北京地區(qū)引種七葉樹苗期對低溫脅迫的生理響應

植物的抗寒性是物種長期適應低溫環(huán)境的結(jié)果,，具遺傳性?？购曰虻谋磉_與環(huán)境的變化和植物的生理活動息息相關(guān),。相關(guān)研究表明，抗寒性與植物的細胞膜和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量及酶保護系統(tǒng)的活性等生理活動有關(guān)聯(lián),。植物處于惡劣環(huán)境時,，自身能通過保護酶系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)等來維持細胞內(nèi)物質(zhì)的相對平衡，從而適應或抵抗逆境,。故可通過測量生理指標的動態(tài)變化來反映植物的抗性大小,。

目前，植物的抗寒性一般是通過測定生理生化指標,，觀察植物細胞的顯微結(jié)構(gòu)和利用分子生物技術(shù)對抗寒性基因進行測序等來研究,。七葉樹是具有重要觀賞價值的園林綠化樹種，其天然分布于我國秦嶺海拔700m以下山地,。近年來,，七葉樹在北京市園林綠化中的引種栽培增加，但是由于北方冬季氣溫低,，栽植初期凍害時常發(fā)生,，因而有關(guān)七葉樹凍害適應機理的研究也受到關(guān)注。為了探究七葉樹在冬季低溫下的生理響應,，在漢斯出版社《植物學研究》期刊中,，有學者結(jié)合在北京地區(qū)引進的陜西漢中地區(qū)的七葉樹，選取1年生幼苗休眠枝條為材料,，根據(jù)北京冬季極端低溫環(huán)境設(shè)置低溫脅迫控制處理條件,，測定其電導率等8個生理指標，分析其變化規(guī)律,，為七葉樹抗寒品種選擇及在北京地區(qū)栽培提供理論依據(jù),。

低溫脅迫下，最先受損傷的是植物的細胞膜,。低溫會加劇細胞膜的膜脂過氧化作用，破壞質(zhì)膜系統(tǒng)，使細胞電解質(zhì)外滲,，電導率升高,。丙二醛(MDA)作為膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，其含量增加阻礙細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成,，致使細胞膜變性,，嚴重時細胞會受損、衰老甚至死亡,。本研究表明,，七葉樹幼苗的低溫半致死溫度(LT50)為?25.46℃；其電導率和丙二醛含量均隨著處理溫度的降低緩慢升高,，說明其細胞膜正在受到傷害且損傷逐漸加劇,，溫度降低到?25.46℃時，其細胞組織會迅速結(jié)冰改變生理代謝,，導致凍害發(fā)生,，使植物的損傷無法恢復。

可溶性蛋白,，可溶性糖,，脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。低溫脅迫下,，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)維持細胞膜內(nèi)外的物質(zhì)平衡,，提高植物的滲透調(diào)節(jié)能力。本研究發(fā)現(xiàn),，低溫下,，七葉樹幼苗體內(nèi)可溶性蛋白(Sp)、可溶性糖(Ss)和脯氨酸(Pro)的含量隨著溫度的降低逐漸升高,。植物通過增加游離的Pro含量來降低滲透勢保護植物的空間結(jié)構(gòu)不受傷害,，提高抗寒性，起到對植物的保護作用,。

保護酶中的超氧化物歧化酶(SOD),，過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)組成抗氧化防御系統(tǒng)協(xié)同響應低溫環(huán)境。低溫脅迫下活性氧大量積累,，打破活性氧產(chǎn)生與清除的平衡,，SOD可將活性氧歧化成過氧化氫和氧氣，CAT和POD協(xié)同將過氧化氫轉(zhuǎn)化為水和氧氣,，減輕對細胞傷害,。本研究表明，七葉樹幼苗的3種保護酶活性在處理溫度下總體表現(xiàn)為上升趨勢,。說明在0℃~?15℃發(fā)揮一定的作用,；SOD在?5℃以內(nèi),，其活性無顯著變化；POD和CAT在?10℃以內(nèi)無顯著變化,。結(jié)合滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化趨勢,，細胞體內(nèi)的滲透物質(zhì)在?15℃以后出現(xiàn)顯著增加，說明在該溫度之前主要依靠保護酶系統(tǒng)作用,，之后主要依靠滲透物質(zhì)作用,。

植物本身的抗寒機制復雜多樣，影響因素也很多,，單一的指標未能全面評判植物的抗寒能力,。本文研究了北京地區(qū)七葉樹幼苗休眠枝條在低溫脅迫下的生理響應，發(fā)現(xiàn)寒冷環(huán)境下,，植物通過積累較高水平滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)和提高酶系統(tǒng)的活性等來適應環(huán)境,。研究發(fā)現(xiàn)，七葉樹的低溫半致死溫度為?25.46℃,，在溫度低于?25.46℃后,，七葉樹所受傷害將是不可逆轉(zhuǎn)的。在實驗設(shè)置的梯度范圍內(nèi),，七葉樹表現(xiàn)出一定的抗寒性,，可以作為北方地區(qū)的園林綠化樹種。本研究在一定程度上豐富了七葉樹適應低溫的生理機制,，對于以后進行抗寒育種抗寒措施等具有一定的參考價值,。

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