低溫對美國紅楓指標的影響

發(fā)布時(shí)間：2015/10/28

低溫對美國紅楓指標的影響 發(fā)布時(shí)間：2015-10-28 瀏覽次數：0 返回列表 低溫對美國紅楓指標的影響以美國紅楓1年生休眠枝條為試材，研究了冷凍處理條件下枝條內細胞超氧化物歧化酶(SOD)活性，丙二醛(MDA)、以及枝條相對電導率的變化。結果表明：隨著(zhù)處理溫度降低，美國紅楓枝條內SOD酶活性呈現先升高后下降的趨勢；MDA含量隨溫度降低逐漸升高；相對電導率隨處理溫度降低呈“S”形上升。美國紅楓枝條的低溫半致死溫度(LT50)為－35℃，美國紅楓可以在沈陽(yáng)露地越冬。 紅花槭（Acer rubrum），別名為：美國紅楓、北方紅楓、北美紅楓、沼澤楓等，屬槭樹(shù)科槭樹(shù)屬。美國紅楓是美國*受歡迎的綠化樹(shù)種之一，被廣泛用于公園、小區、街道等綠化美化場(chǎng)所，既可做庭院樹(shù)又可做行道樹(shù)，深受人們的喜愛(ài)。 我國華北至華東地區有栽培。近年來(lái)彩葉樹(shù)種以其多種色彩，*大地豐富了城市綠化的景觀(guān)層次，正成為目前綠化樹(shù)種的新寵。美國紅楓正是彩葉樹(shù)種的典型代表，具有很高的園林價(jià)值，在國內迅速發(fā)展，已在其層積育苗[1、2]、組織培養[3、4]、栽培基質(zhì)[1、5]與苗期肥料方面[6]進(jìn)行了研究。筆者以美國紅楓為試材，采用人工冷凍的方法，探討低溫脅迫對其抗寒生理指標的影響，以期為美國紅楓抗寒栽培措施的制定提供理論依據，為美國紅楓苗木繁育和推廣應用奠定基礎。 1 材料與方法 1.1 試驗材料與處理 試驗于2010年12月下旬～2011年1月上旬在沈陽(yáng)市園林科學(xué)研究院進(jìn)行。供試材料為美國紅楓當年生休眠枝條，均采自于沈陽(yáng)市園林科學(xué)研究院樹(shù)木標本公園內。采集長(cháng)勢一致的枝條，用自來(lái)水洗凈，去離子水沖洗4～5次后用濾紙吸干水分，剪成15cm長(cháng)的枝段，兩端封蠟后裝入聚乙烯膜中進(jìn)行冷凍處理。處理溫度分別設置為-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、－35℃，每個(gè)溫度處理24h，以五角楓枝條為對照。每個(gè)處理選取枝條9段，3次重復。 1.2 抗寒性生理指標測定 （1）超氧化物歧化酶（SOD）活性測定：采用NBT光還原法； （2）丙二醛（MDA）含量測定：采用TBA法。 1.3 細胞膜透性測定及半致死溫度計算 細胞膜透性測定：采用電導法。半致死溫度計算：按Rajashrekar 等的方法將相對電導率擬合Logistic曲線(xiàn)方程： y=k/(1+ae-bt) …………………………………（1） 式（1）中：y 為相對電導率；t 為溫度梯度；k 為*限相對電導率，為*；a 和b 為待定系數。對式（1）求二階導數，并令其為0，得公式（2）：t=lna/b …………………………………………（2） 式（2）為相對電導率隨溫度下降而增加*快時(shí)的溫度，即LT50(或組織崩潰點(diǎn))。依據式（1）和（2）計算低溫半致死溫度LT50。 2 結果與分析 2.1 低溫脅迫下美國紅楓、五角楓枝條內SOD酶活性的變化 由圖1 可知，美國紅楓枝條內SOD酶活性隨著(zhù)脅迫溫度的降低表現為先升高后降低的趨勢，SOD酶活性在-30℃時(shí)活性*高。五角楓枝條內SOD酶活性隨著(zhù)溫度的降低而上升，沒(méi)有下降的趨勢。 美國紅楓、五角楓不同溫度處理SOD值的變化 圖1 美國紅楓、五角楓不同溫度處理SOD值的變化 2.2 低溫脅迫下美國紅楓枝條MDA含量的變化 美國紅楓、五角楓不同溫度處理MDA值的變化 圖2 美國紅楓、五角楓不同溫度處理MDA值的變化 如圖2 所示，美國紅楓、五角楓各處理下枝條MDA總體含量均隨處理溫度的降低表現出升高的變化趨勢；美國紅楓枝條內MDA含量在－35℃達到*高為17.98nmol/g；五角楓的*高值為12.27nmol/g。 2.3 低溫脅迫下美國紅楓枝條細胞膜透性變化 美國紅楓、五角楓不同溫度處理相對電導率的變化 圖3 美國紅楓、五角楓不同溫度處理相對電導率的變化 低溫脅迫下相對電導率的變化如圖3 所示。在低溫脅迫下，美國紅楓枝條細胞膜透性變化隨著(zhù)脅迫溫度的降低而增大；美國紅楓枝條相對電導率在-20℃～-30℃時(shí)變化不大，在-30℃～-35℃迅速增加，達到53.16%,說(shuō)明枝條細胞膜已受到嚴重損傷；五角楓相對電導率變化不明顯，在-35℃時(shí)，相對電導率沒(méi)達到50%。以電解質(zhì)滲透率達50%時(shí)的溫度作為半致死溫度(LT50)是國內外確定半致死溫度的簡(jiǎn)捷方法。為進(jìn)一步準確判斷美國紅楓枝條半致死溫度，利用相對電導率結合logistic方程對各枝條的重要溫度點(diǎn)進(jìn)行了擬合。由表1可知，美國紅楓枝條LT50分別為-34.88℃，相對電導率相關(guān)系數在0.95以上，說(shuō)明采用相對電導率擬合logistic 曲線(xiàn)方程來(lái)描述人工冷凍處理后枝條傷害過(guò)程效果較好。 表1 低溫處理后枝條相對電導率logistic方程參數和重要溫度點(diǎn) 低溫處理后枝條相對電導率logistic方程參數和重要溫度點(diǎn) 3 結果與討論 SOD被稱(chēng)為植物細胞防御系統的保護酶，研究表明保護酶在植物體內的濃度和活性的高低與植物的抗寒性強弱有密切的關(guān)系。本試驗中，低溫脅迫前期，SOD活性增強，反映美國紅楓枝條在前期降溫過(guò)程中出現了應激反應，美國紅楓枝條通過(guò)調節SOD活性來(lái)增強自身的抗寒性，這可能是美國紅楓對低溫脅迫主動(dòng)適應的方式之一。隨脅迫溫度降低，SOD活性下降，其自身調節能力減弱，清除自由基的能力下降，從而導致低溫脅迫傷害，細胞膜保護酶系統已經(jīng)受到了損傷。當植物處于逆境脅迫下時(shí)，細胞內產(chǎn)生大量的自由基，誘發(fā)或加劇細胞膜脂過(guò)氧化，進(jìn)一步導致細胞膜破壞。 MDA作為膜脂過(guò)氧化*終產(chǎn)物，是反映細胞膜傷害程度的一個(gè)重要指標。本試驗中，隨著(zhù)低溫脅迫溫度的降低，美國紅楓枝條內MDA含量升高，這是美國紅楓受到低溫脅迫后細胞膜受到傷害的表現；MDA是自由基引導的膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物,其含量與SOD酶活性的高低密切相關(guān)，本試驗中,在-20℃-35℃區間,美國紅楓MDA含量比五角楓偏高,說(shuō)明美國紅楓在低溫脅迫下,受傷害程度較五角楓稍大。 相對電導率是反映植物組織受凍后細胞原生質(zhì)膜透性大小的重要指標,以相對電導率來(lái)表示植物在低溫傷害下細胞質(zhì)膜透性變化是鑒定植物抗寒性較常用的方法,已被廣泛應用。低溫對膜的傷害主要表現在膜透性的改變，導致細胞內物質(zhì)大量向外滲透。通過(guò)測定外滲液電導值的變化，可反映所測材料的細胞膜傷害程度。本試驗中相對電導率隨溫度降低呈現“S”形上升趨勢，美國紅楓枝條相對電導率在-35℃時(shí)超過(guò)50%，表明其低溫半致死溫度約為-35℃，這與利用logistic 方程計推算的半致死溫度-34.88℃基本吻合。 通過(guò)對美國紅楓和五角楓的幾種生理指標的研究可以初步得出, 美國紅楓可以抵抗-35℃的低溫，其抗寒能力雖然不及五角楓 ，但可以在沈陽(yáng)露地越冬。美國紅楓的抗寒能力較五角楓弱，但其具體的抗寒表現,還與降溫幅度、低溫持續時(shí)間和樹(shù)體發(fā)育狀況等有關(guān),有待于進(jìn)一步的深入研究。