4种罗汉松叶片形态性状及生理生化特性比较

黄相玲，张明月，朱栗琼，邓冬丽，招礼军

(广西大学 林学院，广西 南宁 530004)

广西南宁市属于亚热带季风气候，气温高，炎热湿润，干湿季分明，夏长高温多雨，冬短温暖干燥,是以赤红壤为主的地带土壤，富铝化程度高，强酸性反应。这种自然环境条件也决定了一些植物能否在该环境下良好生长，为城市带来经济效益和应用价值，因此寻找良好的植物物种是提高植物经济效益和应用价值的有效途径。

罗汉松，学名Podocarpusmacrophyllus(Thunb.) D. Don，裸子植物门罗汉松科的一属，为绿乔木或灌木。叶条形、披针形、椭圆状卵形或鳞形，螺旋状排列，近对生或交叉对生，基部通常不扭转，或扭转列成两列，是我国国家二级保护植物，主要分布于我国长江以南各省[1]，也是我国南方庭院观赏、园林绿化优先考虑引进的树种，我国约有2属14种。罗汉松除了具有较高的美学观赏价值外，还具有较高的医学药用价值，其根皮果实均可入药。罗汉松喜阳稍耐阴，不耐酷暑严寒，适于在温暖湿润的气候偏酸性的砂质土壤中生长。

目前，关于植物的生理生化特性的研究较多，但对罗汉松科植物的研究主要集中在分子系统学、木材的解剖结构、繁育技术以及与根瘤的相互关系等方面[2-4]，鲜见对不同品种罗汉松叶片形态性状及内部生理生化特性比较的研究报道。因此，本研究主要选择了广西南宁4个不同品种罗汉松作为研究对象，研究其叶片形态性状及生理生化差异，从生理学的角度探讨了4种罗汉松对南宁当地环境的适应机制，以期为筛选出更适合广西南宁当地经济开发和园林引种栽培的优良品种罗汉松提供科学的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以采自广西南宁市隆安县金惠园林花木场的4年生的罗汉松属植物：贵妃罗汉松(P.princess)、海南罗汉松(P.annamiensis)、广西本地罗汉松(P.macrophyllus)、兰屿罗汉松(P.costalis)叶片作为试验材料。

贵妃罗汉松因其枝多叶小，叶质肥厚光滑形态美观而得名。其叶片长1～3 cm,宽3～5 mm,先端尖基部细呈梭形；海南罗汉松先端圆，其叶长5～10 cm,宽5～10 mm,厚革质，叶片微卷曲；兰屿罗汉松先端圆，其叶长6～9 cm,宽7～12 mm,硬革质，叶脉突出较明显；广西本地罗汉松先端圆，其叶长4～7 cm,宽4～6 mm,硬革质，叶形狭长。

1.2 材料源地概况

广西南宁市隆安县金惠园林花木场，位于广西的西南部，地处东经107°40'～108°11′，北纬22°18′～23°14′之间，位于北回归线以南，属南亚热带湿润季风气候，炎热多雨，冬短夏长[5]。年平均降雨量1301 mm，年内降雨量分配很不均匀，季节性较强，降雨多集中在夏季。多年平均气温21.8 ℃，多年平均最高月气温28.4 ℃，最低月平均气温13.2 ℃[5]。气候适于南亚热带植物罗汉松生长。

1.3 试验方法

在2017年9月上旬选择晴朗的天气在广西南宁市隆安县金穗园林花木场采样。选取生长一致4个不同品种的4年生罗汉松各20(雌雄各10株)株,每种植株采3个平行样，均选择向阳面采集相同叶位和相同叶龄的叶片作为试验材料，装入样品袋放入冰盒带回实验室，并置于-20 ℃冰箱中低温保存备用。

1.3.1 叶片形态性状指标、水分生理指标及渗透调节物质的测定 叶片形态性状指标主要测其叶长、叶宽、叶面积。用钢卷尺测量其叶长，用游标卡尺测量叶宽、采用便携式叶面积仪测量叶面积；水分生理指标参照张志良等[6]的方法，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[7]，采用G-250考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量[7]，采用酸性茚三酮显色法测定脯氨酸含量[8]，叶绿色含量的测定采用乙醇、丙酮1∶1浸提取法[9]。

1.3.2 抗氧化物酶活性的测定 过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)是植物三大保护酶系统。采用愈创木酚比色法测定POD酶活性[10]；采用NBT光化还原法测定SOD酶活性[11]；CAT酶活性的测定采用分光光度法[12]；采用硫代巴比妥酸显色法测定丙二醛(MDA)含量[7]。

1.4 数据分析

数据采用单因素方差分析(One-ANOVO)SPSS 17.0软件包完成。

2 结果与分析

2.1 叶片形态性状特征差异分析

叶片的外在性状指标是鉴别同属植物品种间差异最为初步有效的方式。植物叶片形态性状主要包括叶长、叶宽、叶面积等叶片属性，叶片的形态性状由植物的基因和环境共同决定，是植物对生长环境的一种最直观的反映。

由表1可知，4种罗汉松植物的叶长、叶宽、叶面积均存在显著性差异。平均叶长较长的是海南罗汉松和兰屿罗汉松，分别为7.280、7.070 cm，并且两者之间差异不明显；叶长最小的是贵妃罗汉松，为2.925 cm，并且与其他3个品种之间差异显著。在叶宽指标中，广西本地罗汉松与贵妃罗汉松属间差异不明显，兰屿罗汉松与海南罗汉松叶宽生长规律与叶长生长规律相似，而在叶面积性状指标上，4种罗汉松属植物均差异明显。同属间不同种植物的叶片形态性状差异，一方面可能与其植物自身的生物学特性有关，另一方面可能与植物自身的生长环境有关。

表1 4种罗汉松属植物叶片形态性状指标

注：同列数据后的小写字母表示在0.05水平上差异显著性，字母相同则差异不显著，不同则显著。下同。

2.2 渗透性调节物质含量差异分析

可溶性糖、可溶性蛋白是植物体内参与渗透调节系统中的两大重要物质，其两者相互作用可以维持植物体内渗透平衡[13]。可溶性糖、可溶性蛋白含量在4种罗汉松植物中的含量表现出相似的规律，其含量均表现为兰屿罗汉松>贵妃罗汉松>广西本地罗汉松>海南罗汉松。海南罗汉松、广西本地罗汉松的可溶性糖、可溶性蛋白含量差异性不明显，但与其品种间差异显著。叶绿素含量是间接表征植物光合作用强弱的指标，脯氨酸参与植物的渗透调节对植物的抗逆性起到重要的作用。

由表2可知，脯氨酸、叶绿素含量在4种罗汉松植物中差异不明显，总叶绿素含量最高的是贵妃罗汉松，为29.13 mg/g FW；海南罗汉松叶绿素含量最低为16.63 mg/g FW。脯氨酸含量最高的是兰屿罗汉松，为16.20 μg/g FW，比广西本地罗汉松高17.40%，比贵妃罗汉松高70.17%,比海南罗汉松高76.28%。

表2 4种罗汉松属植物渗透性调节物质含量

2.3 抗氧化物酶活性比较

超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)是植物内部三大保护酶系统，在植物体内减少超氧阴离子自由基和羟基自由基对植物的伤害，而MDA含量是表征植物受损伤程度的一个重要指标，MDA含量越高表明植物在受到的胁迫伤害越大，反之越小[14]。

由表3可知，4种罗汉松植物的SOD酶、POD酶活性差异显著，贵妃罗汉松SOD酶活性最大，其次是兰屿罗汉松。在4中罗汉松植物中，POD酶活性由高到低依次为兰屿罗汉松>海南罗汉松>广西本地罗汉松>贵妃罗汉松。CAT酶活性、MDA含量在4种罗汉松植物中差异不显著，由此说明，4种罗汉松植物因环境而受到损伤的程度并不明显。海南罗汉松和兰屿罗汉松的MDA含量均比其他品种罗汉松要低，说明这2个品种的罗汉松在同一环境下受到的损伤较小。综合分析可知，海南罗汉松和兰屿罗汉松在抗氧化物酶保护系统中，其酶活性相对于其他品种整体要高。

表3 4种罗汉松属植物抗氧化物酶活性

2.4 水分含量差异分析

植物的水分含量可以直接表征植物在环境中的抗旱能力。由表4可知，总含水量最高的是兰屿罗汉松(71.23%)，最低的是贵妃罗汉松(53.07%)；自由含水量最高的是兰屿罗汉松(55.84%)，最低的是贵妃罗汉松(43.01%)；束缚水含量最高的是广西本地罗汉松(18.32%)，最低的是广西本地罗汉松(12.32%)；自然饱和亏最大的是广西本地罗汉松(12.39%)，最低的是兰屿罗汉松(9.38%)；临界饱和亏最大的是海南罗汉松(18.64%)，最小的是广西本地罗汉松(15.27%)；需水程度最高的是广西本地罗汉松(81.14%)，最低的是海南罗汉松(50.53%)。由数据分析对比可知，不同品种罗汉松水分生理差异较大。

表4 4种罗汉松属植物叶片中水分含量%

3 讨论

叶片是植物积累能量进行光合作用的主要器官，也是对环境变化感应敏感度较高的器官部位之一，植物叶片功能性状主要包括叶片的形态、结构和生理等指标[15]。在一定的生长环境下，植物叶片的功能性状指标可以直接反映植物对环境的响应。

植物对环境的适应事实上是植物自身的生理综合反映。本研究发现4种罗汉松植物对生长环境适应机制十分复杂，各有差异。叶片的形态特征直接与植物的光合作用有关，植物叶面积越大单位吸收光的面积越大光合能力越强，植物单位时间内能量累积越大[16]。在4种罗汉松植物中，海南罗汉松和兰屿罗汉松在叶片形态性状指标中占有优势。说明这2个品种的罗汉松在相同环境下光合能力越强，单位时间内能量积累越大，生长占优势。在生理指标中，可溶性糖含量在植物体内一定程度上反映了植物碳素转换代谢能力，除此之外，在植物失水的情况下可溶性糖参与植物体内细胞液渗透调节，避免植物因失水而受到伤害[16]。蛋白质含量在一定程度上反映植物的氮素转化能力，同时也是植物性状得以表达的重要载体[17]。可溶性蛋白和可溶性糖相互作用维持植物的渗透压平衡[18]。本研究结果表明，海南罗汉松和兰屿罗汉松可溶性糖、可溶性蛋白含量均比其他品种的罗汉松要高，说明在同一环境下这2种罗汉松的氮素转化碳素代谢相对较快，维持体内渗透压的能力越强。脯氨酸含量与植物的抗逆性相关，脯氨酸含量越高表明植物在一定的环境下抗逆性越强[19]。在4种罗汉松品种中，海南罗汉松和兰屿罗汉松在脯氨酸指标中也是相对较高，说明在两者在同一环境下抗逆性也是相对较强的。CAT、SOD、POD酶是植物三大保护酶系统，可以清除植物体内过多的氧自由基等有毒物质，使其不受损伤。本研究结果表明，4种同属植物中POD、SOD酶活性差异明显，说明在相同胁迫条件下，4种同属植物自我修复能力也存在差异。MDA是表征植物受损伤程度的指标[20]，可以根据MDA含量的高低判断植物在一定环境中受到的胁迫损伤程度。由MDA指标研究结果发现，受损伤大小由高到低依次为贵妃罗汉松>广西本地罗汉松>兰屿罗汉松>海南罗汉松。

植物的水分生理指标是植物耐干旱胁迫的重要指标，在罗汉松叶片水分生理指标测定的研究中发现，兰屿罗汉松和海南罗汉松在自由水含量上均较高，在束缚水含量上均较低。而自由水含量越高表明植物生理代谢越旺盛，束缚水越高表明植物代谢缓慢，生理代谢旺盛的植物对环境的胁迫敏感度越低。在需水程度上海南罗汉松也和兰屿罗汉松均较低，而植物需水程度越高表明对水的需要量越大，抗旱能力越差，反之相反。

4 结论

经综合分析发现，海南罗汉松和兰屿罗汉松对广西南宁当地环境具有良好的适应性，两者在生理上表现出相似的规律，其叶片形态性状指标、渗透性调节物质含量及抗氧化物酶活性整体比其他品种的罗汉松要高，更适合南宁当地经济开发种植和园林引种栽培。

因为本研究是通过测定在自然条件下4种罗汉松植物的抗性生理指标而得到的数据进行分析，不能排除4种罗松属植物自身客观存在的差异。但为了更精确地找到罗汉松自身生理差异与生长环境的适应关系，事实上有必要做一些人工模拟不同环境的胁迫试验，这样更有说服力。