2種葉型楨楠對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)及耐寒性分析

李高志，朱亞軍，周生財(cái)，陸云峰，張俊紅，童再康

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300；2.浙江省慶元縣實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，浙江 慶元323800）

2種葉型楨楠對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)及耐寒性分析

李高志1，朱亞軍1，周生財(cái)2，陸云峰1，張俊紅1，童再康1

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300；2.浙江省慶元縣實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，浙江 慶元323800）

以大葉與小葉2種葉型楨楠Phoebe zhennan的1年生實(shí)生苗為試驗(yàn)材料，研究低溫脅迫對(duì)其生理生化指標(biāo)的影響及耐寒性。結(jié)果表明：低溫脅迫下，2種葉型楨楠的相對(duì)電導(dǎo)率總體呈上升趨勢(shì)，丙二醛（MDA）質(zhì)量摩爾濃度、過(guò)氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性及可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體呈先上升后下降趨勢(shì)。－4.0℃前，大葉楨楠相對(duì)電導(dǎo)率呈波動(dòng)變化，略有上升，小葉楨楠相對(duì)電導(dǎo)率則持續(xù)上升，且顯著高于大葉楨楠。大葉楨楠丙二醛質(zhì)量摩爾濃度增幅較小，SOD和POD活性和可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值高于小葉楨楠，而可溶性蛋白和脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值低于小葉楨楠。用主成分分析和隸屬函數(shù)法對(duì)2種葉型楨楠耐寒性進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)大葉楨楠耐寒性強(qiáng)于小葉楨楠。綜合各測(cè)定指標(biāo)可以認(rèn)為，小葉楨楠在0.1℃低溫下生理上即表現(xiàn)出凍害損傷，而大葉楨楠可耐－4.0℃的低溫脅迫。圖3表4參42

植物學(xué)；楨楠；低溫脅迫；生理生化指標(biāo)；綜合評(píng)價(jià)

楨楠Phoebe zhennan是樟科Lauraceae楠屬Phoebe的常綠喬木，材質(zhì)優(yōu)良，樹(shù)姿優(yōu)美，屬上等的材用和庭院綠化樹(shù)種，為中國(guó)著名 “金絲楠木”的重要原植物，產(chǎn)于四川、貴州西北部及湖北西部［1］。楨楠對(duì)低溫敏感，嚴(yán)重制約其栽培地域。為此，研究楨楠的耐寒特性，掌握它在低溫脅迫下的生理生化指標(biāo)變化，為選育抗寒品種提供科學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)擴(kuò)大楨楠的栽培區(qū)域具有重要意義。低溫作為重要的非生物脅迫因子，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要影響，可以造成植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收、光合作用、呼吸作用和新陳代謝等生理過(guò)程的紊亂，對(duì)質(zhì)膜和細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成損害［2－4］。林木抗寒性生理方面的研究已有諸多報(bào)道，在楊樹(shù)Populus，葡萄Vitis vinifera，梨Pyrus，核桃Juglans regia等植物［5-8］的抗寒性研究發(fā)現(xiàn)，植物的抗寒性與相對(duì)電導(dǎo)率、相對(duì)含水率、水分飽和缺、超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）和可溶性糖等具有相關(guān)性。目前，有關(guān)楠屬植物抗寒性方面的研究還較少，滕開(kāi)瓊［9］研究發(fā)現(xiàn)超氧自由基產(chǎn)生速率，MDA，SOD和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性能較好地反映楨楠幼苗的耐低溫能力，可作為鑒定其抗寒性的生理指標(biāo)。宗衛(wèi)［10］研究發(fā)現(xiàn)，自然低溫下氯化鈣和水楊酸處理可以降低閩楠Phoebe bournei和楨楠幼苗的相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量，提高POD活性及可溶性糖、可溶性蛋白與葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高植株的耐寒性。自然楨楠群落中存在大葉與小葉2種葉型，大葉型楨楠其正常葉較大，先端漸尖；小葉型楨楠的葉片較小，尾尖，觀測(cè)發(fā)現(xiàn)兩者的耐寒性不同。楨楠不同葉型對(duì)低溫的生理響應(yīng)比較尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)選取了2種葉型的1年生楨楠，研究低溫脅迫對(duì)其葉片膜系統(tǒng)、抗氧化酶活性及滲透物質(zhì)含量的影響，并運(yùn)用主成分分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)其耐寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為楨楠的抗寒品種評(píng)價(jià)、選育與引種栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

以大葉和小葉2種葉型楨楠的1年生實(shí)生苗為供試材料，選擇生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)相近的容器苗各12株。大葉楨楠采種于四川省雅安市（29°46′08.1″N，102°52′13.4″E，海拔為860 m）；小葉楨楠采種于貴州省黔南布依族苗族自治州甕安縣（27°06′57.7″N，107°40′32.7″E，海拔為813 m）。

1.2 試驗(yàn)方法

2015年12月10日將試驗(yàn)材料移入Snijders MC1000HE-EV智能低溫人工氣候箱（荷蘭Snijders公司）中進(jìn)行低溫脅迫處理。將2個(gè)葉型楨楠容器苗分成3組，即設(shè)3次重復(fù)，4株·處理-1。溫度梯度設(shè)置為8.0℃（對(duì)照），4.0℃，0.1℃（該儀器不可設(shè)置0℃），－4.0℃，－8.0℃，－12.0℃，各個(gè)溫度梯度處理24 h。

1.3 樣品采集

在各溫度梯度處理結(jié)束后采集葉片，用蒸餾水擦凈表面污物，將葉片剪碎、混勻后，進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定，重復(fù)3次。

1.4 測(cè)定方法

質(zhì)膜透性的測(cè)定：參照蔡慶生［11］的方法，采用電導(dǎo)儀法測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率。相對(duì)電導(dǎo)率（%）=（E1－E0）/（E2－E0）×100%，其中：E0為對(duì)照電導(dǎo)率值，E1為處理電導(dǎo)率值，E2為處理煮沸后電導(dǎo)率值。丙二醛（MDA）測(cè)定采用硫代巴比妥酸法。

抗氧化酶活性測(cè)定：過(guò)氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定［12］，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用總超氧化物歧化酶（T-SOD）測(cè)試盒測(cè)定（南京建成生物研究所）。

有機(jī)溶質(zhì)測(cè)定：參照張治安等［12］的方法，可溶性糖采用蒽酮法測(cè)定，可溶性蛋白采用考馬斯亮蘭染色法測(cè)定，脯氨酸采用脯氨酸（Pro）測(cè)定試劑盒測(cè)定（南京建成生物研究所）。

1.5 楨楠耐寒性綜合評(píng)價(jià)方法

參照劉杜玲等［13-15］的方法，運(yùn)用主成分分析和隸數(shù)函數(shù)法對(duì)楨楠的抗寒性進(jìn)行綜合分析?？箖鱿禂?shù)=處理測(cè)定值/對(duì)照測(cè)定值×100%。隸屬函數(shù)值U（Xj）=（Xj－Xmax）/（Xmax－Xmin），j=1,2,…,n。其中：Xj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)；Xmin表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最小值；Xmax表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最大值。權(quán)重， j=1,2,…,n。其中：權(quán)重Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度；Pj為各類型楨楠第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。綜合評(píng)定值。其中：Di值為各類型楨楠在低溫條件下用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)所得的耐寒性綜合評(píng)價(jià)值，k為楨楠類型數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，用Origin軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對(duì)2種葉型楨楠相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的影響

2種葉型楨楠在8.0℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率差異不顯著，隨溫度降低小葉楨楠相對(duì)電導(dǎo)率呈持續(xù)上升規(guī)律，4.0℃時(shí)已達(dá)顯著水平，－8.0℃后急劇上升，－12.0℃時(shí)升高到峰值82.0%，為對(duì)照的284.7%；大葉楨楠相對(duì)電導(dǎo)率至4.0℃時(shí)顯著升高，之后略有下降，－4.0℃后緩慢升高，－8.0℃時(shí)急劇升高，－12.0℃時(shí)升高到峰值66.4%，相當(dāng)于對(duì)照的249.7%（圖1A）。

隨處理溫度降低，2種葉型楨楠丙二醛質(zhì)量摩爾濃度變化均呈先上升后下降趨勢(shì)（圖1B）。8.0℃和4.0℃時(shí)2種葉型楨楠丙二醛質(zhì)量摩爾濃度差異不顯著，4.0℃后小葉楨楠的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度急劇增加，到0.1℃時(shí)丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的增幅達(dá)72.4%，是大葉楨楠增幅的4.6倍。－4.0℃時(shí)2種葉型楨楠丙二醛質(zhì)量摩爾濃度都到達(dá)峰值，分別為0.116 5和0.088 1 μmol·g－1，為對(duì)照的2.5倍和2.1倍。之后隨溫度降低，丙二醛質(zhì)量摩爾濃度迅速降低，－8.0℃和－12.0℃時(shí)降至較低水平，兩者之間差異不顯著，各自與對(duì)照差異也不顯著。由圖1B可以看出：0.1℃和－4.0℃時(shí)，小葉楨楠丙二醛質(zhì)量摩爾濃度和總體變化幅度均顯著高于大葉楨楠，可見(jiàn)低溫脅迫對(duì)小葉楨楠的破壞更嚴(yán)重。

圖1 低溫脅迫對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率（A）和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度（B）的影響Figure 1 Effect of low temperature stress on relative conductivity（A）and content of MDA（B）

2.2 低溫脅迫對(duì)楨楠抗氧化酶活性的影響

圖2A可以看出：低溫處理前期楨楠的SOD活性升高。8.0℃時(shí)小葉楨楠SOD活性顯著高于大葉楨楠，至4.0℃時(shí)2種葉型楨楠的SOD活性均顯著增加到較高水平。其中大葉楨楠SOD活性上升速度更快，之后保持在較高水平，4.0℃和0.1℃時(shí)，兩者差異不顯著，－4.0℃時(shí)大葉楨楠SOD仍保持較高活性，而此時(shí)小葉楨楠SOD活性已顯著降低，兩者差異顯著。POD活性變化趨勢(shì)2種葉型楨楠相似，呈先上升后下降（圖2B）， 從8.0℃至4.0℃間，小葉楨楠POD活性增加了116.3%，達(dá)到顯著水平，大葉楨楠僅增加了29.3%，未達(dá)到顯著水平?？梢?jiàn)小葉楨楠比大葉楨楠對(duì)低溫更敏感。之后，兩者POD活性都急劇上升，至0.1℃時(shí)大葉楨楠和小葉楨楠的POD活性都達(dá)到峰值，分別為2 753.3×16.67 nkat·g－1，1 776.7×16.67 nkat·g－1，為對(duì)照的224.5%和464.8%，且在各溫度下大葉楨楠的POD活性均顯著高于小葉楨楠。從圖2可見(jiàn)：低溫脅迫下大葉楨楠的SOD和POD活性均明顯高于小葉楨楠，－4.0℃時(shí)活性分別是小葉楨楠的1.6倍，1.5倍。

圖2 低溫脅迫對(duì)SOD（A）和POD（B）活性的影響Figure 2 Effect of low temperature stress on the activity of SOD（A）and POD（B）

2.3 低溫脅迫對(duì)有機(jī)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

不同低溫脅迫下2種葉型楨楠的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3A。處理溫度在不低于－4.0℃時(shí)，2種葉型楨楠的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度降低均連續(xù)上升，－4.0℃時(shí)2種葉型楨楠可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都升高到峰值，分別為77.52，84.27 mg·g－1，是對(duì)照的1.7倍和1.5倍。小葉楨楠可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4.0℃，0.1℃，－4.0℃時(shí)增幅分別為14.9%，23.4%，16.7%，變化均達(dá)到顯著水平；大葉楨楠可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.0℃時(shí)變化未達(dá)到顯著水平，之后增幅較大，0.1℃和－4.0℃時(shí)分別為17.6%和20.1%，差異顯著。各處理溫度下，大葉楨楠可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)始終高于小葉楨楠，除0.1℃外，差異都到達(dá)顯著水平。

圖3 低溫脅迫對(duì)可溶性糖（A），可溶性蛋白（B）和脯氨酸（C）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 3 Effect of low temperature stress on the content of soluble sugar（A）,soluble protein（B）and proline（C）

2種葉型楨楠不同處理溫度下的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖3B所示，8.0℃至4.0℃間均顯著升高，4.0℃時(shí)均達(dá)到了顯著差異水平。隨著處理溫度的進(jìn)一步降低，小葉楨楠進(jìn)一步升高，0.1℃時(shí)達(dá)到峰值；而大葉楨楠4.0℃后已呈下降趨勢(shì)。0.1℃后2種楨楠的可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)均下降，－4.0℃，－8.0℃，－12.0℃時(shí)與對(duì)照差異都不顯著。低溫脅迫下小葉楨楠可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)和變化幅度都大于大葉楨楠。

不同處理溫度下2種葉型楨楠的脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如圖3C所示，均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。其中小葉楨楠增長(zhǎng)幅度顯著大于大葉楨楠，4.0℃，0.1℃和－4.0℃時(shí)脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)都達(dá)到顯著水平，－4.0℃時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大為116.54 μg·g－1，較對(duì)照增長(zhǎng)174.3%。大葉楨楠在0.1℃之前脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化呈緩慢增加，0.1℃至－4.0℃間急劇上升，達(dá)到峰值58.65 μg·g－1，較對(duì)照增長(zhǎng)149.2%。小葉楨楠對(duì)低溫響應(yīng)較早，且相對(duì)增幅顯著高于大葉楨楠。

2.4 2種葉型楨楠耐寒性的綜合評(píng)價(jià)

植物在逆境條件下產(chǎn)生復(fù)雜的生理變化過(guò)程，單一生理生化指標(biāo)難以科學(xué)評(píng)定植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力［5,13］。對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，得出相關(guān)系數(shù)矩陣（表1）。由相關(guān)系數(shù)矩陣可以看出，各項(xiàng)生理指標(biāo)之間存在相關(guān)性，使得它們提供的信息發(fā)生重疊，各單項(xiàng)生理指標(biāo)在楨楠耐寒中發(fā)揮的作用也不盡相同，為此采用主成分分析法進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。綜合考慮各種溫度處理下各生理生化指標(biāo)變化趨勢(shì)，選取－4.0℃低溫處理下的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行2種葉型楨楠耐寒性的綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)值，計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的耐寒系數(shù)（表2）。

表1 各單項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 1 Correlation matrix of each single index

表2 各單項(xiàng)指標(biāo)的耐寒系數(shù)Table 2 Freezing resistant coefficient of each single index

對(duì)各單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取前2個(gè)主成分作為綜合指標(biāo)，它們的貢獻(xiàn)率分別為：73.17%和19.73%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到92.90%（表3）。根據(jù)隸屬函數(shù)計(jì)算公式計(jì)算出2種葉型楨楠綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，再取各綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率，用權(quán)重計(jì)算公式計(jì)算各綜合指標(biāo)的權(quán)重，得出2個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重為0.787 6和0.212 4（表4）。

表3 各綜合指標(biāo)的系數(shù)和貢獻(xiàn)率Table 3 Coefficient of comprehensive index and their contribution rate

表4 各綜合指標(biāo)值、權(quán)重、隸屬函數(shù)值和綜合評(píng)定值Table 4 The value of comprehensive index,index weight,U（Xi）and Di

用綜合評(píng)定值公式計(jì)算各類型楨楠低溫脅迫下綜合評(píng)定值Di。根據(jù)D值（表4），對(duì)不同類型楨楠的耐寒性進(jìn)行比較，D值越大，耐寒性越強(qiáng)。結(jié)果顯示，小葉楨楠和大葉楨楠的綜合評(píng)定值分別為0.414 1和0.514 3，表明大葉楨楠的耐寒性強(qiáng)于小葉楨楠。

3 討論與結(jié)論

相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛在低溫脅迫下變化的研究已有諸多報(bào)道，植物受到低溫逆境脅迫后，其膜脂首先發(fā)生相變，由液晶相轉(zhuǎn)變成凝膠相，使膜透性發(fā)生改變，胞內(nèi)離子外滲［16］，引起相對(duì)電導(dǎo)率升高。丙二醛是膜脂過(guò)氧化作用的產(chǎn)物［17］，為此，相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度常作為反映生物膜受傷害程度的指標(biāo)［18-20］，且與植物的抗寒能力呈負(fù)相關(guān)。本研究表明，2種葉型楨楠經(jīng)低溫處理后，葉片相對(duì)電導(dǎo)率升高，與葡萄，杏Armeniaca vulgaris，藜麥Chenopodium quinoa等植物［6,21-22］低溫脅迫下的測(cè)定結(jié)果一致，說(shuō)明在一定低溫下，楨楠葉片的細(xì)胞膜透性被損壞。2種葉型楨楠丙二醛質(zhì)量摩爾濃度均先上升后下降，這與黑殼楠Lindera megaphylla，墨西哥玉米Zea mexicana等植物［23-24］低溫脅迫下的測(cè)定結(jié)果一致，前期上升說(shuō)明低溫引起楨楠葉片細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化，且隨著溫度降低，過(guò)氧化程度不斷加劇。2種葉型楨楠相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度變化幅度明顯不同，表明2種葉型楨楠的耐寒性存在差異，在0.1℃時(shí)，小葉楨楠雖然葉片、枝干上尚未出現(xiàn)外觀變化，但已出現(xiàn)明顯的細(xì)胞膜傷害，而大葉楨楠?jiǎng)t在－4.0℃時(shí)出現(xiàn)這種生理變化，可以認(rèn)為大葉楨楠耐寒性顯著高于小葉楨楠。

植物體內(nèi)存在抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)，正常條件下活性氧的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)［25］。低溫脅迫下，植物會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧自由基，為抵御活性氧對(duì)細(xì)胞的傷害，植物抗氧化酶活性增強(qiáng)，以清除活性氧。但這種清除作用存在限制，隨著自由基的大量產(chǎn)生，當(dāng)清除速度小于生成速度時(shí)，則動(dòng)態(tài)平衡被打破，對(duì)植物細(xì)胞造成傷害［26］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SOD和POD活性均呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，說(shuō)明楨楠在脅迫前期，產(chǎn)生了顯明的應(yīng)激反應(yīng)，通過(guò)提高SOD和POD活性來(lái)消除體內(nèi)產(chǎn)生的自由基，抵御低溫帶來(lái)的傷害，與前人的研究結(jié)果一致［6,27-28］。大葉楨楠SOD上升幅度顯著高于小葉楨楠，該結(jié)果印證了細(xì)胞膜透性的變化趨勢(shì)，證實(shí)在0.1℃脅迫下，小葉楨楠的的活性氧自由基已超出其自身的清除能力，產(chǎn)生了冷凍傷害，而大葉楨楠此時(shí)還處于上升階段，但到－4.0℃后呈下降趨勢(shì)。

低溫脅迫下植物通過(guò)積累可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等物質(zhì)降低細(xì)胞滲透勢(shì)，保護(hù)生物膜，維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)提高植物自身對(duì)低溫的適應(yīng)性［29-33］。多數(shù)研究認(rèn)為低溫脅迫下，可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植物抗寒性正相關(guān)。但在黑麥草Lolium perenne［34］和結(jié)縷草Zoysia japonica［35］等的研究中發(fā)現(xiàn)可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植物抗寒性無(wú)相關(guān)關(guān)系；武蘭芳［36］在研究低溫下玉米Zea mays可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著低溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低；JACKSON［37］，何開(kāi)躍等［38］認(rèn)為：脯氨酸的積累可能是植物對(duì)低溫的一種適應(yīng)或者細(xì)胞受損的一種表現(xiàn)，與植物的耐寒能力無(wú)明確相關(guān)關(guān)系。本研究表明：低溫脅迫下，楨楠的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均逐漸升高，在達(dá)到一定的臨界低溫后，呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這與楊玉珍等［39］的研究一致。可以認(rèn)為：低溫脅迫下楨楠可通過(guò)生成有機(jī)溶質(zhì)來(lái)抵御低溫傷害，但3類物質(zhì)出現(xiàn)峰值的低溫不同，且2種葉型楨楠間也不相同。其中大葉楨楠的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于小葉楨楠，而可溶性蛋白和脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)則顯著低于小葉楨楠。由此可見(jiàn)：植物在低溫脅迫下可誘導(dǎo)有機(jī)溶質(zhì)的產(chǎn)生，并隨細(xì)胞功能的損害而下降，但其質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接用于衡量其耐寒能力具有一定的局限性。

植物的耐寒性是受多種因素影響的數(shù)量性狀［13］，在低溫脅迫下涉及多種生理生化指標(biāo)的變化，難以采用單一指標(biāo)對(duì)耐寒性做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)［40］。主成分分析法作為綜合評(píng)價(jià)植物抗性的方法，目前已在茶樹(shù)Camellia sinesis，葡萄等［41-42］多種植物的耐寒性評(píng)價(jià)上被采用。本試驗(yàn)采用7個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)并根據(jù)其貢獻(xiàn)率的大小組合成2個(gè)綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)楨楠的耐寒性強(qiáng)弱，再結(jié)合隸屬函數(shù)法，得到2種葉型楨楠的綜合評(píng)定值，對(duì)小葉楨楠和大葉楨楠的耐寒性做出綜合性評(píng)價(jià)，證實(shí)了大葉楨楠耐寒性優(yōu)于小葉楨楠。

［1］ 鄭萬(wàn)鈞．中國(guó)樹(shù)木志［M］．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1983．

［2］ 計(jì)淑霞，戴紹軍，劉煒．植物應(yīng)答低溫脅迫機(jī)制的研究進(jìn)展［J］．生命科學(xué)，2010,22（10）：1013－1019．JI Shuxia,DAI Shaojun,LIU Wei.The advances of plants in response and adaption to low temperature stress［J］. Chin Bull Life Sci,2010,22（10）:1013－1019.

［3］ 劉輝,李德軍,鄧治．植物應(yīng)答低溫脅迫的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展［J］．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,47（18）:3523－3533．LIU Hui,LI Dejun,DENG Zhi.Advances in research of transcriptional regulatory network in response to cold stress in plants［J］.Sci Agric Sin,2014,47（18）:3523－3533.

［4］ 烏鳳章，王賀新，徐國(guó)輝，等．木本植物低溫脅迫生理及分子機(jī)制研究進(jìn)展［J］．林業(yè)科學(xué)，2015,41（7）：116－128．WU Fengzhang,WANG Hexin,XU Guohui,et al.Research progress on the physiological and molecular mechanisms of woody plants under low temperature stress［J］.Sci Silv Sin,2015,41（7）:116－128.

［5］ 李曉宇，楊成超，彭建東，等．楊樹(shù)苗期抗寒性綜合評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建［J］．林業(yè)科學(xué)，2014,50（7）：44－51．LI Xiaoyu,YANG Chengchao,PENG Jiandong,et al.Establishment of an integrated assessment system on cold resistance of poplars at the seeding stage［J］.Sci Silv Sin,2014,50（7）:44－51.

［6］ 高登濤，白茹，魯曉燕，等．引入石河子地區(qū)的5個(gè)葡萄砧木抗寒性比較［J］．果樹(shù)學(xué)報(bào)，2015,32（2）：232－237．GAO Dengtao,BAI Ru,LU Xiaoyan,et al.Study on the cold resistance of five grapevine rootstocks introduced to Shihezi［J］.J Fruit Sci,2015,32（2）:232－237.

［7］ 楊盛，郭黃萍，郝國(guó)偉，等．山西部分梨品種抗寒性測(cè)定及生理指標(biāo)研究［J］．農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2014（12）：72－77．YANG Sheng,GUO Huangping,HAO Guowei,et al.Determined the cold resistance on some pear varieties and studied on its resistance physiology in Shanxi Province［J］.J Agric,2014（12）:72－77.

［8］ 任俊杰，趙爽，蘇彥蘋(píng)，等．春季低溫脅迫對(duì)核桃抗氧化酶指標(biāo)的影響［J］．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，44（3）：75－81．REN Junjie,ZHAO Shuang,SU Yanping,et al.Effects of low temperature stress in spring on antioxidase indexes of walnuts［J］.J Northwest A&F Nat Univ Sci Ed,2016,44（3）:75－81.

［9］ 滕開(kāi)瓊．樟科3種常綠闊葉樹(shù)種抗寒生理的研究［D］．鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000．TENG Kaiqiong.The Study on the Chilling Resistance Physiology of 3 Broad-leaved Evergreens in Lauraceae［D］. Zhengzhou:Henan Agricultural University,2000.

［10］ 宗衛(wèi)．CaCl2和SA對(duì)樟科3種常綠闊葉樹(shù)種幼苗的抗寒性研究［D］．荊州：長(zhǎng)江大學(xué)，2013．ZONG Wei.Study of the Physiological Effect of CaCl2and SA on Cold-tolerance of 3 Broad-leaved Evergreen Seedings in Lauraceae［D］.Jingzhou:Yangtze University,2013.

［11］ 蔡慶生．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2013：174－179．

［12］ 張治安，陳展宇．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)［M］．長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，2008．

［13］ 劉杜玲，張博勇，孫紅梅，等．早實(shí)核桃不同品種抗寒性綜合評(píng)價(jià)［J］．園藝學(xué)報(bào)，2015,42（3）：545－553．LIU Duling,ZHANG Boyong,SUN Hongmei,et al.Comprehensive evaluation on cold resistance of early fruiting walnut cultivars［J］.Acta Hortic Sin,2015,42（3）:545－553.

［14］ 翟飛飛，韓蕾，劉俊祥，等．人工低溫脅迫下多年生黑麥草誘變株系的抗寒性研究［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2013,22（6）：268－279．ZHAI Feifei,HAN Lei,LIU Junxiang,et al.Assessing cold resistance of mutagenic strains of perennial ryegrass under artificial low-temperture stress［J］.Acta Pratac Sin,2013,22（6）:268－279.

［15］ 柳新紅，何小勇，蘇冬梅，等．翅莢木種源抗寒性綜合評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建與應(yīng)用［J］．林業(yè)科學(xué)，2007,43（10）：45－50．LIU Xinhong,HE Xiaoyong,SU Dongmei,et al.Establishment and application of integrated assessment system on cold resistance of different Zenia insign is provenances［J］.Sci Silv Sin,2007,43（10）:45－50.

［16］ 杜永吉，于磊，孫吉雄，等．結(jié)縷草3個(gè)品種抗寒性的綜合評(píng)價(jià)［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2008,17（3）：6－16．DU Yongji,YU Lei,SUN Jixiong,et al.Comprehensive assessment of cold resistance of three Zoysia japonica varieties［J］.Acta Pratac Sin,2008,17（3）:6－16.

［17］ 陳少裕．膜脂過(guò)氧化對(duì)植物細(xì)胞的傷害［J］．植物生理學(xué)通訊，1991,27（2）：84－90．CHEN Shaoyu.Injury of membrane lipid peroxidation to plant cell［J］.Plant Physiol Commun,1991,27（2）:84－90.

［18］ 王榮富．植物抗寒指標(biāo)的種類及其應(yīng)用［J］．植物生理學(xué)通訊，1987，23（3）：49－55．WANG Rongfu.The kinds of plant hardiness criteria and their application［J］.Plant Physiol Commun,1987,23（3）: 49－55.

［19］ 楊捷，朱玉菲，何笑蕾，等．低溫脅迫對(duì)天目瓊花和花葉錦帶抗寒生理的影響［J］．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015,38（2）：60－65. YANG Jie,ZHU Yufei,HE Xiaolei,et al.Effects of low temperature stress on cold resistance physiology of Viburnum sargentii Koehne and Weigela florida cv.Variegata［J］.J Agric Univ Hebei,2015,38（2）:60－65.

［20］ HODGES D M,deLONG J M,FORNEY C F,et al.Improving the thiobarbituric acid-reactive-substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues containing anthocyanin and other interfering compounds［J］.Planta, 1999,207（4）:604－611.

［21］ 王華，王飛，陳登文，等.低溫脅迫對(duì)杏花SOD活性和膜脂過(guò)氧化的影響［J］.果樹(shù)科學(xué)，2000,17（3）：197－201. WANG Hua,WANG Fei,CHEN Dengwen,et al.Effects of low temperature stress on SOD activity and membrane deroxidization of apricot flowers［J］.J Fruit Sci,2000,17（3）:197－201.

［22］ JACOBSEN S E,MONTEROS C,CORCUERA L J,et al.Frost resistance mechanisms in quinoa（Chenopodium quinoa Willd.）［J］.Eur J Agron,2007,26（4）:471－475.

［23］ 周敏，劉志雄，王瑤，等.黑殼楠對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)及耐寒性分析［J］.長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012,9（2）：18－20. ZHOU Min,LIU Zhixiong,WANG Yao,et al.Physiological responses of Lindera megaphylla to low temperatrure and its cold tolerance［J］.J Yangtze Univ Nat Sci Ed,2012,9（2）:18－20.

［24］ 蔣安，郭彥軍，范彥，等.低溫脅迫對(duì)墨西哥玉米幼苗抗寒性的影響［J］.草業(yè)科學(xué)，2010,27（3）：89－92. JIANG An,GUO Yanjun,FAN Yan,et al.Effect of low temperature stress on the cold resistance of Zea mexicana seedling［J］.Pratac Sci,2010,27（3）:89－92.

［25］ 尹永強(qiáng)，胡建斌，鄧明軍.植物葉片抗氧化系統(tǒng)及其對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)研究進(jìn)展［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007, 23（1）：105－110. YIN Yongqiang,HU Jianbin,DENG Mingjun.Latest development of antioxidant system and responses to stress in plant leaves［J］.Chin Agric Sci Bull,2007,23（1）:105－110.

［26］ 孟慶瑞，楊建民，樊英利.果樹(shù)抗寒機(jī)制研究進(jìn)展［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,25（增刊）：87－91. MENG Qingrui,YANG Jianmin,FAN Yingli.Research progress in cold hardiness of orchard trees［J］.J Agric Univ Hebei,2002,25（supp）:87－91.

［27］ 楊春祥，李憲利，高東升，等.低溫脅迫對(duì)油桃花器官膜脂過(guò)氧化和保護(hù)酶活性的影響［J］.果樹(shù)學(xué)報(bào)，2005, 22（1）：69－71. YANG Chunxiang,LI Xianli,GAO Dongsheng,et al.Effects of chilling stress on membrane lipid peroxidation and activities of protective enzymes in nectarine flowers organs［J］.J Fruit Sci,2005,22（1）:69－71.

［28］ HEIDARVAND L,MAALIAMIRI R.Physio-biochemical and proteome analysis of chickpea in early phases of cold stress［J］.J Plant Physiol,2013,170（5）:459－469.

［29］ 任軍，黃志霖，曾立雄，等.低溫脅迫下植物生理反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展［J］.世界林業(yè)研究，2013,26（6）：15－20. REN Jun,HUANG Zhilin,ZENG Lixiong,et al.A review of physiological reaction mechanism of plants exposed to low temperature stress［J］.World For Res,2013,26（6）:15－20.

［30］ 邱乾棟，呂曉貞，臧德奎，等.植物抗寒生理研究進(jìn)展［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（8）：53－57. QIU Qiandong,Lü Xiaozhen,ZANG Dekui,et al.Research progress on plant physiology of cold resistance［J］. Shandong Agric Sci,2009（8）:53－57.

［31］ FOLGADO R,SERGEANT K,RENAUT J,et al.Changes in sugar content and proteome of potato in response to cold and dehydration stress and their implications for cryopreservation［J］.J Proteomics,2014,98（4）:99－111.

［32］ VERBRUGGEN N,HERMANS C.Proline accumulation in plants:a review［J］.Amino Acids,2008,35（4）:753－759.

［33］ LIANOPOULOU V,BOSABALIDIS A M,PATAKAS A,et al.Effects of chilling stress on leaf morphology,anatomy, ultrastructure,gas exchange,and essential oils in the seasonally dimorphic plant Teucrium polium （Lamiaceae）［J］. Acta Physiol Plant,2014,36（8）:2271－2281.

［34］ THOMAS H,JAMES A R.Freezing tolerance and solute changes in contrasting genotypes of Lolium perenne L.acclimated to cold and drought［J］.Ann Bot,1993,72（3）:249－254.

［35］ PATTION A J,CUNNINGHAM S M,VOLENEC J J,et al.Differences in freeze tolerance of Zoysia grasses （Ⅱ）carbohyrate and proline accmulation［J］.Crop Sci,2007,47（5）:2170－2181.

［36］ 武蘭芳．低溫下玉米幼苗葉片某些細(xì)胞器可溶性蛋白質(zhì)的變化［J］．華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1990,5（2）：38－43．WU Lanfang.Changes of soluble protein in some organelles of maize seedling leaf at low temperature［J］.Acta Agric Boreal-Sin,1990,5（2）:38－43.

［37］ JACKSON A E,SEPPELT R D.The accumulation of proline in Prasiola crispa during winter in Antarctica［J］. Physiol Plant,1995,94（1）:25－30.

［38］ 何開(kāi)躍，李曉儲(chǔ)，黃利斌，等．3種含笑耐寒生理機(jī)制研究［J］．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004,28（4）：62－64．HE Kaiyue,LI Xiaochu,HUANG Libin,et al.A study on cold-resistant mechanism in three kinds of Michelia［J］.J Nanjing For Univ Nat Sci Ed,2004,28（4）:62－64.

［39］ 楊玉珍，陳剛，彭方仁，等．不同種源香椿苗木莖部抗寒性的研究［J］．北方園藝，2014（18）：1－4．YANG Yuzhen,CHEN Gang,PENG Fangren,et al.Study on cold tolerance of stems of Toona sinensis seedlings from different provenances［J］.Northern Hortic,2014（18）:1－4.

［40］ 楊寧寧，孫萬(wàn)倉(cāng)，劉自剛，等．北方冬油菜抗寒性的形態(tài)與生理機(jī)制［J］．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014,47（3）：452－461．YANG Ningning,SUN Wancang,LIU Zigang,et al.Morphological characters and physiological mechanisms of cold resistance of winter rapeseed in northern China［J］.Sci Agric Sin,2014,47（3）:452－461.

［41］ 李葉云，舒錫婷，周月琴，等．自然越冬過(guò)程中3個(gè)茶樹(shù)品種的生理特性變化及抗寒性評(píng)價(jià)［J］．植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2014,23（3）：52－58．LI Yeyun,SHU Xiting,ZHOU Yueqin,et al.Change in physiological characteristics and resistance evaluation of three cultivars of Camellia sinensis during natural overwintering period［J］.J Plant Resour Environ,2014,23（3）: 52－58.

［42］ ZHANG J,WU X,NIU R,et al.Cold-resistance evaluation in 25 wild grape species［J］.Vitis,2012,51（4）:153－160.

Physiological indices at low temperature stress for two types of Phoebe zhennan

LI Gaozhi1,ZHU Yajun1,ZHOU Shengcai2,LU Yunfeng1,ZHANG Junhong1,TONG Zaikang1
（1.The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;2.Experimental Forest Farm of Qingyuan County,Qingyuan 323800,Zhejiang,China）

Phoebe zhennan is vulnerable to low temperature,triggering the physiological and phenotypic damages in plants.To make scientific and accurate evaluations for cold-resistance with two types of P.zhennan（large-leaf and small-leaf）,a comparison of physiological and biochemical characteristics between the two types was conducted using 1-year-old seedlings with artificial low temperature stress,using complete randomized block design,with three replication.A membership function method was conducted,and analysis included a principal components analysis.Results showed that the relative conductivity of the two leaf types increased significantly with low temperature stress;whereas,contents of malondialdehyde （MDA）,soluble sugar,soluble protein and proline,and the activity of peroxidase（POD）and superoxide dismutase（SOD）increased significantly,peaked at 0.1℃and－4.0℃in small-leaf and large-leaf type,respectively,and then decreased significantly.The leaf relative conductance rate of the large-leaf type fluctuated from 8.0 to－8.0℃,but the smallleaf type continued to rise higher significantly than the large-leaf type.The increases in MDA,soluble protein, and proline content in the large-leaf type were lower significantly than those of the small-leaf type,and peak values of soluble protein and proline were higher significantly in the large-leaf type.Analysis revealed that the small-leaf type exhibited cold damage at 0.1℃,but the large-leaf type resisted damage to－4.0℃stress,which provides important clues for the breeding and introduction cultivation in P.zhennan.［Ch,3 fig.4 tab.42ref.］

botany;Phoebe zhennan;low-temperature stress;physiological and biochemical indexes;comprehensive evaluation

S718.43；Q945.78

A

2095-0756（2017）02-0310-09

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.02.015

2016-04-19；

2016-05-30

“十三五”浙江省科學(xué)技術(shù)重大專項(xiàng)（2016C02056-2）；中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目（2015-TS-02）

李高志，從事珍貴樹(shù)種遺傳育種研究。E-mail：ligaozhi0919@163.com。通信作者：童再康，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事珍貴樹(shù)種新品種選育研究。E-mail：zktong@zafu.edu.cn