花灌木在西寧市的抗寒性綜合評價

王志濤

（青海省農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016）

花灌木在西寧市的抗寒性綜合評價

王志濤

（青海省農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016）

以青海省農(nóng)林科學(xué)院引進的2a生香茶藨子、新疆忍冬以及鄉(xiāng)土樹種黃刺玫、水蠟、紫丁香、連翹、珍珠梅、榆葉梅為試驗材料，對其進行低溫處理，設(shè)置4個溫度梯度：5、-15、-20、-25℃，低溫處理24h，研究8個樹種的枝條生理生化指標(biāo)的變化，主要包括：丙二醛（MDA）含量、葉綠素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量4個指標(biāo)，并采用隸屬函數(shù)法對8個樹種的抗寒性進行綜合評價。結(jié)果表明：隨著脅迫程度的加劇，研究樹種體內(nèi)的丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量均呈現(xiàn)增加趨勢，葉綠素含量呈現(xiàn)下降趨勢。綜合評價8個樹種的抗寒性強弱，表現(xiàn)為水蠟＞香茶藨子＞黃刺玫＞新疆忍冬＞珍珠梅＞榆葉梅＞紫丁香＞連翹。評價結(jié)果中水蠟的抗寒性最強，香茶藨子位于第二，由此可見：香茶藨子在該地區(qū)表現(xiàn)出較好的抗寒性，可為西寧市城市綠化樹種的引進和推廣提供理論依據(jù)。

隸屬函數(shù)法；抗寒能力；花灌木；生理生化指標(biāo)

青海深處內(nèi)陸腹地，立地條件嚴(yán)酷，適生樹種須耐受很多極端氣候因子的考驗。因此，綠化樹種的選擇在青海的城市綠化中具有重要意義，尤其是灌木樹種的選擇更是青海省生態(tài)建設(shè)的主趨勢。在樹種選擇中，考慮青海氣候相對溫涼濕潤的條件，選擇的樹種要充分考慮耐寒性，而溫度是影響樹種生長發(fā)育的主要環(huán)境因子之一，溫度對植物的生理代謝過程和形態(tài)特征起著決定性作用[1-5]。大量研究與實踐表明，冬季低溫對樹木造成的傷害是影響樹種引種成功與否的主要限制因素[6－9]。

有研究表明：植物抗寒性與其細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的一系列生理生化活動等緊密相關(guān)[10-12]。樹種抗寒性的評價不僅與各生理指標(biāo)有關(guān)，還與各生理指標(biāo)對抗寒性的影響程度有關(guān)。由于樹木在冬季受到的低溫脅迫是多變的，因此用某一指標(biāo)評定其抗寒性容易導(dǎo)致片面性結(jié)果，目前多采用與抗寒性相關(guān)的多個指標(biāo)進行綜合評價，并采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法將各指標(biāo)進行綜合分析，使試驗結(jié)果更加準(zhǔn)確、科學(xué)[13-16]。青海省農(nóng)林科學(xué)院從美國引進香茶藨子和新疆忍冬兩種具有較高觀賞價值的優(yōu)良園林綠化樹種，為了研究其抗寒性，用6種鄉(xiāng)土花灌木樹種為對照材料，采用人工低溫脅迫的方法研究枝條在低溫條件下4個生理生化指標(biāo)的變化特征，比較每個樹種的抗寒性，了解引進樹種在該區(qū)域的抗寒性適應(yīng)情況，利用隸屬函數(shù)法對各指標(biāo)進行綜合評價，為樹種的引進和推廣提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗以國外引進的2a生香茶藨子（Ribes odoratum Wendl.）、新疆 忍 冬 （Lonicera tatarica Linn.var.tatarica）以及鄉(xiāng)土樹種紫丁香（Syringa oblata）、連翹（Forsythia suspensa）、黃刺玫（Rosa xanthina Lindl.）、榆葉梅（Amygdalus triloba）、珍珠梅［Sorbaria sorbifolia（L.）A.Br.］、水蠟（Ligustrum obtusifolum sieb.）為供試樹種，8個樹種均來自青海省農(nóng)林科學(xué)院試驗基地。

1.2 試驗處理

于2015年7月，在青海省農(nóng)林科學(xué)院試驗基地選取長勢均勻、中等的植株。隨機采集位于中上部、長度30cm、無病蟲害的1a生枝條，并立即蠟封剪口，帶回實驗室進行低溫脅迫并進行抗寒性指標(biāo)測定。將離體枝條用自來水沖洗干凈，再用吸水紙吸干水分。將枝條分成3組裝入保鮮袋中，放于超低溫冰箱中進行人工模擬降溫處理，處理溫度分別為5、-15、-20、-25℃，降溫速度為 4℃/h，冷凍處理 24h，設(shè)3次重復(fù)，進行相關(guān)指標(biāo)測定。

1.3 測定方法

1.3.1 實驗儀器

TDL-40B低速離心機、755S紫外可見光分光度計、PL203電子天平、DHG-9076A電熱鼓風(fēng)干燥箱、SHB-Ⅲ循環(huán)水真空泵、BCD-276AK4冰箱SZ-97自動三重蒸餾水器。

1.3.2 丙二醛（MDA）含量測定

采用雙組分分光光度法。

（1）MDA的提取。稱取剪碎的鮮樣試材0.5g，加入2mL 5%TCA（三氯乙酸）和少量石英砂，研磨至勻漿，再加8mL TCA進一步研磨，4000r/min離心10min，上清液即為提取液，取上清液并測其體積。

（2）顯色反應(yīng)和測定。吸取離心的上清液2mL（對照加2mL蒸餾水），加入2mL 0.3%TBA（硫代巴比妥酸）溶液，混勻物于沸水浴中反應(yīng)15min，立即冷卻，再3000r/min離心15min，取上清液測定450、532、600nm波長下的消光度值。

（3）計算含量。按 C（umol/L）=6.45（D532－D600）－0.56D450計算出植物樣品提取液中MDA的濃度。再計算出測定樣品中MDA的含量，公式如下：

1.3.3 葉綠素含量測定

測定采用丙酮提取法。取健康植株的同位葉片，擦凈組織表面污物，剪碎（去葉脈），混勻，稱取剪碎的新鮮樣品0.2g，每一處理重復(fù)3次，加入少量石英砂和碳酸鈣粉及2～3mL80%丙酮，研成勻漿，再加80%丙酮10mL，繼續(xù)研磨至組織變白，靜置3～5min，然后將溶液過濾到25mL容量瓶中，用丙酮反復(fù)清洗研缽、研棒以及濾紙上的殘渣數(shù)次，最后用丙酮定容至25mL。以80%丙酮為空白對照，提取液在721型分光光度計下以470、646、663nm波長下測定光密度，3次重復(fù)。

式中Ca、Cb為葉綠素a和葉綠素b的濃度，葉綠素總濃度 C＝Ca＋Cb。

根據(jù)求得色素的濃度再計算組織中各色素的含量（mg/g FW表示），公式如下：

1.3.4 可溶性糖（Soluble sugar）含量的測定

采用蒽酮比色法，參照鄒琦主編的《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》。稱取0.20g鮮葉，剪碎置于具塞試管中，加10mL蒸餾水于沸水浴中浸提1h，提取液過濾入25mL的容量瓶定容。吸取0.5mL提取液加1.5mL蒸餾水，依次再加0.5mL蒽酮乙酸乙脂和5mL濃硫酸于沸水浴中顯色1min，冷卻至室溫后測定630nm波長下的消光值，按下列公式計算可溶性糖的含量。

可溶性糖含量（%）＝（C×V/a×n）/（W×106）

其中C為標(biāo)準(zhǔn)方程求得糖量（μg）；a為吸取樣品液體積（mL）；V為提取液量（mL）；n為稀釋倍數(shù)；W為植物組織鮮重（g）

1.3.5 游離脯氨酸含量測定

采用酸性茚三酮法進行測定。

（1）脯氨酸提取。取剪碎葉片0.2g用蒸餾水洗凈后，分別置于20mL試管中，加入5mL 3%磺基水楊酸溶液，管口加蓋玻璃球，于沸水中浸提10min。

（2）測定。取出試管待冷卻至室溫后，吸取上清液2mL，加入2mL冰乙酸和3mL顯色液（2.5%酸性茚三酮），于沸水中加熱顯色40min，冷卻后向各試管加入5mL甲苯充分振蕩，以萃取紅色物質(zhì)。

（3）結(jié)果計算。靜置待分層后吸取甲苯層以0管為對照在520nm下比色，并通過脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得到提取液中脯氨酸的濃度，計算脯氨酸含量，公式如下：

式中C為提取液中脯氨酸的濃度（ug/2mL），由標(biāo)準(zhǔn)曲線中求得；V為提取液總體積（mL）；a為測定時所用體積（mL）；W 為樣品重（g）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，采用隸屬函數(shù)法綜合各項指標(biāo)進行抗寒性評價[17-18]，隸屬函數(shù)值法的計算公式如下：

式中u（Xij）為第i樹種第j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xij為第i樹種第j指標(biāo)的測定值，Ximax和Ximin分別為所有參試種的第j指標(biāo)的最大值和最小值。如果某一指標(biāo)與抗旱性呈負相關(guān)，則用反隸屬函數(shù)計算公式為：

各項指標(biāo)隸屬度的平均值可作為其耐寒能力綜合評判標(biāo)準(zhǔn)[19-20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各種樹種耐寒性指標(biāo)的變化及差異分析

2.1.1 不同樹種不同溫度處理下丙二醛含量變化

植物在逆境條件下往往發(fā)生膜脂過氧化作用，其主要產(chǎn)物為丙二醛（MDA）。因此，丙二醛含量是反映細胞膜受傷程度的重要指標(biāo)。通常用它作為膜脂過氧化指標(biāo)，表示細胞膜脂過氧化的程度和植物對逆境條件反應(yīng)的強弱。試驗結(jié)果表明：隨著溫度的降低，8種植物體內(nèi)MDA含量均呈上升趨勢，不同樹種體內(nèi)MDA含量上升速率不同，說明低溫條件下，發(fā)生了膜脂過氧化作用，導(dǎo)致MDA含量明顯增加（表1）。說明8種植物對低溫的生理響應(yīng)不同，抗寒能力差異明顯。

表1 不同處理下MDA含量的變化（μmol/gFW）

2.1.2 不同樹種不同溫度處理下葉綠素含量的變化

低溫影響植物的光合作用，葉綠素是光合作用的主要色素，葉綠素含量的變化直接反映植物的光合作用。低溫條件下葉綠素受到一定程度的破壞，葉綠素含量明顯降低。由表2得出：隨著溫度的降低，8種植物體內(nèi)葉綠素含量均呈下降趨勢，不同樹種體內(nèi)葉綠素含量下降不同（表2）。

表2 不同溫度處理對葉綠素含量的變化（mg/gFW）

2.1.3 不同樹種不同溫度處理下脯氨酸含量的變化

脯氨酸在植物滲透調(diào)節(jié)中起著重要的作用，脯氨酸的積累可調(diào)節(jié)組織的滲透勢，可以增加細胞液的濃度，降低冰點，對原生質(zhì)具有保護作用，對提高抗性具有積極意義。低溫條件下脯氨酸的迅速積累，可以提高植物抗寒能力。

隨著溫度的降低，8種植物體內(nèi)脯氨酸含量均呈上升趨勢，不同樹種體內(nèi)脯氨酸含量上升不同（表3）。

表3 不同溫度處理下脯氨酸的變化（μg/gFW）

2.1.4 不同樹種不同溫度處理下可溶性糖含量的變化

可溶性糖含量在植物滲透調(diào)節(jié)中起著重要的作用，可溶性糖含量的積累可調(diào)節(jié)組織的滲透勢，可以增加細胞液的濃度，降低冰點，對原生質(zhì)具有保護作用，提高植物抗寒性。由表4得出：隨著溫度的降低，8種植物體內(nèi)可溶性糖含量均呈上升趨勢。

表4 不同溫度下處理下可溶性糖含量的變化（%）

2.2 各樹種的抗寒性綜合評價

隸屬函數(shù)法通常用來評價植物的抗寒性，其數(shù)值的大小反應(yīng)抗寒性的強弱[21]。通過對8個樹種的丙二醛含量、葉綠素含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量4項指標(biāo)檢測，發(fā)現(xiàn)8種樹種枝條的丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量與抗寒性呈正相關(guān)，葉綠素含量與抗寒性呈負相關(guān)。通過隸屬度對抗寒性綜合評價（表5）得出：8種樹種的抗寒性強弱依次是水蠟＞香茶藨子＞黃刺玫＞新疆忍冬＞珍珠梅＞榆葉梅＞紫丁香＞連翹。

表5 不同樹種抗寒性的隸屬度值

3 結(jié)論與討論

反映植物受到低溫脅迫傷害的生理生態(tài)指標(biāo)比較多，研究表明：在低溫脅迫下植物會產(chǎn)生的丙二醛會使細胞膜受到傷害，一般植物體內(nèi)的丙二醛含量很少時，受到低溫傷害后會增多，因此，丙二醛含量可以間接反映植物的抗逆性[22]。脯氨酸的累積主要是由于合成受阻、氧化受抑和蛋白質(zhì)合成受阻3個原因造成的，脯氨酸在逆境下會迅速積累，這可能是細胞結(jié)構(gòu)和功能受損傷的表現(xiàn)。可溶性糖的含量與植物抗寒性的關(guān)系，是一個普遍現(xiàn)象。植物在提高抗寒力初期，可能依賴于細胞內(nèi)含糖量的增加，因此，可溶性糖的含量可作為鑒定植物抗寒力的一個生理指標(biāo)。關(guān)于樹種抗寒性的綜合評價不僅與各生理指標(biāo)有關(guān)，還與各生理指標(biāo)對抗寒性的影響程度有關(guān)。由于樹木在冬季受到的低溫脅迫是多變的，單純靠某一低溫下的指標(biāo)評定其抗寒性容易導(dǎo)致片面性結(jié)果。因此，在實際應(yīng)用中，要通過幾種抗寒指標(biāo)對隸屬函數(shù)法中相關(guān)參數(shù)進行修正，才能更準(zhǔn)確地對樹木抗寒性進行評判。

本研究中測定期間8個樹種的抗寒性與溫度的變化存在一定的對應(yīng)關(guān)系。隨著氣溫降低，植物體內(nèi)的丙二醛含量增加、可溶性糖含量和脯氨酸含量增加，而葉綠素含量降低，這與國內(nèi)其他學(xué)者的研究結(jié)果一致。在抗寒性綜合評價中，結(jié)合國內(nèi)相關(guān)研究成果，選用4個常規(guī)的抗寒性測定指標(biāo)，采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法對8個樹種的抗寒性進行綜合評價，最終得出了8種樹種的抗寒性強弱表現(xiàn)為水蠟＞香茶藨子＞黃刺玫＞新疆忍冬＞珍珠梅＞榆葉梅＞紫丁香＞連翹。從結(jié)果中可以看出，8種樹種中，香茶藨子作為國外引進樹種，有較好的抗寒能力，比一些鄉(xiāng)土樹種，如黃刺玫、連翹、紫丁香等都要好，相比之下抗寒性最差的為連翹。

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Evaluation on cold Tolerance of Flowering Shrubs in Xining

WANG Zhi-tao
（Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Xining 810016，China）

Evaluation on cold resistance of eight flowering shrubs in the area of Xi Ning.Ribes odoratum Wendl，Lonicera tatarica Linn.var.tataricaimported from abroad and Syringa oblata、Forsythia suspensa、Rosa xanthina Lindl、Amygdalus triloba、Sorbaria sorbifolia、Ligustrum obtusifolum sieb which come from native regionwere selected and with low temperature treatment.We studied the physiological and biochemical changes of eight trees branches which include MDAcontents、chlorophyll contents、soluble sugar contents、proline contents under a series of low temperatures（5，-15，-20，-25℃，ambient temperatures as control）for 24h.the cold resistance of eight trees were evaluated with the membership function.The result showed that the MDA contents、chlorophyll contents、soluble sugar contents、proline contents of eight trees had significant changes.the MDA contents、soluble sugar contents、proline contents of eight trees had a positive correlation on cold resistance，and the chlorophyll contents had a negative oncold resistance.the order was Ligustrum obtusifolum sieb＞Ribes odoratum Wendl＞Rosa xanthina Lindl＞Lonicera tatarica Linn.var.tatarica＞Sorbaria sorbifolia＞Amygdalus triloba＞Syringa oblate＞Forsythia Suspensa.the cold hardiness of Ligustrum obtusifolum siebis strongest，Ribes odoratum Wendlwas in the second.so，Ribes odoratum Wendl had good cold hardinessin the area.the result provided theoretical basis for selecting greening trees of Xi Ning.

Membership function method；Cold resistant；Flowering shrubs；Physiological and biochemical indicators

Q945.78

A

1002-3356（2017）02-0005-05

2017-04-10

青海省科技廳農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與示范計劃項目（2015-NK-510）

王志濤（1972-），男，碩士，副研究員，主要從事林木引種及城市林業(yè)研究工作。Email：wangzhitao166@126.com