黃紹輝，劉　艷，王靜靜，周雪茹

(徐州工程學(xué)院，江蘇 徐州　221018)

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冬春季節(jié)氣溫變化與樟樹葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的關(guān)聯(lián)分析

黃紹輝，劉艷，王靜靜，周雪茹

(徐州工程學(xué)院，江蘇 徐州221018)

摘要：為探討在冬春季節(jié)自然溫度變化下樟樹的生理反應(yīng)，以20年生樟樹樹冠中下方朝南方向當(dāng)年生側(cè)枝為試驗材料，研究了同一枝條中部和頂端葉片在冬春季節(jié)可溶性蛋白質(zhì)含量的變化.結(jié)果表明，在冬春季節(jié)自然溫度從-2～5 ℃及16 ℃的變化過程中，枝條中部葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量在21.4～253.6 μg/g之間波動，枝條頂端葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量則在9.2～161.3 μg/g間變化.氣溫由4 ℃陡降至-2 ℃，枝條中部葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量迅速上升160.3 μg/g，而頂端葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量僅上升0.9 μg/g.不同部位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量隨溫度變化呈現(xiàn)出稍有下降，后迅速升高，巨幅下降后又緩慢而平穩(wěn)升高的趨勢，可為樟樹的保暖等冬春季節(jié)管理提供參考.

關(guān)鍵詞：可溶性蛋白質(zhì)；樟樹；葉片；冬春季節(jié)

可溶性蛋白質(zhì)是植物所有蛋白質(zhì)組分中最活躍的一部分，包括各種酶源、酶分子和代謝調(diào)節(jié)物，是植物體內(nèi)氮素存在的主要形式，其含量的多少與植物代謝和衰老有密切的關(guān)系.不同植物在同一種環(huán)境因子的脅迫下，其可溶性蛋白質(zhì)含量的變化不同.例如，強抗寒性茶樹品種可溶性蛋白質(zhì)含量高，弱抗寒性茶樹品種可溶性蛋白質(zhì)含量較低[1]；-4 ℃的低溫處理兩種扁桃花蕾，其可溶性蛋白質(zhì)含量先降低后升高[2]；而可溶性蛋白質(zhì)含量低且低溫下含量變化幅度相對小的檉柳抗寒能力強[3].

樟樹(Cinnamomumcamphora)作為優(yōu)良的園林綠化樹種在北方城市能否栽培的關(guān)鍵之一是樟樹的抗寒性能否適應(yīng)北方寒冷氣候變化.因此，已有關(guān)于樟樹葉片解剖結(jié)構(gòu)與樟樹抗寒性關(guān)系的研究[4]，也有葉片的膜透性、可溶性糖含量、POD酶活性、多胺含量等對低溫變化響應(yīng)的研究[5]，以及電導(dǎo)率變化[6]、葉片內(nèi)脯氨酸、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及電解質(zhì)滲透率的變化[7]等研究，多集中于相關(guān)生理生化指標(biāo)的測定方面.盡管已有報道樟樹葉片可溶性蛋白質(zhì)在越冬期間保持較高水平[8]，但是關(guān)于樟樹枝條不同部位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量在冬春季節(jié)變化的研究尚未見報道.本試驗選擇引種栽培的20年生樟樹為主要研究對象，對冬春季節(jié)自然溫度變化過程中樟樹枝條不同部位葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量的變化情況進行了測試分析，探討了可溶性蛋白質(zhì)與樟樹抗寒性的關(guān)系，以期為樟樹抗寒品種鑒定、育種及抗寒栽培提供參考.

1材料與方法

1.1試驗地氣候概況

江蘇省徐州市屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，春季天氣多變，冬季寒潮頻襲，干燥缺水.春季平均氣溫為15.7℃，冬季平均氣溫為3.1 ℃.極端最低氣溫為-11.5 ℃，年日照時數(shù)為2284～2495 h，日照率52%～57%，年均無霜期200～220 d，年均降水量800～930 mm，雨季降水量占全年的56%.春季平均降水量為132.2 mm，冬季平均降水量為46.4 mm，其中夏季降水量占全年降水量的63%.

1.2材料與設(shè)備

1.2.1供試材料

試驗所用樟樹葉片采于徐州工程學(xué)院中心校區(qū)校園內(nèi)人工大樹移栽成功的同一棵生長良好的20年生樟樹.試驗于2013 年12月—2014 年5月進行，于每兩周的周六或周日進行采樣，每月不少于2 次，每次樣品測定實驗重復(fù)3次.由于樹冠中下方朝南方向植物葉片對低溫反應(yīng)敏感，故采集位于此處當(dāng)年生側(cè)枝上發(fā)育完好的葉片，每次將連著葉片的短枝一起采集，采后立即置于杯裝的清水中，迅速帶回實驗室測定其可溶性蛋白質(zhì)含量.

1.2.2儀器設(shè)備

分光光度計，分析天平，離心機，剪刀，研缽，10 mL容量瓶1支，移液管1 mL 1支、2 mL 1支、5 mL 1支、10 mL 1支，10 mL具塞刻度試管14支等.

1.2.3試劑

1)標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液(0.1 mg/mL).10 mg牛血清白蛋白，用質(zhì)量分數(shù)為0.9%的氯化鈉溶解，并定容至100 mL即可.

2)考馬斯亮藍G-250溶液.稱取100 mg考馬斯克藍G-250，溶于50 mL體積分數(shù)為90%的乙醇中，加入100 mL質(zhì)量分數(shù)為85%的磷酸．再用蒸餾水定容到1 L，貯于棕色瓶中備用.

1.2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定

取6支帶塞的試管，按表1加入試劑(0～0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)).混合均勻后，向各管中加入5 mL考馬斯亮藍G-250溶液，搖勻，并放置5 min左右，在595 nm下比色測定吸光度.以吸光度(x)為橫坐標(biāo)，以蛋白質(zhì)濃度(y)為縱坐標(biāo)進行線性回歸分析(圖1)，線性回歸方程為

y=0.0011x+0.4589，

相關(guān)系數(shù)是0.9982(見表1).

圖1　可溶性蛋白質(zhì)含量測定標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

項目標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)/(μg/mL)0.012345100μg/mL牛血清白蛋白加入量/mL0.00.20.40.60.81.0蛋白質(zhì)/μg0.020.040.060.080.0100.0蒸餾水/mL1.00.80.60.40.20.0總體積/mL1.01.01.01.01.01.0考馬斯亮藍G-250溶液/mL5.05.05.05.05.05.0蛋白質(zhì)含量/(mg/mL)0.000.020.040.060.080.10吸光度(WL595.0)0.0000.0260.0460.0710.0930.112

1.3樣品測定

1)樣品提取.稱取樣品0.5 g放入研缽中，加2 mL蒸餾水研磨成勻漿，移到離心管中，然后用6 mL蒸餾水分次洗滌研缽，完全轉(zhuǎn)移至離心管后．放置0.5～1 h以充分提取，然后在4000 r/min條件下離心10 min，棄去沉淀，上清液轉(zhuǎn)入容量瓶，以蒸餾水定容至10 mL，待測.

2)吸取樣品提取液0.5 mL，放入帶塞的試管中(每個樣品重復(fù)2次)，加入5 mL考馬斯亮藍G-250溶液，充分混合，放置2 min后在595 nm下比色，測定吸光度，記錄吸光度值，并通過標(biāo)準(zhǔn)曲線查得蛋白質(zhì)含量，以蒸餾水做空白對照.

3)結(jié)果計算

樣品中蛋白質(zhì)含量=(C·V)/W，

式中：C為查標(biāo)準(zhǔn)曲線所得每管蛋白質(zhì)濃度值(μg/mL)，V為提取液總體積(mL)，W為樣品質(zhì)量(g).

1.4數(shù)據(jù)處理

用Excel及GraphPad Prism軟件處理.

2結(jié)果與分析

從2013年12月—2014年4月，隨著冬季氣溫的降低、春季氣溫的回升以及期間寒潮過程，樟樹枝條中部葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量在21.4～253.6 μg/g之間波動，枝條頂端葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量則在9.2～161.3 μg/g之間變化(表2)，表明冬春期間樟樹枝條中部和頂端葉片的生理變化幅度都比較大，而枝條中部葉片可溶性蛋白質(zhì)含量變化比枝條頂端葉片更加顯著，變幅達到232.2 μg/g，比頂端變幅的152.1 μg/g大80.1 μg/g.2013年12月29日，氣溫由4 ℃陡降至-2 ℃，樟樹在寒潮的突然低溫脅迫下，枝條中部葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量也迅速由21.4 μg/g上升到181.7 μg/g，而枝條頂端葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量僅上升0.9 μg/g(表2)，表明樟樹枝條中部葉片比枝條頂端葉片對突然的低溫脅迫反應(yīng)更加強烈.樟樹葉片可溶性蛋白質(zhì)含量與氣溫升降直接相關(guān)，低溫出現(xiàn)后不同部位葉片可溶性蛋白質(zhì)含量迅速發(fā)生不同程度的改變.

表2　冬春季節(jié)樟樹枝條中部和頂部葉片可溶性蛋白質(zhì)含量變化

在徐州的冬春季節(jié)自然溫度變化過程中，樟樹枝條中部葉片可溶性蛋白質(zhì)含量是先稍有下降，后迅速升高，且升高的幅度很大，接著巨幅下降后又開始緩慢而平穩(wěn)地升高，至4月5號遇到倒春寒降溫時(氣溫由16 ℃陡降至4月5號的5 ℃)，樟樹可溶性蛋白質(zhì)的含量達到這幾個月的最高值253.6 μg/g.溫度驟變降低時，可溶性蛋白質(zhì)的含量會突增以維持樟樹的生長活動，維持膜系統(tǒng)的完整性并對樟樹葉片進行很好的保護.而當(dāng)溫度稍微回升至4月18號的12 ℃時，樟樹的可溶性蛋白質(zhì)含量則稍微降低到了229.5 μg/g(如圖2a).

樟樹枝條頂端葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量，在冬春季節(jié)雖然基本呈穩(wěn)定的上升趨勢，但在整個冬春季節(jié)期間始終低于枝條中部相應(yīng)時期的可溶性蛋白質(zhì)含量.在同一時間段徐州地區(qū)自然溫度變化下，樟樹枝條中部葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的變化幅度均大于對應(yīng)的枝條頂端葉片.因此,推測樟樹枝條中部葉片對低溫脅迫的反應(yīng)比枝條頂端葉片更加強烈.

圖2　徐州地區(qū)冬春季節(jié)(2013年12月—2014年4月)溫度及樟樹葉片可溶性蛋白質(zhì)變化

3結(jié)論與討論

在相同環(huán)境因子脅迫下，不同植物體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量的變化不同，體現(xiàn)出對環(huán)境脅迫抗性表現(xiàn)的多樣性.自然環(huán)境隨季節(jié)的變化，是溫度、水分、太陽輻射以及土壤理化性質(zhì)的波動變化，而植物生理特征如體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量的變化是對溫度、水分、太陽輻射等環(huán)境因子變化的綜合反應(yīng).本實驗研究在冬春季節(jié)徐州的自然溫度呈下降—升高—中間突然下降—升高的變化過程中，隨著由此發(fā)生的環(huán)境因子綜合變化，樟樹葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量的變化趨勢，可為在這種自然變化條件下遭遇鹽、水分和干旱脅迫等條件下樟樹的抗性反應(yīng)提供參考.

可溶性蛋白質(zhì)可以調(diào)節(jié)細胞滲透壓，降低冰點，傳遞信息，參與重要的低溫應(yīng)激反應(yīng).同一植物在不同發(fā)育期可溶性蛋白質(zhì)含量也有高低變化，如花生的花針期、結(jié)莢期和飽果期葉片可溶性蛋白質(zhì)含量呈“低—高—低”的變化趨勢[9].本實驗表明對20年生樟樹在徐州冬春季節(jié)自然溫度變化過程中，枝條不同部位葉片對低溫的反應(yīng)不同，枝條中部葉片反應(yīng)更加強烈.這可為北方地區(qū)20年左右年齡樟樹冬春季節(jié)保暖管理提供生理依據(jù)，也為樟樹的育苗管理提供技術(shù)參考.

外源物質(zhì)對環(huán)境脅迫下植物的干擾，也會影響植物體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量，進而影響植物的生長發(fā)育.如，外源一氧化氮能提高鹽脅迫下裸燕麥葉片可溶性蛋白質(zhì)含量[10].外源鈣能顯著提高鹽脅迫下菠菜的可溶性蛋白質(zhì)含量[11].一氧化氮提高了干旱脅迫下燕麥幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)含量[12].在低溫脅迫下，用外源水楊酸對玉米幼苗進行葉面噴施，能使可溶性蛋白質(zhì)的含量增加[13].如何利用不同外源物質(zhì)在冬春季節(jié)對樟樹進行干擾，有利于樟樹提高抵抗低溫脅迫的能力，是今后研究樟樹抗寒性的一個方向.

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(編輯武峰)

On the Seasonal Variation of Soluble Protein Content in the

Leaves ofCinnamomumcamphorain Winter and Spring

HUANG Shaohui, LIU Yan, WANG Jingjing, ZHOU Xueru

(Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018,China)

Abstract:In order to explore the physiological reaction of Cinnamomum camphora in winter and spring,this paper took the garden plant Cinnamomum camphora as the experimental material to study the content changes of soluble protein of leaves in different positions of the same branches under different natural temperatures in winter and spring.The results showed that the soluble protein contents decreased slightly at first but then increased dramatically and,after a subsequent huge decline, increased slowly and steadily again;their highest value reached at the coldness of the late spring; different parts of the same branch had different responses to the changes of environment temperature, and the reaction of the central part of the shoot was more intense, and the change of its content of soluble protein was more remarkable.

Key words:soluble protein; Cinnamomum camphora；leaf; in winter and spring

中圖分類號：S792.23

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-358X(2015)04-0061-05

作者簡介：黃紹輝(1967-)，男，湖南藍山人，講師，博士，主要從事植物發(fā)育生物學(xué)研究.

基金項目：江蘇省高校自然科學(xué)基金(12KJD180006)；徐州市科技計劃項目(XZZD1318)

收稿日期：2015-10-29 2015-07-28