晒獾南嚓P(guān)參數(shù)，儀器為超便攜式葉綠素?zé)晒鈨x，測(cè)定葉片的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm).在室溫下測(cè)定,激發(fā)光強(qiáng)為最大光強(qiáng)的100%(約3000 μE/(m2·s)),葉片暗適應(yīng)時(shí)間不少于15 min,記錄時(shí)間為6 s.(Fv/Fm) 作為可變熒光與最大熒光之比.與此同時(shí)選取試驗(yàn)組和對(duì)照組中相同部位葉片，提取內(nèi)含物，用離心機(jī)離心后，測(cè)定三種抗氧化物酶即CAT、SOD、POD的酶活性[6].

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中采用Excel進(jìn)行整理，并繪制圖表.

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對(duì)最大光化學(xué)效率的影響

植物的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm) 反映了植物的最大光學(xué)潛能.在溫度梯度下，廣西油茶對(duì)照組的最大光化學(xué)效率維持在0.8左右，湖南油茶對(duì)照組的最大光化學(xué)效率一般在0.75～0.8之間.由此可見溫度對(duì)兩種油茶的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm) 的影響不明顯.經(jīng)過低溫處理后，兩種油茶的(Fv/Fm) 值逐漸下降，湖南油茶下降幅度相對(duì)要小，在-10 ℃時(shí)達(dá)到最低值0.55，廣西油茶下降幅度相對(duì)較大，在-10 ℃時(shí)達(dá)到最低值0.3，見圖1.

2.2 低溫對(duì)CAT活性的影響

機(jī)體受活性氧毒害程度可以通過過氧化氫酶的活性來(lái)體現(xiàn).順著溫度梯度，過氧化氫酶的活性發(fā)生變化，其中湖南油茶和廣西油茶對(duì)照組均在10 ℃時(shí)酶活性最高.經(jīng)過低溫處理后，廣西油茶在20 ℃時(shí)酶活性最高，并且變化幅度相對(duì)較大，湖南油茶在15 ℃時(shí)酶活性最高，變化幅度相對(duì)較小，見圖2.

圖1 不同溫度下2種油茶的最大光化學(xué)效率 (Fv/Fm) 變化(對(duì)照:25 ℃) 圖2 不同溫度下2種油茶過氧化氫酶 CAT活性變化(對(duì)照:25 ℃) Fig. 1 The value of (Fv/Fm) change in Camel-lia oleiferaunder different temperature(control:25 ℃) Fig. 2 The changes of catalase activities in Camellia oleifera under different temperature(control:25 ℃)

2.3 低溫對(duì)SOD活性的影響

超氧化物歧化酶SOD的活性可以評(píng)價(jià)機(jī)體受污染的程度.在溫度梯度下超氧化物歧化酶SOD活性隨溫度發(fā)生變化.其中廣西油茶和湖南油茶對(duì)照組在15 ℃時(shí)酶活性最高，分別為80 U和45 U.經(jīng)過低溫處理后，廣西油茶和湖南油茶中的超氧化物歧化酶活性發(fā)生變化，均在20 ℃酶活性最高，分別為110 U和80 U.并且廣西油茶酶活性變化幅度較大，在-10 ℃時(shí)酶活性為0，見圖3.

2.4 低溫對(duì)POD活性的影響

過氧化物酶可以判斷組織老化程度.在溫度梯度下過氧化物酶活性隨著溫度發(fā)生變化，其中廣西油茶和湖南油茶對(duì)照組均在15 ℃時(shí)酶活性最高分別為45 U和25 U.經(jīng)過低溫處理后2種油茶中過氧化物酶活性均發(fā)生變化，廣西油茶仍在15 ℃酶活性達(dá)到最高45 U,但是變化幅度較對(duì)照組更大，湖南油茶在10 ℃時(shí)酶活性最高，并且變化幅度相對(duì)對(duì)照組也更大，見圖4.

圖3 不同溫度下2種油茶中超氧化物 歧化酶SOD活性變化(對(duì)照:25 ℃) 圖4 不同溫度下2種油茶中過氧化物酶 POD的活性變化(對(duì)照:25 ℃) Fig. 3 The changes of superoxide dismutase activities in two Camellia oleifera under different temperature(control:25 ℃) Fig . 4 The change of peroxidase activities in two Camellia oleifera under different temperature(control:25 ℃)

3 結(jié)論

溫度的變化對(duì)兩種油茶的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm) 的影響不大，但是低溫處理后，2種油茶的(Fv/Fm) 值都呈下降趨勢(shì)，其中湖南油茶的變化趨勢(shì)相對(duì)于廣西油茶更大，說明低溫能使兩種油茶的最大光化學(xué)效率下降,但是對(duì)湖南油茶的影響更大.本文僅以廣西油茶和湖南沒茶兩個(gè)品種為研究對(duì)象，研究了低溫對(duì)油茶中(Fv/Fm) 以及SOD、CAT、POD等3種抗氧化物酶活性的影響，從而提示低溫對(duì)這2種油茶的生理生態(tài)效應(yīng).