低温胁迫对淡竹2个抗寒性生理指标的影响
摘 要:选择13个区域的淡竹叶片为试材,分别在0、-5、-10、-15、-20、-25℃下进行低温胁迫处理,测定其电导率和脯氨酸含量的变化,电导率结合Logistic方程计算出淡竹的半致死温度。通过脯氨酸含量分析和半致死温度的计算,综合分析不同区域淡竹抗寒性的生理生化指标,推测其抗寒性强弱:来源于烟台林科院、烟台昆嵛山、潍坊的淡竹抗寒性较强,来源于日照、沂源、东营、济南、临沂、胶南、泰安的淡竹抗寒性中等,来自浙江、江西、江苏的淡竹抗寒性最弱。
关键词:淡竹;抗寒性;相对电导率;Logistic 方程;半致死温度;脯氨酸
中图分类号:S795.701 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2014)11-0039-04
淡竹(Phyllostachys glauca McCl.) 又名乌竹、粉绿竹、花皮淡竹,属禾本科刚竹属植物,生长快,丰产性好,适应性强,是我国南方主要的优良绿化树种。淡竹集材用、食用、观赏、药用等众多用途于一体,是一种非常优良的中型笋材两用竹种。淡竹四季常绿,也是美化环境、调节气候、保持水土、改良生态环境的优良树种。由于淡竹良好的经济价值和生态环境效益,近年来山东省多次引种栽培。目前,山东省淡竹主要分布在沿海温暖湿润地区,现有淡竹林面积约1 300 hm2,约占全省竹林总面积80%以上,但由于缺乏系统研究和推广,淡竹在山东省还没有形成像浙江、江西等地一样的规模性效益、创造出应有的经济生态价值。影响淡竹生长的主要因素是温度和湿度,其中低温是影响我国北方地区竹类植物在园林绿化中得不到广泛推广的最重要的因子。为扩大淡竹的适宜种植范围,在人工调控温度条件下,研究了低温胁迫对其生理指标的影响。
植物抗寒性评价大多数集中在细胞膜和生理活性物质的研究。膜系统是植物受低温伤害和抵抗低温伤害的关键结构,抗寒性弱的植物,细胞膜透性增大程度较快。这种变化大多出现在形态变化之前,因而质膜的透性变化可显示细胞膜结构和功能的受损程度。用电导仪测定细胞外渗液电导率即相对电导率变化,是用来反映细胞膜伤害程度和大小的一个重要指标。目前,采用电导法结合Logistic 方程在植物抗寒性研究中的报道较多[1]。徐传保等[2]采用电导法测定了竹子的抗寒性,与实际观测基本一致。脯氨酸的含量也是用来反映抗寒性的主要指标,Delauney等[3]认为,脯氨酸在植物抗寒中作为渗透调节物质起作用;Rajendrakumar等[4]研究发现,脯氨酸在植物的抗寒作用中主要保护蛋白质,维持其最基本的生理功能;Anjum等[5]认为,脯氨酸在低温条件下主要作为活性氧清除剂,保护细胞膜不受破坏;还有研究认为,脯氨酸作为能源物质在抵御寒冷胁迫中发挥作用[6]。本试验研究了低温胁迫对淡竹叶片电解质外渗率和脯氨酸含量的影响,探讨淡竹耐寒性的生理机制,提出其忍受的临界低温,旨在为淡竹的抗寒性筛选、育种、栽培和引种推广提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试淡竹来源于日照、沂源、东营、济南、潍坊、临沂、胶南、泰安、烟台昆嵛山、江西、浙江、江苏及烟台林业科学研究院,栽植在山东省林业科学研究院济南试验苗圃竹子引种基地。该地位于北纬36°02′~37°31′,东经116°11′~117°44′,四季分明,气候温和,年平均气温为14.9℃,极端最低气温-22.5℃,年降水量665.7 mm。试验地土壤为褐土,pH 7.1,中等偏下肥力水平。
1.2 试验方法
1.2.1 低温处理 参照徐传保等[2] 的方法。于2013年12月3日上午8∶ 00~9∶ 00 分别在健壮植株中部枝条取叶,叶片采后用湿纱布包裹,带回实验室。用自来水冲洗后,再用蒸馏水冲洗4~5次然后用吸水纸吸干水分。将每个材料的叶片分成6份,其中一份为对照,其余每份置于超低温调控冰箱进行低温处理,处理温度梯度为 0、-5、-10、-15、-20、-25℃, 降温速度为5℃/h,到达设定的目的温度时维持12 h。处理后的样品置于4℃冰箱解冻12 h 后测定各项指标。
1.2.2 相对电导率的测定 将待测叶片除去中脉,剪成3 mm×3 mm 的小片,将不同的叶片充分混合后,称取0.2 g,倒入试管中,再加20 mL双蒸馏水,用盖子盖紧,在20~30℃ 条件下振荡1 h,用电导仪测定初电导值(S1 )。再将各样品置沸水中煮沸10 min, 取出冷却,在室温下平衡10 min,摇匀, 测其终电导值(S2 ), 以不加叶片的双蒸馏水作空白测定(S0)。每个处理重复3 次,取平均值。 根据L(%)= (S1-S0)/(S2-S0 ) ×100 , 计算相对电导率。
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