CaCl2和水杨酸对桢楠和闽楠抗寒性的影响

孙兵，宗卫，李金玲，费永俊

(长江大学楠木种质资源评价与创新中心，湖北 荆州 434025)



CaCl2和水杨酸对桢楠和闽楠抗寒性的影响

孙兵，宗卫，李金玲，费永俊

(长江大学楠木种质资源评价与创新中心，湖北 荆州 434025)

为探讨自然低温下不同浓度的氯化钙(CaCl2)、水杨酸(SA)对闽楠(Phoebebournei)、桢楠(Phoebezhennan) 2种植物抗寒性的影响，以这2种植物一年生苗为试验材料，测定闽楠和桢楠叶片的相对电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶活性、叶绿素含量等指标的变化情况。结果表明，1mmol/L的SA溶液降低闽楠幼苗叶片的电导率、丙二醛含量的效果较为显著，提高闽楠和桢楠幼苗叶片可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素含量和过氧化物酶活性的效果较为显著。综合比较得出，SA处理效果优于CaCl2，以1mmol/L的SA溶液提高闽楠和桢楠幼苗叶片抗寒能力效果最好。

桢楠(Phoebezhennan)；闽楠(Phoebebournei)；CaCl2；水杨酸(SA)；抗寒性

闽楠(Phoebebournei)和桢楠(Phoebezhennan)均属樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe) 常绿高大乔木，是我国特有的优良供材树种，具有很高的经济和文化价值[1]。它们形态优美、树干挺直、终年常青，具有很高的观赏绿化应用价值[2]。但温度对植物体内的新陈代谢过程有极大的影响，也限制着它们在地理上的分布[3]。而在闽楠和桢楠的栽培过程中，极易受到低温胁迫。另外，低温对闽楠和桢楠的观赏价值的形成和保持都有着极为不利的影响。因此，对其抗寒性进行研究对其在园林中的推广与应用有着重大的现实意义。水杨酸(SA)和氯化钙(CaCl2) 对植物的抗性生理有重要影响，它们参与了植物体内与抗性相关的多项生命活动，对提高植物的抗逆性有积极意义[4～7]。本研究探讨了自然低温下闽楠和桢楠幼苗叶片在不同浓度的SA和CaCl2溶液处理下其抗寒性生理指标的变化，揭示了2种药剂对闽楠和桢楠幼苗抗寒性的影响，以期为闽楠和桢楠抗寒性研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验方法

试验于2016年1月10日开始，试验持续2周，日最高温为11℃，最低温为-5℃。在长江大学西校区盆景园苗圃内选取长势一致且无病虫害的闽楠和桢楠一年生小苗各210棵。将闽楠和桢楠的小苗各分为7组，选择在傍晚时分对每组小苗喷施浓度分别为5 (C1)、15(C2)、25mmol/L(C3)的CaCl2溶液和浓度分别为1(S1)、5(S2)、10mmol/L(S3) 的SA溶液，以喷施清水作对照处理，每个处理10株，每个处理重复3次。处理间隔期间常规栽培管理，于2016年1月15日重复处理1次，露天生长1周后取样。取一年生成熟叶片若干，放入液氮中保存后转入-84℃超低温冰箱中保存备用。

1.2 指标测定方法

闽楠和桢楠幼苗叶片的相对电导率(电导仪法)、可溶性糖含量(蒽酮比色法)和可溶性蛋白含量(考马斯亮蓝G-25法)等的测定均参考王学奎的方法[8]测定；叶绿素含量参照邹琦的方法[9]测定，MDA含量测定参照Kramer等的方法[10]，POD活性测定参照Nickel等的方法[11]。

1.3 数据分析

采用SAS 10.0统计软件及Excel 2003软件对所得到相关试验数据进行统计处理。并用方差分析法和Duncan多重比较法对处理后的闽楠和桢楠一年生苗的生理指标进行比较和分析；采用模糊数学的隶属函数值法对桢楠和闽楠的抗寒性进行综合评价，隶属函数值的计算方法如下[12]：

Zi j=(Xi j-Xi min)/(Xi max-Xi min)

如果指标与抗寒性为负相关，计算方法为：

Zi j= 1 -(Xi j-Xi min)/(Xi max-Xi min)

式中，Zi j为i组别j指标的抗寒隶属函数值；Xi j为i组别j指标的测定值；Xi min和Xi max分别为各组别指标值的最小值和最大值。累加各品种各指标的具体隶属值，并求出平均值后进行比较。平均值越大，对抗寒能力的影响越大。

2 结果与分析

2.1 CaCl2和SA对闽楠和桢楠叶片的相对电导率的影响

如图1所示，在越冬过程中，经过SA和CaCl2处理后，闽楠和桢楠的相对电导率均发生了变化。对于闽楠而言，经过CaCl2和SA处理后，当CaCl2和SA浓度分别为25mmol/L和5mmol/L时，相对电导率值最低，且相比于对照分别下降了12.2和14.5个百分点。经检验，闽楠叶片的相对电导率与对照表现为显著性差异。对于桢楠而言，外施药剂没有达到显著降低桢楠叶片相对电导率的作用，这可能是桢楠本身对低温有一定的抗性或者处理时间太短导致的。结果表明，用25mmol/L的CaCl2和5mmol/L的SA处理闽楠，降低闽楠叶片相对电导率的效果显著；在CaCl2和SA处理下，对桢楠叶片的相对电导率无显著影响。

注：图中不同小写字母表示为差异显著(P<0.05)。图2～6同。图1 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片相对电导率的影响

2.2 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片MDA含量的影响

植物叶片中MDA含量通常与膜系统透性的大小呈正相关关系，是研究植物抗逆性十分重要的指标之一[13]。如图2所示，对闽楠而言，随着喷施CaCl2浓度的提高，MDA含量呈下降趋势，当浓度为25mmol/L时相比于对照下降了19.9个百分点，但是与对照差异不显著；喷施SA后，MDA含量随SA浓度的增加先降低后升高，在5mmol/L时相比于对照下降了9.6个百分点，也与对照差异不显著。桢楠在喷施CaCl2后，MDA含量相比于对照没有得到显著的降低，可能是由于桢楠叶片特殊的构造所导致的；喷施SA后，MDA含量随浓度的增加而降低，在10mmol/L时相比于对照下降了4.9个百分点，也与对照差异不显著。结果表明，喷施浓度为25mmol/L的CaCl2时能起到降低闽楠叶片MDA含量的作用。

图2 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片MDA含量的影响

2.3 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片POD活性的影响

如图3所示，经过CaCl2和SA处理后，闽楠叶片相对于对照POD活性有显著的提高，但是各浓度间的差异不显著，当喷施25mmol/L的CaCl2和1mmol/L的SA时，POD活性最高，相比于对照分别提高了79.0和71.6个百分点。对于桢楠而言，经过CaCl2和SA处理后，对叶片POD活性有显著性影响，但是相比于对照而言没有得到显著的提高，当CaCl2和SA浓度均为5mmol/L时桢楠叶片POD活性相对最高，相比于对照分别提高了12.0和18.4个百分点。结果表明，施用CaCl2和SA后闽楠叶片的POD活性相比于对照都得到了显著的提高，当喷施25mmol/L的CaCl2和1mmol/L SA时，提高POD活性的效果最为显著；这2种药剂处理不能显著提高桢楠叶片的POD活性，但当CaCl2和SA浓度均为5mmol/L时，在生产上仍有一定的意义。

图3 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片POD活性的影响

2.4 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片叶绿素含量的影响

如图4所示，对于闽楠而言，喷施CaCl2后，闽楠的叶绿素含量无显著变化，可能与闽楠特殊的叶片结构有关；施用SA后，相比于对照，叶绿素的含量都得到了显著的提高，在5mmol/L与10mmol/L时最高，均提高了27.9个百分点。对于桢楠而言，喷施CaCl2和SA后，分别在5mmol/L和1mmol/L时叶绿素含量最高，相比于对照得到了显著的提高，分别提高了9.4和13.2个百分点。试验数据表明，SA浓度为5mmol/L与10mmol/L时均能显著提高闽楠叶片中叶绿素的含量；5mmol/L的CaCl2和1mmol/L的SA能显著提高桢楠叶片中叶绿素的含量。

图4 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片叶绿素含量的影响

图5 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片可溶性糖含量的影响

2.5 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片可溶性糖含量的影响

在通常情况下，细胞液中含有的可溶性糖的量越高，表现出的抵抗逆境侵害的能力就越强[14]。如图5所示，对于闽楠而言，喷施CaCl2和SA后，相比于对照不能显著提高可溶性糖的含量，可能是由于处理时间太短造成的。桢楠的可溶性糖含量在施用5mmol/L和10mmol/L的CaCl2时最高，相比于对照提高了2.7个百分点，且存在显著性差异；施用SA后，叶片可溶性糖含量随处理浓度的增加呈下降趋势。分析后得出，喷施5mmol/L或10mmol/L的CaCl2可以显著地提升桢楠叶片可溶性糖的含量；喷施CaCl2和SA对闽楠叶片的可溶性糖含量的提高不明显。

2.6 CaCl2和SA对可溶性蛋白质含量的影响

如图6所示，对于闽楠而言，施用CaCl2和SA后可溶性蛋白质的含量分别随处理浓度的增加呈先上升后下降和先下降后上升的趋势，当喷施15mmol/L的CaCl2和10mmol/L的SA时最高，相比于对照分别上升了4.5和10.7个百分点，但不存在显著差异。对于桢楠而言，可溶性蛋白质含量在喷施15mmol/L的CaCl2和10mmol/L的SA时最高，想比于对照都得到了显著的提高，分别提高了30.7和26.1个百分点。结果表明，施用CaCl2和SA后都不能显著提高闽楠叶片的可溶性蛋白质含量；喷施15mmol/L的CaCl2和10mmol/L的SA都能显著提高桢楠叶片的可溶性蛋白质含量。

图6 CaCl2和SA对桢楠和闽楠叶片可溶性蛋白含量的影响

2.7 桢楠和闽楠抗寒能力综合评价

如表1所示，通过对不同浓度CaCl2和SA处理下闽楠叶片的各项生理指标进行隶属函数分析排序可知：经过CaCl2和SA处理后，闽楠叶片的抗寒性影响综合评价值均高于对照，且SA处理对闽楠叶片的抗寒性影响更大；在CaCl2处理中，15mmol/L对提高闽楠抗寒性效果好；在SA处理中，1mmol/L对提高闽楠抗寒性效果好。如表2所示，经过CaCl2和SA处理后，除25mmol/L的CaCl2和10mmol/L的SA处理外，桢楠叶片的抗寒性影响综合评价值均高于对照，且SA处理对桢楠叶片的抗寒性影响更大；在CaCl2处理中，以5mmol/L对提高桢楠抗寒性效果为好；在SA处理中，以1mmol/L对提高桢楠抗寒性效果为好。

表1 不同浓度CaCl2和SA对闽楠叶片抗寒性影响综合评价

表2 不同浓度CaCl2和SA对桢楠叶片抗寒性影响综合评价

3 讨论

相对电导率是度量植物体细胞膜系统在受到逆境侵害的条件下遭受的破坏大小水平的重要参数之一。在逆境胁迫下，一般电解质渗透率的大小与植物受胁迫程度呈正相关关系[15]。Ca2+在防止膜系统发生损坏和电解质渗漏，保持植物细胞有一个稳定而完整的膜系统方面有着重要的作用。本研究中，闽楠叶片在经过适宜浓度的外源Ca2+与SA处理后，相对电导率减小，说明施用适宜浓度的Ca2+和SA能够使这2种植物膜系统的稳定性得到增强，这与黄玉婷等[16]和徐瑢等[17]的研究结果类似。

低温能影响整个植株的生命活动过程，因为它会破坏植物体内的膜系统，导致细胞膜的通透性变大，进而影响植物全株[18]。电解质渗透率的大小能够表现出膜透性的受破坏程度，而MDA则是植物细胞膜脂在进行过氧化反应后的最终生成物之一，也能够间接地展现出膜系统所受到的损伤水平[19]。随着植物体内的相对电导率和MDA的含量的不断升高，细胞膜系统所遭到的损伤水平就越大。

POD在植物细胞的许多生命活动中起到必要的催化辅助作用，当植物体受到外界不利环境的刺激时，会导致活性氧在植物细胞中含量过高，这些活性氧有很强的氧化性，能够导致细胞代谢失衡，过氧化物酶能在这些活性氧被还原过程中发挥重要的作用[20]。喷施一定浓度的CaCl2与SA溶液能够增加桢楠和闽楠幼苗叶片的POD活性，降解H2O2，减轻·OH对细胞内膜系统造成的破坏，张素勤等[21]和耿广东等[22]的研究都得到了相似的结论。

可溶性糖和可溶性蛋白质是广泛存在于植物细胞液中的非常重要的2种能够调控细胞渗透压的物质。它们在植物细胞液含量的高低对植物抗寒能力的大小有着重要影响[23]。可溶性糖会在受到逆境胁迫下产生积累，它与可溶性蛋白一样能够通过增加细胞内的渗透压，来减缓胞内自由水的散失，达到增强植株对低温的抵抗能力的作用[24]。可溶性蛋白含量的上升还能够降低植物细胞液的冰点，也能起到提高植物对低温的抵抗力的效果。

在低温胁迫下，植物细胞中的叶绿体结构遭受破坏，不能正常完成自身的生命活动，还会降低参与光合作用过程有关的生物酶活性，或者使酶发生暂时性的失活，影响植物合成有机物的能力。当施用CaCl2与SA后，桢楠叶片叶绿素含量有所提高，说明适宜浓度的外源Ca2+与SA对桢楠叶片叶绿素的结构和功能具有一定的保护作用，使其处在低温迫害条件下还能够维持正常的结构与功能，发挥正常的生理作用，这也是外源Ca2+与SA能够增强植物抗寒能力的作用机理，张素勤等[25]在研究辣椒抗寒性时也得到了相似的结论。

综上所述，喷施1mmol/L的SA能够显著地增强桢楠和闽楠的抗寒性。

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2016-09-20

湖北省科技支撑计划项目(2013BBB24)。

孙兵(1988-)，男，硕士生，研究方向为园林植物栽培。通信作者：费永俊，fyj2010@ 163.com。

Q949.747.5；Q945.78

A

1673-1409(2016)33-0016-06

[引著格式]孙兵，宗卫，李金玲，等.CaCl2和水杨酸对桢楠和闽楠抗寒性的影响[J].长江大学学报(自科版)，2016，13(33)：16～21.