劉宇鵬，陳 芳，胡家敏，谷曉平,2*

(1.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽 550002； 2.貴州省山地氣候與資源重點實驗室，貴州 貴陽 550002)

茶樹屬山茶科山茶屬植物，多年生常綠木本葉用植物，是貴州重要的經(jīng)濟作物之一，也是貴州農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分。近年來，種植規(guī)模不斷擴大，種植面積2015年達到46萬hm2，位居全國第一。霜凍是指早春或深秋作物遭受0 ℃以下低溫天氣，植物組織受損，甚至死亡的現(xiàn)象[1]，根據(jù)霜凍發(fā)生時期，分為秋霜凍和春霜凍[2]，春季驟然降溫的春霜凍是幼果、嫩梢發(fā)生凍害的主要原因。茶樹新生芽對低溫非常敏感，由于氣候變化，明顯的冬暖現(xiàn)象導致貴州茶樹茶芽萌動期提前，春季霜凍使春茶生產(chǎn)面臨巨大威脅，搞清霜凍對茶樹的危害對指導茶葉生產(chǎn)具有重要意義。低溫影響植物多方面的生理生化指標，包括葉綠素含量、葉綠素熒光參數(shù)、可溶性糖含量、相對電導率等，本研究應(yīng)用人工氣候箱，選擇處于萌芽期的茶樹，開展低溫脅迫控制實驗，測定不同低溫條件下茶樹葉片生理生化指標的變化，以期為春茶生產(chǎn)提供科學依據(jù)，減少低溫對茶葉生產(chǎn)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料及設(shè)計

1.1.1 材料

以貴州主要茶樹品種福鼎大白茶為供試材料，樹齡為6年，2016年12月購自貴州省湄潭縣茶樹種植基地，選擇長勢一致的茶樹，并攜帶原土，種在圓形塑料盆中，每盆一株。在室外自然條件下正常管理，經(jīng)過3個月緩苗期后生長良好。

1.1.2 設(shè)計

實驗于2017年3—4月在貴州省人工氣候室進行。所有試驗材料在低溫處理前置于人工氣候室預(yù)冷處理7 d，然后開始正式試驗，此時茶樹處于萌芽期。

實驗按日最低氣溫-2、-1、0 ℃共設(shè)置3個處理，每個處理分別持續(xù)1、2、3 d，以日最低氣溫20 ℃作為對照。分析貴州地區(qū)多年春季低溫天氣過程發(fā)現(xiàn)，當出現(xiàn)低溫天氣過程時氣溫日較差一般在5 ℃左右，因此設(shè)置每個處理日最高氣溫為日最低氣溫加5 ℃。利用人工氣候室模擬低溫天氣過程，每日氣溫從最低升至最高，然后再降至最低(表1)。每個處理結(jié)束后按照“兩葉一芽”的標準采樣，用冰袋保存立刻送往實驗室，每個指標重復(fù)測試3次取平均值。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 測定指標

用硫代巴比妥酸顯色法[3]測定葉片MDA(丙二醛)含量；考馬斯亮藍染色法測定SP(可溶性蛋白)含量[4]；NBT光還原法測定SOD(超氧化物歧化酶)活性[5]；丙酮法[6]測定葉綠素含量；愈創(chuàng)木酚法[7]測定POD活性。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

表1 人工氣候室模擬低溫天氣過程溫度設(shè)置 ℃

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對茶樹葉片MDA含量的影響

MDA含量常用于表示植物在逆境條件下細胞受害程度，其含量越高，植物受害越嚴重[8]。從圖1可以看出，與對照相比，在相同的處理時間內(nèi)，3個處理MDA含量都高于對照，且溫度越低，MDA含量越高。同一處理下，隨著持續(xù)天數(shù)增加，MDA含量也不斷增加。表明低溫處理下，溫度越低，持續(xù)時間越長，MDA含量越高，受到的傷害越重。

圖1 低溫脅迫下茶樹葉片MDA含量變化

2.2 低溫對茶樹葉片可溶性蛋白含量的影響

植物受到低溫脅迫時，通過可溶性蛋白的積累提高細胞液濃度，降低其滲透勢，維持細胞膨壓，對細胞膜起到保護作用[9]。從圖2可以看出，日最低氣溫在-1和0 ℃時，隨著持續(xù)天數(shù)的增加，可溶性蛋白含量逐漸增加，而日最低氣溫在-2 ℃時，隨著持續(xù)天數(shù)的增加，可溶性蛋白含量不升反降，有可能在此溫度強度下，茶樹受到嚴重傷害，自身保護系統(tǒng)受到破壞，合成的可溶性蛋白含量下降。

圖2 低溫脅迫下茶樹葉片可溶性蛋白含量變化

2.3 低溫對茶樹葉片SOD活性的影響

SOD是一種存在于植物體內(nèi)的可以清除超氧陰離子自由基的酶，當植物在逆境條件下，SOD活性會迅速增強，抑制細胞膜內(nèi)不飽和脂肪酸的過氧化作用，從而起到保護細胞膜的作用[10]。從圖3可以看出，與對照相比，相同的持續(xù)天數(shù)下，溫度越低，SOD活性越強；同一低溫處理下，持續(xù)時間越長，SOD活性越強。表明低溫脅迫下，氣溫越低，持續(xù)時間越長，SOD活性越強。

圖3 低溫脅迫下茶樹葉片SOD活性變化

2.4 低溫對茶樹葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是植物光合作用的主要色素，其含量影響作物的光合作用程度，與植物的抗寒性關(guān)系密切[11]。從圖4可以看出，與對照相比，3組低溫處理下茶樹葉片的葉綠素含量都有不同程度的下降，同一處理下，隨著持續(xù)天數(shù)的增加，葉綠素含量都是逐漸降低，表明低溫脅迫下，溫度越低，持續(xù)時間越長，葉綠素含量越低。

圖4 低溫脅迫下茶樹葉片葉綠素含量變化

2.5 低溫對茶樹葉片POD活性的影響

POD是植物抗氧化系統(tǒng)的組成部分，能夠清除超氧自由基，抵御組織細胞膜質(zhì)過氧化[12]，其活性大幅升高對于維持細胞膜的穩(wěn)定非常重要。從圖5可以看出，與對照相比，相同持續(xù)時間下，3組處理POD活性都高于對照，且溫度越低，活性越高。同一低溫處理下，持續(xù)時間越長，POD活性越高。表明低溫脅迫下，溫度越低，持續(xù)時間越長，POD活性越強。

圖5 低溫脅迫下茶樹葉片POD活性變化

3 小結(jié)與討論

低溫對于茶樹生理生化指標的影響，多年來有很多的研究。李葉云等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，在-6 ℃時，不同茶樹品種可溶性蛋白含量高于對照(未經(jīng)低溫處理)，在-15和-18 ℃時則低于對照，表明-6 ℃的低溫不會對茶樹葉片的細胞膜造成損傷。本實驗結(jié)果則表明，日最低氣溫-2 ℃時，茶樹的細胞膜結(jié)構(gòu)就遭到了破壞，這可能與茶樹品種自身的抗寒性有關(guān)。張玉翠等[14]研究結(jié)果表明，隨著溫度降低，農(nóng)抗早、鳧早二號、福鼎大白茶3個茶樹品種的MDA含量均呈現(xiàn)上升趨勢，這點與本文的研究結(jié)果一致，但是POD活性和SOD活性則表現(xiàn)出先升后降的趨勢，本文研究結(jié)果則是這兩種酶活性表現(xiàn)出不斷上升的趨勢，這種差異說明低溫脅迫初期，這兩種保護酶通過增加活性消除低溫引起的細胞內(nèi)自由基的積累，但是當超過一定溫度界限，低溫會造成酶活性下降，細胞膜結(jié)構(gòu)和功能受損。楊再強等[15]研究結(jié)果表明，烏井43號、鳩坑、烏牛早、福鼎大白茶4個茶樹品種葉綠素含量隨氣溫的降低而降低，POD活性、MDA含量隨氣溫的降低而升高，與本文研究結(jié)果一致。朱政等[16]將茶樹枝條置于-5 ℃下持續(xù)10 d，發(fā)現(xiàn)茶樹葉片SOD活性先下降后上升再下降，作者認為出現(xiàn)這種變化可能是低溫脅迫初期植物體內(nèi)活性氧含量突然增加導致SOD活性下降，隨后低溫誘導SOD合成，活性又升高，之后隨著低溫脅迫加劇，植物防御系統(tǒng)受到損壞，SOD活性又開始下降?？扇苄缘鞍缀縿t是先降低后升高，是茶樹對低溫環(huán)境逐漸適應(yīng)的表現(xiàn)。

綜上所述，本實驗條件下，福鼎大白茶在低溫脅迫下，葉片可溶性蛋白含量先升后降，MDA含量不斷升高，SOD和POD活性不斷增強，葉綠素含量不斷下降。通過與前人研究成果對比分析，有必要增加溫度和低溫持續(xù)時間梯度設(shè)置，才能更加科學準確地得出低溫對本地茶樹品種造成危害的界限溫度，同時，低溫過后茶樹恢復(fù)情況的分析對比也很有必要。