張建旗，趙 峰，巴永娣，徐正茹

（蘭州市園林科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730070）

水生植物因其形態(tài)優(yōu)美、色彩豐富、種類繁多，被廣泛應(yīng)用于城市園林水景布置。它既能美化環(huán)境，又能凈化水源，是水體天然的凈化器，同時(shí)，水生植物群落可為水鳥和昆蟲等動(dòng)物提供棲居地，起到生態(tài)保護(hù)，人與自然和諧相處的作用，是現(xiàn)代園林造景必不可少的材料。隨著城市園林綠化日益發(fā)展，水生植物在城市綠化建設(shè)中將發(fā)揮越來越大的作用。近年來，蘭州市圍繞“山水蘭州、綠色蘭州”這一主題，充分利用“兩山夾一河”的自然環(huán)境，借用黃河穿城而過之靈氣，依托文化底蘊(yùn)建設(shè)山水城市，在黃河兩岸建設(shè)了“黃河風(fēng)情線”，在黃河濕地上建設(shè)了蘭州市第1座濕地公園—銀灘濕地公園。水生植物的應(yīng)用將不斷擴(kuò)大到公園景觀、濕地保護(hù)、盆栽觀賞、河道美化、水體凈化、小區(qū)綠化等多方面，蘭州地區(qū)水生植物在園林中的應(yīng)用呈現(xiàn)出蓬勃向上的發(fā)展態(tài)勢(shì)［1－3］。試驗(yàn)主要通過測(cè)試4種引進(jìn)且具有較高觀賞價(jià)值的水生植物在低溫脅迫條件下抗寒生理指標(biāo)的變化，探討抗寒生理特性及抗寒能力，以期為水生植物在蘭州地區(qū)繁育和推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

以4種水生植物水生黃花美人蕉（Canna glauca）、水生紅花美人蕉（Canna indica）、水生鳶尾（Iris pseudoacorus）和水生菖蒲（Acorus calamus）的兩年生苗為試材。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料處理 試驗(yàn)在蘭州市園林科學(xué)研究所進(jìn)行，于2011年11月15日進(jìn)行越冬，將水生紅花美人蕉和水生黃花美人蕉的根挖出，進(jìn)行沙藏處理；水生鳶尾和水生菖蒲去除地上干枯枝葉并澆冬水，翌年春季統(tǒng)計(jì)越冬成活率。于2012年7月16日測(cè)定生理指標(biāo)，選擇生長健壯且長勢(shì)一致的葉片進(jìn)行采集，將葉片裝入80mm×120mm的自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，先用自來水洗凈，再用蒸餾水沖洗3～4次，吸干水分后，設(shè)0、－10、－15、－20℃4個(gè)溫度處理，時(shí)間為24h，常溫為對(duì)照（ck）。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)與方法 直接觀察記載越冬情況，脯氨酸（Pro）含量采用水合茚三酮法，可溶性總糖（WSC）含量采用蒽酮比色法［4－6］，相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)法［7］，重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel2003軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作圖，用SPSS13軟件對(duì)供試材料各項(xiàng)指標(biāo)的差異顯著性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種水生植物越冬成活率

4種水生植物的越冬成活率均在89%以上，水生鳶尾的越冬成活率最高，達(dá)99%；水生菖蒲和水生紅花美人蕉次之，為96%和92%；水生黃花美人蕉較低，但也有89%（表1），說明水生鳶尾和水生菖蒲在蘭州地區(qū)均可露地越冬，水生紅花美人蕉和水生黃花美人蕉在沙藏情況下可以越冬。

表1 4種水生植物越冬成活率統(tǒng)計(jì)Table 1 The overwinter survival of four aquatic plants

2.2 不同低溫脅迫對(duì)葉片脯氨酸含量的影響

隨著溫度的降低，4個(gè)品種葉片脯氨酸積累均有增加，且與ck有極顯著性差異（P≤0.01），并且各溫度間也有顯著性差異（P≤0.01）。水生黃花美人蕉在－15℃條件下，葉片脯氨酸含量最大，達(dá)20.82mg/g（圖1），當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí)其葉片脯氨酸含量也隨之下降11%；在－20℃條件下，其余3個(gè)品種的葉片脯氨酸含量繼續(xù)有所增加，但品種不同增加幅度也不盡相同，水生紅花美人蕉的葉片脯氨酸含量變化不大，水生鳶尾的葉片脯氨酸含量達(dá)最大，為61.02mg/g。以葉片脯氨酸含量增加幅度來看，4種水生植物的抗寒性強(qiáng)弱排序?yàn)樗S尾＞水生菖蒲＞水生紅花美人蕉＞水生黃花美人蕉。

圖1 不同溫度下4個(gè)品種葉片脯氨酸含量Fig.1 The content of proline in leaves of different varieties under low temperature conditions

2.3 不同低溫脅迫對(duì)葉片可溶性糖含量的影響

隨著脅迫溫度的降低，各品種葉片內(nèi)可溶性糖含量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（圖2）。除水生黃花美人蕉的葉片可溶性糖含量變化不明顯外，其余3品種葉片可溶性糖含量均較ck有極顯著性增加（P≤0.01）。水生紅花美人蕉在－15℃時(shí)，葉片可溶性糖含量達(dá)596.75 mg/g，隨著溫度的降低葉片可溶性糖含量開始下降，在－20℃時(shí)，下降至571.15mg/g。水生菖蒲和水生鳶尾隨著溫度的降低，葉片可溶性糖含量明顯增加。從總體變化來看，水生鳶尾和水生菖蒲表現(xiàn)出較強(qiáng)的調(diào)節(jié)滲透能力，其次，為水生紅花美人蕉，水生黃花美人蕉的調(diào)節(jié)滲透能力較差。

圖2 不同溫度下各品種葉片可溶性糖含量Fig.2 The content of soluble sugar in leaves of different varieties under low temperature conditions

2.4 不同低溫脅迫對(duì)葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響

隨著溫度的降低，4個(gè)品種的葉片相對(duì)電導(dǎo)率總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（圖3），但品種不同上升幅度也不盡相同。水生菖蒲的葉片相對(duì)電導(dǎo)率變化呈“S”形，－10℃時(shí)最低，為11.3%，然后，開始上升，上升幅度不大；水生鳶尾的葉片相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)出隨著溫度的降低緩慢增加，增加不明顯；水生黃花美人蕉和水生紅花美人蕉的葉片相對(duì)電導(dǎo)率隨溫度下降呈明顯增加趨勢(shì)，溫度降至－20℃時(shí)，葉片相對(duì)電導(dǎo)率分別增加到19.81%和15.88%。根據(jù)葉片相對(duì)電導(dǎo)率這一指標(biāo)來判斷4品種的抗寒性強(qiáng)弱順序依次為：水生菖蒲＞水生鳶尾＞水生紅花美人蕉＞水生黃花美人蕉。

圖3 不同溫度下4個(gè)品種葉片相對(duì)電導(dǎo)率Fig.2 The changes of relative conductivity changes in leaves of different varieties under low temperature conditions

3 討論與結(jié)論

溫度對(duì)植物的生長及形態(tài)結(jié)構(gòu)建成具有重要作用，低溫處理可明顯改變植物的生長，影響植物葉片形成生理物質(zhì)的含量。脯氨酸是植物抗凍力形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，其生理作用在于降低細(xì)胞冰點(diǎn)，穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)水分，防止膜脂氧化，穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，防止細(xì)胞過度脫水，從而減少低溫對(duì)細(xì)胞的傷害［8］。在正常情況下，植物體內(nèi)脯氨酸含量并不多，但在受到逆境脅迫時(shí)其含量會(huì)發(fā)生明顯增加，因此，可作為植物抗寒性的重要測(cè)定指標(biāo)。

可溶性糖是植物的主要滲透物質(zhì)之一，植物受到逆境脅迫時(shí)出現(xiàn)可溶性糖大量積累現(xiàn)象［9－11］。研究結(jié)果表明，可溶性糖的含量與植物的抗寒性呈線性正相關(guān)［12，13］。植物細(xì)胞電解質(zhì)滲漏的多少反映在低溫下植物受傷害的程度，抗寒性強(qiáng)的植物或受害較輕者，其透性增大較慢且透性可以逆轉(zhuǎn)，易恢復(fù)正常［14－16］。植物葉片中的可溶性糖含量、脯氨酸含量和相對(duì)電導(dǎo)率等反映了植物生理代謝過程中的自身調(diào)節(jié)能力，其適宜的組合比例是體現(xiàn)植物抗寒性的重要指標(biāo)［17，18］。植物受到逆境脅迫時(shí)出現(xiàn)脯氨酸和可溶性糖大量積累的現(xiàn)象［19，20］，隨著溫度的降低，耐寒性較強(qiáng)的植物脯氨酸、可溶性糖含量增加，相對(duì)電導(dǎo)率變化不大。

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同低溫脅迫條件下，4種水生植物抵御冷凍脅迫的主要方式存在差異，針對(duì)一種植物而言，不同指標(biāo)在抗寒性中所起到的作用也不盡相同，所以單一利用某一個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)其抗寒性是片面的。通過觀察記載越冬成活情況和測(cè)定其脯氨酸含量、可溶性糖含量及電導(dǎo)率的綜合分析得出，4種水生植物抗寒性強(qiáng)弱順序依次為：水生鳶尾＞水生菖蒲＞水生紅花美人蕉＞水生黃花美人蕉。

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