钙、钾离子对香花槐幼苗抗寒性的影响*

陶双勇 王庆斌 邹威 杜人杰

（牡丹江林业科学研究所，黑龙江牡丹江157009）

钙、钾离子对香花槐幼苗抗寒性的影响*

陶双勇 王庆斌 邹威 杜人杰

（牡丹江林业科学研究所，黑龙江牡丹江157009）

以香花槐根插小苗为试验对象，试验不同浓度钙、钾离子对幼苗抗寒性影响的结果表明：高浓度的Ca2+、K+处理能够在一定程度上降低香花槐幼苗叶片的相对电导率和丙二醛含量，提高可溶性糖含量，有利于提高香花槐幼苗的抗寒性。

香花槐；钙钾离子；抗寒性

香花槐(Robinia ambigua idahoensis)属蝶形花科落叶乔木，原产西班牙，是近年来我国引进的园林绿化名贵香花树种，具有很高的观赏价值、环保价值和经济价值。经多年的引种驯化，目前香花槐在我国的栽培范围最北到达吉林省图们市。2014年，牡丹江林科所从吉林省集安市引入香花槐开展引种驯化试验，对其生物学、生态学特性及光合特性进行了系统研究的结果表明：香花槐在牡丹江地区第一积温带及特殊立地条件下（如东宁、牡丹江市区）可以自然越冬，有轻微冻梢（冻梢长度低于树高的8%），能正常生长并开花；在其余区试点香花槐冻干率100%。

大量植物抗寒机理研究结果表明：Ca2+、K+对细胞膜结构有稳定作用，能够使细胞膜维持稳定的渗透性和生理活性；另一方面，Ca2+作为第二信使参与低温胁迫下的信号转导，提高细胞内抗氧化酶活性和内源抗氧化剂水平，从而提高植物的抗寒能力。本文以香花槐当年生根插小苗为试验对象，采用室内沙培的方式，在标准水培溶液的基础上，分别添加150%、200%及250%的Ca2+、K+，冷冻处理后测量叶片膜透性、丙二醛及可溶性糖含量，探讨Ca2+、K+对香花槐幼苗抗寒性的影响，为香花槐的抗寒育种及防寒技术措施的制定提供科学依据。

1 试验材料

小苗培育5月初，树液流动前采集香花槐侧根，苗木窖沙藏处理。5月下旬剪穗，插穗长7 cm，粗度0.4 cm以上，大地起垄覆膜后扦插，扦插成活率95%。6月下旬，小苗高30 cm时，移入室内进行沙培。

标准液的配制大量元素KNO30.51g/L、Ca(NO3)20.82 g/L、MgSO4.7H2O 0.49 g/L、KHPO40.136 g/L；铁盐Na2-EDTA 37.3 mg/L、FeSO4.7H2O 27.8 mg/L；微量元素H3BO32.86 mg/L、CuSO4.5H2O 0.08 mg/L、ZnSO4.7H2O0.22mg/L、MnSO4.4H2O 2.13 mg/L、H2MoO40.09 mg/L、Na2MoO4.2H2O 0.25 mg/L。分别配制母液，冰箱冷藏待用。

2 试验方法

小苗移栽成活后，分别配制Ca2+、K+质量分数为标准液150%、200%及250%的营养液，每天每盆浇100 mL，每处理3次重复。处理3个月后，分别取成熟叶片置于培养皿中，放入-10℃低温冰柜冷冻10 h后，测量叶片的膜透性、丙二醛及可溶性糖含量，以标准液处理叶片的测量值为对照。

2.1 膜透性的检测

质膜的相对透性可以用浸透液的相对电导率来表示，称取鲜叶1g,冷冻处理后，室温条件下放置10 min，用直径为1 cm的打孔器打10片圆片,放入加有20 mL蒸馏水的小烧杯中浸透24 hr，测定初始电导值,记为a。然后煮沸10 min,再测其电导值,为终电导值，记为b。相对电导率=a/b×100

2.2 丙二醛含量的测定

取新鲜或冷冻处理后的叶片0.1 g,加入2 mL 10%三氯乙酸和少量石英砂研磨至匀浆，再加8 mL 10%三氯乙酸进一步研磨，匀浆在4 000 r/min离心10 min，吸取上清液2 mL，加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸，沸水浴15min，迅速冷却后再次离心10min，取上清液测定532、600和450 nm波长下的吸光度值，根据公式

计算单位鲜重组织中的MDA含量，其中：A为吸光度值，V为提取液体积，W为植物组织鲜重，y为MDA含量（u mol/g）。

2.3 可溶性糖含量的测定

采用蒽酮法测量叶片可溶性糖含量，标准曲线的制作参照《植物生理生化实验技术与原理》进行；可溶性糖的提取：取0.1 g叶片研磨至匀浆，放入具塞试管中并加入20 mL蒸馏水，沸水浴30 min,冷却后过滤入50 mL容量瓶，定容后取样1 mL，加1 mL水、5 mL蒽酮试剂，沸水浴10 min，在620 nm波长条件下比色，可溶性糖含量=C·V·n(106a·W) ×100，其中：C为标准方程求得的糖量（ug），a为吸取样品液的体积（mL），V为提取液量，n为稀释倍数，W为植物组织鲜重（g）。

3 结果与分析

3.1 Ca2+、K+对细胞膜透性的影响

逆境导致植物细胞膜损伤的机理有多种假说，但众多研究结果表明，当植物组织受干旱或极限温度影响时，原生质体的结构先发生变化，出现孔道龟裂，膜透性增大，细胞内含物将有不同程度的外渗，使外渗液的电导率增大。所以，膜透性的增加是植物受低温伤害的主要特征，可以作为反应植物抗寒力强弱的重要指标，而电导率与膜透性的大小呈正相关，透性变化越大，表示受伤越重、抗性越弱。

表1 Ca2+、K+处理对香花槐叶片相对电导率的影响%

从表1可以看出，冷冻处理后各处理的电导率均有不同程度的升高，说明冷冻后细胞膜的透性增大，膜内电解质出现了不同程度的外渗。不同浓度处理结果表明，叶片的相对电导率随着K+浓度的升高有降低的趋势，而Ca2+处理的相对电导率先升高后降低，说明Ca2+、K+对细胞膜结构有一定的稳定作用，能够使细胞膜维持稳定的渗透性和生理活性。实验初步认为:高浓度的Ca2+、K+可以使冷冻处理后叶片的相对电导率降低，一定程度上提高幼苗的耐寒性。

3.2 Ca2+、K+对丙二醛（MDA）含量的影响

植物受到冷冻伤害时，其最终分解产物丙二醛释放出来后，可以与蛋白质、核酸反应，改变这些大分子的结构，或使其产生交联反应，从而丧失功能，同时使纤维素分子间的桥键松弛或抑制蛋白质的合成，从而对膜及细胞造成一定的伤害，因此叶片中丙二醛（MDA）的含量可以反应出植物受到冷冻伤害的程度。

表2 Ca2+、K+处理对香花槐叶片丙二醛（MDA）含量的影响μmol/g

从表2可以看出，冷冻处理前各处理叶片丙二醛（MDA）含量变化不大，稳定在(0.001 9± 0.000 2)μmol/g。冷冻处理后膜脂发生过氧化作用，丙二醛含量出现不同程度的增加，就不同处理的实验结果来看，对照的叶片冷冻处理后，丙二醛含量增加的最大，达0.035 5μmol/g。随着Ca2+、K+浓度的增加，丙二醛含量的增加量有下降的趋势，方差分析结果表明，K+(250%)和Ca2+(250%)两个处理叶片的丙二醛（MDA）含量无显著差异。说明细胞体内Ca2+、K+水平的提高可以在一定程度上提高细胞内抗氧化酶活性和内源抗氧化剂水平，延缓膜脂过氧化作用的发生，从而提高植物的抗寒能力。

3.3 Ca2+、K+对可溶性糖含量的影响

通过调节组织渗透势，增加细胞的保水能力和非结冰水含量，通过提高细胞液的浓度降低细胞质的冰点，是可溶性糖的抗寒作用机理。在抗寒锻炼过程中，植物组织中的可溶性糖含量呈上升趋势，在极端低温时达到最高水平，随温度进一步下降，可溶性糖含量也逐步下降。因此，可溶性糖含量的增加是植物体在抗寒锻炼中溶质浓度变化的主要因素，它的含量与植物的抗寒性密切相关。

表3 Ca2+、K+处理对香花槐叶片可溶性糖含量的影响%

从表3可以看出，冷冻后各处理的叶片可溶性糖含量均有所提高；不同浓度Ca2+、K+处理对香花槐叶片可溶性糖含量的影响无明显规律性；与对照相比较，各处理能够不同程度的增加鲜叶和冷冻叶片的可溶性糖含量，其中K+(150%)处理下含量最大，分别达2.071%和2.578%。

4 结论

4.1 香花槐是名贵的香花绿化树种，具有较高的观赏性，而本地区寒冷的气候条件制约了其产业化发展。试验表明，高浓度的Ca2+、K+处理能够在一定程度上降低香花槐幼苗叶片的相对电导率和丙二醛含量，提高可溶性糖含量，这有利于提高香花槐幼苗的抗寒性，拓宽香花槐在本地区的适栽范围。

4.2 植物的抗寒性是微效多基因控制的数量性状，具有复杂、微观属性，实验从最基本、最简单的方面入手，对香花槐的抗寒育种进行了初步的尝试，实验结果与目前有关的植物抗寒性机理研究结论相符，可以为本地区香花槐引种栽培措施的制定提供参考。

［1］王晶英，敖红，张杰，等.植物生理生化实验技术与原理［M］.哈尔滨：东北林业大学出版社，2003.

［2］徐呈祥.提高植物抗寒性的机理研究进展［J］.生态学报, 2012,32(24):7966-7980.

［3］杨金英.K+和Ca+及生长调节剂增强水曲柳、紫椴幼苗抗寒性机制的研究［D］.哈尔滨：东北林业大学，2002.

第1作者简介：陶双勇（1980-），男，高级工程师，主要从事林木遗传育种方面研究。

Effect of Calcium and Potassium Ions on the Cold Resistance of Robinia ambigua idahoensis Seedlings

TAO Shuangyong
（Mudanjiang Forestry Science Institute of Heilongjiang Province,Mudanjiang157009）

This paper studied the effects of different calcium and potassium ions concentrations on the cold resistance of seedlings,used the root ofR.ambigua idahoensisas the experimental object.The results showed that the high concentration of Ca2+,K+treatment can reduce the relative conductivity and MDA content ofR.ambigua idahoensisseedlings to a certain extent,improve the content of soluble sugar,which was beneficial to improve the cold resistance ofR.ambigua idahoensisseedlings.The experimental results can be formulated as cultivation measures to provide reference forR.ambigua idahoensisin local district.

Robinia ambigua idahoensis;Calcium ions;Potassium ions;Cold resistance

S 792.26,S 722.3

A

1001-9499（2017）01-0012-03

2016-11-20

（责任编辑：张亚楠）

*2016年省财政项目