陶應(yīng)時(shí) 廖詠梅 黎云祥 王碧霞 廖興利 葉興東 陳勁松

(西華師范大學(xué)，南充，637009) (中國科學(xué)院成都生物研究所)

連香樹(Cercidiphyllumjaponicum)，隸屬于連香樹科(Cercidiphyllaceae)連香樹屬(CercidiphyllumSieb.et Zucc.)，是第三紀(jì)孑遺落葉喬木，雌雄異株，為東亞植物區(qū)系中的特有植物品種，是我國二級重點(diǎn)保護(hù)植物。自四川西部向東達(dá)安徽、浙江，向北到山西中條山海拔400～2 700 m溫暖帶及亞熱帶山區(qū)均有零星分布［1］。連香樹是優(yōu)良的用材和觀賞樹種，也是重要的中藥材和香料工業(yè)植物，具有重要的科研價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值［2］。目前，國內(nèi)外已對連香樹開展了種子萌發(fā)［3］、系統(tǒng)分類［4-5］、化學(xué)成分［6-7］、人工育苗技術(shù)［8-9］、傳粉授精［10］、群落與環(huán)境的關(guān)系［11］、遺傳多樣性和遺傳分化［12］等多方面的研究，目前，缺乏該物種雌雄株間形態(tài)特征和生理特性差異的相關(guān)研究。文中研究了四川省涼山彝族自治州甘洛縣馬鞍山自然保護(hù)區(qū)連香樹雌雄株葉片形態(tài)特征和生理特性差異，為深刻認(rèn)識和了解連香樹雌雄株間差異的內(nèi)在機(jī)制奠定理論基礎(chǔ)，對揭示其瀕危原因及制定保護(hù)措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究地概況

馬鞍山自然保護(hù)區(qū)位于四川省涼山彝族自治州甘洛縣東南部，總面積達(dá)28 206 hm2。區(qū)內(nèi)森林植物達(dá)180科447屬1 500余種，棲息著包括國寶大熊貓?jiān)趦?nèi)的300多種野生動(dòng)物，是生物多樣性關(guān)鍵區(qū)域。馬鞍山屬于中亞熱帶氣候，年均氣溫16.2℃，年均日照1 661 h，年均降水量880 mm，全年無霜期約為326 d，適合多種植物生長和分布。連香樹在該區(qū)海拔1 750～2 500 m的向陽山谷，溝旁低濕地區(qū)或雜木林中均有分布。

2 材料與方法

取樣時(shí)，為盡可能最大化地采集馬鞍山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)各分布區(qū)的連香樹，設(shè)置了4個(gè)采樣點(diǎn)：A1、A2、A3、A4，海拔分別為1 874、1 996、2 160、2 290 m。每個(gè)采樣點(diǎn)分別設(shè)立3個(gè)20 m×20 m的樣方，在樣方內(nèi)分別選取同齡、長勢相當(dāng)、無病蟲害、成熟的雌連香樹和雄連香樹各1株，取樣時(shí)在樹冠下部東、南、西、北、中5個(gè)方向采摘1年生枝條上的成熟葉片，各個(gè)方向取等量葉片，混勻。樣品統(tǒng)一編號，冰箱分裝后馬上送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測定，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)4次。

連香樹雌雄株葉形態(tài)參數(shù)測定：將采摘的雌、雄連香樹葉片分別按同位、同齡葉片進(jìn)行編號。編號后按以下步驟測定相關(guān)指標(biāo)：用電子天平稱取質(zhì)量;用便攜式葉面積儀(Li-3000C，LI-COR，USA)測量葉面積、葉長、葉寬等指標(biāo);計(jì)算葉形指數(shù)(葉長∕葉寬=葉形指數(shù))，用以度量植株葉片的形狀及其變異的程度;利用殺青烘干法測定葉片的相對含水量，并計(jì)算單位面積葉片鮮質(zhì)量、比葉質(zhì)量(單位面積葉片干質(zhì)量)。連香樹雌雄株生理指標(biāo)參數(shù)測定：葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用丙酮提取法［13］測定;SOD活性的測定，根據(jù)SOD抑制氮蘭四唑(NBT)在光下的還原作用來確定［14］;丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度的測定采用硫代巴比妥酸顯色法(根據(jù)鮮質(zhì)量測得)［13］;可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒽酮比色法［15］測定;可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法［14］測定;游離脯氨酸(Pro)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用酸性水合茚三酮法測定(根據(jù)鮮質(zhì)量測得)［16］。

用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 17.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，平均值間的比較采用單因素方差分析;不同處理間的差異采用Duncan多重比較檢驗(yàn)，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。使用Excel 2003軟件制作圖表。

3 結(jié)果與分析

3.1 連香樹雌雄株葉片形態(tài)特征

連香樹雌雄株葉形態(tài)特征差異顯著，與雌株相比，雄株葉面積、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別高出56.08%、72.22%和80.05%，葉長與葉寬分別高出12.60%、36.88%，差異顯著;但葉形指數(shù)差異不顯著(表1)。

表1 連香樹雌雄株葉片形態(tài)特征

3.2 連香樹雌雄株葉片光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

與雌株相比，雄株葉片葉綠素a、總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高出54.17%、47.22%，差異顯著;雄株類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素a/b分別與雌株類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素a/b相比，差異不顯著(表2)。

表2 連香樹雌雄株葉片葉綠素和類胡蘿卜素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3.3 連香樹雌雄株葉片生理生化指標(biāo)

如表3所示，與雌株相比，雄株葉片超氧化物歧化酶活性(SOD)要高出29.67%;游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高出71.57%，差異顯著。但雄株葉片丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度比雌株低49.90%，差異顯著。從可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)來看，雄株葉片比雌株高出9.76%，差異不顯著;從可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)來看，雄株葉片比雌株葉片中可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)低9.38%，差異不顯著。

4 結(jié)論與討論

比較連香樹雌雄株葉片形態(tài)指標(biāo)，結(jié)果顯示：連香樹雄株葉面積、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、葉長、葉寬等均顯著大于雌株;連香樹雄株的葉形指數(shù)為(1.32±0.12)，呈圓形，而連香樹雌株的葉形指數(shù)為(1.60±0.24)，呈闊橢圓狀，這反應(yīng)了連香樹雌雄株的葉片質(zhì)量、面積、外觀形狀等都存在較大差異。此外，在本研究中，相同面積連香樹雄株葉片中的光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于雌株，而光合色素的多少在一定程度上反映植物光合作用的潛力，這表明連香樹雌雄個(gè)體的光合特性在生理和生態(tài)方面可能不同。同時(shí)，在野外觀察發(fā)現(xiàn)，連香樹雄株樹冠投影面積、株高、胸徑等均較雌株大。據(jù)此推測，同一生態(tài)位的雄株連香樹的光合潛在能力可能要優(yōu)于雌株。

表3 連香樹雌雄株葉片生理生化指標(biāo)

作為衡量細(xì)胞膜損傷程度大小的生理指標(biāo)MDA，其質(zhì)量摩爾濃度的多少可反映出細(xì)胞膜損傷的嚴(yán)重程度［17-18］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，連香樹雄株葉片中的MDA質(zhì)量摩爾濃度顯著低于雌株，由此說明連香樹雄株葉片細(xì)胞膜受損傷的程度低于雌株。前人的研究表明，游離脯氨酸通常作為一種滲透調(diào)節(jié)劑或細(xì)胞質(zhì)酶的保護(hù)性物質(zhì)，保持細(xì)胞中生物聚合物的結(jié)構(gòu)及其完整性，防止膜脂過氧化，從而保持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加有利于提高植物的抗寒性［19］。本試驗(yàn)中，雄株葉片中的MDA質(zhì)量摩爾濃度低于雌株，游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于雌株。因此，推測在自然生境中雄株可能具備比雌株更好的諸如抗寒等抗逆能力，從而提高其生存能力。

SOD是生物體內(nèi)超氧陰離子自由基的清除劑，有效地防止它們對生物體的損害，是生物體內(nèi)一種很重要的抗氧化酶類，幾乎參與了生物體對各種逆境的生理生化反應(yīng)。在本試驗(yàn)中，雄株的SOD活性顯著高于雌株，這可能是由于連香樹雌株較雄株在繁殖方面的高資源投資使得其用于合成SOD的能源和資源減少，而雄株則具有更多的能源和物質(zhì)產(chǎn)生SOD以消除各種自然環(huán)境脅迫對其造成的損害。

綜上所述，連香樹葉片形態(tài)特征和生理特性存在顯著的性別間差異。當(dāng)前，連香樹種群數(shù)量正在急劇下降，分布區(qū)逐年萎縮，已瀕臨滅絕狀態(tài)。研究連香樹生理和生態(tài)性別間的差異，為揭示連香樹的瀕危原因和更好地制定保護(hù)措施提供了可能，其具有很好的科研價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值，今后還需要開展連香樹性別差異的分子生物學(xué)機(jī)制研究。

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