低温对美国红枫指标的影响

发布时间：2015/10/28

低温对美国红枫指标的影响 发布时间：2015-10-28 浏览次数：0 返回列表 低温对美国红枫指标的影响以美国红枫1年生休眠枝条为试材，研究了冷冻处理条件下枝条内细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性，丙二醛(MDA)、以及枝条相对电导率的变化。结果表明：随着处理温度降低，美国红枫枝条内SOD酶活性呈现先升高后下降的趋势；MDA含量随温度降低逐渐升高；相对电导率随处理温度降低呈“S”形上升。美国红枫枝条的低温半致死温度(LT50)为－35℃，美国红枫可以在沈阳露地越冬。 红花槭（Acer rubrum），别名为：美国红枫、北方红枫、北美红枫、沼泽枫等，属槭树科槭树属。美国红枫是美国*受欢迎的绿化树种之一，被广泛用于公园、小区、街道等绿化美化场所，既可做庭院树又可做行道树，深受人们的喜爱。 我国华北至华东地区有栽培。近年来彩叶树种以其多种色彩，*大地丰富了城市绿化的景观层次，正成为目前绿化树种的新宠。美国红枫正是彩叶树种的典型代表，具有很高的园林价值，在国内迅速发展，已在其层积育苗[1、2]、组织培养[3、4]、栽培基质[1、5]与苗期肥料方面[6]进行了研究。笔者以美国红枫为试材，采用人工冷冻的方法，探讨低温胁迫对其抗寒生理指标的影响，以期为美国红枫抗寒栽培措施的制定提供理论依据，为美国红枫苗木繁育和推广应用奠定基础。 1 材料与方法 1.1 试验材料与处理 试验于2010年12月下旬～2011年1月上旬在沈阳市园林科学研究院进行。供试材料为美国红枫当年生休眠枝条，均采自于沈阳市园林科学研究院树木标本公园内。采集长势一致的枝条，用自来水洗净，去离子水冲洗4～5次后用滤纸吸干水分，剪成15cm长的枝段，两端封蜡后装入聚乙烯膜中进行冷冻处理。处理温度分别设置为-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、－35℃，每个温度处理24h，以五角枫枝条为对照。每个处理选取枝条9段，3次重复。 1.2 抗寒性生理指标测定 （1）超氧化物歧化酶（SOD）活性测定：采用NBT光还原法； （2）丙二醛（MDA）含量测定：采用TBA法。 1.3 细胞膜透性测定及半致死温度计算 细胞膜透性测定：采用电导法。半致死温度计算：按Rajashrekar 等的方法将相对电导率拟合Logistic曲线方程： y=k/(1+ae-bt) …………………………………（1） 式（1）中：y 为相对电导率；t 为温度梯度；k 为*限相对电导率，为*；a 和b 为待定系数。对式（1）求二阶导数，并令其为0，得公式（2）：t=lna/b …………………………………………（2） 式（2）为相对电导率随温度下降而增加*快时的温度，即LT50(或组织崩溃点)。依据式（1）和（2）计算低温半致死温度LT50。 2 结果与分析 2.1 低温胁迫下美国红枫、五角枫枝条内SOD酶活性的变化 由图1 可知，美国红枫枝条内SOD酶活性随着胁迫温度的降低表现为先升高后降低的趋势，SOD酶活性在-30℃时活性*高。五角枫枝条内SOD酶活性随着温度的降低而上升，没有下降的趋势。 美国红枫、五角枫不同温度处理SOD值的变化 图1 美国红枫、五角枫不同温度处理SOD值的变化 2.2 低温胁迫下美国红枫枝条MDA含量的变化 美国红枫、五角枫不同温度处理MDA值的变化 图2 美国红枫、五角枫不同温度处理MDA值的变化 如图2 所示，美国红枫、五角枫各处理下枝条MDA总体含量均随处理温度的降低表现出升高的变化趋势；美国红枫枝条内MDA含量在－35℃达到*高为17.98nmol/g；五角枫的*高值为12.27nmol/g。 2.3 低温胁迫下美国红枫枝条细胞膜透性变化 美国红枫、五角枫不同温度处理相对电导率的变化 图3 美国红枫、五角枫不同温度处理相对电导率的变化 低温胁迫下相对电导率的变化如图3 所示。在低温胁迫下，美国红枫枝条细胞膜透性变化随着胁迫温度的降低而增大；美国红枫枝条相对电导率在-20℃～-30℃时变化不大，在-30℃～-35℃迅速增加，达到53.16%,说明枝条细胞膜已受到严重损伤；五角枫相对电导率变化不明显，在-35℃时，相对电导率没达到50%。以电解质渗透率达50%时的温度作为半致死温度(LT50)是国内外确定半致死温度的简捷方法。为进一步准确判断美国红枫枝条半致死温度，利用相对电导率结合logistic方程对各枝条的重要温度点进行了拟合。由表1可知，美国红枫枝条LT50分别为-34.88℃，相对电导率相关系数在0.95以上，说明采用相对电导率拟合logistic 曲线方程来描述人工冷冻处理后枝条伤害过程效果较好。 表1 低温处理后枝条相对电导率logistic方程参数和重要温度点 低温处理后枝条相对电导率logistic方程参数和重要温度点 3 结果与讨论 SOD被称为植物细胞防御系统的保护酶，研究表明保护酶在植物体内的浓度和活性的高低与植物的抗寒性强弱有密切的关系。本试验中，低温胁迫前期，SOD活性增强，反映美国红枫枝条在前期降温过程中出现了应激反应，美国红枫枝条通过调节SOD活性来增强自身的抗寒性，这可能是美国红枫对低温胁迫主动适应的方式之一。随胁迫温度降低，SOD活性下降，其自身调节能力减弱，清除自由基的能力下降，从而导致低温胁迫伤害，细胞膜保护酶系统已经受到了损伤。当植物处于逆境胁迫下时，细胞内产生大量的自由基，诱发或加剧细胞膜脂过氧化，进一步导致细胞膜破坏。 MDA作为膜脂过氧化*终产物，是反映细胞膜伤害程度的一个重要指标。本试验中，随着低温胁迫温度的降低，美国红枫枝条内MDA含量升高，这是美国红枫受到低温胁迫后细胞膜受到伤害的表现；MDA是自由基引导的膜脂过氧化产物,其含量与SOD酶活性的高低密切相关，本试验中,在-20℃-35℃区间,美国红枫MDA含量比五角枫偏高,说明美国红枫在低温胁迫下,受伤害程度较五角枫稍大。 相对电导率是反映植物组织受冻后细胞原生质膜透性大小的重要指标,以相对电导率来表示植物在低温伤害下细胞质膜透性变化是鉴定植物抗寒性较常用的方法,已被广泛应用。低温对膜的伤害主要表现在膜透性的改变，导致细胞内物质大量向外渗透。通过测定外渗液电导值的变化，可反映所测材料的细胞膜伤害程度。本试验中相对电导率随温度降低呈现“S”形上升趋势，美国红枫枝条相对电导率在-35℃时超过50%，表明其低温半致死温度约为-35℃，这与利用logistic 方程计推算的半致死温度-34.88℃基本吻合。 通过对美国红枫和五角枫的几种生理指标的研究可以初步得出, 美国红枫可以抵抗-35℃的低温，其抗寒能力虽然不及五角枫 ，但可以在沈阳露地越冬。美国红枫的抗寒能力较五角枫弱，但其具体的抗寒表现,还与降温幅度、低温持续时间和树体发育状况等有关,有待于进一步的深入研究。