花灌木在西宁市的抗寒性综合评价

王志涛

（青海省农林科学院，青海 西宁 810016）

花灌木在西宁市的抗寒性综合评价

王志涛

（青海省农林科学院，青海 西宁 810016）

以青海省农林科学院引进的2a生香茶藨子、新疆忍冬以及乡土树种黄刺玫、水蜡、紫丁香、连翘、珍珠梅、榆叶梅为试验材料，对其进行低温处理，设置4个温度梯度：5、-15、-20、-25℃，低温处理24h，研究8个树种的枝条生理生化指标的变化，主要包括：丙二醛（MDA）含量、叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量4个指标，并采用隶属函数法对8个树种的抗寒性进行综合评价。结果表明：随着胁迫程度的加剧，研究树种体内的丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量均呈现增加趋势，叶绿素含量呈现下降趋势。综合评价8个树种的抗寒性强弱，表现为水蜡＞香茶藨子＞黄刺玫＞新疆忍冬＞珍珠梅＞榆叶梅＞紫丁香＞连翘。评价结果中水蜡的抗寒性最强，香茶藨子位于第二，由此可见：香茶藨子在该地区表现出较好的抗寒性，可为西宁市城市绿化树种的引进和推广提供理论依据。

隶属函数法；抗寒能力；花灌木；生理生化指标

青海深处内陆腹地，立地条件严酷，适生树种须耐受很多极端气候因子的考验。因此，绿化树种的选择在青海的城市绿化中具有重要意义，尤其是灌木树种的选择更是青海省生态建设的主趋势。在树种选择中，考虑青海气候相对温凉湿润的条件，选择的树种要充分考虑耐寒性，而温度是影响树种生长发育的主要环境因子之一，温度对植物的生理代谢过程和形态特征起着决定性作用[1-5]。大量研究与实践表明，冬季低温对树木造成的伤害是影响树种引种成功与否的主要限制因素[6－9]。

有研究表明：植物抗寒性与其细胞膜结构的稳定性以及渗透调节物质的一系列生理生化活动等紧密相关[10-12]。树种抗寒性的评价不仅与各生理指标有关，还与各生理指标对抗寒性的影响程度有关。由于树木在冬季受到的低温胁迫是多变的，因此用某一指标评定其抗寒性容易导致片面性结果，目前多采用与抗寒性相关的多个指标进行综合评价，并采用模糊数学隶属函数法将各指标进行综合分析，使试验结果更加准确、科学[13-16]。青海省农林科学院从美国引进香茶藨子和新疆忍冬两种具有较高观赏价值的优良园林绿化树种，为了研究其抗寒性，用6种乡土花灌木树种为对照材料，采用人工低温胁迫的方法研究枝条在低温条件下4个生理生化指标的变化特征，比较每个树种的抗寒性，了解引进树种在该区域的抗寒性适应情况，利用隶属函数法对各指标进行综合评价，为树种的引进和推广提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验以国外引进的2a生香茶藨子（Ribes odoratum Wendl.）、新疆 忍 冬 （Lonicera tatarica Linn.var.tatarica）以及乡土树种紫丁香（Syringa oblata）、连翘（Forsythia suspensa）、黄刺玫（Rosa xanthina Lindl.）、榆叶梅（Amygdalus triloba）、珍珠梅［Sorbaria sorbifolia（L.）A.Br.］、水蜡（Ligustrum obtusifolum sieb.）为供试树种，8个树种均来自青海省农林科学院试验基地。

1.2 试验处理

于2015年7月，在青海省农林科学院试验基地选取长势均匀、中等的植株。随机采集位于中上部、长度30cm、无病虫害的1a生枝条，并立即蜡封剪口，带回实验室进行低温胁迫并进行抗寒性指标测定。将离体枝条用自来水冲洗干净，再用吸水纸吸干水分。将枝条分成3组装入保鲜袋中，放于超低温冰箱中进行人工模拟降温处理，处理温度分别为5、-15、-20、-25℃，降温速度为 4℃/h，冷冻处理 24h，设3次重复，进行相关指标测定。

1.3 测定方法

1.3.1 实验仪器

TDL-40B低速离心机、755S紫外可见光分光度计、PL203电子天平、DHG-9076A电热鼓风干燥箱、SHB-Ⅲ循环水真空泵、BCD-276AK4冰箱SZ-97自动三重蒸馏水器。

1.3.2 丙二醛（MDA）含量测定

采用双组分分光光度法。

（1）MDA的提取。称取剪碎的鲜样试材0.5g，加入2mL 5%TCA（三氯乙酸）和少量石英砂，研磨至匀浆，再加8mL TCA进一步研磨，4000r/min离心10min，上清液即为提取液，取上清液并测其体积。

（2）显色反应和测定。吸取离心的上清液2mL（对照加2mL蒸馏水），加入2mL 0.3%TBA（硫代巴比妥酸）溶液，混匀物于沸水浴中反应15min，立即冷却，再3000r/min离心15min，取上清液测定450、532、600nm波长下的消光度值。

（3）计算含量。按 C（umol/L）=6.45（D532－D600）－0.56D450计算出植物样品提取液中MDA的浓度。再计算出测定样品中MDA的含量，公式如下：

1.3.3 叶绿素含量测定

测定采用丙酮提取法。取健康植株的同位叶片，擦净组织表面污物，剪碎（去叶脉），混匀，称取剪碎的新鲜样品0.2g，每一处理重复3次，加入少量石英砂和碳酸钙粉及2～3mL80%丙酮，研成匀浆，再加80%丙酮10mL，继续研磨至组织变白，静置3～5min，然后将溶液过滤到25mL容量瓶中，用丙酮反复清洗研钵、研棒以及滤纸上的残渣数次，最后用丙酮定容至25mL。以80%丙酮为空白对照，提取液在721型分光光度计下以470、646、663nm波长下测定光密度，3次重复。

式中Ca、Cb为叶绿素a和叶绿素b的浓度，叶绿素总浓度 C＝Ca＋Cb。

根据求得色素的浓度再计算组织中各色素的含量（mg/g FW表示），公式如下：

1.3.4 可溶性糖（Soluble sugar）含量的测定

采用蒽酮比色法，参照邹琦主编的《植物生理学实验指导》。称取0.20g鲜叶，剪碎置于具塞试管中，加10mL蒸馏水于沸水浴中浸提1h，提取液过滤入25mL的容量瓶定容。吸取0.5mL提取液加1.5mL蒸馏水，依次再加0.5mL蒽酮乙酸乙脂和5mL浓硫酸于沸水浴中显色1min，冷却至室温后测定630nm波长下的消光值，按下列公式计算可溶性糖的含量。

可溶性糖含量（%）＝（C×V/a×n）/（W×106）

其中C为标准方程求得糖量（μg）；a为吸取样品液体积（mL）；V为提取液量（mL）；n为稀释倍数；W为植物组织鲜重（g）

1.3.5 游离脯氨酸含量测定

采用酸性茚三酮法进行测定。

（1）脯氨酸提取。取剪碎叶片0.2g用蒸馏水洗净后，分别置于20mL试管中，加入5mL 3%磺基水杨酸溶液，管口加盖玻璃球，于沸水中浸提10min。

（2）测定。取出试管待冷却至室温后，吸取上清液2mL，加入2mL冰乙酸和3mL显色液（2.5%酸性茚三酮），于沸水中加热显色40min，冷却后向各试管加入5mL甲苯充分振荡，以萃取红色物质。

（3）结果计算。静置待分层后吸取甲苯层以0管为对照在520nm下比色，并通过脯氨酸标准曲线计算得到提取液中脯氨酸的浓度，计算脯氨酸含量，公式如下：

式中C为提取液中脯氨酸的浓度（ug/2mL），由标准曲线中求得；V为提取液总体积（mL）；a为测定时所用体积（mL）；W 为样品重（g）。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2010进行数据处理，采用隶属函数法综合各项指标进行抗寒性评价[17-18]，隶属函数值法的计算公式如下：

式中u（Xij）为第i树种第j指标的隶属函数值，Xij为第i树种第j指标的测定值，Ximax和Ximin分别为所有参试种的第j指标的最大值和最小值。如果某一指标与抗旱性呈负相关，则用反隶属函数计算公式为：

各项指标隶属度的平均值可作为其耐寒能力综合评判标准[19-20]。

2 结果与分析

2.1 各种树种耐寒性指标的变化及差异分析

2.1.1 不同树种不同温度处理下丙二醛含量变化

植物在逆境条件下往往发生膜脂过氧化作用，其主要产物为丙二醛（MDA）。因此，丙二醛含量是反映细胞膜受伤程度的重要指标。通常用它作为膜脂过氧化指标，表示细胞膜脂过氧化的程度和植物对逆境条件反应的强弱。试验结果表明：随着温度的降低，8种植物体内MDA含量均呈上升趋势，不同树种体内MDA含量上升速率不同，说明低温条件下，发生了膜脂过氧化作用，导致MDA含量明显增加（表1）。说明8种植物对低温的生理响应不同，抗寒能力差异明显。

表1 不同处理下MDA含量的变化（μmol/gFW）

2.1.2 不同树种不同温度处理下叶绿素含量的变化

低温影响植物的光合作用，叶绿素是光合作用的主要色素，叶绿素含量的变化直接反映植物的光合作用。低温条件下叶绿素受到一定程度的破坏，叶绿素含量明显降低。由表2得出：随着温度的降低，8种植物体内叶绿素含量均呈下降趋势，不同树种体内叶绿素含量下降不同（表2）。

表2 不同温度处理对叶绿素含量的变化（mg/gFW）

2.1.3 不同树种不同温度处理下脯氨酸含量的变化

脯氨酸在植物渗透调节中起着重要的作用，脯氨酸的积累可调节组织的渗透势，可以增加细胞液的浓度，降低冰点，对原生质具有保护作用，对提高抗性具有积极意义。低温条件下脯氨酸的迅速积累，可以提高植物抗寒能力。

随着温度的降低，8种植物体内脯氨酸含量均呈上升趋势，不同树种体内脯氨酸含量上升不同（表3）。

表3 不同温度处理下脯氨酸的变化（μg/gFW）

2.1.4 不同树种不同温度处理下可溶性糖含量的变化

可溶性糖含量在植物渗透调节中起着重要的作用，可溶性糖含量的积累可调节组织的渗透势，可以增加细胞液的浓度，降低冰点，对原生质具有保护作用，提高植物抗寒性。由表4得出：随着温度的降低，8种植物体内可溶性糖含量均呈上升趋势。

表4 不同温度下处理下可溶性糖含量的变化（%）

2.2 各树种的抗寒性综合评价

隶属函数法通常用来评价植物的抗寒性，其数值的大小反应抗寒性的强弱[21]。通过对8个树种的丙二醛含量、叶绿素含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量4项指标检测，发现8种树种枝条的丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量与抗寒性呈正相关，叶绿素含量与抗寒性呈负相关。通过隶属度对抗寒性综合评价（表5）得出：8种树种的抗寒性强弱依次是水蜡＞香茶藨子＞黄刺玫＞新疆忍冬＞珍珠梅＞榆叶梅＞紫丁香＞连翘。

表5 不同树种抗寒性的隶属度值

3 结论与讨论

反映植物受到低温胁迫伤害的生理生态指标比较多，研究表明：在低温胁迫下植物会产生的丙二醛会使细胞膜受到伤害，一般植物体内的丙二醛含量很少时，受到低温伤害后会增多，因此，丙二醛含量可以间接反映植物的抗逆性[22]。脯氨酸的累积主要是由于合成受阻、氧化受抑和蛋白质合成受阻3个原因造成的，脯氨酸在逆境下会迅速积累，这可能是细胞结构和功能受损伤的表现。可溶性糖的含量与植物抗寒性的关系，是一个普遍现象。植物在提高抗寒力初期，可能依赖于细胞内含糖量的增加，因此，可溶性糖的含量可作为鉴定植物抗寒力的一个生理指标。关于树种抗寒性的综合评价不仅与各生理指标有关，还与各生理指标对抗寒性的影响程度有关。由于树木在冬季受到的低温胁迫是多变的，单纯靠某一低温下的指标评定其抗寒性容易导致片面性结果。因此，在实际应用中，要通过几种抗寒指标对隶属函数法中相关参数进行修正，才能更准确地对树木抗寒性进行评判。

本研究中测定期间8个树种的抗寒性与温度的变化存在一定的对应关系。随着气温降低，植物体内的丙二醛含量增加、可溶性糖含量和脯氨酸含量增加，而叶绿素含量降低，这与国内其他学者的研究结果一致。在抗寒性综合评价中，结合国内相关研究成果，选用4个常规的抗寒性测定指标，采用模糊数学中的隶属函数法对8个树种的抗寒性进行综合评价，最终得出了8种树种的抗寒性强弱表现为水蜡＞香茶藨子＞黄刺玫＞新疆忍冬＞珍珠梅＞榆叶梅＞紫丁香＞连翘。从结果中可以看出，8种树种中，香茶藨子作为国外引进树种，有较好的抗寒能力，比一些乡土树种，如黄刺玫、连翘、紫丁香等都要好，相比之下抗寒性最差的为连翘。

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Evaluation on cold Tolerance of Flowering Shrubs in Xining

WANG Zhi-tao
（Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Xining 810016，China）

Evaluation on cold resistance of eight flowering shrubs in the area of Xi Ning.Ribes odoratum Wendl，Lonicera tatarica Linn.var.tataricaimported from abroad and Syringa oblata、Forsythia suspensa、Rosa xanthina Lindl、Amygdalus triloba、Sorbaria sorbifolia、Ligustrum obtusifolum sieb which come from native regionwere selected and with low temperature treatment.We studied the physiological and biochemical changes of eight trees branches which include MDAcontents、chlorophyll contents、soluble sugar contents、proline contents under a series of low temperatures（5，-15，-20，-25℃，ambient temperatures as control）for 24h.the cold resistance of eight trees were evaluated with the membership function.The result showed that the MDA contents、chlorophyll contents、soluble sugar contents、proline contents of eight trees had significant changes.the MDA contents、soluble sugar contents、proline contents of eight trees had a positive correlation on cold resistance，and the chlorophyll contents had a negative oncold resistance.the order was Ligustrum obtusifolum sieb＞Ribes odoratum Wendl＞Rosa xanthina Lindl＞Lonicera tatarica Linn.var.tatarica＞Sorbaria sorbifolia＞Amygdalus triloba＞Syringa oblate＞Forsythia Suspensa.the cold hardiness of Ligustrum obtusifolum siebis strongest，Ribes odoratum Wendlwas in the second.so，Ribes odoratum Wendl had good cold hardinessin the area.the result provided theoretical basis for selecting greening trees of Xi Ning.

Membership function method；Cold resistant；Flowering shrubs；Physiological and biochemical indicators

Q945.78

A

1002-3356（2017）02-0005-05

2017-04-10

青海省科技厅农业科技成果转化与示范计划项目（2015-NK-510）

王志涛（1972-），男，硕士，副研究员，主要从事林木引种及城市林业研究工作。Email：wangzhitao166@126.com