连香树雌雄株叶片形态及生理生化指标比较1)

陶应时 廖咏梅 黎云祥 王碧霞 廖兴利 叶兴东 陈劲松

(西华师范大学，南充，637009) (中国科学院成都生物研究所)

连香树(Cercidiphyllumjaponicum)，隶属于连香树科(Cercidiphyllaceae)连香树属(CercidiphyllumSieb.et Zucc.)，是第三纪孑遗落叶乔木，雌雄异株，为东亚植物区系中的特有植物品种，是我国二级重点保护植物。自四川西部向东达安徽、浙江，向北到山西中条山海拔400～2 700 m温暖带及亚热带山区均有零星分布［1］。连香树是优良的用材和观赏树种，也是重要的中药材和香料工业植物，具有重要的科研价值和经济价值［2］。目前，国内外已对连香树开展了种子萌发［3］、系统分类［4-5］、化学成分［6-7］、人工育苗技术［8-9］、传粉授精［10］、群落与环境的关系［11］、遗传多样性和遗传分化［12］等多方面的研究，目前，缺乏该物种雌雄株间形态特征和生理特性差异的相关研究。文中研究了四川省凉山彝族自治州甘洛县马鞍山自然保护区连香树雌雄株叶片形态特征和生理特性差异，为深刻认识和了解连香树雌雄株间差异的内在机制奠定理论基础，对揭示其濒危原因及制定保护措施具有重要的现实意义。

1 研究地概况

马鞍山自然保护区位于四川省凉山彝族自治州甘洛县东南部，总面积达28 206 hm2。区内森林植物达180科447属1 500余种，栖息着包括国宝大熊猫在内的300多种野生动物，是生物多样性关键区域。马鞍山属于中亚热带气候，年均气温16.2℃，年均日照1 661 h，年均降水量880 mm，全年无霜期约为326 d，适合多种植物生长和分布。连香树在该区海拔1 750～2 500 m的向阳山谷，沟旁低湿地区或杂木林中均有分布。

2 材料与方法

取样时，为尽可能最大化地采集马鞍山自然保护区内各分布区的连香树，设置了4个采样点：A1、A2、A3、A4，海拔分别为1 874、1 996、2 160、2 290 m。每个采样点分别设立3个20 m×20 m的样方，在样方内分别选取同龄、长势相当、无病虫害、成熟的雌连香树和雄连香树各1株，取样时在树冠下部东、南、西、北、中5个方向采摘1年生枝条上的成熟叶片，各个方向取等量叶片，混匀。样品统一编号，冰箱分装后马上送实验室进行各项生理指标的测定，每个指标重复4次。

连香树雌雄株叶形态参数测定：将采摘的雌、雄连香树叶片分别按同位、同龄叶片进行编号。编号后按以下步骤测定相关指标：用电子天平称取质量;用便携式叶面积仪(Li-3000C，LI-COR，USA)测量叶面积、叶长、叶宽等指标;计算叶形指数(叶长∕叶宽=叶形指数)，用以度量植株叶片的形状及其变异的程度;利用杀青烘干法测定叶片的相对含水量，并计算单位面积叶片鲜质量、比叶质量(单位面积叶片干质量)。连香树雌雄株生理指标参数测定：叶绿素质量分数采用丙酮提取法［13］测定;SOD活性的测定，根据SOD抑制氮兰四唑(NBT)在光下的还原作用来确定［14］;丙二醛(MDA)质量摩尔浓度的测定采用硫代巴比妥酸显色法(根据鲜质量测得)［13］;可溶性糖质量分数采用蒽酮比色法［15］测定;可溶性蛋白质量分数采用考马斯亮蓝G-250染色法［14］测定;游离脯氨酸(Pro)质量分数采用酸性水合茚三酮法测定(根据鲜质量测得)［16］。

用统计分析软件SPSS 17.0进行试验数据的处理和分析，平均值间的比较采用单因素方差分析;不同处理间的差异采用Duncan多重比较检验，显著性水平设定为α=0.05。使用Excel 2003软件制作图表。

3 结果与分析

3.1 连香树雌雄株叶片形态特征

连香树雌雄株叶形态特征差异显著，与雌株相比，雄株叶面积、鲜质量、干质量分别高出56.08%、72.22%和80.05%，叶长与叶宽分别高出12.60%、36.88%，差异显著;但叶形指数差异不显著(表1)。

表1 连香树雌雄株叶片形态特征

3.2 连香树雌雄株叶片光合色素质量分数

与雌株相比，雄株叶片叶绿素a、总叶绿素质量分数分别高出54.17%、47.22%，差异显著;雄株类胡萝卜素质量分数、叶绿素b质量分数、叶绿素a/b分别与雌株类胡萝卜素质量分数、叶绿素b质量分数、叶绿素a/b相比，差异不显著(表2)。

表2 连香树雌雄株叶片叶绿素和类胡萝卜素的质量分数

3.3 连香树雌雄株叶片生理生化指标

如表3所示，与雌株相比，雄株叶片超氧化物歧化酶活性(SOD)要高出29.67%;游离脯氨酸质量分数高出71.57%，差异显著。但雄株叶片丙二醛(MDA)质量摩尔浓度比雌株低49.90%，差异显著。从可溶性糖质量分数来看，雄株叶片比雌株高出9.76%，差异不显著;从可溶性蛋白质量分数来看，雄株叶片比雌株叶片中可溶性蛋白质量分数低9.38%，差异不显著。

4 结论与讨论

比较连香树雌雄株叶片形态指标，结果显示：连香树雄株叶面积、鲜质量、干质量、叶长、叶宽等均显著大于雌株;连香树雄株的叶形指数为(1.32±0.12)，呈圆形，而连香树雌株的叶形指数为(1.60±0.24)，呈阔椭圆状，这反应了连香树雌雄株的叶片质量、面积、外观形状等都存在较大差异。此外，在本研究中，相同面积连香树雄株叶片中的光合色素质量分数显著高于雌株，而光合色素的多少在一定程度上反映植物光合作用的潜力，这表明连香树雌雄个体的光合特性在生理和生态方面可能不同。同时，在野外观察发现，连香树雄株树冠投影面积、株高、胸径等均较雌株大。据此推测，同一生态位的雄株连香树的光合潜在能力可能要优于雌株。

表3 连香树雌雄株叶片生理生化指标

作为衡量细胞膜损伤程度大小的生理指标MDA，其质量摩尔浓度的多少可反映出细胞膜损伤的严重程度［17-18］。本试验结果表明，连香树雄株叶片中的MDA质量摩尔浓度显著低于雌株，由此说明连香树雄株叶片细胞膜受损伤的程度低于雌株。前人的研究表明，游离脯氨酸通常作为一种渗透调节剂或细胞质酶的保护性物质，保持细胞中生物聚合物的结构及其完整性，防止膜脂过氧化，从而保持细胞内环境的相对稳定，其质量分数的增加有利于提高植物的抗寒性［19］。本试验中，雄株叶片中的MDA质量摩尔浓度低于雌株，游离脯氨酸质量分数高于雌株。因此，推测在自然生境中雄株可能具备比雌株更好的诸如抗寒等抗逆能力，从而提高其生存能力。

SOD是生物体内超氧阴离子自由基的清除剂，有效地防止它们对生物体的损害，是生物体内一种很重要的抗氧化酶类，几乎参与了生物体对各种逆境的生理生化反应。在本试验中，雄株的SOD活性显著高于雌株，这可能是由于连香树雌株较雄株在繁殖方面的高资源投资使得其用于合成SOD的能源和资源减少，而雄株则具有更多的能源和物质产生SOD以消除各种自然环境胁迫对其造成的损害。

综上所述，连香树叶片形态特征和生理特性存在显著的性别间差异。当前，连香树种群数量正在急剧下降，分布区逐年萎缩，已濒临灭绝状态。研究连香树生理和生态性别间的差异，为揭示连香树的濒危原因和更好地制定保护措施提供了可能，其具有很好的科研价值和应用价值，今后还需要开展连香树性别差异的分子生物学机制研究。

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