4種羅漢松葉片形態(tài)性狀及生理生化特性比較

黃相玲，張明月，朱栗瓊，鄧冬麗，招禮軍

(廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530004)

廣西南寧市屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣溫高，炎熱濕潤，干濕季分明，夏長高溫多雨，冬短溫暖干燥,是以赤紅壤為主的地帶土壤，富鋁化程度高，強(qiáng)酸性反應(yīng)。這種自然環(huán)境條件也決定了一些植物能否在該環(huán)境下良好生長，為城市帶來經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價值，因此尋找良好的植物物種是提高植物經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價值的有效途徑。

羅漢松，學(xué)名Podocarpusmacrophyllus(Thunb.) D. Don，裸子植物門羅漢松科的一屬，為綠喬木或灌木。葉條形、披針形、橢圓狀卵形或鱗形，螺旋狀排列，近對生或交叉對生，基部通常不扭轉(zhuǎn)，或扭轉(zhuǎn)列成兩列，是我國國家二級保護(hù)植物，主要分布于我國長江以南各省[1]，也是我國南方庭院觀賞、園林綠化優(yōu)先考慮引進(jìn)的樹種，我國約有2屬14種。羅漢松除了具有較高的美學(xué)觀賞價值外，還具有較高的醫(yī)學(xué)藥用價值，其根皮果實均可入藥。羅漢松喜陽稍耐陰，不耐酷暑嚴(yán)寒，適于在溫暖濕潤的氣候偏酸性的砂質(zhì)土壤中生長。

目前，關(guān)于植物的生理生化特性的研究較多，但對羅漢松科植物的研究主要集中在分子系統(tǒng)學(xué)、木材的解剖結(jié)構(gòu)、繁育技術(shù)以及與根瘤的相互關(guān)系等方面[2-4]，鮮見對不同品種羅漢松葉片形態(tài)性狀及內(nèi)部生理生化特性比較的研究報道。因此，本研究主要選擇了廣西南寧4個不同品種羅漢松作為研究對象，研究其葉片形態(tài)性狀及生理生化差異，從生理學(xué)的角度探討了4種羅漢松對南寧當(dāng)?shù)丨h(huán)境的適應(yīng)機(jī)制，以期為篩選出更適合廣西南寧當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)開發(fā)和園林引種栽培的優(yōu)良品種羅漢松提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以采自廣西南寧市隆安縣金惠園林花木場的4年生的羅漢松屬植物：貴妃羅漢松(P.princess)、海南羅漢松(P.annamiensis)、廣西本地羅漢松(P.macrophyllus)、蘭嶼羅漢松(P.costalis)葉片作為試驗材料。

貴妃羅漢松因其枝多葉小，葉質(zhì)肥厚光滑形態(tài)美觀而得名。其葉片長1～3 cm,寬3～5 mm,先端尖基部細(xì)呈梭形；海南羅漢松先端圓，其葉長5～10 cm,寬5～10 mm,厚革質(zhì)，葉片微卷曲；蘭嶼羅漢松先端圓，其葉長6～9 cm,寬7～12 mm,硬革質(zhì)，葉脈突出較明顯；廣西本地羅漢松先端圓，其葉長4～7 cm,寬4～6 mm,硬革質(zhì)，葉形狹長。

1.2 材料源地概況

廣西南寧市隆安縣金惠園林花木場，位于廣西的西南部，地處東經(jīng)107°40'～108°11′，北緯22°18′～23°14′之間，位于北回歸線以南，屬南亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，炎熱多雨，冬短夏長[5]。年平均降雨量1301 mm，年內(nèi)降雨量分配很不均勻，季節(jié)性較強(qiáng)，降雨多集中在夏季。多年平均氣溫21.8 ℃，多年平均最高月氣溫28.4 ℃，最低月平均氣溫13.2 ℃[5]。氣候適于南亞熱帶植物羅漢松生長。

1.3 試驗方法

在2017年9月上旬選擇晴朗的天氣在廣西南寧市隆安縣金穗園林花木場采樣。選取生長一致4個不同品種的4年生羅漢松各20(雌雄各10株)株,每種植株采3個平行樣，均選擇向陽面采集相同葉位和相同葉齡的葉片作為試驗材料，裝入樣品袋放入冰盒帶回實驗室，并置于-20 ℃冰箱中低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.1 葉片形態(tài)性狀指標(biāo)、水分生理指標(biāo)及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的測定 葉片形態(tài)性狀指標(biāo)主要測其葉長、葉寬、葉面積。用鋼卷尺測量其葉長，用游標(biāo)卡尺測量葉寬、采用便攜式葉面積儀測量葉面積；水分生理指標(biāo)參照張志良等[6]的方法，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[7]，采用G-250考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量[7]，采用酸性茚三酮顯色法測定脯氨酸含量[8]，葉綠色含量的測定采用乙醇、丙酮1∶1浸提取法[9]。

1.3.2 抗氧化物酶活性的測定 過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)是植物三大保護(hù)酶系統(tǒng)。采用愈創(chuàng)木酚比色法測定POD酶活性[10]；采用NBT光化還原法測定SOD酶活性[11]；CAT酶活性的測定采用分光光度法[12]；采用硫代巴比妥酸顯色法測定丙二醛(MDA)含量[7]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用單因素方差分析(One-ANOVO)SPSS 17.0軟件包完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片形態(tài)性狀特征差異分析

葉片的外在性狀指標(biāo)是鑒別同屬植物品種間差異最為初步有效的方式。植物葉片形態(tài)性狀主要包括葉長、葉寬、葉面積等葉片屬性，葉片的形態(tài)性狀由植物的基因和環(huán)境共同決定，是植物對生長環(huán)境的一種最直觀的反映。

由表1可知，4種羅漢松植物的葉長、葉寬、葉面積均存在顯著性差異。平均葉長較長的是海南羅漢松和蘭嶼羅漢松，分別為7.280、7.070 cm，并且兩者之間差異不明顯；葉長最小的是貴妃羅漢松，為2.925 cm，并且與其他3個品種之間差異顯著。在葉寬指標(biāo)中，廣西本地羅漢松與貴妃羅漢松屬間差異不明顯，蘭嶼羅漢松與海南羅漢松葉寬生長規(guī)律與葉長生長規(guī)律相似，而在葉面積性狀指標(biāo)上，4種羅漢松屬植物均差異明顯。同屬間不同種植物的葉片形態(tài)性狀差異，一方面可能與其植物自身的生物學(xué)特性有關(guān)，另一方面可能與植物自身的生長環(huán)境有關(guān)。

表1 4種羅漢松屬植物葉片形態(tài)性狀指標(biāo)

注：同列數(shù)據(jù)后的小寫字母表示在0.05水平上差異顯著性，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。下同。

2.2 滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)含量差異分析

可溶性糖、可溶性蛋白是植物體內(nèi)參與滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的兩大重要物質(zhì)，其兩者相互作用可以維持植物體內(nèi)滲透平衡[13]?？扇苄蕴恰⒖扇苄缘鞍缀吭?種羅漢松植物中的含量表現(xiàn)出相似的規(guī)律，其含量均表現(xiàn)為蘭嶼羅漢松>貴妃羅漢松>廣西本地羅漢松>海南羅漢松。海南羅漢松、廣西本地羅漢松的可溶性糖、可溶性蛋白含量差異性不明顯，但與其品種間差異顯著。葉綠素含量是間接表征植物光合作用強(qiáng)弱的指標(biāo)，脯氨酸參與植物的滲透調(diào)節(jié)對植物的抗逆性起到重要的作用。

由表2可知，脯氨酸、葉綠素含量在4種羅漢松植物中差異不明顯，總?cè)~綠素含量最高的是貴妃羅漢松，為29.13 mg/g FW；海南羅漢松葉綠素含量最低為16.63 mg/g FW。脯氨酸含量最高的是蘭嶼羅漢松，為16.20 μg/g FW，比廣西本地羅漢松高17.40%，比貴妃羅漢松高70.17%,比海南羅漢松高76.28%。

表2 4種羅漢松屬植物滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)含量

2.3 抗氧化物酶活性比較

超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)是植物內(nèi)部三大保護(hù)酶系統(tǒng)，在植物體內(nèi)減少超氧陰離子自由基和羥基自由基對植物的傷害，而MDA含量是表征植物受損傷程度的一個重要指標(biāo)，MDA含量越高表明植物在受到的脅迫傷害越大，反之越小[14]。

由表3可知，4種羅漢松植物的SOD酶、POD酶活性差異顯著，貴妃羅漢松SOD酶活性最大，其次是蘭嶼羅漢松。在4中羅漢松植物中，POD酶活性由高到低依次為蘭嶼羅漢松>海南羅漢松>廣西本地羅漢松>貴妃羅漢松。CAT酶活性、MDA含量在4種羅漢松植物中差異不顯著，由此說明，4種羅漢松植物因環(huán)境而受到損傷的程度并不明顯。海南羅漢松和蘭嶼羅漢松的MDA含量均比其他品種羅漢松要低，說明這2個品種的羅漢松在同一環(huán)境下受到的損傷較小。綜合分析可知，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松在抗氧化物酶保護(hù)系統(tǒng)中，其酶活性相對于其他品種整體要高。

表3 4種羅漢松屬植物抗氧化物酶活性

2.4 水分含量差異分析

植物的水分含量可以直接表征植物在環(huán)境中的抗旱能力。由表4可知，總含水量最高的是蘭嶼羅漢松(71.23%)，最低的是貴妃羅漢松(53.07%)；自由含水量最高的是蘭嶼羅漢松(55.84%)，最低的是貴妃羅漢松(43.01%)；束縛水含量最高的是廣西本地羅漢松(18.32%)，最低的是廣西本地羅漢松(12.32%)；自然飽和虧最大的是廣西本地羅漢松(12.39%)，最低的是蘭嶼羅漢松(9.38%)；臨界飽和虧最大的是海南羅漢松(18.64%)，最小的是廣西本地羅漢松(15.27%)；需水程度最高的是廣西本地羅漢松(81.14%)，最低的是海南羅漢松(50.53%)。由數(shù)據(jù)分析對比可知，不同品種羅漢松水分生理差異較大。

表4 4種羅漢松屬植物葉片中水分含量%

3 討論

葉片是植物積累能量進(jìn)行光合作用的主要器官，也是對環(huán)境變化感應(yīng)敏感度較高的器官部位之一，植物葉片功能性狀主要包括葉片的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理等指標(biāo)[15]。在一定的生長環(huán)境下，植物葉片的功能性狀指標(biāo)可以直接反映植物對環(huán)境的響應(yīng)。

植物對環(huán)境的適應(yīng)事實上是植物自身的生理綜合反映。本研究發(fā)現(xiàn)4種羅漢松植物對生長環(huán)境適應(yīng)機(jī)制十分復(fù)雜，各有差異。葉片的形態(tài)特征直接與植物的光合作用有關(guān)，植物葉面積越大單位吸收光的面積越大光合能力越強(qiáng)，植物單位時間內(nèi)能量累積越大[16]。在4種羅漢松植物中，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松在葉片形態(tài)性狀指標(biāo)中占有優(yōu)勢。說明這2個品種的羅漢松在相同環(huán)境下光合能力越強(qiáng)，單位時間內(nèi)能量積累越大，生長占優(yōu)勢。在生理指標(biāo)中，可溶性糖含量在植物體內(nèi)一定程度上反映了植物碳素轉(zhuǎn)換代謝能力，除此之外，在植物失水的情況下可溶性糖參與植物體內(nèi)細(xì)胞液滲透調(diào)節(jié)，避免植物因失水而受到傷害[16]。蛋白質(zhì)含量在一定程度上反映植物的氮素轉(zhuǎn)化能力，同時也是植物性狀得以表達(dá)的重要載體[17]?？扇苄缘鞍缀涂扇苄蕴窍嗷プ饔镁S持植物的滲透壓平衡[18]。本研究結(jié)果表明，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松可溶性糖、可溶性蛋白含量均比其他品種的羅漢松要高，說明在同一環(huán)境下這2種羅漢松的氮素轉(zhuǎn)化碳素代謝相對較快，維持體內(nèi)滲透壓的能力越強(qiáng)。脯氨酸含量與植物的抗逆性相關(guān)，脯氨酸含量越高表明植物在一定的環(huán)境下抗逆性越強(qiáng)[19]。在4種羅漢松品種中，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松在脯氨酸指標(biāo)中也是相對較高，說明在兩者在同一環(huán)境下抗逆性也是相對較強(qiáng)的。CAT、SOD、POD酶是植物三大保護(hù)酶系統(tǒng)，可以清除植物體內(nèi)過多的氧自由基等有毒物質(zhì)，使其不受損傷。本研究結(jié)果表明，4種同屬植物中POD、SOD酶活性差異明顯，說明在相同脅迫條件下，4種同屬植物自我修復(fù)能力也存在差異。MDA是表征植物受損傷程度的指標(biāo)[20]，可以根據(jù)MDA含量的高低判斷植物在一定環(huán)境中受到的脅迫損傷程度。由MDA指標(biāo)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，受損傷大小由高到低依次為貴妃羅漢松>廣西本地羅漢松>蘭嶼羅漢松>海南羅漢松。

植物的水分生理指標(biāo)是植物耐干旱脅迫的重要指標(biāo)，在羅漢松葉片水分生理指標(biāo)測定的研究中發(fā)現(xiàn)，蘭嶼羅漢松和海南羅漢松在自由水含量上均較高，在束縛水含量上均較低。而自由水含量越高表明植物生理代謝越旺盛，束縛水越高表明植物代謝緩慢，生理代謝旺盛的植物對環(huán)境的脅迫敏感度越低。在需水程度上海南羅漢松也和蘭嶼羅漢松均較低，而植物需水程度越高表明對水的需要量越大，抗旱能力越差，反之相反。

4 結(jié)論

經(jīng)綜合分析發(fā)現(xiàn)，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松對廣西南寧當(dāng)?shù)丨h(huán)境具有良好的適應(yīng)性，兩者在生理上表現(xiàn)出相似的規(guī)律，其葉片形態(tài)性狀指標(biāo)、滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及抗氧化物酶活性整體比其他品種的羅漢松要高，更適合南寧當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)開發(fā)種植和園林引種栽培。

因為本研究是通過測定在自然條件下4種羅漢松植物的抗性生理指標(biāo)而得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不能排除4種羅松屬植物自身客觀存在的差異。但為了更精確地找到羅漢松自身生理差異與生長環(huán)境的適應(yīng)關(guān)系，事實上有必要做一些人工模擬不同環(huán)境的脅迫試驗，這樣更有說服力。