低溫脅迫對(duì)三角葉楊抗寒生理指標(biāo)的影響|三角葉楊圖片

三角葉楊為柳科楊屬植物，是美國(guó)特有的黑楊樹(shù)種。引入我國(guó)表現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)性和抗逆性，生長(zhǎng)速度是普通楊樹(shù)的2-3倍，側(cè)枝細(xì)而少，終身不修枝，從第1年起每年能長(zhǎng)高4～6米，地徑每年生長(zhǎng)5～6厘米。經(jīng)國(guó)家有關(guān)實(shí)驗(yàn)室的分析，三角葉楊植物的技術(shù)力學(xué)性(抗壓、抗彎、抗拉、抗剪等能力)與國(guó)內(nèi)的107、意楊、歐美楊等十幾種速生楊相當(dāng)或更好，是制造膠合板、紙張和住房框架的好材料，抗旱、抗風(fēng)、高抗病蟲(chóng)害，是營(yíng)造防護(hù)林和園林綠化的好品種。

　　

　　

　　1．　試驗(yàn)材料

　　取自石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站林學(xué)系苗圃中引種的4種楊樹(shù)品種和當(dāng)?shù)匦陆畻钇贩N的生長(zhǎng)充實(shí)的功能葉，用于抗凍力的測(cè)試。供試的楊樹(shù)：①新疆楊，②H3，③K15，④C4，⑤美國(guó)三角葉楊。

　　

　　2．　試驗(yàn)方法

　?、佟〔牧咸幚韺⑺」┰嚾~片用自來(lái)水和蒸餾水清洗干凈，用吸水紙吸干表面水分，置于-2℃冰箱中預(yù)凍30分鐘后將樣品分別放人溫度為-10℃、-15℃、-20℃、-25℃的冰箱中冰凍處理2天進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)品種每組試驗(yàn)分別稱(chēng)取等量葉片，每個(gè)指標(biāo)的測(cè)定均重復(fù)3次，然后取平均值進(jìn)行結(jié)果分析。

　?、凇≡囼?yàn)方法還原糖含量的測(cè)定：采用蒽酮比色法。水溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定：用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，以牛血清蛋白作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定：用DDS－II型電導(dǎo)儀測(cè)定。

　　

　　

　　1．　冷凍處理對(duì)葉片還原糖含量的影響

　　研究結(jié)果表明，除少數(shù)例外，無(wú)論是草本或木本植物在越冬期間，細(xì)胞內(nèi)還原糖含量增加，還原糖類(lèi)的含量與植物抗凍性之間呈正相關(guān)。即抗凍性強(qiáng)的品種還原糖的含量增加幅度大。冷凍可使果聚糖轉(zhuǎn)變?yōu)楣呛驼崽?，沉積在細(xì)胞間隙中，從而增加了原生質(zhì)濃度，起到抗脫水作用及減少細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)植株的抗凍性。

　　在整個(gè)低溫處理過(guò)程中，5個(gè)品種葉片的還原糖含量隨著溫度的降低都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其中新疆楊和美國(guó)三角葉楊的變化幅度相對(duì)較大。

　　

　　由表1可知，鄉(xiāng)土樹(shù)種新疆楊和美國(guó)三角葉楊葉片還原糖含量增加的趨勢(shì)明顯，H3、K15和C4相對(duì)較小。

　　方差分析表明，各樹(shù)種間還原糖的變化量隨著溫度的降低存在顯著差異。新疆楊與H3、C4品種存在顯著差異，美國(guó)三角葉楊與H3、C4也存在顯著差異。5種樹(shù)種的抗凍性的排序?yàn)椋盒陆畻?gt;美國(guó)三角葉楊>K15>H3>C4。

　　

　　2．　冷凍處理對(duì)葉片水溶性蛋白質(zhì)含量的影響

　　研究結(jié)果表明，多種植物在低溫鍛煉期間，細(xì)胞內(nèi)水溶性蛋白和抗凍性之間表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)，即水溶性蛋白含量隨低溫鍛煉過(guò)程中抗凍性的提高而增加。蛋白質(zhì)含量的增加，有助于加強(qiáng)細(xì)胞的保水力，提高細(xì)胞內(nèi)的束縛水，降低冰點(diǎn)，并可能導(dǎo)致細(xì)胞液過(guò)冷的形成；另外，許多低溫誘導(dǎo)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可能是低溫脅迫下細(xì)胞的主要代謝途徑中關(guān)鍵基因的表達(dá)，有助于維持在低溫脅迫下細(xì)胞的主要代謝活動(dòng)，同時(shí)可能在低溫鍛煉過(guò)程中調(diào)節(jié)基因表達(dá)，導(dǎo)致抗凍性的增加。

　　5個(gè)品種在－10～－20℃范圍內(nèi)變化緩慢，品種間的變化差異不大；在－20～－25℃，新疆楊和美國(guó)三角葉楊的上升幅度較大，明顯高于其它品種。

　　

　　方差分析結(jié)果表明，樹(shù)種間蛋白質(zhì)增長(zhǎng)率并不十分顯著，但也存在一定的差異。試驗(yàn)結(jié)果顯示：5個(gè)樹(shù)種抗凍性順序?yàn)椋盒陆畻?gt;美國(guó)三角葉楊>K15>H3>C4。在諸多抗寒物質(zhì)同時(shí)存在的情況下，可溶性蛋白質(zhì)起主導(dǎo)作用，對(duì)抗脫水、減少原生質(zhì)內(nèi)結(jié)冰起到重要作用。

　　

　　3．　電導(dǎo)率的變化

　　相對(duì)電導(dǎo)率是反映植物組織受凍后細(xì)胞原生質(zhì)膜透性大小的重要指標(biāo)。許多研究發(fā)現(xiàn)，植物受到低溫影響時(shí)，細(xì)胞的質(zhì)膜透性會(huì)發(fā)生不同程度的增大，電解質(zhì)會(huì)有不同程度的外滲，以至于電導(dǎo)率會(huì)有不同程度的加大，抗凍性較強(qiáng)的細(xì)胞或者受害輕者不僅透性增大的程度較小，并且透性的變化可以逆轉(zhuǎn)，易于恢復(fù)正常。反之，抗凍性弱的細(xì)胞或受害者，不僅透性大為增加，并且不可逆轉(zhuǎn)，不能恢復(fù)正常，以致造成傷害甚至死亡。這種變化明顯地表現(xiàn)在外部形態(tài)的變化之先，因而可作為抗凍性的生理指標(biāo)。

　　各品種電導(dǎo)率對(duì)低溫影響的變化模式基本相同，葉片相對(duì)電導(dǎo)率隨溫度降低而提高。但冷凍處理對(duì)細(xì)胞膜產(chǎn)生的傷害不同。

　　

　　

　　由表4可知，5種樹(shù)種的電導(dǎo)率增加程度順序：新疆楊<美國(guó)三角葉楊美國(guó)三角葉楊>H3>K15>C4。充分顯示了植物抗凍性與電解質(zhì)滲透率的相關(guān)性。

　　

　　

　　1．　測(cè)定植物抗凍性的方法很多，本研究為了探索美國(guó)三角葉楊這一新型樹(shù)種在新疆的抗凍性，采用了較為簡(jiǎn)便和具有代表性的3種方法，測(cè)定結(jié)果在總趨勢(shì)上是一致的。

　　2．　從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，美國(guó)三角葉楊的抗凍性在供試的5種品種中較強(qiáng)，還原性糖含量可平均增長(zhǎng)32．83％；水溶性蛋白質(zhì)含量可平均增長(zhǎng)21．63％；相對(duì)電導(dǎo)率可平均增長(zhǎng)10．00％，與本土樹(shù)種新疆楊基本相當(dāng)。與其作比較的4種楊樹(shù)品種都是適合在新疆生長(zhǎng)的常用樹(shù)種。美國(guó)三角葉楊抗凍性明顯居于前列?？梢?jiàn)，在此試驗(yàn)環(huán)境條件下，美國(guó)三角葉楊與其它幾種樹(shù)種一樣，適合在此環(huán)境下生長(zhǎng)。

　　3．　植物的抗凍性雖然是個(gè)遺傳性狀，但它受環(huán)境的影響和塑造較大，栽培在不同區(qū)域的同種植物可能具有不同的抗凍性。因此，本研究具有參考作用，它只是在城市苗圃地這樣小環(huán)境中正常生長(zhǎng)，但不能完全代表所在地區(qū)的植物抗凍性。對(duì)于在全疆范圍內(nèi)的適應(yīng)性試驗(yàn)，還有待于進(jìn)一步研究。

　　4．　植物的抗凍力也隨著季節(jié)的變化起伏極大，在自然界，植物必須經(jīng)過(guò)深秋的抗寒鍛煉，在生命過(guò)程中發(fā)生一系列的深刻變化，才能具備最大的抗凍力。因此，測(cè)定植物抗凍力時(shí)，植物材料常常是離體的，且只受到溫度的影響，而在自然界植物的生長(zhǎng)是受到多種環(huán)境因子和生物因子的綜合作用，其抗寒力也必然受到溫度以外的其他因子的影響。因此，對(duì)植物抗凍力評(píng)估時(shí)必須綜合考慮。

　　5．　低溫鍛煉中還原糖和可溶性蛋白質(zhì)的增加與植物抗凍性的提高密切相關(guān)，且對(duì)凍害有一定的保護(hù)作用。為提高植物的抗凍性可對(duì)其進(jìn)行低溫鍛煉。

　　

　　(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院　王炳舉　牛攀新　郝青楠).