徐州地区广玉兰抗寒性研究

李杰　张亚红

摘 要：选取徐州地区广玉兰叶片为材料，在人工低温胁迫条件下，探讨其细胞质膜相对透性、SOD活性和可溶性糖含量动态变化规律，研究其抗寒机理。实验结果表明，广玉兰细胞质膜相对透性随温度下降而呈“S”型曲线变化，与温度成负相关；不同温度处理下SOD活性变化呈双峰曲线，且与温度呈正相关；可溶性糖含量呈先升高后下降的变化趋势。

关键词：人工低温胁迫；广玉兰；抗寒性

中图分类号 S181 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）07-95-02

广玉兰（Magnolia grandiflora）属木兰科、木兰属，是常绿阔叶树种中罕见的优美观赏树种。随着城市建设的快速发展及园林绿化的新要求，为丰富北方园林树种，改善冬季园林植物景观，不少城市园林部门都在尝试着引进此树，并取得了一定的成果。但广玉兰冬天冻害现象比较严重，所以对该树种进行抗寒性研究。

1 材料与方法

1.1 材料 2011年10月至2012年3月，在江苏师范大学（N34°15'48.37"、E117°11'16.35"）校园内随机选择自然条件下长势较均一、生长良好、无病虫害的成年广玉兰。

1.2 方法 细胞质膜相对透性采用电导法测定[1]；SOD活性测定采用NBT比色法[2]；可溶性糖（SS）含量采用蒽酮比色法测定[3]。

1.3 统计分析 采用Excel 2003统计分析数据和应用SPSS11.5进行多重比较与分析。

2 结果与分析

2.1 不同低温处理下质膜相对透性的变化 广玉兰细胞质膜相对透性随温度下降而呈“S”型曲线变化，与温度成负相关（表1）；多重比较分析表明，该树种质膜相对透性随温度下降极显著上升（p<0.01）。由图1可知，广玉兰在10和11月细胞质膜相对透性在对照和-5℃处理之间迅速上升，与对照相比差异明显。12月、1月、2月和3月低温处理前期（ck至-10℃）上升缓慢，达到一定温度（-15℃）出现跃升，之后变化又趋于缓慢上升。

通过比较图1发现，广玉兰在抗寒锻炼初期的10月和11月与抗寒锻炼后的3月从对照到-10℃细胞质膜相对透性骤增，并且-10℃细胞质膜相对透性都超过50%，在接下来的降温处理中，该树种的质膜相对透性不断增大，最后该树种的渗透率都在70%以上，表明该树种的细胞膜已受到了严重的损伤，同时也可以看出膜的破坏是一个不可逆的过程。广玉兰经历抗寒锻炼的12月和1月与抗寒锻炼末期的2月却在-10～-15℃细胞质膜相对透性骤增，在接下来的降温处理中，变化幅度小，耐低温能力强。

2.2 不同低温处理下SOD活性的变化 多重比较分析表明，广玉兰在不同温度处理下SOD活性变化呈双峰曲线，变化极显著（P<0.01）。SOD活性与温度呈正相关（表2），除了1月相关性较低，其他月份相关性均较高。由图2可知，10月、12月和3月广玉兰SOD活性在对照到-5℃和-15～20℃，呈上升显著性趋势（P<0.05）；在-5～-15℃和-20～-25℃显著性下降（P<0.01）。11月和2月SOD活性在对照到-10℃，呈极显著性上升趋势（P<0.01）；-10～15℃，极显著下降（P<0.01）。1月在对照到-15℃呈上升极显著性趋势（P<0.01）；-15～-25℃，极显著下降（P<0.01）。各个月SOD活性相对增大幅度的顺序为：11月>12月>2月>1月>3月>10月。

2.3 不同低温处理下可溶性糖含量的变化 由图3可知，广玉兰可溶性糖含量随温度下降而变化显著（p<0.01），该树种可溶性糖含量呈先升高后下降的变化趋势。由图3可知，广玉兰10、11月和1月的可溶性糖含量从对照到-5℃呈上升趋势，10月在-5～-10℃显著性上升（P<0.01），之后随温度下降显著性降低（P<0.05）；11月在-5～-10℃急剧下降（P<0.01），之后随温度下降而显著性上升（P<0.05），最大值出现在-20℃，-20～-25℃又显著性降低（P<0.01）；1月中-5～-15℃显著性上升（P<0.01），之后下降不明显（P>0.05）；12月、2月和3月均从0～-15℃显著性上升（P<0.01），-15～-25℃缓慢下降。6个月中可溶性糖含量相对增大幅度的顺序是：10月>11月>1月>3月>2月>12月。

相关分析表明，广玉兰多数月份可溶性糖含量与温度成负相关（表3），与温度相关性最好是在12月份。

3 结论与讨论

综上所述，抗寒性较弱期（10月份），该树种还处于生长较为旺盛的时期，对低温的抗性较弱。所以，随人工低温处理温度的降低，SOD活性和可溶性糖含量下降或者最初的低温（对照至0℃或对照至-5℃之间）稍微上升后下降；细胞质膜相对透性在此温度期间显著性上升，之后变化平缓。抗寒性增强期（11月份），该树种处于调整树体内生理过程，SOD活性和可溶性糖含量迅速升高，这时期人工低温处理下随温度的降低，SOD活性和可溶性糖含量在对照至-5℃或者对照至-10℃先呈上升趋势，之后下降最后变化趋于平缓；细胞质膜相对透性在对照至-5℃变化缓慢或稍微上升，-5～-10℃显著性上升，之后基本维持不变。抗寒性最强期（12～1月份），此时该树种的抗寒性都达到了1a中最强的时期，体内低温保护物质也达到最佳状态，这时期人工低温处理下随温度的降低，SOD活性和可溶性糖含量在对照至-10℃或者对照至-15℃之间先呈上升趋势，之后下降最后变化趋于平缓；细胞质膜相对透性在对照至-10℃变化缓慢，在-10～-15℃显著性上升（P<0.01）。抗寒性减弱期（2～3月份），该树种开始调整生理代谢，进入“脱锻炼”和开始生长过程，该树种对瞬间低温抗性最差，这时期随人工低温处理温度的降低，SOD活性和可溶性糖含量在对照至-5℃或者对照至-10℃先呈上升趋势，之后下降最后变化趋于平缓。

许多研究[4-6]认为，植物在低温胁迫期间的酶活性均增加。本实验结果表明，受到低温胁迫后，广玉兰叶片中的SOD活性均增加，在低温即将来临的11月份，SOD活性出现最大值的温度是-15℃，说明广玉兰低温刺激敏感。11月份的降温启动了树木体内的低温适应机制，所以能够在最低温到来之前将SOD活性调整到最高。广玉兰叶片中可溶性糖含量随温度降低而增加，从而使其有一定的抗性和保护细胞的功能，这与之前的研究结果[7-8]一致。

参考文献

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（责编：徐世红）