5种木本花卉对高低温的耐受性

李仕裕，木 楠，2，袁晓初，郭亚男，3，于海玲，张永夏，王发国

(1.中国科学院华南植物园，广东 广州 510650； 2.广东神州木兰园林有限公司，广东 广州 510642； 3.仲恺农业工程学院，广东 广州 510225；4.深圳大学生命科学学院、深圳市微生物基因工程重点实验室，广东 深圳 518060)

5种木本花卉对高低温的耐受性

李仕裕1，木 楠1，2，袁晓初1，郭亚男1，3，于海玲1，张永夏4，王发国1

(1.中国科学院华南植物园，广东 广州 510650； 2.广东神州木兰园林有限公司，广东 广州 510642； 3.仲恺农业工程学院，广东 广州 510225；4.深圳大学生命科学学院、深圳市微生物基因工程重点实验室，广东 深圳 518060)

以石斑木(Rhaphiolepisindica)、臀果木(Pygeumtopengii)、桃叶石楠(Photiniaprunifolia)、香蒲桃(Syzygiumodoratum)、肖蒲桃(Syzygiumacuminatissimum)等5种木本花卉1年生幼苗的叶片为试验材料，进行不同梯度高温和低温胁迫，测定叶片浸出液的电导率，并利用Logistic方程建立回归模型，计算高温和低温半致死温度。结果表明：在高温胁迫过程中，5种木本花卉的相对电导率均随温度的上升而持续上升，耐热性大小顺序依次为：香蒲桃>石斑木>肖蒲桃>桃叶石楠>臀果木，高温半致死温度在42.81～48.66 ℃之间；在低温胁迫过程中，5种木本花卉的相对电导率均随温度的降低而持续上升，耐寒性大小顺序依次为：臀果木>石斑木>肖蒲桃>桃叶石楠>香蒲桃，其低温半致死温度在-8.54～-6.07 ℃之间。5种新优木本花卉均具有较强的抗热性和抗寒性，在广州地区可以安全露地越夏和越冬，可在节约型园林建设中适当的选择和配置。

木本花卉；耐热性；耐寒性；电导率；Logistic方程

乡土木本花卉具有适应性强、种群丰富、特性各异、凸显文化、彰显特色、管理简单、易栽易繁等特点，在节约型园林和生态宜居环境建设中深受喜爱[1]。由于城市绿地立地条件与树种的原生生境有较大的区别，而适地适树是生态园林种植设计的基本原则，因此对新优木本花卉进行适应性研究应先行于推广应用。近年来，极端高温和极端低温给园林绿化树种带来极大的生理伤害甚至死亡[2-3]。应用电导法测定树种抗逆性具有快速、简易、准确性高等特点，可以同时对大量样品进行测定，且所测得数据与田间观察结果吻合度较高，已得到广泛应用[4-7]。5种华南地区乡土木本花卉石斑木(Rhaphiolepisindica)、臀果木(Pygeumtopengii)、桃叶石楠(Photiniaprunifolia)、香蒲桃(Syzygiumodoratum)、肖蒲桃(S.acuminatissimum)在群落、引种、繁殖、栽培等方面研究略有报道[8-11]，但适应性方面少有研究，耐热性和耐寒性仍未见报道。通过电导率法及Logistic方程测试这5种木本花卉幼苗对温度的耐受性，为引种栽培及园林应用推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料选取

试验材料均取自中国科学院华南植物园科研区大棚内，树种栽植环境基本保持一致，避免了因其它生态因子如气温、光照及水分等的不同引起不同物种之间指标的差异。选择长势基本一致的1年生5种木本花卉植株，每种90株，每株取4片叶。分别选取无病虫害、生长正常的成熟叶片，并且所取部位与方向一致，一般从树冠的东、南、西、北4个方向取枝条，然后被选枝条从顶端往下顺数第7片叶。将所取的功能叶片装入贴好标签的密封袋内并迅速放入装有冰袋的冷藏泡沫盒，带回实验室。

1.2 研究方法

在实验室内，将样品用自来水冲洗数遍，再用蒸馏水冲洗3次，用滤纸和纱布擦干叶面。于室内进行离体高温、低温胁迫。

叶片浸出液提取方法：将样品剪成5 mm×5 mm左右的小叶片，每处理用电子天平称取0.3 g，放入25 mL带塞试管中，注入20 mL蒸馏水，供胁迫处理。胁迫处理后，取出于室温下平衡1 h，期间要多次摇晃试管，摇匀后得到初始叶片浸出液，用于测定初始电导率(k1)。而后，将样品试管置于水浴锅中煮沸25 min，取出冷却至室温，平衡1 h，期间要多次摇晃试管，摇匀后得到煮沸后叶片浸出液，用于测定终电导率(k2)。采用DDS—11A型直读电导仪测定电导率，相对电导率计算公式：E(%)=k1/k2×100%。

1.2.1 高温胁迫处理 每种植物取叶片180片分别混匀分成8组，每组重复3次，放入5 ℃冰箱保鲜。装好样品的试管分别置于25、30、35、40、45、50、55、60 ℃等8个温度梯度(25 ℃为对照)的恒温水浴锅中静置2 h，提取初始叶片浸出液，测定初始电导率(k1)；再提取煮沸后叶片浸出液，测其终电导率(k2)。

1.2.2 低温胁迫处理 将每种植物剩下的180片叶片混匀分为5组，每组重复3次，置于密封袋中，迅速放入变频冰箱，所有样品于5 ℃停留3 h后，取出第1组样品；其余样品再降温至0 ℃停留3 h后，取出第2组样品，置于5 ℃的冰箱内回温恢复3 h；依此类推，分别降温至-5、-10、-15 ℃。其中5 ℃为对照温度。然后提取初始叶片浸出液，测定初始电导率(k1)；再提取煮沸后叶片浸出液，测其终电导率(k2)。

1.3 数据分析方法

试验数据用Excel 2013和SPSS 17.0软件进行整理与分析。

2 结果与分析

2.1 处理温度与相对电导率的关系

低温、高温是改变生物膜结构和破坏其功能的重要胁迫因子，极端温度胁迫改变了膜脂组成，破坏了内质网、高尔基体和线粒体等内膜系统结构的完整性，膜上离子载体发生改变，最终导致膜的选择透过性丧失和电解质渗漏。因此，可以通过叶片相对电导率来评价植物细胞膜的伤害程度[13-14]。

5种木本花卉叶片在不同高温条件下的相对电导率见图1。随着温度的升高，5种木本花卉叶片的相对电导率变化趋势较一致，呈现出“S”型曲线，即随着温度的升高，相对电导率皆表现出先缓慢上升，达到一定温度后急剧上升，温度上升较高时几乎趋于平稳，表明用Logistic方程求拐点半致死温度是可信的。当温度从25 ℃上升到30 ℃时，5种木本花卉叶片的相对电导率缓慢上升，升幅最大的为臀果木，升幅为16.54%；升幅最小的为肖蒲桃，升幅仅为0.99%；其他树种的升幅在2.71%～4.58%之间，说明臀果木对高温胁迫的反应最灵敏，而肖蒲桃最不灵敏。当温度由30 ℃升到35 ℃时，相对电导率总体上升幅度逐渐加大，叶片表现出对高温胁迫的较大反应。当温度由35 ℃升到45 ℃时，相对电导率总体上升幅度仍不断加大，此时桃叶石楠和肖蒲桃相对电导率约50%，表明以上高温的胁迫中，所有的树种均仍能适应。当温度从45 ℃上升到50 ℃时，相对电导率急剧上升，升幅最大的为桃叶石楠，升幅为27.93%，细胞伤害程度加剧。当温度从50 ℃上升到55 ℃时，所有树种的相对电导率均超过50%，细胞伤害不可逆。当温度从55 ℃上升到60 ℃时，所有相对电导率几乎接近了最高值100%，表明此时细胞伤害最严重。

5种木本花卉叶片在不同低温条件下的相对电导率见图2，由图2可知：随着温度的降低，5种木本花卉叶片的相对电导率变化趋势较一致，呈现出“S”型曲线，即随着温度的降低，相对电导率皆表现出先缓慢上升，达到一定温度后急剧上升，温度降到较低时几乎趋于平稳，表明不同低温处理均可以用Logistic方程计算低温半致死温度。当温度从5 ℃降到0 ℃时，5种木本花卉叶片的相对电导率都缓慢上升，升幅最大的为肖蒲桃，升幅为10.93%，其他树种的升幅在3.23%～7.57%之间。当温度由0 ℃降到-5 ℃时，5种木本花卉叶片的相对电导率不断上升，其中，石斑木升幅最大，为23.40%；香蒲桃、肖蒲桃的升幅分别为16.65%、13.98%；而臀果木和桃叶石楠升幅较小，分别为3.00%、0.95%。表明以上低温的胁迫中，所有的树种均仍能适应。但温度由-5 ℃下降到-10 ℃时，所有树种的相对电导率均表现出急剧升高，超过50%，表明此时细胞伤害已经不可逆。且温度由-10 ℃降到-15 ℃时，相对电导率几乎接近了最高值100%，表明此时细胞伤害已达最严重。

2.2 Logistic方程拟合及半致死温度的确定

Logistic方程：y=k/(1+ae-bx)，为了确定a，b的值，将方程进行线性化处理，Ln[(k-y)/y]=Lna-bx，令y1=ln[(k-y)/y]，则转化为相对电导率(y)与处理温度(x)的直线方程。通过直线回归的方法求得a、b值及相关系数R[12]。求Logistic方程的二阶导数，并令其等于零，则可获得曲线的拐点x=lna/b，此时的x值即为半致死温度(LT50)。在本试验中，由于测量和计算时去掉了蒸馏水的本底干扰，所以细胞伤害率的饱和容量k值为100。

用SPSS 17.0软件进行数据处理，5种木本花卉的高温半致死温度(LT50)见表1。由表1可知，5种木本花卉的高温半致死温度(LT50)在42.81～48.66 ℃之间，相关系数R为0.9271～0.9940，均达显著水平，说明不同温度梯度的高温胁迫下5种供试木本花卉的相对电导率变化符合Logistic方程变化规律，与高温半致死温度呈很强的线性关系，拟合结果比较精确。因此本次5种木本花卉耐热性研究中，Logistic方程拟合结果可靠、准确。根据高温半致死温度高低进行耐热性强弱排序，耐热性大小顺序依次为香蒲桃>石斑木>肖蒲桃>桃叶石楠>臀果木。高温半致死温度LT50分别为48.66、48.47、46.04、43.58、42.81 ℃。

5种木本花卉的低温半致死温度(LT50)结果见表2。由表2可看出，5种木本花卉的低温半致死温度(LT50)在-8.54～-6.07 ℃之间，相关系数R为0.8993～0.9892，达显著水平，说明不同低温胁迫下相对电导率的变化符合Logistic方程变化规律，与低温半致死温度呈较强的线性关系，拟合结果比较精确。因此本次5种木本花卉耐寒性研究中，Logistic方程拟合结果较可靠。根据低温半致死温度高低进行耐寒性强弱排序，耐寒性大小顺序依次为臀果木>石斑木>肖蒲桃>桃叶石楠>香蒲桃。低温半致死温度LT50分别为-8.54、-7.85、-6.85、-6.26、-6.07 ℃。

表2 5种植物叶片相对电导率、Logistic方程及低温半致死温度(LT50)

3 结论与讨论

在胁迫温度区间内，不同树种叶片相对电导率的变化趋势基本一致，呈现出较为明显的“S”形，Logistic方程的应用和拟合结果具有较高的准确性，能初步确定供试的5种木本花卉的耐热性和耐寒性，确定了其对温度适应的上限和下限，且与苗圃地及野外实际观察结果吻合，为其大规模的引种驯化、园林推广应用提供依据。

结合广州近3 a的气象记录，最高气温为37 ℃，供试的5种植物(香蒲桃、石斑木、肖蒲桃、桃叶石楠、臀果木)高温半致死温度为48.66、48.47、46.04、43.58、42.81 ℃，均高于气象记录的最高温度，说明这5种木本花卉应用于广州地区可以安全越夏；最低气温为-2 ℃，供试的5种植物(臀果木、石斑木、肖蒲桃、桃叶石楠、香蒲桃)低温半致死温度为-8.54、-7.85、-6.85、-6.26、-6.07 ℃，均低于气象记录的最低温度，可以安全越冬。这与苗圃实地的形态观察结果保持一致。根据易绮斐等[15]文献资料，广州从化市极端高温为38.1 ℃，均低于供试的5种高温半致死温度，但从化的极端低温为-7 ℃，均低于桃叶石楠、香蒲桃、肖蒲桃这3种植物的低温半致死温度，因此，为了减少严重的冻害对植物造成巨大伤害，建议在从化较冷地冬天尽量不要露地栽植桃叶石楠、香蒲桃、肖蒲桃幼苗。本研究在华南植物园从化苗圃进行了2 a幼苗栽培试验，实际观察发现，1年生的香蒲桃、肖蒲桃露地过冬时，嫩叶会发生霜冻枯萎，而3年生的香蒲桃、肖蒲桃可以安全露地越冬；1年生桃叶石楠露地越冬时生长正常，可能是由于桃叶石楠1年生苗叶硬革质，不易表现为干枯。另外，1年生的桃叶石楠越冬时叶片为彩叶，观赏效果极好。野外调查时，在广州市辖区内的南昆山石河奇观，发现生长状况良好的桃叶石楠，秋色叶景观效果良好，果实量大且整树通红，吸引鸟类，观赏价值较高。因此，通过野外调查及本试验结果，认为桃叶石楠可在广州地区园林绿化中推广应用。

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Study on High and Low Temperature Tolerance of 5 Species Ornamental Trees

LI Shi-yu1，MU Nan1，2，YUAN Xiao-chu1，GUO Ya-nan1，3，YU Hai-ling1，ZHANG Yong-xia4，WANG Fa-guo1

(1.SouthChinaBotanicalGarden，ChineseAcademyofSciences，Guangzhou510650，Guangdong，China；2.GuangdongShenzhouMagnoliaLandscapeArchitectureCo.LTD，Guangzhou510642，Guangdong，China；3.ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering，Guangzhou510225，Guangdong，China； 4.CollegeofLifeScience，ShenzhenKeyLaboratoryofMicrobialGeneticEngineering，ShenzhenUniversity，Shenzhen518060，Guangdong，China)

One-year-old leaves of 5 species of ornamental trees were used to determine conductivity under different artificial simulated high and low temperature treatment.They wereRhaphiolepisindica，Pygeumtopengii，Photiniaprunifolia，Syzygiumodoratum，S.acuminatissimum.The high and low semi-lethal temperature (LT50) were calculated by using conductance method with Logistic Equation.The results showed that the relative conductivity were increased as temperature raised during high temperature treatment and as temperature decreased during low temperature treatment.The thermo tolerance of the tested species was listed asSyzygiumodoratum>Rhaphiolepisindica>Syzygiumacuminatissimum>Photiniaprunifolia>Pygeumtopengii.The semi-lethal temperature ranged from 42.81 to 48.66 ℃.And the cold tolerance of them was listed asPygeumtopengii>Rhaphiolepisindica>Syzygiumacuminatissimum>Photiniaprunifolia>Syzygiumodoratum.The semi-lethal temperature ranged from -8.54 to -6.07 ℃.All the five species were found to have high heat and cold tolerance for over summering and over wintering，and were applied reasonably to the conservation-minded landscape construction in Guangzhou.

ornamental trees；thermo tolerance；cold tolerance；electric conductivity；logistic equation

2015-03-10；

2015-04-27

广州市科技计划项目(2012J2200060)；深圳市绿化管理处(珍稀名贵树种种质资源库建设与繁育示范研究项目，OTC1018212)；深圳市城管局科研项目(201514)

李仕裕(1988—)，女，广西贵港人，中国科学院华南植物园硕士，从事园林植物研究。E-mail：sunshinelishiyu@126.com。

王发国，中国科学院华南植物园副研究员，从事蕨类植物及园林植物研究。E-mail：wangfg@scib.ac.cn。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.007

S685；S718.43

A

1002-7351(2016)01-0035-04