低温处理对紫丁香幼苗生理特性的影响

徐立科

（甘肃省子午岭林业管理局合水分局北川林场，甘肃 庆阳745403）

紫丁香（Syringa oblata）是木犀科丁香属落叶灌木或小乔木，花淡紫色、紫红色或蓝色，是集绿化、美化、香化于一体的优选绿化植物，其适用于庭院栽培。春季盛开时，硕大而艳丽的花序布满全株，芳香四溢。紫丁香在我国已有1 000多年的栽培历史，在黑龙江、吉林、辽宁、陕西、山西、甘肃、青海、四川、内蒙古等地广泛分布[1]。

近年来，随着全球气候变暖，极端性的低温冷害时常发生。我国阶段性和局地性的冷害较为严重，部分地区冷害发生强度和持续时间显著增加，造成不同程度的冷害[2]；同时，低温也成为植物区域性分布的重要限制因素，轻度的低温胁迫通常影响植株茎叶发生变化，影响生物量积累，严重的低温则会破坏植物正常的新陈代谢甚至导致植株死亡[3]。研究表明，植物遭低温胁迫时，会对细胞膜的透性、保护酶活性及渗透调节物质产生影响[4]。植物在面对低温时，在植物体内会发生生理生化反应来应对外界环境对植株的伤害，通常可通过测定植株相应生理生化指标来判断其对低温的抵抗能力[5]。王摇宁等[6]研究表明，不同低温条件下，两种樟树叶片内、超氧化物歧化酶活性（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量和相对电导率均随胁迫时间的延长呈持续增加的趋势。阳妮等[7]研究表明，随着低温胁迫时间的延长，3个柑橘品种幼苗叶片的可溶性糖含量、丙二醛含量、相对电导率和过氧化物酶活性整体表现为升高趋势。然而，有关低温对紫丁香幼苗生理特性影响的研究尚未见有报道。本试验以紫丁香幼苗为研究材料，研究低温胁迫下紫丁香生理生化指标的变化特征，为紫丁香抗寒栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2019年6月，选取颗粒饱满的紫丁香种子，放置于湿度为60%的河沙中，在恒温箱中25℃催芽，培养室光照16 h；种子发芽后在小盆中播种，花盆直径12.5 cm、深8.6 cm，每盆2株幼苗。

1.2 试验方法

选取长势一致的紫丁香盆栽幼苗，在人工气候培养箱中进行处理，设置3个温度水平，分别为T1（0℃），T2（5℃）和T3（10℃），每个温度水平设置3个处理，时间分别为D1（1 d）、D2（2 d）和D3（3 d），以室内常温（25℃）为对照（CK），各处理重复3次，所有处理在第5天取样，进行指标测定。

1.3 项目测定

可溶性糖含量采用蒽酮法[8]；可溶性蛋白测定采用考马斯亮蓝-G250法[8]；相对电导率采用电导率仪测定[8]，用伤害率（%）表示；超氧化物岐化酶活性（SOD）、过氧化物酶（POD）活性和过氧化氢酶（CAT）活性的测定参考李合生[8]的方法。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS24.0进行数据整理、分析，Duncan’s法进行显著性检验。

2 结果分析

2.1 低温处理对紫丁香幼苗可溶性糖含量的影响

由图1可知，低温处理对紫丁香幼苗可溶性糖含量有显著影响。在相同温度处理下，随处理时间的增加，呈逐渐上升的变化趋势，T1D1、T1D2和T1D3分别比CK高出36.12%、66.91%和110.10%；T2D1、T2D2和T2D3分别比CK高出54.76%、111.90%和141.38%；T3D2和T3D3显著高于CK，分别高出43.60%和85.47%。在相同时间处理下，随处理温度的升高，紫丁香幼苗可溶性糖呈先上升后下降的变化趋势。

图1 低温处理对紫丁香幼苗可溶性糖含量的影响

2.2 低温处理对紫丁香幼苗可溶性蛋白含量的影响

由图2可知，低温处理对紫丁香幼苗可溶性蛋白含量有显著影响。在相同温度处理下，随低温处理时间的增加，可溶性蛋白含量呈逐渐增加的变化趋势。T1处理下，各处理间差异均显著，且显著高于CK，T1D1、T1D2和T1D3分 别 比CK高 出21.48%、36.49%和58.02%；T2处理下，各处理间差异均显著，均显著高于CK，T2D1、T2D2和T2D3分别比CK高出29.84%、45.82%和65.10%；T3处理下，T3D1和CK没有显著差异，T3D2和T3D3显著高于CK，分别高出13.67%和29.71%。在相同处理时间下，随处理温度的升高，紫丁香幼苗可溶性蛋白含量呈先上升后下降的变化趋势。

图2 低温处理对紫丁香幼苗可溶性蛋白含量的影响

2.3 低温处理对紫丁香幼苗伤害率的影响

伤害率反映了植物遭受胁迫的程度。由图3可知，不同温度和低温时间对紫丁香幼苗伤害率的影响不同；在相同温度处理下，随低温处理时间的增加，伤害率呈逐渐增加的变化趋势。T1处理下，各处理间差异均显著，且显著高于CK，T1D1、T1D2和T1D3分别比CK高出25.44%、56.15%和90.17%；T2处理下，各处理间差异均显著，均显著高于CK，T2D1、T2D2和T2D3分别比CK高出11.50%、27.03%和49.54%；T3处理下，T3D1和CK没有显著差异，T3D2和T3D3显著高于CK，分别高出13.89%和22.48%。在相同处理时间下，随处理温度的升高，紫丁香幼苗伤害率呈逐渐下降的变化趋势。

图3 低温处理对紫丁香幼苗伤害率的影响

2.4 低温处理对紫丁香幼苗SOD活性的影响

由图4可知，低温和处理时间对SOD活性有显著影响。T1处理下，各处理均显著高于CK，T1D1、T1D2和T1D3分别比CK高出18.66%、21.97%和15.89%，随处理时间的增加，SOD活性呈先上升后下降的变化趋势，T1D2和T1D3差异显著；T2处理下，各处理均显著高于CK，T2D1、T2D2和T2D3分别比CK高出14.35%、16.46%和20.25%，随处理时间的增加，SOD活性呈逐渐上升变化趋势，T2D1和T2D3差异显著；T3处理下，各处理和CK没有显著差异。在D1和D3处理下，随温度的升高呈逐渐下降的变化趋势，在D2处理下，随温度的升高呈先上升后下降的变化趋势。

图4 低温处理对紫丁香幼苗SOD活性的影响

2.5 低温处理对紫丁香幼苗POD活性的影响

由图5可知，T1处理下，各处理POD活性表现从大到小的顺序为T1D2、T1D1、T1D3，各处理间差异均显著，且均高于CK，分别比CK高出3.96%、6.16%和2.14%；T2处理下，随处理时间的增加呈逐渐上升的变化趋势，处理间差异均显著，各处理均显著高于CK，T2D1、T2D2和T2D3分别比CK高出6.31%、10.30%和13.07%；T3处理下，随处理时间的增加呈逐渐上升的变化趋势，处理间差异均显著，T3D1处理和CK没有显著差 异，T3D2、T3D3分别 比CK高 出3.35%、6.38%。在同一时间处理下，随处理温度的升高呈先上升后下降的变化趋势。

图5 低温处理对紫丁香幼苗POD活性的影响

2.6 低温处理对紫丁香幼苗CAT活性的影响

由图6可知，T1处理下，紫丁香幼苗CAT活性随处理时间的增加呈逐渐上升的变化趋势，T1D1、T1D2和T1D3处理均显著高于CK，分别高出15.11%、21.33%和25.33%，T1D2和T1D3差异不显著；T2处理下，CAT活性随处理时间的增加呈先上升后下降的变化趋势，T2D1、T2D2和T2D3处理均显著高于CK，分别高出15.56%、19.11%和8.44%，T2D1和T2D2处理间没有显著差异；T3处理下，变化趋势和T1处理相似，T3D1处理和CK差异不显著，T3D2和T3D3显著高于CK，分别高出7.56%和12.44%，T3D1、T3D2和T3D3处理间差异显著。D1和D2处理下，随处理温度的增加CAT活性呈逐渐降低的变化趋势，在D3处理下，随温度的增加呈先下降后上升的变化趋势。

图6 低温处理对紫丁香幼苗CAT活性的影响

3 讨论

低温影响植物的生长发育，已成为世界上最为严重的灾害之一[9]。植物在受到低温胁迫时，通常会迅速启动抵御低温的生理机制，诱导渗透调节基因表达，调控相关的代谢途径，以减轻胁迫的伤害。大量研究表明，可溶性糖和可溶性蛋白作为植物主要的渗透调节物质，在植物遇到低温胁迫时，会逐渐积累，在细胞液中其浓度不断上升，降低渗透势，从而提高植物抗寒性[10]。本研究结果表明，在相同温度处理下，紫丁香幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量随处理时间的增加，呈逐渐上升的变化趋势；在相同处理时间下，随处理温度的升高，呈先上升后下降的变化趋势。说明低温影响紫丁香幼苗细胞物质代谢，从而提高渗透调节物质含量。

研究表明，低温胁迫会破坏细胞膜的完整性，导致细胞内电解液发生泄露。在低温胁迫下，抗寒能力越强，植物细胞膜的透性就越大，相对电导率就越高[11]。沈航等[12]研究表明，温度越低，水稻幼苗受害越大。本研究结果表明，温度越低，紫丁香幼苗伤害率越高，和前人研究结果一致。随低温持续时间的增加，伤害率呈逐渐增加的变化趋势，表明低温胁迫对紫丁香幼苗膜结构和稳定性产生一定的影响，且胁迫时间越长，细胞膜的受损程度变大。

低温胁迫会造成植物的氧化损伤，破坏植物的膜系统，造成膜脂过氧化现象，引发过氧化氢（H2O2）超氧阴离子（O2-）的产生[13]，自由基的产生，破坏膜系统，导致细胞代谢出现异常，对机体造成伤害，从而破坏质膜，最终可能导致细胞死亡[14]。为维持植物的正常生长，植物细胞内SOD、POD、CAT等保护酶会启动，酶活性提高，能够有效地清除植物细胞内积累的活性氧[15]。本研究结果表明，SOD和POD活性在0℃处理下，随处理时间增加先上升后下降，在5℃和10℃处理下，随处理时间增加逐渐升高。说明，长时间的低温会导致保护酶活性降低，原因可能是由于受胁迫程度增加，保护酶系统清除自由基受到限制[16]。

本研究中，可溶性糖、可溶性蛋白含量、伤害率和保护酶活性在低温处理下显著升高，因此，在低温环境下，增加保护酶活性和渗透调节物质是提高紫丁香抗寒性的重要措施。本研究仅是基于植物生理水平对紫丁香幼苗进行了耐寒性探讨，后续会结合不同生长阶段植株生长性状的差异进行综合探讨与研究。