持續低溫脅迫對大葉黃楊生理特性的影響

侯利青

（山西省陽泉市獅腦山國有林場，山西 陽泉 045000）

大葉黃楊是城市園林建設中應用非常廣泛的一種綠化樹種，實踐中常常作為綠籬、景觀球、孤植或者叢植栽培，對豐富城市園林景觀具有重要的現實意義[1]。大葉黃楊抗寒性處于中等水平，但是在我國北方部分地區個別年份秋季會遭受低溫危害，造成葉片黃化、脫落、褐化，嚴重影響大葉黃楊的外觀質量，也會影響城市園林整體景觀的呈現[2]。當前，部分研究者對大葉黃楊抗寒生理進行了初步的研究工作，如趙劍穎[3]詳細研究了大葉黃楊在4℃低溫環境下生理特性的變化情況，表明低溫會促使大葉黃楊葉片內保護酶活性升高，但是過長時間的低溫脅迫會導致SOD活性降低；張慧娟[4]研究認為，在冬季自然降溫條件下，大葉黃楊呈現出先升高后降低的變化趨勢，可溶性蛋白在1月份到達最高值后降低。在前人的相關研究中，關于持續低溫對大葉黃楊生理特性影響的相關報道較為少見。本文以此為契機，詳細分析持續低溫對大葉黃楊生理特性的影響規律，用以判斷該樹種抵抗持續低溫的時間，為園林景觀養護中采取科學防護措施提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間

田間試驗于2016年4月至2017年10月份在獅腦山國有林場試驗田中進行，室內試驗在2017年10月15日至18日在生化實驗室內進行。

1.2 試驗材料

試驗所選大葉黃楊為2年生盆栽扦插苗。2016年4月份，選用腐葉土、河沙、蛭石按照4:1:1比例混合均勻作為扦插育苗基質，裝入口徑為20cm的塑料花盆中，剪取1年生大葉黃楊枝條作為插穗，長度為15cm，每個花盆中扦插3個插條，待其成活后正常養護，當年11月底進行新生枝條修剪工作，剪留長度為30cm。2017年在花盆中正常養護，10月10日修剪，留取枝條長度為40cm，10月15日，按照試驗設計溫度轉移至人工氣候箱中培養，對照在自然條件下正常生長。

1.3 試驗設計

本試驗共設5個處理，其中D1為對照，自然條件下生長；D2為5℃處理，D3為0℃處理，D4為-5℃處理，D4為-10℃處理；苗木低溫處理期間，每天光照時間為12h，黑暗時間為12h，光照和黑暗條件交替進行；在低溫處理之前，對大葉黃楊進行澆水，保持土壤含水量在60%左右，試驗處理期間不進行澆水作業；每處理共計15盆，45株，3次重復。

1.4 試驗取樣及測定項目

分別于低溫處理后的 12、24、36、48、60、72h 取樣，摘取枝條自頂端向下數第2、3、4片葉，每處理隨機摘取15片葉，用自來水清洗干凈后，剪碎混合均勻，分別進行各項指標的測定。其中電導率測定采用電導儀法，MDA測定采用硫代巴比妥酸法，SOD測定采用NBT還原法，POD測定采用愈創木酚法；每項指標重復測定6次，取平均值作為最終結果。

1.5 數據處理

圖表制作采用Excel2013版軟件，差異顯著性檢驗采用DPS7.05版軟件分析。

2 結果與分析

2.1 持續低溫對大葉黃楊電導率的影響

由圖1可知，不同溫度處理對大葉黃楊電導率的影響存在差異，其中D5表現為一直升高的變化趨勢，D2、D3、D4表現為先升高后降低的變化，對照表現出緩慢升高的變化。從不同處理變化情況來看，各低溫處理的電導率均高于對照，其中D2分別比對照提高了 6.47%、22.71%、20.78%、29.19%、42.24%、25.20%，無顯著差異，表明持續72小時的5℃低溫不會對大葉黃楊的電導率產生顯著影響；D3在12-36小時分別比對照提高了15.04%、30.10%、27.99%，無顯著差異，表明0℃低溫脅迫在36小時內不會對大葉黃楊電導率產生顯著影響，48-72小時分別比對照提高了56.57%、66.43%、42.71%，差異顯著，表明0℃持續時間超過48小時后會顯著促進大葉黃楊電導率升高；D4、D5在處理后12小時分別比對照提高了26.18%、44.37%，無顯著差異，表明低溫持續12小時不會對大葉黃楊葉片電導率產生顯著影響，D4在24-72小時分別比對照 提 高 了 56.73% 、52.62% 、82.46% 、86.03% 、54.45%，差異顯著，表明-5℃低溫持續時間超過24小時后會顯著提高大葉黃楊的電導率；D5在12-60小時內分別比D4提高了14.42%、9.18%、13.23%、9.95%、12.29%，無顯著差異，同時，D5顯著高于對照，表明-10℃會顯著促進大葉黃楊電導率升高。

圖1 持續低溫對大葉黃楊電導率的影響

2.2 持續低溫對大葉黃楊MDA含量的影響

由圖2可知，D4、D5處理的MDA含量表現為隨著低溫持續時間的延長而升高的變化趨勢，D2、D3表現為先升高后降低的變化趨勢，不同溫度處理對大葉黃楊MDA含量的影響存在差異。D2處理在整個試驗期間分別比對照提高了9.71%、18.38%、36.70%、52.04%、69.24%、41.91%，無顯著差異，表明5℃持續72小時低溫不會對大葉黃楊MDA含量產生顯著影響；D3在12-24小時分別比對照提高了31.45%、40.90%，無顯著差異，表明0℃持續低溫在24小時內不會對大葉黃楊MDA含量產生顯著影響，36-72小時分別比對照提高了63.24%、86.39%、105.86%、56.79%，差異顯著，表明0℃持續低溫超過36小時后會導致葉片內MDA含量顯著升高；D4、D5在第12小時分別比對照提高了42.43%、57.76%，無顯著差異，表明-5℃和-10℃低溫脅迫在12小時內不會顯著導致MDA含量的升高，24-72小時，D4分別比對照提高了 61.04%、90.77%、101.54%、124.26%、123.40%，差異顯著，表明-5℃低溫持續脅迫超過24小時后會顯著促進大葉黃楊葉片內MDA含量升高，D5與D4之間無顯著差異，D5顯著高于對照，表明溫度低于-5℃時，持續時間超過24小時均會使大葉黃楊葉片內MDA含量顯著升高。

圖2 持續低溫對大葉黃楊MDA含量的影響

2.3 持續低溫對大葉黃楊SOD活性的影響

由圖3可知，各低溫處理的SOD活性均表現為隨著低溫持續時間的延長先升高后降低的變化趨勢，不同低溫處理對SOD活性的影響存在差異。D2、D3處理SOD活性在第60小時達到最高值，其中D2在12-36小時分別比對照提高了6.65%、0.35%、14.73%，無顯著差異，D3分別比對照提高了19.58%、7.88%、37.84%，無顯著差異，表明5℃和0℃低溫脅迫在36小時內不會顯著促進大葉黃楊SOD活性升高，48至72小時D2分別比對照提高了69.36%、74.92%、62.47%，差異顯著，D3分別比對照提高了84.64%、105.63%、83.95%，差異顯著，表明0℃、5℃低溫持續脅迫時間超過48小時會顯著促進大葉黃楊葉片內SOD活性升高；D4處理在整個試驗期間分別比對照提高了42.88%、92.93%、123.66%、109.23%、69.00%、43.82%，差異顯著，表明-5℃低溫會顯著促進大葉黃楊SOD活性的升高，同時，低溫持續時間在60小時之內，D4、D5之間無顯著差異，D5顯著高于對照，表明-10℃低溫也會顯著促進大葉黃楊SOD活性的升高。

圖3 持續低溫對大葉黃楊SOD活性的影響

2.4 持續低溫對大葉黃楊POD活性的影響

由圖4可知，各低溫處理的POD活性表現為先升高后降低的變化趨勢，其中D2、D3處理在第60小時達到最高值，D4、D5在第36小時達到最高值。與對照相比，12-36小時，D2分別比對照提高了9.04%、29.47%、57.85%，無顯著差異，表明 5℃低溫持續時間在36小時內不會顯著促進大葉黃楊POD活性的升高，48-72小時分別高于對照111.54%、113.31%、111.95%，差異顯著，表明5℃低溫持續時間超過48小時會顯著促進大葉黃楊POD活性的升高；D3在第12小時高于對照18.88%，無顯著差異，表明0℃低溫脅迫在12小時內不會使POD顯著升高，24-72小時分別比對照提高了58.47%、75.41%、150.98%、153.03%、141.35%，差異顯著，表明 0℃低溫脅迫超過24小時會顯著促進大葉黃楊POD活性的升高；12-72小時，D4分別比對照提高了93.79% 、155.52% 、170.38% 、159.47% 、104.67% 、83.72%，差異顯著，表明-5℃低溫脅迫超過12小時會顯著促進POD活性升高，D5與D4之間無顯著差異，D5顯著高于對照，表明-10℃低溫持續脅迫同樣會顯著促進大葉黃楊POD活性的升高。

圖4 持續低溫對大葉黃楊POD活性的影響

3 結論與討論

電導率是衡量植物細胞膜透性的重要指標，一般情況下，植物細胞膜受傷程度越大，電導率越高，本試驗研究結果表明，持續人工低溫脅迫會顯著促進大葉黃楊電導率的升高[5]；從不同溫度處理來看，5℃低溫持續脅迫在72小時內電導率并未顯著升高，表明該溫度對大葉黃楊的傷害較小，0℃低溫脅迫超過24小時后，電導率會顯著升高，而-5℃以下低溫超過12小時后電導率便會顯著升高，表明大葉黃楊僅能短時間內耐受0℃至 -5℃的低溫脅迫，這與馬俊青[6]得出了相似的研究結果；MDA含量高低也是反映植株受害程度的另一項重要指標[7]，從試驗結果來看，低溫持續脅迫會導致大葉黃楊葉片內MDA含量升高，其中5℃低溫脅迫時間達到60小時后才會顯著高于對照，表明大葉黃楊能夠短時間內忍受5℃的持續低溫脅迫，-5℃和-10℃處理在12小時后MDA含量顯著高于對照，表明過低的溫度脅迫超過一定時間后，就會使大葉黃楊受到比較嚴重的傷害，這與李鵬[8]的研究得出了相似的結果；SOD、POD是植物保護酶系統的兩種主要酶類，在外界不良環境脅迫下，植物保護酶活性會顯著升高，因此保護酶活性的高低可以作為判斷植物抗逆性以及受害程度的一項重要指標[9]；從本試驗結果來看，持續低溫脅迫可以顯著促進SOD、POD活性升高，但是不同溫度之間存在差異，在5℃條件下，人工持續低溫脅迫36小時內保護酶活性與對照相比并未達到差異顯著水平，表明該溫度對大葉黃楊的影響相對比較小，而低于0℃會顯著促進兩種保護酶活性的升高，也說明低于0℃的持續低溫使大葉黃楊受到脅迫比較嚴重，這與于思樺[10]的研究結果相似。綜合分析認為，超過36小時的于0℃以下持續低溫脅迫會對大葉黃楊生理特性產生顯著影響。