持續(xù)低溫脅迫對(duì)大葉黃楊生理特性的影響

侯利青

（山西省陽泉市獅腦山國有林場(chǎng)，山西 陽泉 045000）

大葉黃楊是城市園林建設(shè)中應(yīng)用非常廣泛的一種綠化樹種，實(shí)踐中常常作為綠籬、景觀球、孤植或者叢植栽培，對(duì)豐富城市園林景觀具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。大葉黃楊抗寒性處于中等水平，但是在我國北方部分地區(qū)個(gè)別年份秋季會(huì)遭受低溫危害，造成葉片黃化、脫落、褐化，嚴(yán)重影響大葉黃楊的外觀質(zhì)量，也會(huì)影響城市園林整體景觀的呈現(xiàn)[2]。當(dāng)前，部分研究者對(duì)大葉黃楊抗寒生理進(jìn)行了初步的研究工作，如趙劍穎[3]詳細(xì)研究了大葉黃楊在4℃低溫環(huán)境下生理特性的變化情況，表明低溫會(huì)促使大葉黃楊葉片內(nèi)保護(hù)酶活性升高，但是過長時(shí)間的低溫脅迫會(huì)導(dǎo)致SOD活性降低；張慧娟[4]研究認(rèn)為，在冬季自然降溫條件下，大葉黃楊呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，可溶性蛋白在1月份到達(dá)最高值后降低。在前人的相關(guān)研究中，關(guān)于持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊生理特性影響的相關(guān)報(bào)道較為少見。本文以此為契機(jī)，詳細(xì)分析持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊生理特性的影響規(guī)律，用以判斷該樹種抵抗持續(xù)低溫的時(shí)間，為園林景觀養(yǎng)護(hù)中采取科學(xué)防護(hù)措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間

田間試驗(yàn)于2016年4月至2017年10月份在獅腦山國有林場(chǎng)試驗(yàn)田中進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)在2017年10月15日至18日在生化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所選大葉黃楊為2年生盆栽扦插苗。2016年4月份，選用腐葉土、河沙、蛭石按照4:1:1比例混合均勻作為扦插育苗基質(zhì)，裝入口徑為20cm的塑料花盆中，剪取1年生大葉黃楊枝條作為插穗，長度為15cm，每個(gè)花盆中扦插3個(gè)插條，待其成活后正常養(yǎng)護(hù)，當(dāng)年11月底進(jìn)行新生枝條修剪工作，剪留長度為30cm。2017年在花盆中正常養(yǎng)護(hù)，10月10日修剪，留取枝條長度為40cm，10月15日，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)溫度轉(zhuǎn)移至人工氣候箱中培養(yǎng)，對(duì)照在自然條件下正常生長。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，其中D1為對(duì)照，自然條件下生長；D2為5℃處理，D3為0℃處理，D4為-5℃處理，D4為-10℃處理；苗木低溫處理期間，每天光照時(shí)間為12h，黑暗時(shí)間為12h，光照和黑暗條件交替進(jìn)行；在低溫處理之前，對(duì)大葉黃楊進(jìn)行澆水，保持土壤含水量在60%左右，試驗(yàn)處理期間不進(jìn)行澆水作業(yè)；每處理共計(jì)15盆，45株，3次重復(fù)。

1.4 試驗(yàn)取樣及測(cè)定項(xiàng)目

分別于低溫處理后的 12、24、36、48、60、72h 取樣，摘取枝條自頂端向下數(shù)第2、3、4片葉，每處理隨機(jī)摘取15片葉，用自來水清洗干凈后，剪碎混合均勻，分別進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。其中電導(dǎo)率測(cè)定采用電導(dǎo)儀法，MDA測(cè)定采用硫代巴比妥酸法，SOD測(cè)定采用NBT還原法，POD測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法；每項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定6次，取平均值作為最終結(jié)果。

1.5 數(shù)據(jù)處理

圖表制作采用Excel2013版軟件，差異顯著性檢驗(yàn)采用DPS7.05版軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊電導(dǎo)率的影響

由圖1可知，不同溫度處理對(duì)大葉黃楊電導(dǎo)率的影響存在差異，其中D5表現(xiàn)為一直升高的變化趨勢(shì)，D2、D3、D4表現(xiàn)為先升高后降低的變化，對(duì)照表現(xiàn)出緩慢升高的變化。從不同處理變化情況來看，各低溫處理的電導(dǎo)率均高于對(duì)照，其中D2分別比對(duì)照提高了 6.47%、22.71%、20.78%、29.19%、42.24%、25.20%，無顯著差異，表明持續(xù)72小時(shí)的5℃低溫不會(huì)對(duì)大葉黃楊的電導(dǎo)率產(chǎn)生顯著影響；D3在12-36小時(shí)分別比對(duì)照提高了15.04%、30.10%、27.99%，無顯著差異，表明0℃低溫脅迫在36小時(shí)內(nèi)不會(huì)對(duì)大葉黃楊電導(dǎo)率產(chǎn)生顯著影響，48-72小時(shí)分別比對(duì)照提高了56.57%、66.43%、42.71%，差異顯著，表明0℃持續(xù)時(shí)間超過48小時(shí)后會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊電導(dǎo)率升高；D4、D5在處理后12小時(shí)分別比對(duì)照提高了26.18%、44.37%，無顯著差異，表明低溫持續(xù)12小時(shí)不會(huì)對(duì)大葉黃楊葉片電導(dǎo)率產(chǎn)生顯著影響，D4在24-72小時(shí)分別比對(duì)照 提 高 了 56.73% 、52.62% 、82.46% 、86.03% 、54.45%，差異顯著，表明-5℃低溫持續(xù)時(shí)間超過24小時(shí)后會(huì)顯著提高大葉黃楊的電導(dǎo)率；D5在12-60小時(shí)內(nèi)分別比D4提高了14.42%、9.18%、13.23%、9.95%、12.29%，無顯著差異，同時(shí)，D5顯著高于對(duì)照，表明-10℃會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊電導(dǎo)率升高。

圖1 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊電導(dǎo)率的影響

2.2 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊MDA含量的影響

由圖2可知，D4、D5處理的MDA含量表現(xiàn)為隨著低溫持續(xù)時(shí)間的延長而升高的變化趨勢(shì)，D2、D3表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢(shì)，不同溫度處理對(duì)大葉黃楊MDA含量的影響存在差異。D2處理在整個(gè)試驗(yàn)期間分別比對(duì)照提高了9.71%、18.38%、36.70%、52.04%、69.24%、41.91%，無顯著差異，表明5℃持續(xù)72小時(shí)低溫不會(huì)對(duì)大葉黃楊MDA含量產(chǎn)生顯著影響；D3在12-24小時(shí)分別比對(duì)照提高了31.45%、40.90%，無顯著差異，表明0℃持續(xù)低溫在24小時(shí)內(nèi)不會(huì)對(duì)大葉黃楊MDA含量產(chǎn)生顯著影響，36-72小時(shí)分別比對(duì)照提高了63.24%、86.39%、105.86%、56.79%，差異顯著，表明0℃持續(xù)低溫超過36小時(shí)后會(huì)導(dǎo)致葉片內(nèi)MDA含量顯著升高；D4、D5在第12小時(shí)分別比對(duì)照提高了42.43%、57.76%，無顯著差異，表明-5℃和-10℃低溫脅迫在12小時(shí)內(nèi)不會(huì)顯著導(dǎo)致MDA含量的升高，24-72小時(shí)，D4分別比對(duì)照提高了 61.04%、90.77%、101.54%、124.26%、123.40%，差異顯著，表明-5℃低溫持續(xù)脅迫超過24小時(shí)后會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊葉片內(nèi)MDA含量升高，D5與D4之間無顯著差異，D5顯著高于對(duì)照，表明溫度低于-5℃時(shí)，持續(xù)時(shí)間超過24小時(shí)均會(huì)使大葉黃楊葉片內(nèi)MDA含量顯著升高。

圖2 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊MDA含量的影響

2.3 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊SOD活性的影響

由圖3可知，各低溫處理的SOD活性均表現(xiàn)為隨著低溫持續(xù)時(shí)間的延長先升高后降低的變化趨勢(shì)，不同低溫處理對(duì)SOD活性的影響存在差異。D2、D3處理SOD活性在第60小時(shí)達(dá)到最高值，其中D2在12-36小時(shí)分別比對(duì)照提高了6.65%、0.35%、14.73%，無顯著差異，D3分別比對(duì)照提高了19.58%、7.88%、37.84%，無顯著差異，表明5℃和0℃低溫脅迫在36小時(shí)內(nèi)不會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊SOD活性升高，48至72小時(shí)D2分別比對(duì)照提高了69.36%、74.92%、62.47%，差異顯著，D3分別比對(duì)照提高了84.64%、105.63%、83.95%，差異顯著，表明0℃、5℃低溫持續(xù)脅迫時(shí)間超過48小時(shí)會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊葉片內(nèi)SOD活性升高；D4處理在整個(gè)試驗(yàn)期間分別比對(duì)照提高了42.88%、92.93%、123.66%、109.23%、69.00%、43.82%，差異顯著，表明-5℃低溫會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊SOD活性的升高，同時(shí)，低溫持續(xù)時(shí)間在60小時(shí)之內(nèi)，D4、D5之間無顯著差異，D5顯著高于對(duì)照，表明-10℃低溫也會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊SOD活性的升高。

圖3 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊SOD活性的影響

2.4 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊POD活性的影響

由圖4可知，各低溫處理的POD活性表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢(shì)，其中D2、D3處理在第60小時(shí)達(dá)到最高值，D4、D5在第36小時(shí)達(dá)到最高值。與對(duì)照相比，12-36小時(shí)，D2分別比對(duì)照提高了9.04%、29.47%、57.85%，無顯著差異，表明 5℃低溫持續(xù)時(shí)間在36小時(shí)內(nèi)不會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊POD活性的升高，48-72小時(shí)分別高于對(duì)照111.54%、113.31%、111.95%，差異顯著，表明5℃低溫持續(xù)時(shí)間超過48小時(shí)會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊POD活性的升高；D3在第12小時(shí)高于對(duì)照18.88%，無顯著差異，表明0℃低溫脅迫在12小時(shí)內(nèi)不會(huì)使POD顯著升高，24-72小時(shí)分別比對(duì)照提高了58.47%、75.41%、150.98%、153.03%、141.35%，差異顯著，表明 0℃低溫脅迫超過24小時(shí)會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊POD活性的升高；12-72小時(shí)，D4分別比對(duì)照提高了93.79% 、155.52% 、170.38% 、159.47% 、104.67% 、83.72%，差異顯著，表明-5℃低溫脅迫超過12小時(shí)會(huì)顯著促進(jìn)POD活性升高，D5與D4之間無顯著差異，D5顯著高于對(duì)照，表明-10℃低溫持續(xù)脅迫同樣會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊POD活性的升高。

圖4 持續(xù)低溫對(duì)大葉黃楊POD活性的影響

3 結(jié)論與討論

電導(dǎo)率是衡量植物細(xì)胞膜透性的重要指標(biāo)，一般情況下，植物細(xì)胞膜受傷程度越大，電導(dǎo)率越高，本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，持續(xù)人工低溫脅迫會(huì)顯著促進(jìn)大葉黃楊電導(dǎo)率的升高[5]；從不同溫度處理來看，5℃低溫持續(xù)脅迫在72小時(shí)內(nèi)電導(dǎo)率并未顯著升高，表明該溫度對(duì)大葉黃楊的傷害較小，0℃低溫脅迫超過24小時(shí)后，電導(dǎo)率會(huì)顯著升高，而-5℃以下低溫超過12小時(shí)后電導(dǎo)率便會(huì)顯著升高，表明大葉黃楊僅能短時(shí)間內(nèi)耐受0℃至 -5℃的低溫脅迫，這與馬俊青[6]得出了相似的研究結(jié)果；MDA含量高低也是反映植株受害程度的另一項(xiàng)重要指標(biāo)[7]，從試驗(yàn)結(jié)果來看，低溫持續(xù)脅迫會(huì)導(dǎo)致大葉黃楊葉片內(nèi)MDA含量升高，其中5℃低溫脅迫時(shí)間達(dá)到60小時(shí)后才會(huì)顯著高于對(duì)照，表明大葉黃楊能夠短時(shí)間內(nèi)忍受5℃的持續(xù)低溫脅迫，-5℃和-10℃處理在12小時(shí)后MDA含量顯著高于對(duì)照，表明過低的溫度脅迫超過一定時(shí)間后，就會(huì)使大葉黃楊受到比較嚴(yán)重的傷害，這與李鵬[8]的研究得出了相似的結(jié)果；SOD、POD是植物保護(hù)酶系統(tǒng)的兩種主要酶類，在外界不良環(huán)境脅迫下，植物保護(hù)酶活性會(huì)顯著升高，因此保護(hù)酶活性的高低可以作為判斷植物抗逆性以及受害程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)[9]；從本試驗(yàn)結(jié)果來看，持續(xù)低溫脅迫可以顯著促進(jìn)SOD、POD活性升高，但是不同溫度之間存在差異，在5℃條件下，人工持續(xù)低溫脅迫36小時(shí)內(nèi)保護(hù)酶活性與對(duì)照相比并未達(dá)到差異顯著水平，表明該溫度對(duì)大葉黃楊的影響相對(duì)比較小，而低于0℃會(huì)顯著促進(jìn)兩種保護(hù)酶活性的升高，也說明低于0℃的持續(xù)低溫使大葉黃楊受到脅迫比較嚴(yán)重，這與于思樺[10]的研究結(jié)果相似。綜合分析認(rèn)為，超過36小時(shí)的于0℃以下持續(xù)低溫脅迫會(huì)對(duì)大葉黃楊生理特性產(chǎn)生顯著影響。