低溫脅迫對(duì)不同品種山茶生理生化指標(biāo)的影響

章錦濤， 王 華， 王 松， 江文淵， 謝宏斌，王冬良*

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，安徽合肥 230036； 2.安徽省無(wú)為縣鼎興園藝責(zé)任有限公司，安徽蕪湖 238300)

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低溫脅迫對(duì)不同品種山茶生理生化指標(biāo)的影響

章錦濤1， 王 華1， 王 松1， 江文淵1， 謝宏斌2，王冬良1*

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，安徽合肥 230036； 2.安徽省無(wú)為縣鼎興園藝責(zé)任有限公司，安徽蕪湖 238300)

[目的]探究不同山茶品種的抗寒性。[方法]采用人工模擬低溫處理的方法對(duì)3個(gè)山茶品種(逸香、克里木、六角大紅)的耐寒性進(jìn)行了測(cè)定，分析各生理指標(biāo)與抗寒性的關(guān)系。[結(jié)果]不同低溫脅迫下(0、-5、-10、-15 ℃)，逸香的抗寒性明顯高于克里木和六角大紅。相關(guān)性分析表明，山茶的耐寒性與相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)含量成反比，與超氧化物歧化酶(SOD)活性、過(guò)氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量成正比。[結(jié)論]該研究可為低溫地區(qū)山茶生產(chǎn)、引種以及園林應(yīng)用提供參考。

山茶；抗寒性；生理生化指標(biāo)

山茶屬(Camellia)為山茶科中最大的屬，約280種，我國(guó)有山茶屬植物238種[1]。山茶屬植物主要分布在亞洲，植物樹形美觀，花朵艷麗，具有較高的觀賞價(jià)值，但大多數(shù)山茶不耐寒，因此山茶的耐寒性成為引種的主要限制性因素[2]。植物對(duì)于低溫脅迫表現(xiàn)出的是主動(dòng)的應(yīng)激過(guò)程，隨著環(huán)境溫度的逐漸降低，植物通過(guò)調(diào)節(jié)自身生理環(huán)境或者誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)，從而達(dá)到適應(yīng)低溫的過(guò)程[3]。在抗寒指標(biāo)中，一般不采用單一指標(biāo)，而是采用多個(gè)指標(biāo)綜合分析，從而鑒定植物的抗寒能力大小。低溫脅迫下所有植物的抗氧化酶活性都會(huì)發(fā)生變化[4]。丙二醛(MDA)含量反映了細(xì)胞膜對(duì)外界逆境條件的適應(yīng)能力[5]。相對(duì)電導(dǎo)率反映電解質(zhì)滲透率，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)于其反應(yīng)原理進(jìn)行了深入研究，并將其應(yīng)用在實(shí)際研究工作中。筆者在低溫條件下測(cè)定山茶葉片的生理生化指標(biāo)，并推測(cè)其變化規(guī)律，以期為低溫地區(qū)山茶的生產(chǎn)、引種以及園林應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試材來(lái)源于安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院試驗(yàn)基地安徽無(wú)為縣鼎興園藝責(zé)任有限公司苗圃地，選取樹齡3～4 a、株高50～60 cm、在當(dāng)?shù)啬軌蚴彝庠蕉议L(zhǎng)勢(shì)良好的茶花。選用耐寒性不同的3個(gè)山茶品種：逸香、克里木、六角大紅。

1.2 植物低溫處理與樣品采集 將山茶植株放入人工培養(yǎng)箱中低溫處理6 h，從0 ℃依次降至-5、-10、-15 ℃，降溫速度設(shè)為5 ℃/h。然后進(jìn)行取樣，取莖尖向下第3～6片長(zhǎng)勢(shì)良好的葉片待測(cè)。

1.3 測(cè)定方法 相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定采用電導(dǎo)法；MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法；超氧化物歧化酶(SOD)活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法；過(guò)氧化物酶(POD)活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚比色法；可溶性蛋白含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[6]。

1.4 數(shù)據(jù)處理 使用Excel 2010軟件進(jìn)行繪圖，使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對(duì)山茶葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響 低溫可以使葉片細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)和非電解質(zhì)外滲，從而可以改變?nèi)~片細(xì)胞膜透性。在相同溫度下，植株細(xì)胞的外滲物質(zhì)越多，則耐寒性越差，相對(duì)電導(dǎo)率越高；反之，則耐寒性越差，相對(duì)電導(dǎo)率越低。因此，同一溫度下植物的相對(duì)電導(dǎo)率越低，其抗性就越強(qiáng)。

從圖1可以看出，隨著溫度的降低，山茶屬3個(gè)品種的葉片相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，說(shuō)明低溫脅迫對(duì)山茶葉片的細(xì)胞膜已經(jīng)產(chǎn)生了破壞。對(duì)不同溫度的山茶葉片相對(duì)電導(dǎo)率的方差分析表明，山茶葉片的相對(duì)電導(dǎo)率與溫度具有顯著相關(guān)性(P<0.05)；對(duì)相同溫度下不同品種相對(duì)電導(dǎo)率的方差分析表明，山茶的相對(duì)電導(dǎo)率與其品種具有顯著相關(guān)性(P<0.05)，山茶逸香與克里木以及逸香與六角大紅的相對(duì)電導(dǎo)率存在顯著差異(P<0.05)，但克里木和六角大紅的相對(duì)電導(dǎo)率不存在顯著差異(P>0.05)。

注：相同溫度下不同品種間標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖1 低溫脅迫下山茶葉片相對(duì)電導(dǎo)率的變化Fig. 1 The changes of relative electrical conductivity of camellia leaves under cold stress

2.2 低溫對(duì)山茶葉片中MDA含量的影響 植物細(xì)胞內(nèi)自由基在逆境脅迫的過(guò)程中產(chǎn)生，過(guò)剩的自由基會(huì)對(duì)膜系統(tǒng)造成傷害。MDA作為植物逆境條件下膜脂過(guò)氧化作用的產(chǎn)物，其含量可以反映植物抵御逆境的能力，一般MDA 含量越高，表明植株的受損害程度越大[5]。

從圖2可以看出，隨著環(huán)境溫度的降低，不同品種山茶的MDA含量整體上呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，當(dāng)溫度從0 ℃降至-15 ℃后山茶葉片中MDA含量的增加幅度不大，基本在5.00 μmol/g左右，說(shuō)明這些物種在受到低溫脅迫時(shí)細(xì)胞膜受損程度較小。方差分析表明，逸香與克里木以及逸香與六角大紅的MDA含量差異顯著(P<0.05)，但克里木與逸香的MDA含量差異未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

注：相同溫度下不同品種間標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖2 低溫脅迫下山茶葉片中MDA含量的變化Fig. 2 Changes of MDA content in camellia leaves under cold stress

2.3 低溫對(duì)山茶葉片中SOD活性的影響 SOD可以清除植物體內(nèi)的超氧自由基，植物耐寒性越強(qiáng)，則 SOD活性越高，抗性強(qiáng)的物種在低溫下SOD活性始終高于抗性弱的物種[7]。從圖3可以看出，隨著溫度的下降，山茶葉片中 SOD活性逐漸升高，而隨著溫度的繼續(xù)降低，SOD活性略有下降，整體上呈現(xiàn)出先升高、后降低的趨勢(shì)。試驗(yàn)過(guò)程中，不同山茶品種SOD活性變化不大，平均活性維持在80 U/(g·min)，說(shuō)明山茶葉片細(xì)胞的酶保護(hù)系統(tǒng)在受到低溫脅迫時(shí)發(fā)揮了較好作用，增加了植株的耐寒性。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同低溫處理下山茶葉片的SOD活性也不同。方差分析表明，不同山茶品種之間SOD活性存在顯著差異(P<0.05)，同時(shí)隨著溫度的降低，植株內(nèi) SOD 活性差異顯著(P<0.05)。

注：相同溫度下不同品種間標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖3 低溫脅迫下山茶葉片中SOD活性的變化Fig. 3 Changes of SOD activity in camellia leaves under cold stress

2.4 低溫對(duì)山茶葉片中POD活性的影響 POD是清除活性氧的一種重要的酶。在逆境條件下，它能氧化植物體內(nèi)的乙酸，有效降低膜脂過(guò)氧化的傷害，清除超氧自由基，避免植物在低溫脅迫時(shí)遭遇傷害。從圖4可以看出，山茶葉片POD活性隨溫度的下降呈現(xiàn)出先升高后下降的規(guī)律，其變化趨勢(shì)與 SOD活性的變化趨勢(shì)基本一致。隨著環(huán)境溫度的降低，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的自由基，POD可以清理自由基，保護(hù)植物細(xì)胞；隨著環(huán)境溫度的繼續(xù)下降，POD活性隨之降低，這可能是由于低溫導(dǎo)致山茶花葉片的細(xì)胞失活。山茶

注：相同溫度下不同品種間標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference(P<0.05).圖4 低溫脅迫下山茶葉片中POD活性的變化Fig. 4 Changes of POD activity in camellia leaves under cold stress

葉片中 POD 活性在-5 ℃左右時(shí)達(dá)到最高。方差分析表明，不同山茶品種之間POD活性存在顯著差異(P<0.05)，同時(shí)植株內(nèi) POD活性隨溫度的降低而顯著下降(P<0.05)。2.5 低溫對(duì)山茶葉片可溶性蛋白含量的影響 羅軍武等[8]認(rèn)為抗寒性強(qiáng)的茶樹品種可溶性蛋白含量高于抗寒性弱的茶樹品種，這表明葉片中可溶性蛋白含量可作為耐寒性檢測(cè)的指標(biāo)之一。從圖5可以看出，山茶葉片中的可溶性蛋白含量的變化隨溫度的下降呈下降趨勢(shì)。不同品種山茶葉片中可溶性蛋白含量差異顯著(P<0.05)，同一品種不同山茶葉片中可溶性蛋白含量差異顯著(P<0.05)?？扇苄缘鞍缀肯陆档脑蚩赡苁侵参锶~片在抗寒的過(guò)程中消耗了蛋白。逸香的可溶性蛋白含量明顯高于六角大紅和克里木，克里木山茶的可溶性蛋白含量略高于六角大紅?？傮w來(lái)看，3個(gè)山茶品種的可溶性蛋白含量均維持較高的水平。

2.6 耐寒性相關(guān)性分析 由表1、2可知，無(wú)論是Person 相關(guān)系數(shù)還是 Spearman 相關(guān)系數(shù)，山茶葉片的相對(duì)電導(dǎo)率與可溶性蛋白含量、SOD活性和POD活性均呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與MDA含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；葉片的SOD活性、POD活性與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，而與相對(duì)電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)。

注：相同溫度下不同品種間標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note:Different small letters among different cultivars at the same temperature indicate significant difference (P<0.05).圖5 低溫脅迫下山茶葉片中可溶性蛋白含量的變化Fig. 5 Changes of soluble protein content in camellia leaves under cold stress

生理生化指標(biāo)PhysiologicalandbiochemicalindicesMDA含量MDAcontent相對(duì)電導(dǎo)率RelativeelectricalconductivitySOD活性SODactivityPOD活性PODactivity可溶性蛋白含量SolubleproteincontentMDA含量MDAcontent1.0000.499*-0.617**-0.549**-0.428*相對(duì)電導(dǎo)率Relativeelectricalconductivity0.499*1.000-0.524*-0.473*-0.353*SOD活性SODactivity-0.617**-0.524*1.0000.464*0.459**POD活性PODactivity-0.549**-0.473*0.464*1.0000.584*可溶性蛋白含量Solubleproteincontent-0.428*-0.353*0.459**0.584*1.000

注：*表示相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05);**表示相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

Note:*indicates significant correlation(P<0.05);**indicates extremely significant correlation(P<0.01).

表2 低溫脅迫下山茶耐寒性的Spearman系數(shù)相關(guān)性分析

注：*表示相關(guān)性達(dá)到顯著水平(P<0.05);**表示相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

Note:*indicates significant correlation(P<0.05);**indicates extremely significant correlation(P<0.01).

3 結(jié)論

溫度作為影響植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的重要因子，影響著植物的生理特性。筆者采用人工模擬低溫處理的方法，對(duì)3個(gè)山茶品種逸香、克里木、六角大紅的耐寒性進(jìn)行了測(cè)定，分析各生理指標(biāo)與抗寒性的關(guān)系，得出以下結(jié)論。

(1) 低溫脅迫對(duì)不同山茶葉片膜系統(tǒng)的影響。植株的耐寒性與植物的相對(duì)電導(dǎo)率成反比。該試驗(yàn)中山茶葉片的相對(duì)電導(dǎo)率隨著溫度的逐漸降低而不斷增大，說(shuō)明低溫脅迫對(duì)植株的傷害是不可逆的。逸香的電導(dǎo)率明顯低于克里木和六角大紅。MDA含量可以反映低溫對(duì)山茶葉片細(xì)胞膜的影響程度。該試驗(yàn)中山茶葉片MDA 含量整體上呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，同時(shí)山茶葉片中保護(hù)酶活力與MDA含量成反比。這是由于當(dāng)植物體保持較高的保護(hù)酶活力時(shí)，能有效清除體內(nèi)的MDA。

(2) 低溫脅迫對(duì)不同山茶葉片中保護(hù)酶活性的影響。POD 參與的有關(guān)氧化還原反應(yīng)可產(chǎn)生自由基和 H2O2，因此植株內(nèi)SOD 活性上升， POD 活性下降。山茶葉片中SOD活性和POD活性在-5 ℃或-10 ℃時(shí)達(dá)到最高，此后SOD活性和POD活性開始降低，表明這2種酶有協(xié)同作用，共同保護(hù)植株細(xì)胞，相關(guān)酶活性下降可能由于低溫脅迫下葉片的部分細(xì)胞失活所致。

(3) 低溫脅迫對(duì)不同山茶葉片中可溶性蛋白含量的影響。隨著溫度的降低，山茶葉片中可溶性蛋白含量下降，這可能由于植物受低溫脅迫后消耗了蛋白。

(4)相關(guān)性分析表明，山茶葉片相對(duì)電導(dǎo)率與MDA含量之間存在顯著正相關(guān)；POD活性與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)；山茶葉片的可溶性蛋白含量與相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量等生理指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)。這表明山茶的耐寒性與相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量成反比，與 POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量成正比。

(5)通過(guò)山茶葉片各生理生化指標(biāo)的綜合比較發(fā)現(xiàn)，3個(gè)山茶品種的抗寒性具有明顯差異。逸香的各生理指標(biāo)均優(yōu)于其他2個(gè)品種，因此逸香的抗寒性強(qiáng)于克里木和六角大紅。

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Effects of Low Temperature Stress on the Physiological and Bioochemical Indices of Different Camellia Cultivars

ZHANG Jin-tao, WANG Hua, WANG Song, WANG Dong-liang*et al

(School of Horticulture, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036)

[Objective] To explore the cold resistance of different camellia cultivars. [Method] Using artificial low temperature method, the cold resistance of three cultivars of camellia (Camelliasinensis,Camelliacrimea,Camelliajaponica) was determined. The relationship between physiological and biochemical indices and cold resistance of camellia was analyzed. [Result] Under low temperature stress(0，-5，-10，-15 ℃), the cold resistance ofC.sinensiswas significantly higher than that ofC.crimeaandC.japonica. The correlation analysis showed that the cold hardiness of camellia was inversely proportional to MDA content and relative electrical conductivity, but it was directly proportional to SOD activity, POD activity and soluble protein content. [Conclusion] The research can provide references for the production, introduction and gardening application of camellia in low temperature region.

Camellia;Cold resistance;Physiological and biochemical indices

蕪湖市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014hm03)。

章錦濤(1990- )，男，安徽桐城人，碩士研究生，研究方向：園林植物應(yīng)用。*通訊作者，副教授，在讀博士，碩士生導(dǎo)師，從事觀賞園藝研究。

2016-10-28

S 601；S 685.14

A

0517-6611(2016)36-0007-03