持续低温胁迫对大叶黄杨生理特性的影响

侯利青

（山西省阳泉市狮脑山国有林场，山西 阳泉 045000）

大叶黄杨是城市园林建设中应用非常广泛的一种绿化树种，实践中常常作为绿篱、景观球、孤植或者丛植栽培，对丰富城市园林景观具有重要的现实意义[1]。大叶黄杨抗寒性处于中等水平，但是在我国北方部分地区个别年份秋季会遭受低温危害，造成叶片黄化、脱落、褐化，严重影响大叶黄杨的外观质量，也会影响城市园林整体景观的呈现[2]。当前，部分研究者对大叶黄杨抗寒生理进行了初步的研究工作，如赵剑颖[3]详细研究了大叶黄杨在4℃低温环境下生理特性的变化情况，表明低温会促使大叶黄杨叶片内保护酶活性升高，但是过长时间的低温胁迫会导致SOD活性降低；张慧娟[4]研究认为，在冬季自然降温条件下，大叶黄杨呈现出先升高后降低的变化趋势，可溶性蛋白在1月份到达最高值后降低。在前人的相关研究中，关于持续低温对大叶黄杨生理特性影响的相关报道较为少见。本文以此为契机，详细分析持续低温对大叶黄杨生理特性的影响规律，用以判断该树种抵抗持续低温的时间，为园林景观养护中采取科学防护措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间

田间试验于2016年4月至2017年10月份在狮脑山国有林场试验田中进行，室内试验在2017年10月15日至18日在生化实验室内进行。

1.2 试验材料

试验所选大叶黄杨为2年生盆栽扦插苗。2016年4月份，选用腐叶土、河沙、蛭石按照4:1:1比例混合均匀作为扦插育苗基质，装入口径为20cm的塑料花盆中，剪取1年生大叶黄杨枝条作为插穗，长度为15cm，每个花盆中扦插3个插条，待其成活后正常养护，当年11月底进行新生枝条修剪工作，剪留长度为30cm。2017年在花盆中正常养护，10月10日修剪，留取枝条长度为40cm，10月15日，按照试验设计温度转移至人工气候箱中培养，对照在自然条件下正常生长。

1.3 试验设计

本试验共设5个处理，其中D1为对照，自然条件下生长；D2为5℃处理，D3为0℃处理，D4为-5℃处理，D4为-10℃处理；苗木低温处理期间，每天光照时间为12h，黑暗时间为12h，光照和黑暗条件交替进行；在低温处理之前，对大叶黄杨进行浇水，保持土壤含水量在60%左右，试验处理期间不进行浇水作业；每处理共计15盆，45株，3次重复。

1.4 试验取样及测定项目

分别于低温处理后的 12、24、36、48、60、72h 取样，摘取枝条自顶端向下数第2、3、4片叶，每处理随机摘取15片叶，用自来水清洗干净后，剪碎混合均匀，分别进行各项指标的测定。其中电导率测定采用电导仪法，MDA测定采用硫代巴比妥酸法，SOD测定采用NBT还原法，POD测定采用愈创木酚法；每项指标重复测定6次，取平均值作为最终结果。

1.5 数据处理

图表制作采用Excel2013版软件，差异显著性检验采用DPS7.05版软件分析。

2 结果与分析

2.1 持续低温对大叶黄杨电导率的影响

由图1可知，不同温度处理对大叶黄杨电导率的影响存在差异，其中D5表现为一直升高的变化趋势，D2、D3、D4表现为先升高后降低的变化，对照表现出缓慢升高的变化。从不同处理变化情况来看，各低温处理的电导率均高于对照，其中D2分别比对照提高了 6.47%、22.71%、20.78%、29.19%、42.24%、25.20%，无显著差异，表明持续72小时的5℃低温不会对大叶黄杨的电导率产生显著影响；D3在12-36小时分别比对照提高了15.04%、30.10%、27.99%，无显著差异，表明0℃低温胁迫在36小时内不会对大叶黄杨电导率产生显著影响，48-72小时分别比对照提高了56.57%、66.43%、42.71%，差异显著，表明0℃持续时间超过48小时后会显著促进大叶黄杨电导率升高；D4、D5在处理后12小时分别比对照提高了26.18%、44.37%，无显著差异，表明低温持续12小时不会对大叶黄杨叶片电导率产生显著影响，D4在24-72小时分别比对照 提 高 了 56.73% 、52.62% 、82.46% 、86.03% 、54.45%，差异显著，表明-5℃低温持续时间超过24小时后会显著提高大叶黄杨的电导率；D5在12-60小时内分别比D4提高了14.42%、9.18%、13.23%、9.95%、12.29%，无显著差异，同时，D5显著高于对照，表明-10℃会显著促进大叶黄杨电导率升高。

图1 持续低温对大叶黄杨电导率的影响

2.2 持续低温对大叶黄杨MDA含量的影响

由图2可知，D4、D5处理的MDA含量表现为随着低温持续时间的延长而升高的变化趋势，D2、D3表现为先升高后降低的变化趋势，不同温度处理对大叶黄杨MDA含量的影响存在差异。D2处理在整个试验期间分别比对照提高了9.71%、18.38%、36.70%、52.04%、69.24%、41.91%，无显著差异，表明5℃持续72小时低温不会对大叶黄杨MDA含量产生显著影响；D3在12-24小时分别比对照提高了31.45%、40.90%，无显著差异，表明0℃持续低温在24小时内不会对大叶黄杨MDA含量产生显著影响，36-72小时分别比对照提高了63.24%、86.39%、105.86%、56.79%，差异显著，表明0℃持续低温超过36小时后会导致叶片内MDA含量显著升高；D4、D5在第12小时分别比对照提高了42.43%、57.76%，无显著差异，表明-5℃和-10℃低温胁迫在12小时内不会显著导致MDA含量的升高，24-72小时，D4分别比对照提高了 61.04%、90.77%、101.54%、124.26%、123.40%，差异显著，表明-5℃低温持续胁迫超过24小时后会显著促进大叶黄杨叶片内MDA含量升高，D5与D4之间无显著差异，D5显著高于对照，表明温度低于-5℃时，持续时间超过24小时均会使大叶黄杨叶片内MDA含量显著升高。

图2 持续低温对大叶黄杨MDA含量的影响

2.3 持续低温对大叶黄杨SOD活性的影响

由图3可知，各低温处理的SOD活性均表现为随着低温持续时间的延长先升高后降低的变化趋势，不同低温处理对SOD活性的影响存在差异。D2、D3处理SOD活性在第60小时达到最高值，其中D2在12-36小时分别比对照提高了6.65%、0.35%、14.73%，无显著差异，D3分别比对照提高了19.58%、7.88%、37.84%，无显著差异，表明5℃和0℃低温胁迫在36小时内不会显著促进大叶黄杨SOD活性升高，48至72小时D2分别比对照提高了69.36%、74.92%、62.47%，差异显著，D3分别比对照提高了84.64%、105.63%、83.95%，差异显著，表明0℃、5℃低温持续胁迫时间超过48小时会显著促进大叶黄杨叶片内SOD活性升高；D4处理在整个试验期间分别比对照提高了42.88%、92.93%、123.66%、109.23%、69.00%、43.82%，差异显著，表明-5℃低温会显著促进大叶黄杨SOD活性的升高，同时，低温持续时间在60小时之内，D4、D5之间无显著差异，D5显著高于对照，表明-10℃低温也会显著促进大叶黄杨SOD活性的升高。

图3 持续低温对大叶黄杨SOD活性的影响

2.4 持续低温对大叶黄杨POD活性的影响

由图4可知，各低温处理的POD活性表现为先升高后降低的变化趋势，其中D2、D3处理在第60小时达到最高值，D4、D5在第36小时达到最高值。与对照相比，12-36小时，D2分别比对照提高了9.04%、29.47%、57.85%，无显著差异，表明 5℃低温持续时间在36小时内不会显著促进大叶黄杨POD活性的升高，48-72小时分别高于对照111.54%、113.31%、111.95%，差异显著，表明5℃低温持续时间超过48小时会显著促进大叶黄杨POD活性的升高；D3在第12小时高于对照18.88%，无显著差异，表明0℃低温胁迫在12小时内不会使POD显著升高，24-72小时分别比对照提高了58.47%、75.41%、150.98%、153.03%、141.35%，差异显著，表明 0℃低温胁迫超过24小时会显著促进大叶黄杨POD活性的升高；12-72小时，D4分别比对照提高了93.79% 、155.52% 、170.38% 、159.47% 、104.67% 、83.72%，差异显著，表明-5℃低温胁迫超过12小时会显著促进POD活性升高，D5与D4之间无显著差异，D5显著高于对照，表明-10℃低温持续胁迫同样会显著促进大叶黄杨POD活性的升高。

图4 持续低温对大叶黄杨POD活性的影响

3 结论与讨论

电导率是衡量植物细胞膜透性的重要指标，一般情况下，植物细胞膜受伤程度越大，电导率越高，本试验研究结果表明，持续人工低温胁迫会显著促进大叶黄杨电导率的升高[5]；从不同温度处理来看，5℃低温持续胁迫在72小时内电导率并未显著升高，表明该温度对大叶黄杨的伤害较小，0℃低温胁迫超过24小时后，电导率会显著升高，而-5℃以下低温超过12小时后电导率便会显著升高，表明大叶黄杨仅能短时间内耐受0℃至 -5℃的低温胁迫，这与马俊青[6]得出了相似的研究结果；MDA含量高低也是反映植株受害程度的另一项重要指标[7]，从试验结果来看，低温持续胁迫会导致大叶黄杨叶片内MDA含量升高，其中5℃低温胁迫时间达到60小时后才会显著高于对照，表明大叶黄杨能够短时间内忍受5℃的持续低温胁迫，-5℃和-10℃处理在12小时后MDA含量显著高于对照，表明过低的温度胁迫超过一定时间后，就会使大叶黄杨受到比较严重的伤害，这与李鹏[8]的研究得出了相似的结果；SOD、POD是植物保护酶系统的两种主要酶类，在外界不良环境胁迫下，植物保护酶活性会显著升高，因此保护酶活性的高低可以作为判断植物抗逆性以及受害程度的一项重要指标[9]；从本试验结果来看，持续低温胁迫可以显著促进SOD、POD活性升高，但是不同温度之间存在差异，在5℃条件下，人工持续低温胁迫36小时内保护酶活性与对照相比并未达到差异显著水平，表明该温度对大叶黄杨的影响相对比较小，而低于0℃会显著促进两种保护酶活性的升高，也说明低于0℃的持续低温使大叶黄杨受到胁迫比较严重，这与于思桦[10]的研究结果相似。综合分析认为，超过36小时的于0℃以下持续低温胁迫会对大叶黄杨生理特性产生显著影响。