低溫對美國紅楓指標(biāo)的影響

發(fā)布時間：2015/10/28

低溫對美國紅楓指標(biāo)的影響 發(fā)布時間：2015-10-28 瀏覽次數(shù)：0 返回列表 低溫對美國紅楓指標(biāo)的影響以美國紅楓1年生休眠枝條為試材，研究了冷凍處理條件下枝條內(nèi)細胞超氧化物歧化酶(SOD)活性，丙二醛(MDA)、以及枝條相對電導(dǎo)率的變化。結(jié)果表明：隨著處理溫度降低，美國紅楓枝條內(nèi)SOD酶活性呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢；MDA含量隨溫度降低逐漸升高；相對電導(dǎo)率隨處理溫度降低呈“S”形上升。美國紅楓枝條的低溫半致死溫度(LT50)為－35℃，美國紅楓可以在沈陽露地越冬。 紅花槭（Acer rubrum），別名為：美國紅楓、北方紅楓、北美紅楓、沼澤楓等，屬槭樹科槭樹屬。美國紅楓是美國*受歡迎的綠化樹種之一，被廣泛用于公園、小區(qū)、街道等綠化美化場所，既可做庭院樹又可做行道樹，深受人們的喜愛。 我國華北至華東地區(qū)有栽培。近年來彩葉樹種以其多種色彩，*大地豐富了城市綠化的景觀層次，正成為目前綠化樹種的新寵。美國紅楓正是彩葉樹種的典型代表，具有很高的園林價值，在國內(nèi)迅速發(fā)展，已在其層積育苗[1、2]、組織培養(yǎng)[3、4]、栽培基質(zhì)[1、5]與苗期肥料方面[6]進行了研究。筆者以美國紅楓為試材，采用人工冷凍的方法，探討低溫脅迫對其抗寒生理指標(biāo)的影響，以期為美國紅楓抗寒栽培措施的制定提供理論依據(jù)，為美國紅楓苗木繁育和推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 1 材料與方法 1.1 試驗材料與處理 試驗于2010年12月下旬～2011年1月上旬在沈陽市園林科學(xué)研究院進行。供試材料為美國紅楓當(dāng)年生休眠枝條，均采自于沈陽市園林科學(xué)研究院樹木標(biāo)本公園內(nèi)。采集長勢一致的枝條，用自來水洗凈，去離子水沖洗4～5次后用濾紙吸干水分，剪成15cm長的枝段，兩端封蠟后裝入聚乙烯膜中進行冷凍處理。處理溫度分別設(shè)置為-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、－35℃，每個溫度處理24h，以五角楓枝條為對照。每個處理選取枝條9段，3次重復(fù)。 1.2 抗寒性生理指標(biāo)測定 （1）超氧化物歧化酶（SOD）活性測定：采用NBT光還原法； （2）丙二醛（MDA）含量測定：采用TBA法。 1.3 細胞膜透性測定及半致死溫度計算 細胞膜透性測定：采用電導(dǎo)法。半致死溫度計算：按Rajashrekar 等的方法將相對電導(dǎo)率擬合Logistic曲線方程： y=k/(1+ae-bt) …………………………………（1） 式（1）中：y 為相對電導(dǎo)率；t 為溫度梯度；k 為*限相對電導(dǎo)率，為*；a 和b 為待定系數(shù)。對式（1）求二階導(dǎo)數(shù)，并令其為0，得公式（2）：t=lna/b …………………………………………（2） 式（2）為相對電導(dǎo)率隨溫度下降而增加*快時的溫度，即LT50(或組織崩潰點)。依據(jù)式（1）和（2）計算低溫半致死溫度LT50。 2 結(jié)果與分析 2.1 低溫脅迫下美國紅楓、五角楓枝條內(nèi)SOD酶活性的變化 由圖1 可知，美國紅楓枝條內(nèi)SOD酶活性隨著脅迫溫度的降低表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，SOD酶活性在-30℃時活性*高。五角楓枝條內(nèi)SOD酶活性隨著溫度的降低而上升，沒有下降的趨勢。 美國紅楓、五角楓不同溫度處理SOD值的變化 圖1 美國紅楓、五角楓不同溫度處理SOD值的變化 2.2 低溫脅迫下美國紅楓枝條MDA含量的變化 美國紅楓、五角楓不同溫度處理MDA值的變化 圖2 美國紅楓、五角楓不同溫度處理MDA值的變化 如圖2 所示，美國紅楓、五角楓各處理下枝條MDA總體含量均隨處理溫度的降低表現(xiàn)出升高的變化趨勢；美國紅楓枝條內(nèi)MDA含量在－35℃達到*高為17.98nmol/g；五角楓的*高值為12.27nmol/g。 2.3 低溫脅迫下美國紅楓枝條細胞膜透性變化 美國紅楓、五角楓不同溫度處理相對電導(dǎo)率的變化 圖3 美國紅楓、五角楓不同溫度處理相對電導(dǎo)率的變化 低溫脅迫下相對電導(dǎo)率的變化如圖3 所示。在低溫脅迫下，美國紅楓枝條細胞膜透性變化隨著脅迫溫度的降低而增大；美國紅楓枝條相對電導(dǎo)率在-20℃～-30℃時變化不大，在-30℃～-35℃迅速增加，達到53.16%,說明枝條細胞膜已受到嚴重損傷；五角楓相對電導(dǎo)率變化不明顯，在-35℃時，相對電導(dǎo)率沒達到50%。以電解質(zhì)滲透率達50%時的溫度作為半致死溫度(LT50)是國內(nèi)外確定半致死溫度的簡捷方法。為進一步準(zhǔn)確判斷美國紅楓枝條半致死溫度，利用相對電導(dǎo)率結(jié)合logistic方程對各枝條的重要溫度點進行了擬合。由表1可知，美國紅楓枝條LT50分別為-34.88℃，相對電導(dǎo)率相關(guān)系數(shù)在0.95以上，說明采用相對電導(dǎo)率擬合logistic 曲線方程來描述人工冷凍處理后枝條傷害過程效果較好。 表1 低溫處理后枝條相對電導(dǎo)率logistic方程參數(shù)和重要溫度點 低溫處理后枝條相對電導(dǎo)率logistic方程參數(shù)和重要溫度點 3 結(jié)果與討論 SOD被稱為植物細胞防御系統(tǒng)的保護酶，研究表明保護酶在植物體內(nèi)的濃度和活性的高低與植物的抗寒性強弱有密切的關(guān)系。本試驗中，低溫脅迫前期，SOD活性增強，反映美國紅楓枝條在前期降溫過程中出現(xiàn)了應(yīng)激反應(yīng)，美國紅楓枝條通過調(diào)節(jié)SOD活性來增強自身的抗寒性，這可能是美國紅楓對低溫脅迫主動適應(yīng)的方式之一。隨脅迫溫度降低，SOD活性下降，其自身調(diào)節(jié)能力減弱，清除自由基的能力下降，從而導(dǎo)致低溫脅迫傷害，細胞膜保護酶系統(tǒng)已經(jīng)受到了損傷。當(dāng)植物處于逆境脅迫下時，細胞內(nèi)產(chǎn)生大量的自由基，誘發(fā)或加劇細胞膜脂過氧化，進一步導(dǎo)致細胞膜破壞。 MDA作為膜脂過氧化*終產(chǎn)物，是反映細胞膜傷害程度的一個重要指標(biāo)。本試驗中，隨著低溫脅迫溫度的降低，美國紅楓枝條內(nèi)MDA含量升高，這是美國紅楓受到低溫脅迫后細胞膜受到傷害的表現(xiàn)；MDA是自由基引導(dǎo)的膜脂過氧化產(chǎn)物,其含量與SOD酶活性的高低密切相關(guān)，本試驗中,在-20℃-35℃區(qū)間,美國紅楓MDA含量比五角楓偏高,說明美國紅楓在低溫脅迫下,受傷害程度較五角楓稍大。 相對電導(dǎo)率是反映植物組織受凍后細胞原生質(zhì)膜透性大小的重要指標(biāo),以相對電導(dǎo)率來表示植物在低溫傷害下細胞質(zhì)膜透性變化是鑒定植物抗寒性較常用的方法,已被廣泛應(yīng)用。低溫對膜的傷害主要表現(xiàn)在膜透性的改變，導(dǎo)致細胞內(nèi)物質(zhì)大量向外滲透。通過測定外滲液電導(dǎo)值的變化，可反映所測材料的細胞膜傷害程度。本試驗中相對電導(dǎo)率隨溫度降低呈現(xiàn)“S”形上升趨勢，美國紅楓枝條相對電導(dǎo)率在-35℃時超過50%，表明其低溫半致死溫度約為-35℃，這與利用logistic 方程計推算的半致死溫度-34.88℃基本吻合。 通過對美國紅楓和五角楓的幾種生理指標(biāo)的研究可以初步得出, 美國紅楓可以抵抗-35℃的低溫，其抗寒能力雖然不及五角楓 ，但可以在沈陽露地越冬。美國紅楓的抗寒能力較五角楓弱，但其具體的抗寒表現(xiàn),還與降溫幅度、低溫持續(xù)時間和樹體發(fā)育狀況等有關(guān),有待于進一步的深入研究。