马尾松苗木小分子有机化合物动态监测

刘建兵， 喻方圆， 胡晓健

(1.湖南省林产品质量检验检测中心， 湖南 长沙 410004； 2.南京林业大学森林资源与环境学院， 江苏 南京 210037； 3.江西省林木种苗和林场管理局， 江西 南昌 330038)

马尾松苗木小分子有机化合物动态监测

刘建兵1， 喻方圆2*， 胡晓健3

(1.湖南省林产品质量检验检测中心， 湖南 长沙 410004； 2.南京林业大学森林资源与环境学院， 江苏 南京 210037； 3.江西省林木种苗和林场管理局， 江西 南昌 330038)

对马尾松1、2年生苗木中松醇、肌醇、可溶性糖等小分子有机化合物进行动态监测。结果表明：1年生马尾松苗木针叶内松醇含量随着苗木的生长而逐渐增加，并在木质化期达到最高；2年生苗木针叶内松醇含量随着苗木生长反而下降，只在木质化期有所增加。肌醇、半乳糖和麦芽糖含量的变化较为复杂，均没有规律性。葡萄糖含量的变化比较平稳，2年生苗木在8月份时其葡萄糖含量明显高于1年生苗木的。

马尾松苗木； 小分子有机化合物； 动态变化

马尾松(Pinusmassoniana)是我国南方主要造林树种。我国每年造林用马尾松苗达5亿多株。苗木质量的好坏，特别是苗木耐旱能力的强弱，是造林成败的关键。目前对马尾松苗木耐旱性的研究主要集中在苗木的生物量[1]、脱氢酶活性和电导率[2]、水分参数[3-5]、气体交换和水分利用效率[6]等方面。这些研究为了解马尾松苗木的耐旱能力提供了依据，但研究深度尚不够，特别是苗木小分子有机化合物的积累有其独特和重要的作用，有必要加以研究。笔者对不同年龄马尾松苗木小分子有机化合物进行动态监测，分析其变化规律，以为揭示马尾松苗木耐旱机理提供数据资源。

1 材料与方法

1.1 试验材料

育苗用马尾松种子来源于浙江江山。于2012年2月在江苏省南京市牛首山林场苗圃进行沙床播种，3月中旬将从种壳完全脱落的芽苗移植到规格为15 cm×12 cm(口径×高)的黑色营养钵培育；2012年对2011年春季用上述方法在中心苗圃培育的容器苗继续培育。2012年5月30日、7月15日、8月15日和10月1日分别采集1年生苗针叶、2年生苗的1年生针叶和2年生针叶。将采集的所有样品分别冷冻干燥后磨成粉末，测定其小分子有机化合物含量。

1.2 指标测定

松醇、肌醇、葡萄糖、半乳糖和麦芽糖具有极易溶于水的物理特性[7,8]，参照甘宾宾[9]和Wendell[10]等的方法稍作改进，采用超纯水提取，高效液相色谱仪测定其含量。

提取方法： 称取0.5 g冷冻干燥的粉末样品于试管，加超纯水10 mL，塑料膜封口，于沸水中振荡提取3 h，冷却后过滤，滤液离心收集上清液，即为待测物质提取液。取1 mL提取液，用0.45 μm滤膜过滤，用于醇和糖含量测定。

测定条件： 美国Agilent1100液相色谱仪，检测器为RID(示差折光检测器)；色谱柱为Zorbox-NH2(4.6 mm(内径)×250 mm(柱长)；柱面厚度5 μm),柱温35 ℃；流动相： 乙腈∶水=80∶20(v∶v)(洗脱样品成分)，流速1.2 mL/min；每次进样量为10 μL。标样为分析纯松醇、肌醇、葡萄糖、半乳糖和麦芽糖。

相同条件下，根据标样确定它们的保留时间，制作标准曲线，按下式计算松醇和糖含量。

2 结果与分析

2.1 马尾松苗木针叶内松醇含量的动态变化

从图1可以看出： 生长初期幼嫩的1年生马尾松苗木的针叶内松醇含量较低，随着苗木的生长，松醇含量逐渐增加，到冬季苗木停止生长阶段达到最大值；生长初期的2年生马尾松苗木，其针叶内的松醇含量延续上一年生长季末期的高水平，但随着苗木进入旺盛生长阶段，松醇含量下降到一个较低的水平，而进入苗木木质化期后，松醇含量又有增加的趋势。由图1马尾松苗木针叶内松醇含量的动态变化趋势可以推断松醇的积累与马尾松苗木的抗旱和抗寒等抗逆性有关。

图1 马尾松苗木针叶内松醇含量的动态变化Fig.1 Dynamic change of pinitol content in the needles of Pinus massoniana seedlings

2.2 马尾松苗木针叶内肌醇含量的动态变化

肌醇是植物体内广泛存在的具有渗透调节功能的一种小分子有机化合物，其性质与松醇相似。从图2可以看出，1、2年生马尾松苗木针叶内肌醇含量的变化都没有规律性。这说明肌醇在马尾松苗木针叶内的积累对季节的变化可能不敏感，也可能是肌醇的积累对干旱等逆境的变化敏感性较差。

图2 马尾松苗木针叶内肌醇含量的动态变化Fig.2Dynamic change of myo-inositol content in the needles of Pinus massoniana seedlings

2.3 马尾松苗木针叶内可溶性糖含量的动态变化

从图3可以看出： 马尾松苗木针叶内葡萄糖含量的变化较为平稳，突出的特点是8月15日取样的2年生苗木针叶内葡萄糖含量较高。原因可能是这一阶段为干热时期，2年生苗木针叶内葡萄糖积累较多，以抵御外界不良干热环境。这一阶段1年生苗木针叶内葡萄糖并没有表现出较多积累的趋势，原因可能是1年生苗木针叶还没有完全形成通过葡萄糖的积累来进行渗透调节的机制。

图3 马尾松苗木针叶内葡萄糖含量的动态变化Fig.3 Dynamic change of glucose content in the needles of Pinus massoniana seedlings

从图4可以看出，马尾松1年生苗木针叶内半乳糖含量明显高于2年生苗木，但从季节的变化来看，没有规律性。

图4 马尾松苗木针叶内半乳糖含量的动态变化Fig.4 Dynamic change of galactose content in the needles of Pinus massoniana seedlings

通常在淀粉转化酶的作用下，淀粉发生水解反应，生成麦芽糖。麦芽糖再发生水解反应，生成葡萄糖。因此，麦芽糖是淀粉水解的中间产物，其在马尾松苗木针叶内的含量存在一定的不确定性。图5的结果表明，马尾松1年生苗木针叶内的麦芽糖含量高于2年生苗木，但2种苗龄的马尾松苗木针叶内麦芽糖含量随季节的变化没有表现出一致的规律。总体上看，1年生苗木针叶内的麦芽糖含量在生长季后期有上升的趋势，而2年生苗木针叶内麦芽糖含量有下降的趋势。

图5 马尾松苗木针叶内麦芽糖含量的动态变化Fig.5 Dynamic change of maltose content in the needles of Pinus massoniana seedlings

3 结论与讨论

(1) 1年生马尾松苗木针叶内松醇含量随着苗木的生长而明显上升，夏季含量较高，并于冬季停止生长阶段含量达到最高，2年生苗木在生长后期松醇含量也有大幅度增加。这些都与Murakeozy等[11]对大豆(Limoniumgmelin)中松醇含量变化的研究结果一致，可能与夏季水分胁迫及冬季低温胁迫刺激松醇的积累有关。这说明松醇的积累对马尾松苗木的抗旱和抗寒方面有一定作用。此外，早期的研究中也有个别学者发现不良环境没有促使松醇积累，据此认为松醇的积累与外界不良环境之间并无联系，但他们的假说未经后续研究进行考证。如Nelson等[12]在早期的研究发现水分胁迫不会刺激加州希蒙得木(Simmondsiachinensisjojoba)叶片和花芽中松醇的积累，叶片中松醇的含量在春季最高，夏季最低，而且希蒙得木无性系之间没有显著的差异。

(2) 关于肌醇与植物抗逆性的报道不多，但肌醇在植物的抗寒[13]、抗旱[14]和抗盐[15]过程中确实具有一定的作用。本试验结果显示不同苗龄马尾松苗木针叶内肌醇没有明显的动态变化规律，并不能否定肌醇的积累对马尾松苗木的抗逆有作用，只能说明肌醇的积累对季节的变化不敏感，或对干旱等逆境的变化敏感性较差，可能的原因有待探讨。

(3) 马尾松苗木针叶半乳糖和麦芽糖含量随季节的变化均没有明显的规律性，而葡萄糖含量的变化较为平稳，且在7月到8月葡萄糖有明显的上升趋势。这与李银芳[16]对箭干杨(PopulusnigraL.)中葡萄糖含量的研究结果相近，可能是由于蔗糖的分解使得葡萄糖含量增加。杨九艳等[17]对5种锦鸡儿属植物的研究发现，它们的可溶性糖随季节的变化比较复杂，有的集中在5月或6月含量较高，有的各月份之间差异不大；并认为个别树种可溶性糖积累略显滞后是它们能够长期耐旱的原因之一。对于2年生苗木针叶内葡萄糖含量显著高于1年生苗木的原因较为复杂，可能与不同年龄苗木体内葡萄糖的代谢存在差异有关，具体原因有待进一步探讨。

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(文字编校：唐效蓉)

DynamicmonitoringofsmallorganicmolecularcompoundsintheseedlingsofPinusmassoniana

LIU Jianbing1， YU Fangyuan2*， HU Xiaojian3

(1.Center of Hunan Forestry Product Quality Testing and Inspection, Changsha 410004, China;2.College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China;3.General Workstation for State-owned Forest Farm and Tree Seed and Seedling of Jiangxi Province, Nanchang 330038, China)

With one-year-old and two-year-oldPinusmassonianaseedlings as materials, the small molecular organic compounds such as pinitol, myo-inositol and soluble sugars were dynamically monitored. The results showed that, the pinitol content in the needles of one-year-oldPinusmassonianaseedlings increased along with seedling growth, and reached the highest point in hardening phase. However, the pinitol content in the needles of two-year-oldPinusmassonianaseedlings decreased along with seedling growth and only increased in hardening phase. The changes of the contents of myo-inositol, galactose and maltose were relatively complicated. The glucose content changed steadily, and the glucose content in the needles of two-year-old seedlings was much higher than that of one-year-old seedlings in August.

Pinusmassonianaseedlings;Smallorganicmolecularcompounds; dynamic change

2014-02-26

国家自然科学基金项目(30571485)。

刘建兵(1983-)，男，江西省吉安市人，硕士，工程师，从事森林培育和林木种苗研究工作。

* 为通讯作者。

S 791.248

A

1003 — 5710(2014)03 — 0030 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 03. 007