4種羅漢松葉片形態性狀及生理生化特性比較

黃相玲，張明月，朱栗瓊，鄧冬麗，招禮軍

(廣西大學 林學院，廣西 南寧 530004)

廣西南寧市屬于亞熱帶季風氣候，氣溫高，炎熱濕潤，干濕季分明，夏長高溫多雨，冬短溫暖干燥,是以赤紅壤為主的地帶土壤，富鋁化程度高，強酸性反應。這種自然環境條件也決定了一些植物能否在該環境下良好生長，為城市帶來經濟效益和應用價值，因此尋找良好的植物物種是提高植物經濟效益和應用價值的有效途徑。

羅漢松，學名Podocarpusmacrophyllus(Thunb.) D. Don，裸子植物門羅漢松科的一屬，為綠喬木或灌木。葉條形、披針形、橢圓狀卵形或鱗形，螺旋狀排列，近對生或交叉對生，基部通常不扭轉，或扭轉列成兩列，是我國國家二級保護植物，主要分布于我國長江以南各省[1]，也是我國南方庭院觀賞、園林綠化優先考慮引進的樹種，我國約有2屬14種。羅漢松除了具有較高的美學觀賞價值外，還具有較高的醫學藥用價值，其根皮果實均可入藥。羅漢松喜陽稍耐陰，不耐酷暑嚴寒，適于在溫暖濕潤的氣候偏酸性的砂質土壤中生長。

目前，關于植物的生理生化特性的研究較多，但對羅漢松科植物的研究主要集中在分子系統學、木材的解剖結構、繁育技術以及與根瘤的相互關系等方面[2-4]，鮮見對不同品種羅漢松葉片形態性狀及內部生理生化特性比較的研究報道。因此，本研究主要選擇了廣西南寧4個不同品種羅漢松作為研究對象，研究其葉片形態性狀及生理生化差異，從生理學的角度探討了4種羅漢松對南寧當地環境的適應機制，以期為篩選出更適合廣西南寧當地經濟開發和園林引種栽培的優良品種羅漢松提供科學的參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

以采自廣西南寧市隆安縣金惠園林花木場的4年生的羅漢松屬植物：貴妃羅漢松(P.princess)、海南羅漢松(P.annamiensis)、廣西本地羅漢松(P.macrophyllus)、蘭嶼羅漢松(P.costalis)葉片作為試驗材料。

貴妃羅漢松因其枝多葉小，葉質肥厚光滑形態美觀而得名。其葉片長1～3 cm,寬3～5 mm,先端尖基部細呈梭形；海南羅漢松先端圓，其葉長5～10 cm,寬5～10 mm,厚革質，葉片微卷曲；蘭嶼羅漢松先端圓，其葉長6～9 cm,寬7～12 mm,硬革質，葉脈突出較明顯；廣西本地羅漢松先端圓，其葉長4～7 cm,寬4～6 mm,硬革質，葉形狹長。

1.2 材料源地概況

廣西南寧市隆安縣金惠園林花木場，位于廣西的西南部，地處東經107°40'～108°11′，北緯22°18′～23°14′之間，位于北回歸線以南，屬南亞熱帶濕潤季風氣候，炎熱多雨，冬短夏長[5]。年平均降雨量1301 mm，年內降雨量分配很不均勻，季節性較強，降雨多集中在夏季。多年平均氣溫21.8 ℃，多年平均最高月氣溫28.4 ℃，最低月平均氣溫13.2 ℃[5]。氣候適于南亞熱帶植物羅漢松生長。

1.3 試驗方法

在2017年9月上旬選擇晴朗的天氣在廣西南寧市隆安縣金穗園林花木場采樣。選取生長一致4個不同品種的4年生羅漢松各20(雌雄各10株)株,每種植株采3個平行樣，均選擇向陽面采集相同葉位和相同葉齡的葉片作為試驗材料，裝入樣品袋放入冰盒帶回實驗室，并置于-20 ℃冰箱中低溫保存備用。

1.3.1 葉片形態性狀指標、水分生理指標及滲透調節物質的測定 葉片形態性狀指標主要測其葉長、葉寬、葉面積。用鋼卷尺測量其葉長，用游標卡尺測量葉寬、采用便攜式葉面積儀測量葉面積；水分生理指標參照張志良等[6]的方法，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[7]，采用G-250考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量[7]，采用酸性茚三酮顯色法測定脯氨酸含量[8]，葉綠色含量的測定采用乙醇、丙酮1∶1浸提取法[9]。

1.3.2 抗氧化物酶活性的測定 過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)是植物三大保護酶系統。采用愈創木酚比色法測定POD酶活性[10]；采用NBT光化還原法測定SOD酶活性[11]；CAT酶活性的測定采用分光光度法[12]；采用硫代巴比妥酸顯色法測定丙二醛(MDA)含量[7]。

1.4 數據分析

數據采用單因素方差分析(One-ANOVO)SPSS 17.0軟件包完成。

2 結果與分析

2.1 葉片形態性狀特征差異分析

葉片的外在性狀指標是鑒別同屬植物品種間差異最為初步有效的方式。植物葉片形態性狀主要包括葉長、葉寬、葉面積等葉片屬性，葉片的形態性狀由植物的基因和環境共同決定，是植物對生長環境的一種最直觀的反映。

由表1可知，4種羅漢松植物的葉長、葉寬、葉面積均存在顯著性差異。平均葉長較長的是海南羅漢松和蘭嶼羅漢松，分別為7.280、7.070 cm，并且兩者之間差異不明顯；葉長最小的是貴妃羅漢松，為2.925 cm，并且與其他3個品種之間差異顯著。在葉寬指標中，廣西本地羅漢松與貴妃羅漢松屬間差異不明顯，蘭嶼羅漢松與海南羅漢松葉寬生長規律與葉長生長規律相似，而在葉面積性狀指標上，4種羅漢松屬植物均差異明顯。同屬間不同種植物的葉片形態性狀差異，一方面可能與其植物自身的生物學特性有關，另一方面可能與植物自身的生長環境有關。

表1 4種羅漢松屬植物葉片形態性狀指標

注：同列數據后的小寫字母表示在0.05水平上差異顯著性，字母相同則差異不顯著，不同則顯著。下同。

2.2 滲透性調節物質含量差異分析

可溶性糖、可溶性蛋白是植物體內參與滲透調節系統中的兩大重要物質，其兩者相互作用可以維持植物體內滲透平衡[13]。可溶性糖、可溶性蛋白含量在4種羅漢松植物中的含量表現出相似的規律，其含量均表現為蘭嶼羅漢松>貴妃羅漢松>廣西本地羅漢松>海南羅漢松。海南羅漢松、廣西本地羅漢松的可溶性糖、可溶性蛋白含量差異性不明顯，但與其品種間差異顯著。葉綠素含量是間接表征植物光合作用強弱的指標，脯氨酸參與植物的滲透調節對植物的抗逆性起到重要的作用。

由表2可知，脯氨酸、葉綠素含量在4種羅漢松植物中差異不明顯，總葉綠素含量最高的是貴妃羅漢松，為29.13 mg/g FW；海南羅漢松葉綠素含量最低為16.63 mg/g FW。脯氨酸含量最高的是蘭嶼羅漢松，為16.20 μg/g FW，比廣西本地羅漢松高17.40%，比貴妃羅漢松高70.17%,比海南羅漢松高76.28%。

表2 4種羅漢松屬植物滲透性調節物質含量

2.3 抗氧化物酶活性比較

超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)是植物內部三大保護酶系統，在植物體內減少超氧陰離子自由基和羥基自由基對植物的傷害，而MDA含量是表征植物受損傷程度的一個重要指標，MDA含量越高表明植物在受到的脅迫傷害越大，反之越小[14]。

由表3可知，4種羅漢松植物的SOD酶、POD酶活性差異顯著，貴妃羅漢松SOD酶活性最大，其次是蘭嶼羅漢松。在4中羅漢松植物中，POD酶活性由高到低依次為蘭嶼羅漢松>海南羅漢松>廣西本地羅漢松>貴妃羅漢松。CAT酶活性、MDA含量在4種羅漢松植物中差異不顯著，由此說明，4種羅漢松植物因環境而受到損傷的程度并不明顯。海南羅漢松和蘭嶼羅漢松的MDA含量均比其他品種羅漢松要低，說明這2個品種的羅漢松在同一環境下受到的損傷較小。綜合分析可知，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松在抗氧化物酶保護系統中，其酶活性相對于其他品種整體要高。

表3 4種羅漢松屬植物抗氧化物酶活性

2.4 水分含量差異分析

植物的水分含量可以直接表征植物在環境中的抗旱能力。由表4可知，總含水量最高的是蘭嶼羅漢松(71.23%)，最低的是貴妃羅漢松(53.07%)；自由含水量最高的是蘭嶼羅漢松(55.84%)，最低的是貴妃羅漢松(43.01%)；束縛水含量最高的是廣西本地羅漢松(18.32%)，最低的是廣西本地羅漢松(12.32%)；自然飽和虧最大的是廣西本地羅漢松(12.39%)，最低的是蘭嶼羅漢松(9.38%)；臨界飽和虧最大的是海南羅漢松(18.64%)，最小的是廣西本地羅漢松(15.27%)；需水程度最高的是廣西本地羅漢松(81.14%)，最低的是海南羅漢松(50.53%)。由數據分析對比可知，不同品種羅漢松水分生理差異較大。

表4 4種羅漢松屬植物葉片中水分含量%

3 討論

葉片是植物積累能量進行光合作用的主要器官，也是對環境變化感應敏感度較高的器官部位之一，植物葉片功能性狀主要包括葉片的形態、結構和生理等指標[15]。在一定的生長環境下，植物葉片的功能性狀指標可以直接反映植物對環境的響應。

植物對環境的適應事實上是植物自身的生理綜合反映。本研究發現4種羅漢松植物對生長環境適應機制十分復雜，各有差異。葉片的形態特征直接與植物的光合作用有關，植物葉面積越大單位吸收光的面積越大光合能力越強，植物單位時間內能量累積越大[16]。在4種羅漢松植物中，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松在葉片形態性狀指標中占有優勢。說明這2個品種的羅漢松在相同環境下光合能力越強，單位時間內能量積累越大，生長占優勢。在生理指標中，可溶性糖含量在植物體內一定程度上反映了植物碳素轉換代謝能力，除此之外，在植物失水的情況下可溶性糖參與植物體內細胞液滲透調節，避免植物因失水而受到傷害[16]。蛋白質含量在一定程度上反映植物的氮素轉化能力，同時也是植物性狀得以表達的重要載體[17]?？扇苄缘鞍缀涂扇苄蕴窍嗷プ饔镁S持植物的滲透壓平衡[18]。本研究結果表明，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松可溶性糖、可溶性蛋白含量均比其他品種的羅漢松要高，說明在同一環境下這2種羅漢松的氮素轉化碳素代謝相對較快，維持體內滲透壓的能力越強。脯氨酸含量與植物的抗逆性相關，脯氨酸含量越高表明植物在一定的環境下抗逆性越強[19]。在4種羅漢松品種中，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松在脯氨酸指標中也是相對較高，說明在兩者在同一環境下抗逆性也是相對較強的。CAT、SOD、POD酶是植物三大保護酶系統，可以清除植物體內過多的氧自由基等有毒物質，使其不受損傷。本研究結果表明，4種同屬植物中POD、SOD酶活性差異明顯，說明在相同脅迫條件下，4種同屬植物自我修復能力也存在差異。MDA是表征植物受損傷程度的指標[20]，可以根據MDA含量的高低判斷植物在一定環境中受到的脅迫損傷程度。由MDA指標研究結果發現，受損傷大小由高到低依次為貴妃羅漢松>廣西本地羅漢松>蘭嶼羅漢松>海南羅漢松。

植物的水分生理指標是植物耐干旱脅迫的重要指標，在羅漢松葉片水分生理指標測定的研究中發現，蘭嶼羅漢松和海南羅漢松在自由水含量上均較高，在束縛水含量上均較低。而自由水含量越高表明植物生理代謝越旺盛，束縛水越高表明植物代謝緩慢，生理代謝旺盛的植物對環境的脅迫敏感度越低。在需水程度上海南羅漢松也和蘭嶼羅漢松均較低，而植物需水程度越高表明對水的需要量越大，抗旱能力越差，反之相反。

4 結論

經綜合分析發現，海南羅漢松和蘭嶼羅漢松對廣西南寧當地環境具有良好的適應性，兩者在生理上表現出相似的規律，其葉片形態性狀指標、滲透性調節物質含量及抗氧化物酶活性整體比其他品種的羅漢松要高，更適合南寧當地經濟開發種植和園林引種栽培。

因為本研究是通過測定在自然條件下4種羅漢松植物的抗性生理指標而得到的數據進行分析，不能排除4種羅松屬植物自身客觀存在的差異。但為了更精確地找到羅漢松自身生理差異與生長環境的適應關系，事實上有必要做一些人工模擬不同環境的脅迫試驗，這樣更有說服力。