陶雙勇 王慶斌 鄒威 杜人杰

（牡丹江林業(yè)科學研究所，黑龍江牡丹江157009）

鈣、鉀離子對香花槐幼苗抗寒性的影響*

陶雙勇 王慶斌 鄒威 杜人杰

（牡丹江林業(yè)科學研究所，黑龍江牡丹江157009）

以香花槐根插小苗為試驗對象，試驗不同濃度鈣、鉀離子對幼苗抗寒性影響的結果表明：高濃度的Ca2+、K+處理能夠在一定程度上降低香花槐幼苗葉片的相對電導率和丙二醛含量，提高可溶性糖含量，有利于提高香花槐幼苗的抗寒性。

香花槐；鈣鉀離子；抗寒性

香花槐(Robinia ambigua idahoensis)屬蝶形花科落葉喬木，原產西班牙，是近年來我國引進的園林綠化名貴香花樹種，具有很高的觀賞價值、環(huán)保價值和經濟價值。經多年的引種馴化，目前香花槐在我國的栽培范圍最北到達吉林省圖們市。2014年，牡丹江林科所從吉林省集安市引入香花槐開展引種馴化試驗，對其生物學、生態(tài)學特性及光合特性進行了系統(tǒng)研究的結果表明：香花槐在牡丹江地區(qū)第一積溫帶及特殊立地條件下（如東寧、牡丹江市區(qū)）可以自然越冬，有輕微凍梢（凍梢長度低于樹高的8%），能正常生長并開花；在其余區(qū)試點香花槐凍干率100%。

大量植物抗寒機理研究結果表明：Ca2+、K+對細胞膜結構有穩(wěn)定作用，能夠使細胞膜維持穩(wěn)定的滲透性和生理活性；另一方面，Ca2+作為第二信使參與低溫脅迫下的信號轉導，提高細胞內抗氧化酶活性和內源抗氧化劑水平，從而提高植物的抗寒能力。本文以香花槐當年生根插小苗為試驗對象，采用室內沙培的方式，在標準水培溶液的基礎上，分別添加150%、200%及250%的Ca2+、K+，冷凍處理后測量葉片膜透性、丙二醛及可溶性糖含量，探討Ca2+、K+對香花槐幼苗抗寒性的影響，為香花槐的抗寒育種及防寒技術措施的制定提供科學依據。

1 試驗材料

小苗培育5月初，樹液流動前采集香花槐側根，苗木窖沙藏處理。5月下旬剪穗，插穗長7 cm，粗度0.4 cm以上，大地起壟覆膜后扦插，扦插成活率95%。6月下旬，小苗高30 cm時，移入室內進行沙培。

標準液的配制大量元素KNO30.51g/L、Ca(NO3)20.82 g/L、MgSO4.7H2O 0.49 g/L、KHPO40.136 g/L；鐵鹽Na2-EDTA 37.3 mg/L、FeSO4.7H2O 27.8 mg/L；微量元素H3BO32.86 mg/L、CuSO4.5H2O 0.08 mg/L、ZnSO4.7H2O0.22mg/L、MnSO4.4H2O 2.13 mg/L、H2MoO40.09 mg/L、Na2MoO4.2H2O 0.25 mg/L。分別配制母液，冰箱冷藏待用。

2 試驗方法

小苗移栽成活后，分別配制Ca2+、K+質量分數為標準液150%、200%及250%的營養(yǎng)液，每天每盆澆100 mL，每處理3次重復。處理3個月后，分別取成熟葉片置于培養(yǎng)皿中，放入-10℃低溫冰柜冷凍10 h后，測量葉片的膜透性、丙二醛及可溶性糖含量，以標準液處理葉片的測量值為對照。

2.1 膜透性的檢測

質膜的相對透性可以用浸透液的相對電導率來表示，稱取鮮葉1g,冷凍處理后，室溫條件下放置10 min，用直徑為1 cm的打孔器打10片圓片,放入加有20 mL蒸餾水的小燒杯中浸透24 hr，測定初始電導值,記為a。然后煮沸10 min,再測其電導值,為終電導值，記為b。相對電導率=a/b×100

2.2 丙二醛含量的測定

取新鮮或冷凍處理后的葉片0.1 g,加入2 mL 10%三氯乙酸和少量石英砂研磨至勻漿，再加8 mL 10%三氯乙酸進一步研磨，勻漿在4 000 r/min離心10 min，吸取上清液2 mL，加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸，沸水浴15min，迅速冷卻后再次離心10min，取上清液測定532、600和450 nm波長下的吸光度值，根據公式

計算單位鮮重組織中的MDA含量，其中：A為吸光度值，V為提取液體積，W為植物組織鮮重，y為MDA含量（u mol/g）。

2.3 可溶性糖含量的測定

采用蒽酮法測量葉片可溶性糖含量，標準曲線的制作參照《植物生理生化實驗技術與原理》進行；可溶性糖的提?。喝?.1 g葉片研磨至勻漿，放入具塞試管中并加入20 mL蒸餾水，沸水浴30 min,冷卻后過濾入50 mL容量瓶，定容后取樣1 mL，加1 mL水、5 mL蒽酮試劑，沸水浴10 min，在620 nm波長條件下比色，可溶性糖含量=C·V·n(106a·W) ×100，其中：C為標準方程求得的糖量（ug），a為吸取樣品液的體積（mL），V為提取液量，n為稀釋倍數，W為植物組織鮮重（g）。

3 結果與分析

3.1 Ca2+、K+對細胞膜透性的影響

逆境導致植物細胞膜損傷的機理有多種假說，但眾多研究結果表明，當植物組織受干旱或極限溫度影響時，原生質體的結構先發(fā)生變化，出現孔道龜裂，膜透性增大，細胞內含物將有不同程度的外滲，使外滲液的電導率增大。所以，膜透性的增加是植物受低溫傷害的主要特征，可以作為反應植物抗寒力強弱的重要指標，而電導率與膜透性的大小呈正相關，透性變化越大，表示受傷越重、抗性越弱。

表1 Ca2+、K+處理對香花槐葉片相對電導率的影響%

從表1可以看出，冷凍處理后各處理的電導率均有不同程度的升高，說明冷凍后細胞膜的透性增大，膜內電解質出現了不同程度的外滲。不同濃度處理結果表明，葉片的相對電導率隨著K+濃度的升高有降低的趨勢，而Ca2+處理的相對電導率先升高后降低，說明Ca2+、K+對細胞膜結構有一定的穩(wěn)定作用，能夠使細胞膜維持穩(wěn)定的滲透性和生理活性。實驗初步認為:高濃度的Ca2+、K+可以使冷凍處理后葉片的相對電導率降低，一定程度上提高幼苗的耐寒性。

3.2 Ca2+、K+對丙二醛（MDA）含量的影響

植物受到冷凍傷害時，其最終分解產物丙二醛釋放出來后，可以與蛋白質、核酸反應，改變這些大分子的結構，或使其產生交聯反應，從而喪失功能，同時使纖維素分子間的橋鍵松弛或抑制蛋白質的合成，從而對膜及細胞造成一定的傷害，因此葉片中丙二醛（MDA）的含量可以反應出植物受到冷凍傷害的程度。

表2 Ca2+、K+處理對香花槐葉片丙二醛（MDA）含量的影響μmol/g

從表2可以看出，冷凍處理前各處理葉片丙二醛（MDA）含量變化不大，穩(wěn)定在(0.001 9± 0.000 2)μmol/g。冷凍處理后膜脂發(fā)生過氧化作用，丙二醛含量出現不同程度的增加，就不同處理的實驗結果來看，對照的葉片冷凍處理后，丙二醛含量增加的最大，達0.035 5μmol/g。隨著Ca2+、K+濃度的增加，丙二醛含量的增加量有下降的趨勢，方差分析結果表明，K+(250%)和Ca2+(250%)兩個處理葉片的丙二醛（MDA）含量無顯著差異。說明細胞體內Ca2+、K+水平的提高可以在一定程度上提高細胞內抗氧化酶活性和內源抗氧化劑水平，延緩膜脂過氧化作用的發(fā)生，從而提高植物的抗寒能力。

3.3 Ca2+、K+對可溶性糖含量的影響

通過調節(jié)組織滲透勢，增加細胞的保水能力和非結冰水含量，通過提高細胞液的濃度降低細胞質的冰點，是可溶性糖的抗寒作用機理。在抗寒鍛煉過程中，植物組織中的可溶性糖含量呈上升趨勢，在極端低溫時達到最高水平，隨溫度進一步下降，可溶性糖含量也逐步下降。因此，可溶性糖含量的增加是植物體在抗寒鍛煉中溶質濃度變化的主要因素，它的含量與植物的抗寒性密切相關。

表3 Ca2+、K+處理對香花槐葉片可溶性糖含量的影響%

從表3可以看出，冷凍后各處理的葉片可溶性糖含量均有所提高；不同濃度Ca2+、K+處理對香花槐葉片可溶性糖含量的影響無明顯規(guī)律性；與對照相比較，各處理能夠不同程度的增加鮮葉和冷凍葉片的可溶性糖含量，其中K+(150%)處理下含量最大，分別達2.071%和2.578%。

4 結論

4.1 香花槐是名貴的香花綠化樹種，具有較高的觀賞性，而本地區(qū)寒冷的氣候條件制約了其產業(yè)化發(fā)展。試驗表明，高濃度的Ca2+、K+處理能夠在一定程度上降低香花槐幼苗葉片的相對電導率和丙二醛含量，提高可溶性糖含量，這有利于提高香花槐幼苗的抗寒性，拓寬香花槐在本地區(qū)的適栽范圍。

4.2 植物的抗寒性是微效多基因控制的數量性狀，具有復雜、微觀屬性，實驗從最基本、最簡單的方面入手，對香花槐的抗寒育種進行了初步的嘗試，實驗結果與目前有關的植物抗寒性機理研究結論相符，可以為本地區(qū)香花槐引種栽培措施的制定提供參考。

［1］王晶英，敖紅，張杰，等.植物生理生化實驗技術與原理［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，2003.

［2］徐呈祥.提高植物抗寒性的機理研究進展［J］.生態(tài)學報, 2012,32(24):7966-7980.

［3］楊金英.K+和Ca+及生長調節(jié)劑增強水曲柳、紫椴幼苗抗寒性機制的研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學，2002.

第1作者簡介：陶雙勇（1980-），男，高級工程師，主要從事林木遺傳育種方面研究。

Effect of Calcium and Potassium Ions on the Cold Resistance of Robinia ambigua idahoensis Seedlings

TAO Shuangyong
（Mudanjiang Forestry Science Institute of Heilongjiang Province,Mudanjiang157009）

This paper studied the effects of different calcium and potassium ions concentrations on the cold resistance of seedlings,used the root ofR.ambigua idahoensisas the experimental object.The results showed that the high concentration of Ca2+,K+treatment can reduce the relative conductivity and MDA content ofR.ambigua idahoensisseedlings to a certain extent,improve the content of soluble sugar,which was beneficial to improve the cold resistance ofR.ambigua idahoensisseedlings.The experimental results can be formulated as cultivation measures to provide reference forR.ambigua idahoensisin local district.

Robinia ambigua idahoensis;Calcium ions;Potassium ions;Cold resistance

S 792.26,S 722.3

A

1001-9499（2017）01-0012-03

2016-11-20

（責任編輯：張亞楠）

*2016年省財政項目