低温胁迫对花蔓草叶片渗透调节物质的影响

钟杰阳

摘 要：以花蔓草一年生扦插苗为试材，采取5个不同温度，分别进行6种时间处理，研究叶片内可溶性蛋白质、可溶性糖含量的变化。研究发现，随着温度的降低和时间的延长，花蔓草叶片可溶性蛋白质、可溶性糖含量呈上升趋势，对相同时间不同温度和对相同温度不同时间进行比较，结果显示： 60 h -35 ℃时，可溶性蛋白含量（38.17 mg·g-1） 达到高峰，胁迫60 h -35 ℃比60 h 0 ℃（CK）高18.05 mg·g-1，胁迫60 h -35 ℃比0 h -35 ℃提高了141.12%；-35 ℃ 60 h比0 ℃ 60 h（CK）高12.17 mg·g-1，-35 ℃ 60 h比-35 ℃ 0 h高23.66 mg·g-1。研究表明，该植物对低温有一定的耐受力，在恶劣条件下，它可通过渗透调节物质的积累和可溶性物质合成的增加来应对低温胁迫的不利影响。

关键词：花蔓草；低温胁迫；可溶性蛋白；可溶性糖

中图分类号：Q945.78 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.10.030

Effect of Low Temperature Threats on the Aptenia cordifolia Leaves' Penetration Controlling Material

ZHONG Jie-yang

（Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi 030801， China）

Abstract： Taking annual growing Aptenia cordifolia as sample， and taking five different temperatures as conditions and six different duration treatments， the volume change of soluble proteins and soluble sugar in the leaves was studied. It was discovered that with the decreasing temperature and time expanding， the soluble proteins and soluble sugars in the Aptenia cordifolia leaves are trending to rise. The results of comparisons between different temperature under the same time duration and the same time duration under the different temperatures showed that under 60 h -35 ℃， the soluble protein volume（38.17 mg·g-1） is at the peak， and the volume of threatening 60 h -35 ℃ is 18.05 mg·g-1 higher than that of 60 h 0 ℃（CK）， threatening 60 h -35 ℃ is improved by 141.12%than that of 0 h-35 ℃；under -35 ℃ 60 h， the soluble protein volume is 12.17 mg·g-1 higher than that of 0 ℃ 60 h（CK）， the volume of -35 ℃ 60 h is 23.66 mg·g-1 higher than that of -35 ℃ 0 h. The results indicated that this kind of plan has cold insistence ability and under such bad conditions， it could overcome the low temperature threats to avoid the bad impacts by controlling material penetration to increase the accumulation volume of soluble proteins and sugars.

Key words： Aptenia cordifolia； low temperature threat； soluble proteins； soluble sugars

花蔓草，苦苣苔科芒毛苣苔属，多年生常绿藤本植物，原产东南亚等地，在我国台湾、广东有栽培。生长适温为21～25 ℃，为避免低温对其伤害，本研究以花蔓草一年生的扦插苗为试材，通过测定不同温度、不同处理时间下花蔓草的可溶性蛋白质和可溶性糖含量的变化，为改善花蔓草在低温条件下栽培过程中出现不同程度的叶片干枯及落叶等现象，以及为提高花蔓草的抗寒性和对其抗寒机理的深入研究、扩大其生殖区域，提供科学理论依据。

植物在正常生长发育过程中，经常会遭受低温胁迫，造成不同程度的伤害，因此研究植物的低温伤害引起生理生化变化，将有助于在实际生产中采取相应措施以减轻低温对植物的伤害，并为筛选抗低温基因型植物提供有效的途径。

1 材料和方法

试验于2013年在榆次市苗圃进行。试材为一年生生长健壮、无病虫害、株高生长一致的花蔓草扦插苗，将其栽于盆内，进行正常的肥水管理。5月上旬，选取生长一致的盆栽苗，采取-35，-25，-15，0，-15 ℃等5个不同温度，分别进行0，12，24，36，48，60 h处理，测定不同温度、不同时间下花蔓草叶片内的可溶性蛋白质和可溶性糖含量指标，每个温度处理20株幼苗，并进行3次重复，其中以0 ℃为对照。endprint

1.1 可溶性蛋白的测定

参考文献[1]的方法，称取新鲜叶片0.25 g， 加入少量石英砂和5 mL磷酸缓冲液（ 0.1 mol·L-1，pH=6.0 ）研磨成匀浆后， 3 000 r·min-1 离心10 min， 取上清液1.0 mL，加入2.5 mL考马斯亮蓝G-250充分混合， 放置2 min后在722S型分光光度计595 nm波长下比色， 测定吸光值， 计算可溶性蛋白含量。

1.2 可溶性糖的测定

按照参考文献[2]的方法，称取0.2 g新鲜叶片， 剪碎分别放入刻度试管， 加入10 mL蒸馏水， 塑料薄膜封口， 于沸水中提取30 min （2次）， 提取液过滤入25 mL容量瓶中， 反复冲洗试管及残渣， 定容至刻度。取0.5 g样品液于试管中， 加入蒸馏水1.5 mL， 加入苯酚、浓硫酸显色后测定吸光值， 计算可溶性糖含量。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫对花蔓草叶片可溶性蛋白质含量的影响

图1显示，经低温胁迫后，可溶性蛋白质随时间延长其变化呈上升趋势，胁迫60 h -35 ℃比胁迫60 h 15 ℃高20.06 mg·g-1、比60 h 0 ℃（CK）高18.05 mg·g-1，比-15℃60 h高11.19 mg·g-1，比-25 ℃60 h高5.55 mg·g-1；胁迫60 h -35 ℃比0 h-35 ℃提高了141.12%，胁迫60 h -25 ℃比0 h -25 ℃提高了127.00%，胁迫60 h -15 ℃比-15 ℃0 h提高了102.55%，胁迫60 h 0 ℃（CK）比0 h 0℃提高37.24%，胁迫60 h 15 ℃比0 h 15 ℃ 提高了32.38%。

2.2 低温胁迫对花蔓草叶片可溶性糖含量的影响

由图2可知，经低温胁迫后，可溶性糖随温度降低、时间延长其变化呈上升趋势，-35 ℃60 h时比15 ℃60 h时高13.15 mg·g-1，比0 ℃60 h（CK）时高12.17 mg·g-1，比-15 ℃60 h时高9.51 mg·g-1，比-25 ℃60 h时高6.46 mg·g-1；-35 ℃60 h时比-35 ℃0 h时高23.66 mg·g-1，-25 ℃60 h时比-25 ℃0 h时高15.75 mg·g-1，-15 ℃60 h时比0 h-15 ℃时高13.94 mg·g-1，0 ℃60 h（CK）时比0 ℃0 h（CK）时高12.54 mg·g-1，15 ℃60 h时比15 ℃0 h时高9.87 mg·g-1。

3 结论与讨论

3.1 低温胁迫对花蔓草叶片中可溶性蛋白质含量的影响

可溶性蛋白质含量与抗寒性的提高有相关性，可溶性蛋白的亲水胶体性强，能增加细胞持水力，调节基因表达，导致抗寒性的提高[3]。简令成等[4]研究小麦时指出：蛋白质含量与抗寒性显著相关，可溶性蛋白含量均随温度下降而升高，这表明低温下可溶性蛋白含量的增加，可使降解速率下降或合成加强[3-6]。

本试验研究发现，随着温度的降低和时间的延长，花蔓草叶片内可溶性蛋白含量逐渐增加，提高了叶片细胞的渗透调节能力，降低了冰点，防止了蛋白质的凝固，这是它对低温环境的一种保护效应。由图1可以看出，随着低温胁迫，60 h -35 ℃时可溶性蛋白含量（38.17 mg·g-1） 达到高峰，且60 h -35 ℃时比0 h-35 ℃提高了141.12%，60 h -35 ℃时比0 ℃60 h（CK）高18.05 mg·g-1，这些都说明在逆境条件下，花蔓草叶片内各种渗透物质大量积累，使可溶性蛋白大量增加，对低温胁迫反应快，形成的防护机制早，因此对抗冻起到了调节作用。

3.2 低温胁迫对花蔓草叶片中可溶性糖含量的影响

可溶性糖在植物的抗寒性研究中作为植物体内的重要代谢产物一直被研究者所关注。简令成[4]、Garaham D等[5]都曾指出，多数植物的可溶性糖含量与抗寒力成正相关，因为它可以提高细胞的渗透浓度[3-9]。有研究表明，温度下降时，可溶性糖的含量增多，对于植物的抗寒性有良好的效果，可保护细胞质胶体使其不致遇冷凝固[10-11]。

本试验对可溶性糖含量在相同时间不同温度下的比较结果显示，低温-35 ℃对花蔓草叶片细胞膜造成伤害，加速了脂膜、液胞膜的破损和淀粉转化为糖的过程，使细胞内各种生理活动遭受严重阻碍，因此，可溶性糖含量在-35 ℃60 h时增至最高点28.83 mg·g-1，比15 ℃60 h时高出13.15 mg·g-1，比0 ℃60 h（CK）时高12.17 mg·g-1；对相同温度不同时间的情况进行比较，发现花蔓草叶片可溶性糖含量在-35 ℃60 h时比-35 ℃0 h时高23.66 mg·g-1，0 ℃60 h（CK）比0 ℃0 h（CK）高12.54 mg·g-1。大量研究表明，在低温胁迫下植物体内会积累可溶性糖，这样不仅保持了蛋白质的水合度，减少了原生质水分的损失，而且还起到了平衡液泡与细胞间的渗透势等多种作用，降低质膜的受害程度[12-13]。因此，可溶性糖是植物抗寒性的主要保护物质，本试验中花蔓草叶片可溶性糖的含量在低温时随处理温度的降低而增大， 这与马翠兰等[14]对柚、佘文琴等[15]对杨桃的研究结果一致。

综上所述，在低温胁迫（不同时间、相同温度和不同温度、相同时间）下，花蔓草叶片中可溶性蛋白质和可溶性糖含量都呈增长趋势，且两者在-35 ℃ 60 h 时含量保持较高水平，说明低温促进了可溶性物质的分解，并引起植物体内可溶性物质不可逆的变性和解聚，表明该植物对低温有一定的耐受力，在恶劣条件下，低温胁迫的不利影响，可通过可溶性物质合成的增加和渗透调节物质的积累来消除。

参考文献：

[1] 王金胜.实用生物化学技术[M].太原：山西高校联合出版社，1994：218-219.endprint

[2] 乔富廉.植物生理学实验分析测定技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2002：56-57，107-108.

[3] 何若韫，王光洁.植物寒冷驯化机制[J].植物生理生化进展，1987（5）：17-19.

[4] 简令成，董合铸，孙龙华.冬小麦幼叶细胞内ATP酶活性的超微结构定位及其在抗寒锻炼和冻害中的变化[J].植物学集刊，1983（1）：183-192.

[5] Garaham D，Patterson B D. Respinses of plants to low， nonfreezing temperatures： proteins， metabolism， and acclimation[J]. Ann Rev Plant Physiol，1982，33：347-372.

[6] 王丽雪.葡萄枝条中淀粉、还原糖及脂类物质变化与抗寒性的关系[J].内蒙古农业大学学报，1994，15（4）：2-7.

[7] 纪忠雄.柑橘抗寒性的生理生化指标[J].园艺学报，1983，10（4）：239-244.

[8] 郭修武，傅望衡，王光洁.葡萄根系抗寒性的研究[J].园艺学报，1989，16（1）：17-22.

[9] 陈钰，郭爱华，姚延梼.自然降温条件下杏品种蛋白质、脯氨酸含量与抗寒性的关系[J].山西农业科学，2007，35（6）：53-55

[10] 陈钰，郭爱华，姚月俊，等.低温胁迫下杏花器官内POD、相对电导率和可溶性蛋白含量的变化[J].山西农业科学，2007，35（3）：30-32.

[11] Wallis F G， Wang H， Guerra D J. Expression of a synthetic antifreeze protein in potato reduces electrolyte release at freezing temperatures[J].Plant Molecular Biology，1997，35（3）：323-330.

[12] 鲁福成，王明启，魏雪生，等.逆境条件下几种蔬菜作物生理指标的变化[J].天津农业科学，2001，7（2）：6-10.

[13] 陈钰，郭爱花，姚延梼.杏枝芽内MDA 含量和电导率值变化与抗寒性关系的研究[J].天津农业科学，2007，13（4）：4-6.

[14] 马翠兰，刘星辉，胡又厘.渗透调节物质和水分状态与王官溪蜜柚抗寒性的关系[J].福建农业大学学报， 2000， 29（1）：31-34.

[15] 佘文琴，刘大林，齐清琳.杨桃耐寒性初步研究[J].福建农林大学学报：自然科学版，2003，32（1）：61-63.endprint