泽泻和慈姑叶片对低温胁迫的响应

巴永娣，张建旗，赵 峰

(兰州市园林科学研究所，甘肃 兰州 730070)

泽泻和慈姑叶片对低温胁迫的响应

巴永娣，张建旗，赵 峰

(兰州市园林科学研究所，甘肃 兰州 730070)

以泽泻和慈姑叶片为试验材料，研究其在0、-10、-15、-20 ℃低温胁迫下叶片中可溶性糖(WSC)、游离脯氨酸(Pro)含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及相对电导率等5个生理生化指标的变化。结果表明，在0 ℃时2个植物的POD和CAT活性显著增加，之后随温度的降低而下降，在-20 ℃无活性。随着温度的降低，叶片相对电导率、可溶性糖和脯氨酸含量均有所增加，但增加幅度不同，综合5项指标分析得出，慈姑的抗寒性强于泽泻。

低温胁迫；泽泻；慈姑；抗寒性

泽泻(Alismaorientale)和慈姑(Sagittariasagittifolia)均属于多年生沼生草本挺水植物，可种植于水边、岸边，在城市园林水景布置中，既可以美化环境，又可以净化水源。近年来，为丰富兰州市黄河两岸湿地景区植物品种，泽泻和慈姑作为水生观赏植物在部分地段有所种植，但由于兰州市冬季寒冷，使泽泻、慈姑易受低温胁迫，故限制了其推广种植。泽泻与慈姑抗寒性的研究对于其抗冻性育种和栽培具有重要意义。试验以泽泻和慈姑为研究对象，采用不同低温处理，通过测定叶片中可溶性糖(WSC)、游离脯氨酸(Pro)含量，过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及相对电导率等生理生化指标，分析和研究其抗寒性差异，为2个植物的栽培和生产提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以兰州市园林科学研究所试验基地自然条件下生长的泽泻和慈姑两年生叶片为试验材料。

1.2 试验方法

采集生长健壮且长势一致的植株叶片(6～8片)，装入采集袋带回试验室，先用自来水洗掉叶片上粘附的灰尘，再用蒸馏水轻轻冲洗叶片，后用滤纸吸干叶片表面的蒸馏水。贴明标签，放入恒温冰箱中进行低温胁迫处理，试验设0、-10、-15、-20 ℃ 4个温度梯度处理24 h，以常温为对照(CK)，然后进行各生理指标的测定。

测定指标及方法：可溶性糖(WSC)含量采用蒽酮法、游离脯氨酸(Pro)含量采用水合茚三酮法、过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法、过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法、电导率采用电导法[1-4]。每个处理重复3次。

提取粗提液时用预冷的研钵冰浴研磨，并在低温离心机内离心。制备好的粗提液迅速转入低温冷藏，以减小酶的失活。

1.3 数据处理

用Excel 2003软件对所有数据进行处理并作图，用SPSS 13软件对品种间各项指标的差异显著性进行分析[5]。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫下泽泻和慈姑叶片POD活性的变化

不同温度梯度下，泽泻和慈姑叶片POD活性呈先上升，后下降趋势(图1)，较CK均差异显著(P≤0.05)。在0 ℃时，泽泻和慈姑叶片中POD活性均达到最大值，二者之间差异不显著(P<0.05)。随着温度不断降低，POD活性迅速下降，当温度降至-20 ℃时，泽泻已经没有POD活性，慈姑的POD活性仅为13 μg/min FW，由此可见，不同的低温胁迫下，慈姑叶片的POD活性明显高于泽泻叶片的POD活性。

图1 泽泻和慈姑叶片POD活性的变化Fig.1 The changes of POD activity in leaves of A.orientale and S.sagittifolia

注：不同小写字母表示差异显著(P≤0.05)，下同

2.2 低温胁迫下泽泻和慈姑叶片CAT活性的变化

随着温度的降低，各处理间与CK间均差异显著(P≤0.05)。总体呈下降趋势，在0 ℃时达最大值，但随温度的下降CAT活性迅速降低，直至无活性。在-15 ℃时，泽泻CAT活性已完全丧失；在-20 ℃时，慈姑CAT活性也失活，可见低温胁迫对慈姑和泽泻叶片CAT活性具有较大的影响(图2)。

图2 泽泻和慈姑叶片的CAT活性Fig.2 The changes of CAT activity in leaves of A.orientale and S.sagittifolia

2.3 低温胁迫下泽泻和慈姑叶片Pro含量的变化

随着温度的降低，泽泻和慈姑叶片Pro积累均有增加，但增加幅度不同(图3)，且与CK差异显著(P≤0.05)，且各温度间也有差异。与CK相比，温度降至-20 ℃时，慈姑叶片Pro含量增加了13.88 mg/g；泽泻叶片Pro含量增加了8.97 mg/g。

图3 泽泻和慈姑叶片的Pro含量Fig.3 The Changes of proline content in leaves of A.orientale and S.sagittifolia

2.4 低温胁迫下泽泻和慈姑叶片WSC含量的变化

低温胁迫下泽泻叶片WSC始终呈上升趋势，且各处理间与CK均差异显著(P≤0.05)。慈姑叶片WSC含量的变化呈“S”型曲线，与CK相比叶片WSC含量增加，在0 ℃达到1个顶峰，WSC含量达943 mg/g，然后，缓慢降低，在-20 ℃达到顶峰，WSC含量达1 003.75 mg/g，这是植物叶片为适应低温逆境，进行大分子的淀粉降解为WSC，以降低细胞冰点，增加其抗寒性(图4)。

图4 泽泻和慈姑叶片的WSC含量Fig.4 The Changes of soluble sugar leaves of A.orientale and S.sagittifolia

2.5 低温胁迫下泽泻和慈姑叶片相对电导率的变化

2个植物与CK相比，胁迫后的相对电导率明显增大，这是因为在植物刚进行低温胁迫时，植物细胞膜结构发生了改变，导致细胞内含物外渗，电导率增大。泽泻叶片相对电导率随着温度的降低缓慢增加，温度降至-20 ℃时与-10 ℃相比较，叶片相对电导率增加了1.26%；而慈姑叶片相对电导率随着温度的降低呈现出先略有下降后上升趋势，温度降至-20 ℃时与-10 ℃相比，叶片相对电导率增加了3.56%(图5)。

图5 泽泻和慈姑叶片的相对电导率Fig.5 The changes of relative conductivity in leaves of A.orientale and S.sagittifolia

3 讨论与结论

POD和CAT属于植物细胞防御系统的保护酶。研究表明保护酶在植物体内的浓度和活性的高低与植物抗寒性强弱有密切的关系[6,7]。试验结果显示，低温胁迫初期，POD和CAT活性增强，反映慈姑和泽泻在受到低温胁迫时出现了应激反应，通过调节POD和CAT活性来增强自身的抗寒性。随着温度的降低，POD和CAT活性随之下降，其自身调节能力减弱，从而导致低温胁迫伤害，细胞膜保护酶系统受到了损伤。

Pro和WSC作为细胞渗透调节物质，其含量的积累对提高细胞液的流动性和维持细胞在低温下的正常功能有着重要的作用[8-10]，植物受到逆境胁迫时出现Pro和WSC大量积累的现象[11-13]。研究结果表明，Pro和WSC的含量与植物的抗寒性呈线性正相关[14-16]。细胞浸出液电导率的变化可以反映质膜受伤害的程度，当植物受到伤害时，则引起原生质体结构的伤害而引起质膜透性的改变[17,18],电导率越大表明植株受伤害愈严重，抗寒性愈弱。植物叶片中的Pro、WSC含量和相对电导率等反映了植物生理代谢过程中的自身调节能力，其适宜的组合比例是体现植物抗寒性的重要指标[19，20]。随着温度的降低，耐寒性较强的植物Pro、WSC增加，相对电导率变化不大。试验中慈姑与泽泻叶片的Pro和WSC含量随着低温胁迫的增加而缓慢积累，积累幅度不尽相同，慈姑大于泽泻；叶片相对电导率在低温胁迫下也有所增加，但泽泻的增加幅度小于慈姑，说明泽泻叶片细胞膜受伤程度相对小一些。通过综合分析得出，慈姑的抗寒性比泽泻强。

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Effects of low temperature stress on leaves ofAlismaorientaleandSagittariasagittifolia

BA Yong-di，ZHANG Jian-qi，ZHAO Feng

(InstituteofgardenResearchofLanzhou，GansuLanzhou730070，China)

The leaves of two alismataceae plants were used to study the changes of soluble sugar, proline content, peroxidase (POD), catalase activity(CAT) and the relative conductivity under the different low temperature stress (0 ℃, -10 ℃, -15 ℃, -20 ℃). The results showed two plants have a significant increase in the activity of POD and CAT at 0 ℃. The activity of POD and CAT decreased with decreasing temperature, and there was no activity of both components at -20 ℃. But, the activity of POD and CAT inS.sagittifoliawere higher than that inA.orientaleat same temperature.With increasing low temperature stress,the contents of relative conductivity, soluble sugar and proline in leaves were increased, but, the extent of increase was different. Baes on the integrated five indexes,the cold resitance ofS.sagittifoliawere stronger thanA.orientale.

cold stress；Alismaorientale；Sagittariasagittifolia；cold hardiness

2014-06-19；

2014-07-17

兰州市科技局攻关项目“兰州地区湿地适生水生植物引种栽培及应用研究”(2010-1-34)资助

巴永娣(1970-)，女，甘肃兰州市人，工程师，学士，主要从事园林植物研究工作。 E-mail：bayongdi@126.com 张建旗为通讯作者。

S 567.2

A

1009-5500(2015)02-0077-04