張 雨，賈民隆，曹冬梅，王云山，邢國明

（1.山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山西太谷030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所，山西太原030031）

頂花板凳果（Pachysandra terminalis Sieb.et Zucc）為黃楊科（Buxaceae）板凳果屬（Pachysandra Michx.）多年生常綠草本，又稱富貴草、頂蕊三角咪，原產(chǎn)于我國湖北、四川、陜西和甘肅等省區(qū)，在日本也有分布[1]。其株高20～30 cm，莖肉質，有分枝，無毛；葉互生，革質，有光澤；穗狀花序頂生，單性同株，花期4—5月；果卵形，果期9—10月。頂花板凳果性喜陰濕的環(huán)境，多生于海拔1 350～2 200 m的山谷溝邊或林中陰濕處，耐寒性強，引種到北京的2年生苗不需防寒措施可露地越冬[2-4]。其株型美觀、四季常綠，是一種極具觀賞價值的園林植物。頂花板凳果還有很高的藥用價值[5]。目前，國內(nèi)外對板凳果的研究報道較少，且大多集中在化學成分和藥用與臨床方面。

本研究以頂花板凳果為材料，分析其在冬季自然低溫脅迫下各生理指標的變化，并通過主成分分析法評價各個測定指標的貢獻率，篩選板凳果抗寒性的重要指標，以期為板凳果抗寒性和耐寒機制提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為頂花板凳果，苗齡2 a，在室溫22～25℃下進行常規(guī)盆栽管理，選取大小一致、長勢健壯的植株進行低溫處理。

1.2 試驗處理

2018年2月在山西省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所將選取的植株放出室外進行自然低溫處理，連續(xù)脅迫96 h，每日溫度為2～15℃。分別在處理0，48，96 h后取成熟葉片用于各項生理指標的測定。以處理0 h作為對照。每處理3次重復。

1.3 測定項目及方法

丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法[6]測定；SOD活性采用氮藍四唑法[6]測定；葉綠素含量采用丙酮、乙醇、水混合液浸提法[7]測定；相對電導率采用電導儀法[8]測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法[9]測定；Ca2+濃度采用電感耦合等離子質譜（ICP-MS）進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析法和Duncan法進行多重比較及差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 低溫處理對板凳果葉片的影響

隨著低溫處理的持續(xù)，板凳果葉片受凍癥狀逐漸加重。在低溫處理48 h時，葉片卷曲，背面出現(xiàn)水漬狀，正面呈深綠色；在低溫處理96 h時，葉片更加卷曲，變軟變薄，背面水漬狀情況嚴重，葉色與處理48 h相比差異不大。

2.2 低溫處理對板凳果葉片相對電導率和丙二醛含量的影響

從圖1可以看出，板凳果在低溫處理后，電導率呈上升趨勢。在低溫處理48 h時，電導率比對照高37.72百分占，且顯著高于對照；在低溫處理96 h時，電導率高達86.99%，顯著高于對照。本試驗結果與前人[10-11]研究結果一致，說明隨著低溫脅迫的持續(xù)，板凳果細胞膜受到了損傷，導致電解質滲透率升高。

由圖2可知，板凳果在低溫處理后，MDA含量呈現(xiàn)上升趨勢。在處理48 h時，MDA含量比對照高0.023 mmol/g，但與對照差異不顯著；在處理96 h后達到最高，為0.343 mmol/g，是對照的1.6倍，與對照差異顯著。

2.3 低溫處理對板凳果葉片SOD活性的影響

由圖3可知，在低溫處理后板凳果的SOD活性呈上升趨勢。在低溫處理48 h時，SOD活性與對照相比無明顯變化。在低溫處理96 h時，SOD活性顯著上升，是對照的1.327倍，與對照差異顯著。SOD活性升高是植株的保護性應激反應，本研究結果與張軍等[12]的研究結果相似。

2.4 低溫處理對板凳果葉片可溶性蛋白含量的影響

由圖4可知，板凳果在低溫處理后，可溶性蛋白含量呈上升的趨勢。在低溫脅迫48 h時，可溶性蛋白比對照高6.812 mg/g，但差異不顯著；在處理96 h時，可溶性蛋白含量比對照高9.929 mg/g，差異顯著。這與李釗[13]的研究結果相似。

2.5 低溫處理對板凳果葉片葉綠素含量的影響

從圖5可以看出，板凳果在低溫處理后，葉綠素各含量變化趨勢相似，在處理48 h時，類胡蘿卜素（Car）含量、葉綠素 a（Chl.a）含量、葉綠素 b（Chl.b）含量和葉綠素（Chl.a＋b）總量均升高，分別是對照的1.307倍、1.401倍、1.566倍、1.443倍，均與對照差異顯著；在處理96 h時，葉綠素各含量與48 h相比變化不大，差異不顯著。

2.6 低溫處理對板凳果葉片鈣離子濃度的影響

從圖6可以看出，板凳果在低溫處理48 h后，鈣離子濃度比對照高38.25%，且顯著高于對照；在處理96 h后，鈣離子濃度比48 h下降了15.10%，差異顯著；處理48 h和處理96 h的鈣離子濃度均顯著高于對照。

2.7 板凳果抗寒性與葉片生理指標間相關性分析

利用SPSS軟件對板凳果葉片MDA含量、相對電導率、可溶性蛋白含量、SOD活性、類胡蘿卜素含量、葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量和鈣離子濃度進行了相關性分析。由表1可知，板凳果的9個生理指標間存在著一定的相關性，可溶性蛋白含量和相對電導率顯著正相關；SOD活性和MDA含量之間顯著正相關；葉綠素a含量和類胡蘿卜素含量之間極顯著正相關；葉綠素總量與類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b含量均呈顯著正相關。

表1 各抗寒指標相關性分析

2.8 主成分分析

利用SPSS軟件對板凳果葉片MDA含量、相對電導率、可溶性蛋白含量、SOD活性、葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素總量和鈣離子濃度這9個指標進行主成分分析。從表2可以看出，主成分1的貢獻率為78.953%，基本把板凳果抗寒性的信息反映出來。其中，類胡蘿卜素含量、可溶性蛋白含量、葉綠素a含量、葉綠素總量、相對電導率和葉綠素b含量的系數(shù)分別為0.991，0.985，0.983，0.967，0.956 和 0.907，為較大特征向量，與板凳果抗寒性關系密切，這與相關性分析結果一致。

表2 主成分分析

3 結論與討論

相對電導率的大小直接反映了細胞膜結構和功能的受損程度。在低溫脅迫條件下，細胞膜透性增大，胞內(nèi)電解質外滲，相對電導率增加[14]，植物的抗寒性和電導率呈負相關[15]。本試驗結果表明，隨著低溫的持續(xù)，板凳果的電導率呈上升趨勢，這與前人[16-17]研究結果一致，說明在低溫處理下，板凳果的細胞膜受到了損傷，導致電解質不斷滲出。

大量的研究結果表明，溫度越低或低溫處理時間越長，植物體內(nèi)MDA的含量則會越多，細胞膜受到的損傷就越大。超氧化物歧化酶（SOD）是植物體保護酶系統(tǒng)中重要的保護酶，對保持細胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除之間的平衡、維持細胞的完整與穩(wěn)定有重要作用，并能提高植物對逆境的適應能力[18]。板凳果在低溫處理后，MDA含量不斷上升。在低溫處理48 h時，增加幅度較小，在低溫處理96 h時，MDA含量才有了較明顯的增加，這與SOD活性變化一致，說明低溫處理初期板凳果細胞膜受到的傷害較小，積累的有害物質較少，SOD活性上升幅度不大，而到了低溫處理后期，膜脂過氧化程度加重，MDA含量顯著升高，產(chǎn)生了大量的有害物質，SOD活性大幅度升高以清除體內(nèi)產(chǎn)生的有害物質，從而減輕低溫對植物的傷害。

可溶性蛋白是重要的滲透調節(jié)物質，可增加細胞保水力，使植物體抗寒性提高。多數(shù)研究認為，低溫脅迫下，植物可溶性蛋白質含量增加[19]。本試驗結果表明，板凳果在低溫處理后，可溶性蛋白含量呈上升趨勢，這與嚴海燕[20]對富貴草抗寒性的研究結果一致，說明在低溫逆境下，板凳果通過增加可溶性蛋白質的含量來增加細胞保水力，從而在一定程度上提高其抗寒性。

葉綠素含量常作為反映低溫對植物傷害程度的生理指標之一。一般情況，低溫下葉綠素含量較高的植物，有利于光合作用進行，有機物積累增加，對抗寒有利[21]。本研究結果表明，隨著低溫的持續(xù)，板凳果葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量升高，這與杜春芳[22]對甘藍型油菜抗寒性研究結果一致，說明板凳果可以通過葉綠素含量的增加，促進光合作用，提高其抗寒性。類胡蘿卜素含量在整個處理過程中變化較穩(wěn)定，這與郭愛華等[23]的研究結果一致，主要因為類胡蘿卜素可參與植物光合機構中過剩光能的耗散，使植物免受光抑制的損傷。

Ca2+作為耦聯(lián)胞外信號與細胞內(nèi)生理生化反應的第二信使，調控多種酶活性，在植物的生長發(fā)育及植物對環(huán)境的反應與適應中有著極其重要的作用[24-25]。當細胞受到低溫環(huán)境的刺激時，胞質內(nèi)Ca2+濃度水平迅速升高，高濃度的Ca2+直接或間接（通過鈣調素CaM）活化靶酶，從而產(chǎn)生相應的生理生化反應來抵御低溫[26]。劉雪琴[27]在探究低溫下三尖杉鈣濃度的變化時發(fā)現(xiàn)，低溫鍛煉可以使鈣離子濃度迅速上升，之后又恢復到靜息狀態(tài)。本試驗中，在低溫處理48 h時，鈣離子濃度升高，在處理96 h時，與處理48 h相比有所下降，但仍顯著高于對照，說明低溫處理會使鈣離子濃度升高，從而直接或間接地提高植株的抗寒性。

綜上所述，板凳果在自然低溫處理過程中，隨著低溫脅迫的持續(xù)，可溶性蛋白含量、葉綠素含量以及SOD活性不斷升高，說明板凳果可通過自我調節(jié)來適應低溫環(huán)境，從而減輕低溫造成的傷害；相對電導率、MDA含量和鈣離子濃度也呈上升趨勢，說明板凳果對低溫的調節(jié)能力是在一定范圍內(nèi)的。植物的抗寒性是一個復雜的生理過程，不能僅從單項指標來評價其抗寒性。本試驗通過主成分分析和相關性分析得出，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、可溶性蛋白含量和相對電導率這6個指標與板凳果抗寒性密切。