5種木本花卉對(duì)高低溫的耐受性

李仕裕，木 楠，2，袁曉初，郭亞男，3，于海玲，張永夏，王發(fā)國(guó)

(1.中國(guó)科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州 510650； 2.廣東神州木蘭園林有限公司，廣東 廣州 510642； 3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣東 廣州 510225；4.深圳大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、深圳市微生物基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518060)

5種木本花卉對(duì)高低溫的耐受性

李仕裕1，木 楠1，2，袁曉初1，郭亞男1，3，于海玲1，張永夏4，王發(fā)國(guó)1

(1.中國(guó)科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州 510650； 2.廣東神州木蘭園林有限公司，廣東 廣州 510642； 3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣東 廣州 510225；4.深圳大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、深圳市微生物基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518060)

以石斑木(Rhaphiolepisindica)、臀果木(Pygeumtopengii)、桃葉石楠(Photiniaprunifolia)、香蒲桃(Syzygiumodoratum)、肖蒲桃(Syzygiumacuminatissimum)等5種木本花卉1年生幼苗的葉片為試驗(yàn)材料，進(jìn)行不同梯度高溫和低溫脅迫，測(cè)定葉片浸出液的電導(dǎo)率，并利用Logistic方程建立回歸模型，計(jì)算高溫和低溫半致死溫度。結(jié)果表明：在高溫脅迫過程中，5種木本花卉的相對(duì)電導(dǎo)率均隨溫度的上升而持續(xù)上升，耐熱性大小順序依次為：香蒲桃>石斑木>肖蒲桃>桃葉石楠>臀果木，高溫半致死溫度在42.81～48.66 ℃之間；在低溫脅迫過程中，5種木本花卉的相對(duì)電導(dǎo)率均隨溫度的降低而持續(xù)上升，耐寒性大小順序依次為：臀果木>石斑木>肖蒲桃>桃葉石楠>香蒲桃，其低溫半致死溫度在-8.54～-6.07 ℃之間。5種新優(yōu)木本花卉均具有較強(qiáng)的抗熱性和抗寒性，在廣州地區(qū)可以安全露地越夏和越冬，可在節(jié)約型園林建設(shè)中適當(dāng)?shù)倪x擇和配置。

木本花卉；耐熱性；耐寒性；電導(dǎo)率；Logistic方程

鄉(xiāng)土木本花卉具有適應(yīng)性強(qiáng)、種群豐富、特性各異、凸顯文化、彰顯特色、管理簡(jiǎn)單、易栽易繁等特點(diǎn)，在節(jié)約型園林和生態(tài)宜居環(huán)境建設(shè)中深受喜愛[1]。由于城市綠地立地條件與樹種的原生生境有較大的區(qū)別，而適地適樹是生態(tài)園林種植設(shè)計(jì)的基本原則，因此對(duì)新優(yōu)木本花卉進(jìn)行適應(yīng)性研究應(yīng)先行于推廣應(yīng)用。近年來，極端高溫和極端低溫給園林綠化樹種帶來極大的生理傷害甚至死亡[2-3]。應(yīng)用電導(dǎo)法測(cè)定樹種抗逆性具有快速、簡(jiǎn)易、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，可以同時(shí)對(duì)大量樣品進(jìn)行測(cè)定，且所測(cè)得數(shù)據(jù)與田間觀察結(jié)果吻合度較高，已得到廣泛應(yīng)用[4-7]。5種華南地區(qū)鄉(xiāng)土木本花卉石斑木(Rhaphiolepisindica)、臀果木(Pygeumtopengii)、桃葉石楠(Photiniaprunifolia)、香蒲桃(Syzygiumodoratum)、肖蒲桃(S.acuminatissimum)在群落、引種、繁殖、栽培等方面研究略有報(bào)道[8-11]，但適應(yīng)性方面少有研究，耐熱性和耐寒性仍未見報(bào)道。通過電導(dǎo)率法及Logistic方程測(cè)試這5種木本花卉幼苗對(duì)溫度的耐受性，為引種栽培及園林應(yīng)用推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料選取

試驗(yàn)材料均取自中國(guó)科學(xué)院華南植物園科研區(qū)大棚內(nèi)，樹種栽植環(huán)境基本保持一致，避免了因其它生態(tài)因子如氣溫、光照及水分等的不同引起不同物種之間指標(biāo)的差異。選擇長(zhǎng)勢(shì)基本一致的1年生5種木本花卉植株，每種90株，每株取4片葉。分別選取無(wú)病蟲害、生長(zhǎng)正常的成熟葉片，并且所取部位與方向一致，一般從樹冠的東、南、西、北4個(gè)方向取枝條，然后被選枝條從頂端往下順數(shù)第7片葉。將所取的功能葉片裝入貼好標(biāo)簽的密封袋內(nèi)并迅速放入裝有冰袋的冷藏泡沫盒，帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.2 研究方法

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將樣品用自來水沖洗數(shù)遍，再用蒸餾水沖洗3次，用濾紙和紗布擦干葉面。于室內(nèi)進(jìn)行離體高溫、低溫脅迫。

葉片浸出液提取方法：將樣品剪成5 mm×5 mm左右的小葉片，每處理用電子天平稱取0.3 g，放入25 mL帶塞試管中，注入20 mL蒸餾水，供脅迫處理。脅迫處理后，取出于室溫下平衡1 h，期間要多次搖晃試管，搖勻后得到初始葉片浸出液，用于測(cè)定初始電導(dǎo)率(k1)。而后，將樣品試管置于水浴鍋中煮沸25 min，取出冷卻至室溫，平衡1 h，期間要多次搖晃試管，搖勻后得到煮沸后葉片浸出液，用于測(cè)定終電導(dǎo)率(k2)。采用DDS—11A型直讀電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率，相對(duì)電導(dǎo)率計(jì)算公式：E(%)=k1/k2×100%。

1.2.1 高溫脅迫處理 每種植物取葉片180片分別混勻分成8組，每組重復(fù)3次，放入5 ℃冰箱保鮮。裝好樣品的試管分別置于25、30、35、40、45、50、55、60 ℃等8個(gè)溫度梯度(25 ℃為對(duì)照)的恒溫水浴鍋中靜置2 h，提取初始葉片浸出液，測(cè)定初始電導(dǎo)率(k1)；再提取煮沸后葉片浸出液，測(cè)其終電導(dǎo)率(k2)。

1.2.2 低溫脅迫處理 將每種植物剩下的180片葉片混勻分為5組，每組重復(fù)3次，置于密封袋中，迅速放入變頻冰箱，所有樣品于5 ℃停留3 h后，取出第1組樣品；其余樣品再降溫至0 ℃停留3 h后，取出第2組樣品，置于5 ℃的冰箱內(nèi)回溫恢復(fù)3 h；依此類推，分別降溫至-5、-10、-15 ℃。其中5 ℃為對(duì)照溫度。然后提取初始葉片浸出液，測(cè)定初始電導(dǎo)率(k1)；再提取煮沸后葉片浸出液，測(cè)其終電導(dǎo)率(k2)。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2013和SPSS 17.0軟件進(jìn)行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理溫度與相對(duì)電導(dǎo)率的關(guān)系

低溫、高溫是改變生物膜結(jié)構(gòu)和破壞其功能的重要脅迫因子，極端溫度脅迫改變了膜脂組成，破壞了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體等內(nèi)膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性，膜上離子載體發(fā)生改變，最終導(dǎo)致膜的選擇透過性喪失和電解質(zhì)滲漏。因此，可以通過葉片相對(duì)電導(dǎo)率來評(píng)價(jià)植物細(xì)胞膜的傷害程度[13-14]。

5種木本花卉葉片在不同高溫條件下的相對(duì)電導(dǎo)率見圖1。隨著溫度的升高，5種木本花卉葉片的相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)較一致，呈現(xiàn)出“S”型曲線，即隨著溫度的升高，相對(duì)電導(dǎo)率皆表現(xiàn)出先緩慢上升，達(dá)到一定溫度后急劇上升，溫度上升較高時(shí)幾乎趨于平穩(wěn)，表明用Logistic方程求拐點(diǎn)半致死溫度是可信的。當(dāng)溫度從25 ℃上升到30 ℃時(shí)，5種木本花卉葉片的相對(duì)電導(dǎo)率緩慢上升，升幅最大的為臀果木，升幅為16.54%；升幅最小的為肖蒲桃，升幅僅為0.99%；其他樹種的升幅在2.71%～4.58%之間，說明臀果木對(duì)高溫脅迫的反應(yīng)最靈敏，而肖蒲桃最不靈敏。當(dāng)溫度由30 ℃升到35 ℃時(shí)，相對(duì)電導(dǎo)率總體上升幅度逐漸加大，葉片表現(xiàn)出對(duì)高溫脅迫的較大反應(yīng)。當(dāng)溫度由35 ℃升到45 ℃時(shí)，相對(duì)電導(dǎo)率總體上升幅度仍不斷加大，此時(shí)桃葉石楠和肖蒲桃相對(duì)電導(dǎo)率約50%，表明以上高溫的脅迫中，所有的樹種均仍能適應(yīng)。當(dāng)溫度從45 ℃上升到50 ℃時(shí)，相對(duì)電導(dǎo)率急劇上升，升幅最大的為桃葉石楠，升幅為27.93%，細(xì)胞傷害程度加劇。當(dāng)溫度從50 ℃上升到55 ℃時(shí)，所有樹種的相對(duì)電導(dǎo)率均超過50%，細(xì)胞傷害不可逆。當(dāng)溫度從55 ℃上升到60 ℃時(shí)，所有相對(duì)電導(dǎo)率幾乎接近了最高值100%，表明此時(shí)細(xì)胞傷害最嚴(yán)重。

5種木本花卉葉片在不同低溫條件下的相對(duì)電導(dǎo)率見圖2，由圖2可知：隨著溫度的降低，5種木本花卉葉片的相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)較一致，呈現(xiàn)出“S”型曲線，即隨著溫度的降低，相對(duì)電導(dǎo)率皆表現(xiàn)出先緩慢上升，達(dá)到一定溫度后急劇上升，溫度降到較低時(shí)幾乎趨于平穩(wěn)，表明不同低溫處理均可以用Logistic方程計(jì)算低溫半致死溫度。當(dāng)溫度從5 ℃降到0 ℃時(shí)，5種木本花卉葉片的相對(duì)電導(dǎo)率都緩慢上升，升幅最大的為肖蒲桃，升幅為10.93%，其他樹種的升幅在3.23%～7.57%之間。當(dāng)溫度由0 ℃降到-5 ℃時(shí)，5種木本花卉葉片的相對(duì)電導(dǎo)率不斷上升，其中，石斑木升幅最大，為23.40%；香蒲桃、肖蒲桃的升幅分別為16.65%、13.98%；而臀果木和桃葉石楠升幅較小，分別為3.00%、0.95%。表明以上低溫的脅迫中，所有的樹種均仍能適應(yīng)。但溫度由-5 ℃下降到-10 ℃時(shí)，所有樹種的相對(duì)電導(dǎo)率均表現(xiàn)出急劇升高，超過50%，表明此時(shí)細(xì)胞傷害已經(jīng)不可逆。且溫度由-10 ℃降到-15 ℃時(shí)，相對(duì)電導(dǎo)率幾乎接近了最高值100%，表明此時(shí)細(xì)胞傷害已達(dá)最嚴(yán)重。

2.2 Logistic方程擬合及半致死溫度的確定

Logistic方程：y=k/(1+ae-bx)，為了確定a，b的值，將方程進(jìn)行線性化處理，Ln[(k-y)/y]=Lna-bx，令y1=ln[(k-y)/y]，則轉(zhuǎn)化為相對(duì)電導(dǎo)率(y)與處理溫度(x)的直線方程。通過直線回歸的方法求得a、b值及相關(guān)系數(shù)R[12]。求Logistic方程的二階導(dǎo)數(shù)，并令其等于零，則可獲得曲線的拐點(diǎn)x=lna/b，此時(shí)的x值即為半致死溫度(LT50)。在本試驗(yàn)中，由于測(cè)量和計(jì)算時(shí)去掉了蒸餾水的本底干擾，所以細(xì)胞傷害率的飽和容量k值為100。

用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，5種木本花卉的高溫半致死溫度(LT50)見表1。由表1可知，5種木本花卉的高溫半致死溫度(LT50)在42.81～48.66 ℃之間，相關(guān)系數(shù)R為0.9271～0.9940，均達(dá)顯著水平，說明不同溫度梯度的高溫脅迫下5種供試木本花卉的相對(duì)電導(dǎo)率變化符合Logistic方程變化規(guī)律，與高溫半致死溫度呈很強(qiáng)的線性關(guān)系，擬合結(jié)果比較精確。因此本次5種木本花卉耐熱性研究中，Logistic方程擬合結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。根據(jù)高溫半致死溫度高低進(jìn)行耐熱性強(qiáng)弱排序，耐熱性大小順序依次為香蒲桃>石斑木>肖蒲桃>桃葉石楠>臀果木。高溫半致死溫度LT50分別為48.66、48.47、46.04、43.58、42.81 ℃。

5種木本花卉的低溫半致死溫度(LT50)結(jié)果見表2。由表2可看出，5種木本花卉的低溫半致死溫度(LT50)在-8.54～-6.07 ℃之間，相關(guān)系數(shù)R為0.8993～0.9892，達(dá)顯著水平，說明不同低溫脅迫下相對(duì)電導(dǎo)率的變化符合Logistic方程變化規(guī)律，與低溫半致死溫度呈較強(qiáng)的線性關(guān)系，擬合結(jié)果比較精確。因此本次5種木本花卉耐寒性研究中，Logistic方程擬合結(jié)果較可靠。根據(jù)低溫半致死溫度高低進(jìn)行耐寒性強(qiáng)弱排序，耐寒性大小順序依次為臀果木>石斑木>肖蒲桃>桃葉石楠>香蒲桃。低溫半致死溫度LT50分別為-8.54、-7.85、-6.85、-6.26、-6.07 ℃。

表2 5種植物葉片相對(duì)電導(dǎo)率、Logistic方程及低溫半致死溫度(LT50)

3 結(jié)論與討論

在脅迫溫度區(qū)間內(nèi)，不同樹種葉片相對(duì)電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)基本一致，呈現(xiàn)出較為明顯的“S”形，Logistic方程的應(yīng)用和擬合結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性，能初步確定供試的5種木本花卉的耐熱性和耐寒性，確定了其對(duì)溫度適應(yīng)的上限和下限，且與苗圃地及野外實(shí)際觀察結(jié)果吻合，為其大規(guī)模的引種馴化、園林推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

結(jié)合廣州近3 a的氣象記錄，最高氣溫為37 ℃，供試的5種植物(香蒲桃、石斑木、肖蒲桃、桃葉石楠、臀果木)高溫半致死溫度為48.66、48.47、46.04、43.58、42.81 ℃，均高于氣象記錄的最高溫度，說明這5種木本花卉應(yīng)用于廣州地區(qū)可以安全越夏；最低氣溫為-2 ℃，供試的5種植物(臀果木、石斑木、肖蒲桃、桃葉石楠、香蒲桃)低溫半致死溫度為-8.54、-7.85、-6.85、-6.26、-6.07 ℃，均低于氣象記錄的最低溫度，可以安全越冬。這與苗圃實(shí)地的形態(tài)觀察結(jié)果保持一致。根據(jù)易綺斐等[15]文獻(xiàn)資料，廣州從化市極端高溫為38.1 ℃，均低于供試的5種高溫半致死溫度，但從化的極端低溫為-7 ℃，均低于桃葉石楠、香蒲桃、肖蒲桃這3種植物的低溫半致死溫度，因此，為了減少嚴(yán)重的凍害對(duì)植物造成巨大傷害，建議在從化較冷地冬天盡量不要露地栽植桃葉石楠、香蒲桃、肖蒲桃幼苗。本研究在華南植物園從化苗圃進(jìn)行了2 a幼苗栽培試驗(yàn)，實(shí)際觀察發(fā)現(xiàn)，1年生的香蒲桃、肖蒲桃露地過冬時(shí)，嫩葉會(huì)發(fā)生霜凍枯萎，而3年生的香蒲桃、肖蒲桃可以安全露地越冬；1年生桃葉石楠露地越冬時(shí)生長(zhǎng)正常，可能是由于桃葉石楠1年生苗葉硬革質(zhì)，不易表現(xiàn)為干枯。另外，1年生的桃葉石楠越冬時(shí)葉片為彩葉，觀賞效果極好。野外調(diào)查時(shí)，在廣州市轄區(qū)內(nèi)的南昆山石河奇觀，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)狀況良好的桃葉石楠，秋色葉景觀效果良好，果實(shí)量大且整樹通紅，吸引鳥類，觀賞價(jià)值較高。因此，通過野外調(diào)查及本試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為桃葉石楠可在廣州地區(qū)園林綠化中推廣應(yīng)用。

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Study on High and Low Temperature Tolerance of 5 Species Ornamental Trees

LI Shi-yu1，MU Nan1，2，YUAN Xiao-chu1，GUO Ya-nan1，3，YU Hai-ling1，ZHANG Yong-xia4，WANG Fa-guo1

(1.SouthChinaBotanicalGarden，ChineseAcademyofSciences，Guangzhou510650，Guangdong，China；2.GuangdongShenzhouMagnoliaLandscapeArchitectureCo.LTD，Guangzhou510642，Guangdong，China；3.ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering，Guangzhou510225，Guangdong，China； 4.CollegeofLifeScience，ShenzhenKeyLaboratoryofMicrobialGeneticEngineering，ShenzhenUniversity，Shenzhen518060，Guangdong，China)

One-year-old leaves of 5 species of ornamental trees were used to determine conductivity under different artificial simulated high and low temperature treatment.They wereRhaphiolepisindica，Pygeumtopengii，Photiniaprunifolia，Syzygiumodoratum，S.acuminatissimum.The high and low semi-lethal temperature (LT50) were calculated by using conductance method with Logistic Equation.The results showed that the relative conductivity were increased as temperature raised during high temperature treatment and as temperature decreased during low temperature treatment.The thermo tolerance of the tested species was listed asSyzygiumodoratum>Rhaphiolepisindica>Syzygiumacuminatissimum>Photiniaprunifolia>Pygeumtopengii.The semi-lethal temperature ranged from 42.81 to 48.66 ℃.And the cold tolerance of them was listed asPygeumtopengii>Rhaphiolepisindica>Syzygiumacuminatissimum>Photiniaprunifolia>Syzygiumodoratum.The semi-lethal temperature ranged from -8.54 to -6.07 ℃.All the five species were found to have high heat and cold tolerance for over summering and over wintering，and were applied reasonably to the conservation-minded landscape construction in Guangzhou.

ornamental trees；thermo tolerance；cold tolerance；electric conductivity；logistic equation

2015-03-10；

2015-04-27

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012J2200060)；深圳市綠化管理處(珍稀名貴樹種種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)與繁育示范研究項(xiàng)目，OTC1018212)；深圳市城管局科研項(xiàng)目(201514)

李仕裕(1988—)，女，廣西貴港人，中國(guó)科學(xué)院華南植物園碩士，從事園林植物研究。E-mail：sunshinelishiyu@126.com。

王發(fā)國(guó)，中國(guó)科學(xué)院華南植物園副研究員，從事蕨類植物及園林植物研究。E-mail：wangfg@scib.ac.cn。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.007

S685；S718.43

A

1002-7351(2016)01-0035-04