許月明，張曉勉，高智慧，岳春雷，林 蔭，陳 斌，王 泳

（1. 浙江森禾種業(yè)股份有限公司，浙江 杭州 310007；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023；3. 浙江省林業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江 杭州 310020；4. 南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037；5. 浙江省舟山市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 定海 316000）

低溫脅迫對(duì)近無柄雅榕葉片丙二醛和可溶性糖含量的影響

許月明1，張曉勉2*，高智慧3，岳春雷2，林 蔭4，陳 斌5，王 泳2

（1. 浙江森禾種業(yè)股份有限公司，浙江 杭州 310007；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023；3. 浙江省林業(yè)技術(shù)推廣總站，浙江 杭州 310020；4. 南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037；5. 浙江省舟山市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 定海 316000）

在0、－2、－4、－6、－8℃溫度下對(duì)近無柄雅榕（Ficus concinna）葉片中MDA、可溶性糖的變化進(jìn)行研究。結(jié)果表明：隨著溫度的降低葉片中MDA含量呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，在0 ~－4℃條件下逐漸增高，在－4℃時(shí)達(dá)到最高值，在－4 ~－8℃條件下逐漸降低；可溶性糖含量隨著溫度的降低呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，從0 ~－2℃大體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，－2℃時(shí)達(dá)到最高值，從－2 ~－8℃過程中呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。

近無柄雅榕；低溫脅迫；MDA；可溶性糖

近無柄雅榕（Ficus concinna var. subsessilis）是雅榕（F. concinna）的一個(gè)變種，是分布于我國亞熱帶最北緣的桑科（Moraceae）榕樹屬（Ficus）的無花果類常綠喬木[1]。國主要分布在浙江南部、廣西、廣東等省[2]。近無柄雅榕是優(yōu)良的植樹造林綠化樹種，由于其優(yōu)良的耐鹽堿特征使其成為沿海防護(hù)林建設(shè)的重要樹種之一，在我國南方的生態(tài)綠化中占據(jù)重要的位置[3]。但由于該樹種主要產(chǎn)于我國亞熱帶最北緣，對(duì)于干旱和低溫相對(duì)敏感，在浙江北部地區(qū)栽培有可能遭受冬季低溫危害，而且，低溫脅迫對(duì)雅榕生理指標(biāo)的影響國內(nèi)未見報(bào)導(dǎo)。因此，探討和研究近無柄雅榕的耐寒特性和寒害發(fā)生的機(jī)理，可為其在浙江擴(kuò)大栽培區(qū)域以及制定合理的抗寒措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料來自浙江省林業(yè)科學(xué)研究院大棚栽培的3年生近無柄雅榕盆栽苗。2012年10月從盆栽苗中隨機(jī)選取生長基本一致（從底部起第2片葉）的葉片樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行低溫脅迫實(shí)驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在實(shí)驗(yàn)室將樣品分為3份，用自來水沖洗后再用蒸餾水浸洗，分裝于塑料袋中，放入恒溫循環(huán)器進(jìn)行24h的低溫處理，處理溫度分別為0、－2、－4、－6、－8℃。處理后的樣品于室內(nèi)靜置12 h后進(jìn)行觀察和指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.3.1 丙二醛（MDA）含量的測(cè)定 采用硫代巴比妥酸法測(cè)定。將低溫處理后的葉片樣品，用無離子水沖洗干凈，取葉片1 g將其剪碎，加入10%三氯乙酸（TCA）2 mL和少量石英砂，研磨；進(jìn)一步加入8 mL TCA充分研磨，勻漿液以4000 r/min離心10 min，上清液既為樣品提取液。吸取2 mL提取液，加入2 mL0.6%硫代巴比妥酸溶液，混勻，在試管上加蓋塞，置于沸水浴中沸煮15 min，迅速冷卻，離心。取上清液測(cè)定532、600和450 nm下的OD值[4]。對(duì)照管以2 mL水代替提取液。

MDA含量（μmol/L）= 6.45×（OD532－OD600）－0.56×OD450

1.3.2 可溶性糖的測(cè)定 采用蒽酮比色法測(cè)定。將幼苗從盆中小心取出，用無離子水沖洗干凈，在 110℃烘箱烘15 min，然后調(diào)至70℃過夜。干葉片磨碎后稱取50 mg樣品倒入10 mL刻度離心管內(nèi)，加入4 mL80%酒精，置于80℃水浴中不斷攪拌40 min，離心，收集上清液，其殘?jiān)? mL80%酒精重復(fù)提2次，合并上清液。在上清液中加10 mg活性炭，80℃脫色30 min，定容至10 mL，過濾后取濾液測(cè)定。吸取上述酒精提取液1 mL，加入5 mL蒽酮試劑混合，沸水浴煮10 min，取出冷卻。在625 nm處測(cè)OD值[4]。從標(biāo)準(zhǔn)曲線上得到提取液中糖的含量。

2 結(jié)果與分析

在自然環(huán)境中，溫度是影響植物生長、發(fā)育的關(guān)鍵因素，低溫會(huì)導(dǎo)致植物受到嚴(yán)重?fù)p傷或使植株死亡。低溫災(zāi)害導(dǎo)致農(nóng)林植物受傷害而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，研究植物抗寒性的生理機(jī)制可為培育抗凍耐寒植物新品種，提供重要的理論依據(jù)[3]。

2.1 低溫脅迫下近無柄雅榕葉片MDA含量變化

圖1 不同溫度下近無柄雅榕葉片MDA含量變化Figure 1 MDA content variation in leaves of F. concinna var. subsessilis under different temperature

大量的研究結(jié)果表明，植物受逆境脅迫時(shí)細(xì)胞內(nèi)代謝平衡被破壞，有利于自由基產(chǎn)生，過量自由基的毒害之一是引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，造成生物膜系統(tǒng)的損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞死亡[5]。膜脂過氧化的中間產(chǎn)物自由基和最終產(chǎn)物MDA能夠抑制細(xì)胞保護(hù)酶活性和降低抗氧化物的含量，從而加劇膜脂過氧化[6]。通常把MDA作為膜脂過氧化程度對(duì)低溫反應(yīng)強(qiáng)弱的指標(biāo)[7]。

MDA作為膜質(zhì)過氧化作用的產(chǎn)物，其含量的多少可以代表膜損傷程度的大小，并兼有反饋?zhàn)饔?。有研究表明[8]，MDA含量隨著溫度的降低而逐漸升高。MDA一旦升高，表明細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度加劇，植物細(xì)胞膜系統(tǒng)受到破壞，即膜系統(tǒng)失去其原有的選擇性透性，導(dǎo)致電解質(zhì)的滲漏和細(xì)胞水勢(shì)的下降。這種傷害一旦形成便無法逆轉(zhuǎn)。

從圖1可以看出，溫度在0℃、－2℃、－4℃條件下，葉片中MDA濃度不斷增加，－2℃條件下MDA平均濃度比0℃時(shí)高出16.07%，－4℃條件下MDA平均濃度比0℃時(shí)高出81.72%，說明隨著溫度的逐漸下降植物自身的抗氧化系統(tǒng)逐漸不能有效清除過多的活性氧，O2－和H2O2的含量持續(xù)增加，誘發(fā)膜質(zhì)過氧化程度加劇和細(xì)胞膜透性加大[9]。

在0℃到－2℃過程中MDA平均含量增加16.07%，－2℃到－4℃過程中MDA平均含量增加56.56%，0℃到－2℃過程中MDA平均含量增加趨勢(shì)比－2℃到－4℃過程中增幅小。表明在這個(gè)過程中植物自身的抗氧化系統(tǒng)起到一定的作用，植物透過滲透調(diào)節(jié)等自身調(diào)節(jié)能力來抑制膜質(zhì)過氧化作用，抑制MDA的毒害作用，從而使MDA含量增幅較小。而在－2℃到－4℃過程中MDA含量增幅增大，說明隨著溫度的降低，植物自身的抗氧化系統(tǒng)已經(jīng)不能有效清除過多的活性氧，細(xì)胞中膜脂過氧化作用已逐漸增到最強(qiáng)，細(xì)胞膜破壞程度已逐漸達(dá)到最嚴(yán)重。從－4℃到－6℃再到－8℃過程中，葉片中MDA含量由最高值逐漸下降，說明植物MDA的含量已經(jīng)達(dá)到極限，這是植物受凍害的重要信號(hào)之一[10]。

2.2 低溫脅迫下近無柄雅榕葉片可溶性糖含量變化

植物體內(nèi)有3種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，分別為可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離脯氨酸。低溫脅迫下，這些物質(zhì)在植物體內(nèi)大量積累使植物產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)能力，可溶性糖含量是反映植物耐寒性的重要滲透物質(zhì)[11]。

可溶性糖的主要來源是光合作用產(chǎn)物，淀粉分解為可溶性糖，一方面可提高體內(nèi)細(xì)胞滲透勢(shì)，另一方面起到降低冰點(diǎn)的作用，從而穩(wěn)定生物膜結(jié)構(gòu)，提高植物耐寒適應(yīng)性[10]。研究表明[11]可溶性糖含量與植物耐寒性密切相關(guān)，一般情況下可溶性糖含量與植物耐寒性成正相關(guān)關(guān)系，抗寒性強(qiáng)的品種可溶性糖含量高，抗寒性弱的品種低。

從圖2可以看出，隨著處理溫度的不斷降低，可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。從 0℃到－2℃大體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，到達(dá)－2℃時(shí)可溶性糖含量基本達(dá)到最高值，從－2℃到－8℃過程中呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。低溫脅迫下可溶糖含量的變化反映了植物對(duì)外界低溫做出防衛(wèi)的能力，一定程度上可以判斷其抗寒性[12]。

在 0℃到－2℃降溫過程中可溶性糖含量逐漸升高，表明在低溫條件下植物通過增強(qiáng)水解作用，使淀粉、蛋白質(zhì)等大分子化合物大量降解成為可溶性糖等物質(zhì)，增加細(xì)胞液濃度，以調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓，提高機(jī)體抗寒能力[13]。但有些植物可溶性糖含量可能下降，原因可能為有些植物抗寒反映體系反應(yīng)速度不同造成，含量降低的植物可能在降溫時(shí)未及時(shí)做出相應(yīng)的反映，所以需要消耗貯存的可溶性糖產(chǎn)生能量來抗寒[12]。在－2℃到－8℃降溫過程中可溶性糖含量逐漸降低，表明隨著溫度的不斷降低，此時(shí)植物葉片需要消耗大量的可溶性糖產(chǎn)生能量，因此含量降低。

圖2 不同溫度梯度近無柄雅榕葉片可溶性糖含量變化Figure 2 Soluble sugar content variation in leaves of F. concinna var. subsessilis under different temperature

3 結(jié)論

（1）當(dāng)植物受到低溫脅迫時(shí)，細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生加速，而清除活性氧的能力下降，導(dǎo)致活性氧水平的提高，當(dāng)活性氧超過“閾值”時(shí)，首先襲擊的是膜系統(tǒng)，使不飽和脂肪酸形成脂氫過氧化物，脂氫過氧化物通過分解產(chǎn)生丙二醛（MDA），與蛋白質(zhì)結(jié)合引起蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)，產(chǎn)生蛋白質(zhì)交聯(lián)物，從而破壞膜結(jié)構(gòu)功能。

低溫不僅直接削弱植物的防御系統(tǒng)，提高植物體內(nèi)自由基的水平，誘發(fā)膜脂過氧化作用，引起膜損傷，而且所積累的過量活性氧本身及其誘發(fā)的膜脂過氧化產(chǎn)物MDA反過來對(duì)植物的防御系統(tǒng)亦會(huì)起破壞作用，從而加劇膜脂過氧化作用。這樣不斷反復(fù)地惡性循環(huán)，使植物受害逐步加重，直至死亡[14]。

（2）可溶性糖是植物體內(nèi)最重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和能量物質(zhì)。可溶性糖作為植物體內(nèi)的重要代謝物質(zhì)，積累可以增加滲透壓，提供能源和底物，誘導(dǎo)其他生理生化過程的進(jìn)行?？扇苄蕴强梢越档图?xì)胞的結(jié)冰溫度，減輕凍害[12]。低溫條件下，植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和大分子碳水化合物分解速度加快[15]，植物通過可溶性糖合成增加或多糖分解來增加細(xì)胞液濃度，降低水勢(shì)，增強(qiáng)保水能力，調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)外的滲透平衡；可溶性糖還能提供碳源和底物，誘導(dǎo)其它與抗寒性相關(guān)的生理生化過程，有助于抗寒性的增強(qiáng)；同時(shí)還具有保護(hù)蛋白質(zhì)避免低溫所引起的凝固作用，進(jìn)一步提高植物抗寒性[16]。

（3）低溫脅迫下的雅榕葉片丙二醛含量和可溶性糖含量降低、說明其受低溫影響比較大，對(duì)氣溫變化的適應(yīng)性能較弱，在雅榕栽培的頭幾年要采取一定的防寒養(yǎng)護(hù)措施，確保其安全越冬。

[1] Agastian P, Kingsley S J, Viverkanandan M. Effect of salinity on photosynthesis and biochemical characteristics in mulberry genotypes[J]. Photosynthetica, 2000（38）：287－290.

[2] 林霞，鄭堅(jiān)，陳秋夏，等. NaCl脅迫對(duì)無柄小葉榕光合作用和抗氧化酶活性的影響[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33（44）70－74.

[3] 林霞，鄭堅(jiān)，劉洪見，等. 不同基質(zhì)對(duì)無柄小葉榕容器苗生長和葉片生理特性的影響[J]. 林業(yè)科學(xué)，2010，46（8）：63－70.

[4] 張志良，瞿偉菁. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京：高等教育出版社，2003.

[5] 陳少裕. 膜脂過氧化對(duì)植物細(xì)胞的傷害[J]. 植物生理學(xué)通訊，1991，27（2）：84－90.

[6] Prasad T K, Anderson M B, Stewart C R. Acclimation, hydrongen peroxide and abscisic acid protect mitchondria against irreversible chilling injury in maize seedlings[J]. Plant Physiol, 1994（105）：619－627.

[7] 楊春祥，李憲利，高東升，等. 低溫脅迫對(duì)油桃花器官膜脂過氧化和保護(hù)酶活性的影響[J]. 果樹學(xué)報(bào)，2005，22（1）：69－71.

[8] 何開躍，李曉儲(chǔ)，黃利斌，等. 冷凍脅迫對(duì)福建柏苗可溶性糖和丙二醛（MDA）含量的影響[J]. 江蘇林業(yè)科技，2007，27（6）：6－8.

[9] 羅婭，湯浩茹，張勇. 低溫脅迫對(duì)草莓葉片SOD和AsA-GSH循環(huán)酶系統(tǒng)的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2007，34（6）：1 045－1 410.

[10] 周龍，廖康，王磊，等. 低溫脅迫對(duì)新疆野生櫻桃李電解質(zhì)滲出率和丙二醛含量的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29（1）：47－50.

[11] 劉祖琪，張石誠. 植物抗性生理學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.

[12] 徐傳保，戴慶敏. 低溫脅迫對(duì)竹子3種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，40（1）：127－130.

[13] 朱政，蔣家月，江昌俊，等. 低溫脅迫對(duì)茶樹葉片SOD、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，38（1）：24－26.

[14] 朱素琴. 膜脂與植物抗寒性關(guān)系研究進(jìn)展[J]. 湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24（4）：49－53.

[15] 孫琴，易鎮(zhèn)邪，常冰，等. 低溫對(duì)玉米的影響研究進(jìn)展[J]. 作物研究，2013，27（4）：393－397.

[16] 邱乾棟，呂曉貞，臧德奎，等. 植物抗寒生理研究進(jìn)展[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（38）：53－57.

Influence of Low Temperature Stress on MDA and
Soluble Sugar Content in Ficus concinna var. subsessilis Leaves

XU Yue-ming1，ZHANG Xiao-mian2*，GAO Zhi-hui3，YUE Chun-lei2，LIN Yin4，CHEN Bin5，WANG Yong2
（1. Zhejiang Senhe Seed Incorporated Company, Hangzhou 310007, China; 2. Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China; 3. Zhejiang Forestry Extension Station, Hangzhou 310020, China; 3. Nanjing F orestry University, Nanjing 210037, China; 4. Zhoushan Forestry Institute of Zhejiang, Dinghai 316000, China）

Experiments were conducted on variation of MDA and soluble sugar content in leaves of Ficus concinna var. subsessilis with different temperatures of 0℃, -2℃, -4℃, -6℃ and -8℃. The results showed that MDA content increased from 0℃ to -4℃, and then decreased from -4℃ to -8℃. The contents of soluble sugar increased from 0℃ to -2℃ and decreased from -2℃ to -8℃.

Ficus concinna var. subsessilis; low temperature stress; MDA; soluble sugar

S718.43

A

1001-3776（2014）04-0001-04

2014-02-11；

2014-05-18

省院合作項(xiàng)目“小葉榕耐寒種質(zhì)資源的引選研究與示范”（2011SY04）；浙江省科技廳項(xiàng)目“千里沿?；闪謳ЫㄔO(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范”（2012F30020）；浙江省院所專項(xiàng)“城市濕地植被修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（2013F50002）

許月明（1960－），女，浙江杭州人，工程師，從事林木種苗研究與開發(fā)；*通訊作者。