香花油茶的半致死温度与耐寒耐热性

马锦林，张日清，叶 航 ，何小燕

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.广西林业科学研究院，广西 南宁 530002）

油茶Camelliaspp.原产和主栽于中国，是山茶属植物中种子含油率较高，且有一定栽培经营面积的树种的统称，为世界四大木本油料植物之一。其主要产品茶油，不饱和脂肪酸含量超过80%，有“东方橄榄油”的美誉[1-4]。目前，已发现的山茶属植物共有238个种，种子含油率较高的有50多个，香花油茶C. osmanthaYe CX,Ma JL et Ye H为2012年在南宁发现的油茶新物种，不仅果量多、出籽率高、早熟，且树型美观、花带香气，可同时作为油料作物树种和观赏树种[5]。南宁地处北回归线以南，属于油茶栽培的南部边缘地区，本文中通过电导率法结合Logistic方程对香花油茶的耐寒、耐热性进行研究，旨在为其它地区引种香花油茶提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用香花油茶植株于2007年定植于广西南宁，2012年1月测定林分平均株高3.54 m，生长健壮。定植地点属亚热带季风气候，极端最低温、最高温分别为-2.1 ℃和40.4 ℃，1月平均温度为11.8 ℃，7、8月平均温度为28.2 ℃。

1.2 试验方法

1.2.1 耐寒性研究

2012年1月在广西南宁进行试验，选取香花油茶成熟叶片，洗净后避开主脉和边缘剪成0.5 cm2的小叶片，称量0.5 g放入系有重物的乳胶指套中，密封后分别放入0、-2、-4、-6、-8、-10、-12、-14和-16 ℃的低温酒精中处理1 h。使用Yamato公司生产的BD-26制冷机对酒精进行制冷，温度变化在0.5 ℃内。将低温处理后的叶片取出，放入试管中，加入25 mL去离子水后在干燥器中用真空泵抽气8 min，使叶片下沉于水中。将试管取出后在25 ℃室温下放置2 h，期间不断晃动试管，用HI-9033型电导率仪测定低温处理后的叶片电导率值R（μs/cm2）。之后在100 ℃沸水浴中放置15 min，取出冷却后在室温下测定组织被杀死后的电导率值R0，每组试验重复3次。以25 ℃室温下植物叶片的电导率作为对照（CK）[6-7]。

1.2.2 耐热性研究

2012年6月在广西南宁进行试验，按上述方法剪成0.5 cm2的小叶片后放入试管中，加入25 mL去离子水后在干燥器中用真空泵抽气8 min。将试管取出，分别在30、35、40、45、50、55、60、65和70 ℃的水浴中放置20 min，取出后在室温下冷却2 h，期间不断晃动试管，用HI-9033型电导率仪测定电导率值R（μs/cm）。之后在100 ℃沸水浴中放置15 min，取出冷却后在室温下测定组织被杀死后的电导率值R0，每组试验重复3次。同样以25 ℃室温下植物叶片的电导率作为对照（CK）[6,8]。

相对电解质渗出率即细胞伤害率的计算参照张宪政[6]等的方法：

细胞伤害率＝(R－RCK)/(R0－RCK)×100%。

1.3 数据统计与分析

用SPSS 17.0拟合处理温度与细胞伤害率的Logistic方程。Logistic回归方程表达式为：y＝k／(1＋ae-bx)。方程中，y为细胞伤害率，x为处理温度；a、b、k为方程参数。通过回归分析，确定方程的拐点温度（LT50）即油茶的低温和高温半致死温度[7-8]。

2 结果与分析

2.1 低温和高温胁迫对香花油茶叶片细胞伤害率的影响

植物细胞膜具有调节物质进出细胞、维持细胞稳定的作用，是细胞的重要屏障。低温和高温等逆境条件影响并破坏细胞膜体系后，膜透性将会增大，从而促进了电解质的渗出。随着细胞电解质渗出的增多，电导率增大，通过测定低温和高温逆境条件下的电导率可对植物的耐寒耐热性进行评价[7-9]。

不同低温处理对油茶叶片细胞伤害率的影响如图1所示。在0～-16 ℃范围内，香花油茶叶片细胞伤害率随温度的降低而升高，细胞伤害率与处理温度之间均呈典型“S”型曲线。当温度高于-6 ℃时，细胞伤害率增长缓慢，但在-6～-12 ℃时，细胞伤害率随温度降低急剧上升，随后细胞伤害率随温度降低缓慢增长。不同高温处理对叶片细胞伤害率的影响也呈现典型“S”型曲线（如图2所示），当温度低于45 ℃时，叶片细胞伤害率随温度上升缓慢增长，但在45～60 ℃之间增长迅速，随后细胞伤害率随温度降低缓慢增长。在-6～-14 ℃、45～60 ℃时细胞伤害率迅速上升的过程表明在此温度范围叶片受低温和高温的伤害最敏感，并可初步判断香花油茶叶片膜系统不可逆破坏的低温和高温临界温度分别在-6～-12 ℃和45～60 ℃之间。

图1 低温下香花油茶叶片细胞伤害率Fig.1 Rate of leaf cell injury in C. osmantha under low temperature

2.2 香花油茶Logistic方程参数及低温和高温半致死温度的确定

用SPSS 17.0软件对不同温度处理后的相对电解质渗出率进行非线性回归分析，将结果进行Logistic方程拟合，得出方程各参数。令方程的二阶导数等于零，得到的曲线拐点t＝ (lna)/b即为半致死温度LT50，拐点伤害率W＝k/2，最大细胞伤害增长率为bW/2。方程各参数见表1。

图2 高温下香花油茶叶片细胞伤害率Fig.2 Rate of leaf cell injury in C. osmantha under high temperature

由表1可知，香花油茶低温和高温半致死温度范围均在处理范围内，且Logistic方程拟合的相关系数均在0.95以上，方程拟合度达显著水平。香花油茶的低温半致死温度为-8.2 ℃，低于定植点南宁的极端低温-2.1 ℃，高温半致死温度为51.4 ℃，高于南宁的极端高温40.4 ℃，表明香花油茶在南宁不易受到低温和高温的影响。香花油茶低温和高温最大细胞伤害增长率分别为8.839%和6.614%，说明在低温下叶片膜系统不可逆破坏的临界温度下细胞伤害率增加的程度较为剧烈。

表1 香花油茶Logistic方程拟合参数及其增长参数Table 1 Fitted parameters and increment parameters of C. osmantha Logistic equation

3 结论与讨论

植物对不良环境的耐受性是决定其引种栽培成功与否的关键因素之一[10]，而对不良环境的抵抗能力因物种和生境条件而异。在实际的鉴定中，根据不同的植物材料，量化的指标也有所不同，如有用发芽率来表明种子对逆境的耐受性[11]，细胞悬浮液用蛋白质的含量来测定[12]，有的则用目测的方法来统计调查植株在逆境条件下的存活率[13]。植物对低、高温的适应性与膜系统的稳定性密切相关，低于低温处理下的“S”型曲线拐点温度以及高于高温处理下的“S”型曲线拐点温度时，细胞的膜脂组分、膜结构、膜透性以及膜保护酶系统都会发生变化，均会引起质膜结构不可逆的破坏[14]，因此，通过电导率法测定细胞电解质的外渗率常可反映植物在逆境条件下受伤害的程度以及对低、高温的耐受性。目前，利用电导率法研究植物对逆境的耐受性已在红豆杉[10]、李[15]、苹果[16]、甜樱桃[17]、桉树[18]、银杏[19]、月季[20]等树种广泛应用，对油茶的高温适应性也有相关报道，但有关油茶耐寒性的研究鲜见报道。

2011年7月测定的普通油茶岑软系列的4个无性系均在53 ℃以上[8]，而本文中测定香花油茶的高温半致死温度为51.4 ℃，但植物对低温和高温的耐受性易受环境的诱导而增强[21]，本文中测定香花油茶高温半致死温度为6月，而南宁最高温出现在7、8月，因此试验数据并不能说明香花油茶对高温的耐性比普通油茶差。测定低温半致死温度为-8.9 ℃，可以为香花油茶向北引种提供理论依据。由于植物的生长与水分、土壤等生态环境息息相关，单一的温度处理不能完全反映植物的适应性，进行引种还有待于结合引种试验进一步进行适应性研究。

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