關(guān)廉科，衛(wèi)格冉，郭慧鳳，夏鎔杰，張軼軒，郭紅彥

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西太谷030801）

大果櫸（Zelkova sinica）又名小葉櫸、圓齒雞油樹、抱樹，榆科（Ulmaceae）櫸屬（Zelkova），是我國特有樹種[1]。其常生于海拔800～2 500 m地帶之山谷、溪旁及較濕潤(rùn)的山坡疏林中，主要分布在山西南部、甘肅、陜西、四川北部、湖北西北部、河南和河北等地。大果櫸根系發(fā)達(dá)，耐干旱瘠薄，萌蘗性強(qiáng)，同時(shí)樹形優(yōu)美，冠幅大，季相變化十分明顯，是良好的園林綠化樹種[2]。大果櫸在山西境內(nèi)主要分布于太谷及南部地區(qū)，北部地區(qū)鮮有分布。為了擴(kuò)大大果櫸的栽培面積，豐富山西北部園林綠化的景觀效果，深入了解其生長(zhǎng)發(fā)育特性，加強(qiáng)對(duì)大果櫸的過冬防護(hù)與管理，研究大果櫸的抗寒性就變得很有必要。目前國內(nèi)外學(xué)者的研究表明，大果櫸當(dāng)年生實(shí)生苗生長(zhǎng)較快，對(duì)大果櫸1年生實(shí)生苗進(jìn)行平茬，可以促進(jìn)苗木生長(zhǎng)。3年生的大果櫸實(shí)生苗可以在太谷地區(qū)安全越冬[3]。

低溫會(huì)影響植物生長(zhǎng)代謝、生理特性等[4]。在低溫條件下，植物的生物膜系統(tǒng)會(huì)受到傷害，導(dǎo)致其膜透性增加，電解質(zhì)外滲。此外，植物受到低溫脅迫時(shí)，會(huì)影響植物體內(nèi)細(xì)胞的生長(zhǎng)代謝平衡。引起凍害的低溫脅迫在植株整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程中均能造成不利的影響，如影響植物的細(xì)胞膜系統(tǒng)，植物的光合作用、呼吸作用，植物的激素含量，酶的活性等[5]，從而使植物生長(zhǎng)發(fā)育受損，因此，生理指標(biāo)成為評(píng)價(jià)植物抗寒性的重要指標(biāo)。

本試驗(yàn)通過對(duì)不同溫度處理下的大果櫸葉片進(jìn)行丙二醛含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性的測(cè)定，從而分析大果櫸對(duì)不同低溫的生理響應(yīng)，以期進(jìn)一步了解大果櫸的抗寒特性，為大果櫸的栽培及推廣提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以引種在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院苗圃的大果櫸葉片為研究材料。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年11月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。將2019年11月采集的大果櫸葉片裝入保鮮袋迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，分為4組后分別放入-5、-10、-15、-20℃的低溫冰箱中，低溫恒溫處理12 h，之后取出放入4℃的冰箱中解凍12 h，采用硫代巴比妥酸比色法（TBA）測(cè)定其丙二醛（MDA）含量，采用G-250考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量，采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，采用氮藍(lán)四唑法（NBT）測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性[6-7]。每組重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并采用Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對(duì)大果櫸MDA含量的影響

由圖1可知，隨著處理溫度的降低，丙二醛含量整體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，在-15℃時(shí)，丙二醛含量達(dá)到最大，-20℃時(shí)丙二醛含量較-5℃時(shí)仍增加，但低于-15℃時(shí)丙二醛含量。這說明在低溫脅迫下，丙二醛含量與溫度呈負(fù)相關(guān)，隨著溫度的降低，大果櫸所受到的傷害越大。

2.2 低溫脅迫對(duì)大果櫸可溶性蛋白含量的影響

由圖2可知，隨著處理溫度的降低，可溶性蛋白含量呈降低趨勢(shì)?？扇苄缘鞍缀吭?15℃時(shí)達(dá)到最低，繼續(xù)降低處理溫度到-20℃時(shí)，可溶性蛋白含量較-15℃時(shí)略有回升但仍低于-5℃。說明在持續(xù)的低溫處理后，大果櫸細(xì)胞結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，自身產(chǎn)生調(diào)節(jié)物質(zhì)的能力大幅下降。

2.3 低溫脅迫對(duì)大果櫸可溶性糖含量的影響

由圖3可知，隨著處理溫度的降低，可溶性糖含量整體呈下降趨勢(shì)，變化幅度在不同溫度區(qū)間有所差異，-5～-15℃較-15～-20℃的變化幅度更加明顯，這表明在溫度逐漸降低后，大果櫸的抵抗能力越來越弱，溫度低于-15℃后基本已超出了大果櫸細(xì)胞的耐受范圍。

2.4 低溫脅迫對(duì)大果櫸SOD活性的影響

由圖4可知，隨著處理溫度的降低，SOD活性呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，在-15℃時(shí)，SOD活性最高，-15℃之后，SOD活性又迅速降低，在-20℃時(shí)，SOD活性最低。說明在逆境環(huán)境到來時(shí)，大果櫸啟動(dòng)了細(xì)胞內(nèi)的代謝保護(hù)機(jī)制，SOD活性增加，從而維持了正常的代謝，但是當(dāng)外界低溫超過自身承受能力后，就會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生很大的影響。

3 結(jié)論與討論

丙二醛含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性都與植物的抗寒性有很大的關(guān)系。本研究對(duì)不同低溫脅迫所產(chǎn)生的生理響應(yīng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在MDA含量測(cè)定中，隨著溫度降低，MDA含量整體呈升高趨勢(shì)[8]。MDA是膜脂過氧化作用的分解產(chǎn)物，植物在受到逆境脅迫時(shí)，細(xì)胞膜會(huì)受到傷害，同時(shí)植物體內(nèi)的正常代謝也會(huì)受到擾亂[9]。當(dāng)溫度降低時(shí)，植物受到傷害，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生膜脂過氧化作用，生成分解產(chǎn)物，使MDA含量升高[10]；到達(dá)一定溫度后，由于植物大部分細(xì)胞已失去生活力，喪失了生理功能，使得MDA含量有所下降，但其含量仍比溫度較高時(shí)所產(chǎn)生的MDA含量高。這與陳博等[11]對(duì)大果櫸枝條的研究結(jié)果相一致。可溶性蛋白、可溶性糖含量是反映植物抗寒性的一種重要生理指標(biāo)，植物在遭受低溫脅迫時(shí)能產(chǎn)生調(diào)節(jié)物質(zhì)，從而使細(xì)胞內(nèi)電解平衡，幫助植物體抵御寒冷，使它們能更好地適應(yīng)低溫環(huán)境[12]。一般來說，在植物遭受低溫時(shí)，可溶性蛋白和可溶性糖含量會(huì)在一定限度內(nèi)增加，以提高其抗寒能力，但當(dāng)其到達(dá)一定條件后開始減少[13]。在本試驗(yàn)中，可溶性蛋白和可溶性糖含量整體呈減少趨勢(shì)，可能是由于太谷地區(qū)11月的最低溫度在0℃左右，在0～-5℃期間，此時(shí)大果櫸已處于低溫環(huán)境中，細(xì)胞會(huì)對(duì)逆境產(chǎn)生抵抗作用，為了抵御寒冷，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了許多滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，使可溶性蛋白含量和可溶性糖含量增加[14]，但是之后在-5～-20℃，大果櫸因遭受持續(xù)的顯著低溫傷害后，細(xì)胞超出耐受范圍，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，植物機(jī)體內(nèi)的生理代謝受到影響，因此，可溶性蛋白和可溶性糖含量大幅度下降。這與趙彩霞等[14-15]對(duì)油菜和馬尾松的研究結(jié)果一致。SOD與植物的抗寒性也密切相關(guān)，它是最重要的清除氧自由基酶之一，其作用是清除細(xì)胞內(nèi)因低溫等逆境脅迫產(chǎn)生的超氧自由基，同時(shí)產(chǎn)生歧化性產(chǎn)物H2O2，從而能夠抵消或消除掉植物在逆境生長(zhǎng)時(shí)所產(chǎn)生的各種有害物質(zhì)[16]。在SOD活性測(cè)定中，隨著溫度降低，酶活性呈先升高后降低，是由于一開始植物在逆境中受到刺激引起植物自身產(chǎn)生應(yīng)激表現(xiàn)，溫度進(jìn)一步降低，到達(dá)植物臨界溫度后，超過了植物體自身調(diào)節(jié)能力所承受的限制，導(dǎo)致細(xì)胞受損，酶活性降低[17-18]。這與唐麗等[18]對(duì)菲油果的研究一致。

本研究結(jié)果表明，隨著溫度降低，大果櫸的丙二醛含量逐漸增加，在-15℃時(shí)達(dá)到最大，之后隨著溫度繼續(xù)降低導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，丙二醛含量略有下降；可溶性蛋白含量逐漸降低，在-15℃時(shí)達(dá)到最低，之后有所回升；可溶性糖含量不斷降低，在-15℃后緩慢降低；超氧化物歧化酶活性一開始變化幅度很小，之后迅速升高，在-15℃時(shí)達(dá)到最大后又迅速大幅降低。綜合分析可推斷，大果櫸在-15℃的多種生理指標(biāo)發(fā)生了特殊變化，因此，-15℃可能是大果櫸葉片的最低忍受溫度，在低于此溫度的環(huán)境中，大果櫸葉片將無法進(jìn)行正常的生長(zhǎng)代謝。為了改善大果櫸在寒冷地區(qū)栽培，提高其園林綠化效果，當(dāng)溫度低于-15℃時(shí)需要進(jìn)行保護(hù)。大果櫸自身的抗寒機(jī)制是十分復(fù)雜的，低溫環(huán)境下其他生理指標(biāo)的變化情況還需要做進(jìn)一步研究。