賀心茹，陳建，胡蝶

(長江大學(xué)楠木種質(zhì)資源評價與創(chuàng)新中心，湖北 荊州 434025)

楊珊，王東

(武漢品道建筑園林工程有限公司，湖北 武漢430040)

謝芹

(新世界發(fā)展(武漢)園林綠化工程有限公司，湖北 武漢430022)

潤楠屬(Machilus)植物在全球分布比較廣泛，大約有100個種，而分布在我國的大約有68種和3個變種[1]。黔桂潤楠是樟科(Lauraceae)潤楠屬植物，主要分布于廣西北部、貴州東南部，樹高7～11m，直徑可達(dá)25cm。樹皮綠色，枝條稍粗壯，黃綠色至紫褐色，節(jié)上有緊密的多輪芽鱗疤痕。頂芽扁球形，芽鱗近圓形，寬闊，最外部的幾輪鱗片外面無毛，邊緣有睫毛，內(nèi)面的鱗片有黃棕色絨毛[1]。黔桂潤楠四季常綠，材質(zhì)俱佳，兼有驅(qū)蟲、隔音以及凈化空氣等諸多功能，同時用于城市園林綠化具有潛在開發(fā)性[2]。在溫度比較低的地區(qū)是否能種植此樹種，主要取決于其幼苗是否可以忍耐低溫的危害[3]。植物從種子萌發(fā)、開發(fā)、結(jié)果以及休眠等各個生長階段均受到環(huán)境溫度的制約，低溫脅迫會干擾植物的正常生理活動，產(chǎn)生凍害和冷害現(xiàn)象[4，5]。植物體具有抗寒特性，而不同植物種類、品系中甚至同種植物不同組織中抗寒能力存在差異性[6～8]。因此，探明植物的抗寒機(jī)制是開展植物育種、合理引種、防寒栽培的基礎(chǔ)工作，是植物學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。筆者從生理水平對黔桂潤楠抗寒性進(jìn)行了研究，旨在為潤楠屬植物的抗寒性及地方引種栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

原產(chǎn)自廣西貴州地區(qū)的一年生黔桂潤楠實(shí)生苗，種植于長江大學(xué)西校區(qū)盆景園和試驗(yàn)苗圃基地。長江大學(xué)西校區(qū)所在的荊州市位于東經(jīng)111°15′～114°05′，北緯29°26′～31°37′，地處湖北省中南部，江漢平原腹地，全年平均氣溫為15.9～16.6℃，無霜期242～263d，年均日照時數(shù)1800～2000h，年降水量1100～1300mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)采用雙因素設(shè)計(jì)。因素一為不同CaCl2溶液濃度處理，即5、15、25mmol/L CaCl2溶液，用清水作對照；因素二為溫度處理，包括5℃和0℃2個溫度。試驗(yàn)共8個處理，每個處理重復(fù)3次，每個處理10株苗木，隨機(jī)排列。

2016年4月初，取盆景園內(nèi)長勢一致且無病蟲害的黔桂潤楠一年生苗，移栽入營養(yǎng)缽內(nèi)，放入溫室常規(guī)管理3個月后，每隔2d對每個處理材料噴施CaCl2溶液溶液，共噴施3次。最后一次試劑處理48h后，將材料分別放入5℃、0℃工智能培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48h后測定抗寒性指標(biāo)。

1.3 測定方法

葉綠素含量的測定參考文獻(xiàn)[9]；電導(dǎo)率的測定參考文獻(xiàn)[10]；可溶性蛋白質(zhì)含量的測定參考文獻(xiàn)[9](考馬斯亮藍(lán)G-250法)；植物組織可溶性糖含量的測定參考文獻(xiàn)[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理均采用SAS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和Duncan法多重比較，用Excel 2016軟件進(jìn)行作圖。采用模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)值法[11]對3種楠屬植物進(jìn)行綜合評價，隸屬函數(shù)值的計(jì)算方法如下：

Zij=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)

如果指標(biāo)與抗寒性為負(fù)相關(guān)，計(jì)算方法如下：

Zij=1-(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)

式中：Zij為i組別j指標(biāo)的抗寒隸屬函數(shù)值；Xij為i組別j指標(biāo)的測定值；Ximin和Ximax分別為各組別指標(biāo)值的最小值和最大值。

累加各物種各指標(biāo)的具體隸屬值，并求出平均值后進(jìn)行比較排名。

2 結(jié)果與分析

圖中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，圖2～4同。圖1 不同濃度CaCl2溶液處理下葉片的葉綠素總含量

圖2 不同濃度CaCl2溶液處理下葉片的電導(dǎo)率

圖3 不同濃度CaCl2溶液處理下葉片的可溶性蛋白含量

2.1 不同濃度CaCl2溶液處理對黔桂潤楠幼苗葉片葉綠素含量的影響

黔桂潤楠幼苗在不同濃度CaCl2溶液處理下的葉綠素含量如圖1所示。在5℃條件下，隨著CaCl2溶液濃度的增加，葉綠素含量呈先減后增的趨勢，CaCl2溶液為25mmol/L時葉綠素總量最高，比對照提高了19.51%，與對照存在顯著性差異。在0℃條件下，隨著CaCl2溶液處理濃度的升高，黔桂潤楠葉綠素含量呈上升趨勢，25mmol/L時葉綠素含量最高，與對照存在顯著性差異，表明25mmol/LCaCl2溶液能顯著減緩低溫對植物葉片中葉綠素的分解。

2.2 不同濃度CaCl2溶液處理對黔桂潤楠幼苗葉片電導(dǎo)率的影響

黔桂潤楠幼苗在不同濃度CaCl2溶液處理下葉片的電導(dǎo)率變化如圖2所示。在5℃條件下，隨著CaCl2溶液濃度的增加，電導(dǎo)率呈先升后減的趨勢，CaCl2溶液濃度為5mmol/L時電導(dǎo)率值最高，與對照存在顯著性差異，在25mmol/L時電導(dǎo)率最低，15mmol/L次之，二者與對照無顯著性差異。在0℃條件下，電導(dǎo)率變化趨勢基本一致，CaCl2溶液濃度為5mmol/L時電導(dǎo)率最高，與對照存在顯著性差異。CaCl2溶液濃度為15、25mmol/L時電導(dǎo)率與對照間無顯著性差異。表明黔桂潤楠在CaCl2溶液濃度為15mmol/L時抗凍性最強(qiáng)，且效果最好。

2.3不同濃度CaCl2溶液處理對黔桂潤楠幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響

黔桂潤楠幼苗在不同濃度CaCl2溶液處理下可溶性蛋白含量變化圖如圖3所示。在5℃條件下，各處理可溶性蛋白含量都低于對照，且各處理都與對照有顯著性差異。其中，CaCl2溶液濃度為25mmol/L時可溶性蛋白含量最低。在0℃條件下，各處理可溶性蛋白含量均高于對照，其中CaCl2溶液濃度為5mmol/L時可溶性蛋白含量最高，與其他處理之間存在顯著性差異，試驗(yàn)結(jié)果表明在CaCl2溶液濃度為5mmol/L時，能顯著提高黔桂潤楠幼苗葉片中可溶性蛋白含量。

表1 黔桂潤楠幼苗各生理指標(biāo)抗寒性綜合評價表

2.4 不同濃度CaCl2溶液對黔桂潤楠幼苗葉片可溶性糖含量的影響

圖4 不同濃度CaCl2溶液處理下葉片的可溶性糖含量

由圖4可以看出，在5℃時，各處理含量都高于對照，且CaCl2溶液濃度為5mmol/L時可溶性糖含量最高，與對照之間有顯著性差異。在0℃條件下，各處理可溶性糖含量都高于對照，且均與對照有顯著性差異，其中CaCl2溶液濃度為15mmol/L時可溶性糖含量最高，CaCl2溶液濃度為5mmol/L的次之。結(jié)果表明不同濃度CaCl2溶液的處理對黔桂潤楠葉片的可溶性糖含量的多少有著較大影響，且達(dá)到顯著水平，同時反映CaCl2溶液濃度過高反而會抑制植物體內(nèi)的可溶性糖的增加。

2.5 黔桂潤楠幼苗各生理指標(biāo)抗寒性綜合評價

由表1可以看出，對黔桂潤楠幼苗各生理指標(biāo)抗寒性綜合評價因噴施CaCl2溶液濃度的不同而存在差異，CaCl2溶液濃度為15mmol/L時最接近清水對照，黔桂潤楠幼苗抗寒性表現(xiàn)最佳。

3 討論與結(jié)論

Ca在植物體內(nèi)主要以離子和蛋白結(jié)合存在，參與植物生長、發(fā)育、代謝等過程[11]。植物受到內(nèi)源性(生長發(fā)育)或者外源性因素(高溫、低溫、鹽脅迫、光照、缺氧脅迫、干旱脫水及病原菌等)條件下均能致使鈣泵活性和質(zhì)膜鈣通道也發(fā)生改變，引起細(xì)胞質(zhì)中鈣離子發(fā)生改變，進(jìn)而誘發(fā)不同生理和下游調(diào)控元件的響應(yīng)[12]。胞質(zhì)中Ca2+濃度含量過高或者長期處于高濃度狀態(tài)會致使細(xì)胞自身代謝功能紊亂[13]。外源性Ca2+能增加楠木[14]、茶樹[15]、枇杷[16]等體內(nèi)的可溶性糖含量，穩(wěn)定光合作用，增加抗低溫脅迫能力。張琳等[17]研究表明，番茄幼苗經(jīng)過鈣鹽處理后使可溶性蛋白含量有所提高，因此使番茄幼苗的抗寒性得到增強(qiáng)。

在低溫條件下，葉綠素的合成因冷害受到抑制，導(dǎo)致葉綠素的含量隨之下降，植物生長發(fā)育也受到相應(yīng)的影響。本研究結(jié)果顯示，在5℃條件下，隨著CaCl2溶液濃度的增加，葉綠素總量呈先減后增的趨勢，CaCl2溶液濃度為25mmol/L時葉綠素總量最高；在0℃條件下，隨著CaCl2溶液處理濃度的升高，黔桂潤楠葉綠素含量呈上升趨勢，且變化趨勢基本一致，在CaCl2溶液濃度為5mmol/L時葉綠素各含量均低于對照，這與王寧等[18]在光蠟樹中的研究結(jié)果不同，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能是存在于植物葉片、葉綠體體系、膜系統(tǒng)內(nèi)的ACC在低Ca2+濃度下促進(jìn)了ACC向乙烯的轉(zhuǎn)化過程，從而致使植株新陳代謝減緩、衰老過程加速。

植物細(xì)胞是一種半透性生物膜，而該細(xì)胞膜是細(xì)胞與外界的一道分界面，對維持細(xì)胞的微環(huán)境和正常的代謝起著重要作用，在逆境條件下細(xì)胞膜透性直接反映了膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而膜透性的增大程度與逆境脅迫強(qiáng)度有關(guān)，也與植物抗逆性的強(qiáng)弱有關(guān)[19]。細(xì)胞外滲物質(zhì)的多少與電解質(zhì)滲出率成正比，電解質(zhì)滲出比率越高，質(zhì)膜受凍損傷的程度越大。本研究結(jié)果顯示，在5℃條件下，隨著CaCl2溶液濃度的增加，電導(dǎo)率呈先升后減的趨勢，在CaCl2溶液濃度為5mmol/L時電導(dǎo)率值最高，在25mmol/L時電導(dǎo)率值最低；在0℃條件下，電導(dǎo)率變化趨勢基本一致，在CaCl2溶液濃度為5mmol/L時電導(dǎo)率值最高。這與劉曉娟等[20]的研究相符，膜磷脂的下降是由于在低Ca2+濃度下，釋放出多聚不飽和脂肪酸，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)被破壞，從而加速細(xì)胞衰老。

植物在低溫環(huán)境下，組織中可溶性糖的含量會發(fā)生變化，其逐漸升高的細(xì)胞液濃度會使冰點(diǎn)值下降，同時有利于細(xì)胞液在組織中的流動，有助提高植物體的代謝效率，增強(qiáng)植物的抗寒能力[21]。許多研究表明隨著溫度的持續(xù)降低，植物中可溶性糖含量會逐漸增多，暗示可溶性糖是在低溫中可以保護(hù)植物的一種物質(zhì)[22～25]。本研究結(jié)果顯示，在5℃條件下，隨著CaCl2溶液濃度的增加，可溶性糖含量呈先升后降的趨勢，但都其含量都高于對照，且CaCl2溶液濃度為5mmol/L時可溶性糖含量最高；在0℃條件下，各處理可溶性糖含量都高于對照，其中CaCl2溶液濃度為15mmol/L時可溶性糖含量最高，CaCl2溶液濃度為5mmol/L的次之。這與李君可等[26]的研究結(jié)果一致，其研究顯示預(yù)噴1% CaCl2溶液能提高可溶性糖含量，增加對可溶性糖的含量，對植物的抗寒性強(qiáng)度增大有著明顯效果。

可溶性蛋白具有親水性，能與低分子糖聚合，進(jìn)而降低冰點(diǎn)，提升細(xì)胞對水分子的束縛能力，增加植物的耐寒力[27]。研究結(jié)果表明，在5℃條件下，各處理組可溶性蛋白含量均低于對照，其中，CaCl2溶液濃度為25mmol/L時可溶性蛋白含量最低。在0℃條件下，各處理組可溶性蛋白的含量均高于對照。但隨著CaCl2溶液濃度的增加，可溶性蛋白含量逐漸降低，在CaCl2溶液濃度為5mmol/L時蛋白含量最高，可能暗示在低溫脅迫下通過誘導(dǎo)抗寒基因表達(dá)進(jìn)而使蛋白上升，這與劉光立等[28]的研究的結(jié)論一致。

綜合所有測定指標(biāo)，噴施15mmol/L CaCl2溶液后可以使黔桂潤楠幼苗的抗寒性明顯提高。