摘 要：以大同楊樹局選送的6種楊樹的葉片組織為試驗材料，分別研究其在不同溫度梯度0，-10，-20 ℃及不同時間梯度24，48，72 h下SOD酶活性的變化情況，探討SOD酶活性與抗寒性的關(guān)系，為晉西北地區(qū)篩選適栽楊樹品種提供科學(xué)參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：抗寒性；楊樹；低溫脅迫；SOD酶

中圖分類號：S792.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.12.026

低溫寒害是林業(yè)生產(chǎn)中常見的自然災(zāi)害，研究低溫脅迫下植物的抗寒生理，對于指導(dǎo)林業(yè)生產(chǎn)實踐有重要的意義。楊樹作為重要的防護林和用材林，近年來栽培面積擴展迅猛，尤其是速生抗寒楊在我國北方育林中的地位越來越重要。由于不同的楊樹品種對環(huán)境的適應(yīng)性和生長表現(xiàn)極為不同，抗寒能力也存在著很大差異[1]，所以根據(jù)楊樹抗寒性強弱選擇在不同地區(qū)栽培，對于楊樹培育新品種在實際生產(chǎn)中的推廣，有很強的實踐和指導(dǎo)意義。本試驗在前期研究的基礎(chǔ)上，探索6種楊樹在低溫脅迫下，超氧化物歧化酶（SOD）的活性變化規(guī)律。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于太谷縣泰爾苗圃，該地平均海拔890 m，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年均氣溫5～7 ℃，年均降雨量441.2 mm，無霜期164 d。光照充足，晝夜溫差大，土層較厚，土壤類型為淋溶型褐土。

1.2 試驗材料

2010年4月，自大同市楊樹局取當(dāng)年扦插楊樹苗，移植于太谷縣泰爾苗圃基地，正常田間管理，2010年10月開始試驗取樣。6種扦插移植楊樹苗，編號依次為C51，A20，C38，C4，K7，C15。

1.3 試驗處理與方法

1.3.1 試驗處理 2009年10月中旬，每個小區(qū)選取5株生長健壯的楊樹，并剪取其中上部位完整葉片3～5片，組成混合樣，編號，塑袋封口帶回實驗室，先用自來水沖洗，再用去離子水洗凈并吸干水分后，一份留做常溫（10～15 ℃）對照分析，其余樣品放入自動控溫冰箱，依次采用梯度降溫法進(jìn)行冷凍處理，處理溫度梯度為0，-10，-20 ℃，在每個溫度梯度下，再分別進(jìn)行3個時間梯度24，48，72 h的處理，每個處理完后，放入4 ℃冰箱，解凍24 h后，分析SOD酶活性變化，每個處理3次重復(fù)。

1.3.2 試驗方法 超氧化物歧化酶（SOD）的測定采用氮藍(lán)四唑法[2]，略有改動。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫處理下，不同時間梯度SOD酶活性變化

從圖1可看出，在不同溫度梯度下，6種楊樹葉片SOD酶活性隨時間變化而變化。與常溫CK相比，在T0+t24處理條件下，SOD酶活性增加了0.04～0.47倍，C38，C15，C4，K7達(dá)到最大值，而A20，C51也保持較高SOD酶活性，說明0 ℃時充分激活了SOD酶的活性，隨著脅迫時間的延長，酶活性有所降低，到72 h時，SOD酶活性又出現(xiàn)回升；-10 ℃處理組合下，6種楊樹的酶活性穩(wěn)定在較高水平，且變化不大，可能與植物體內(nèi)產(chǎn)生SOD酶以清除低溫帶來的活性氧傷害有關(guān)；在-20 ℃處理組合下，SOD酶活性開始明顯降低，至72 h時，C15和C51酶活性出現(xiàn)快速下降，二者的酶活性值低于常溫CK，這說明低溫已對它們造成傷害，C4，A20， K7及C38仍然保持較高的酶活性，高于常溫CK，說明在-20 ℃的持續(xù)低溫下，它們能通過體內(nèi)的抗寒機制產(chǎn)生SOD酶活性來清除低溫活性氧所帶來的傷害。

2.2 不同處理條件下SOD酶活性的方差分析

從表1方差分析來看，在0 ℃處理條件下，楊樹品種間SOD酶活性差異極顯著，不同時間梯度處理間SOD酶活性差異顯著；在-10 ℃處理條件下，品種間及時間梯度處理間差異不顯著；在-20 ℃處理條件下，品種間SOD酶活性差異不顯著，而在時間梯度處理間呈現(xiàn)出極顯著差異。

結(jié)合方差分析和活性變化看，在低溫脅迫初期，植物體內(nèi)能激活SOD酶活性，但不同楊樹品種對外界反應(yīng)機制不完全相同，各楊樹品種SOD酶活性差異較大；隨著溫度的遞降及脅迫時間的延長，各楊樹品種仍能維持一定的酶活性，以抵御外界低溫的侵害，但各楊樹之間的酶活性差異縮??；當(dāng)溫度降至-20 ℃時，隨著脅迫時間的延長，抗寒性差的楊樹品種如C51和C15的SOD酶活性出現(xiàn)了明顯下降，低于對照值，說明植物可能已經(jīng)抵御不了外界的低溫。

3 結(jié)論與討論

在低溫脅迫下，植物體內(nèi)會產(chǎn)生保護酶抗氧化防御系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由SOD、POD、PPO、CAT和AsA等組成，這些物質(zhì)協(xié)同作用以去除植物體內(nèi)的活性氧自由基，使植物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生與清除處于平衡狀態(tài)，可起到調(diào)節(jié)膜透性、增加膜結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定性的作用，其中，SOD酶是植物體內(nèi)最重要的保護酶[3-7]。

從試驗可看出，0 ℃低溫處理下，6種楊樹間SOD酶活性差異往往比較顯著，且保持最高的酶活性，表明脅迫初期，各楊樹對低溫脅迫的反應(yīng)機制有較大的差別，同時0 ℃的低溫有助于激發(fā)保護酶活性[8]；隨著溫度降低，脅迫時間延長，SOD酶活性會出現(xiàn)反復(fù)式下降，但下降幅度并不深，和詹福建等人[9]的研究很類似，表明楊樹對低溫凍害可能已經(jīng)具備了一定的抗性，使酶活性維持在較高水平，從而消除寒害產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對細(xì)胞的傷害。從脅迫末期SOD酶活性與對照的比較來看，6種楊樹的SOD酶活性沒有顯著低于對照，表明它們對低溫有較強的抗性，同時也能看出，抗寒性差的楊樹SOD酶活性下降幅度比較大[10]。首先想要指出的是，本試驗采用的是人工模擬自然條件進(jìn)行低溫下抗寒研究，但在人工低溫條件下，抗寒試驗與自然條件下的試驗結(jié)論會有所不同，這是因為模擬條件與植物自然生長環(huán)境有差異[11]；其次，本試驗僅考慮了持續(xù)低溫對樹種的影響，而降溫的速度，低溫時間的長短，解凍的快慢，及降溫的過程都是影響植物抗寒生理生化機制的重要因素，況且自然界的氣候千變?nèi)f化，降溫幅度、降溫時間長短等決不是能人為控制的，如極端最低溫度、寒潮等的突然出現(xiàn)；再次，本試驗選用離體葉片作為人工低溫條件下的試驗材料，當(dāng)葉片脫離了母體后，它的一些生理特性可能會發(fā)生變化；最后，樹種的抗寒性還與植物的馴化有關(guān)，馴化時間越長，抗寒性越好，而且幼苗和成年樹的抗寒能力也不同，植物的抗寒性會隨著樹齡的增加而增加[12]。

總之，SOD酶活性能在一定程度上反映植物的抗寒性，但植物的抗寒機制是一個復(fù)雜的生理生化反應(yīng)過程，受多種因素和指標(biāo)的影響[13-15]，因此，為了對這6種楊樹的抗寒能力做出更為科學(xué)準(zhǔn)確的描述，需要在以后的研究中補充其他指標(biāo)綜合進(jìn)行反映。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉文國，張旭東，黃玲玲，等.我國楊樹生理生態(tài)研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2010，23（1）：50-56.

[2] 高俊風(fēng).植物物理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2006：208-230.

[3] 姚延梼. 華北落葉松營養(yǎng)元素及酶活性與抗逆性研究[D]. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，2006.

[4] 侯立剛，陳溫福，馬巍，等. 低溫脅迫下不同磷營養(yǎng)對水稻葉片質(zhì)膜透性及抗氧化酶活性的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報，2012（1）：118-123.

[5] 楊燕，王萍，趙清巖，等. 低溫脅迫下籽用西瓜幼苗生理變化與耐冷性的研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報，2012（3）：156-160.

[6] 衣瑩，張玉龍，郭志富，等. 冬小麥葉片對低溫脅迫的生理響應(yīng)[J].華北農(nóng)學(xué)報，2013（1）：144-148.

[7] 鐘杰陽，張玉蓮.低溫對不同杏品種枝條中MDA含量和電導(dǎo)率的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（5）：93-96.

[8] 胡建芳，陳建中，姚延梼.楊樹保護酶活性與抗寒性關(guān)系研究[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，17（6）：18-20.

[9] 詹福建，巫光宏，黃卓烈，等.馬占相思樹低溫凍害的抗性研究[J].林業(yè)科學(xué)，2003，39（1）：56-61.

[10] 江福英，李延，翁伯琦.植物低溫脅迫及其抗性生理[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，2002，17（3）：190-195.

[11] 吳廣霞，唐獻(xiàn)龍.植物低溫脅迫生理研究進(jìn)展[J].作物雜志，2008（3）：17-19.

[12] 楊靜.紅葉石楠抗旱性與抗寒性研究及引種適應(yīng)性分析[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[13] 胡建芳，陳建中，姚延梼.楊樹抗寒性研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，2011，24 （3）：32-36.

[14] 王勇，田建保，石美娟，等.金薄香核桃新品種枝條抗寒性綜合鑒定[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（5）：412-417，426.

[15] 梁鎖興，田海濱，侯東梅，等.電導(dǎo)率法測定榛子枝條抗寒性[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（6）：554-556.