王占鋒 唐敏

摘要：【目的】分析低溫鍛煉對(duì)白掌組培苗生理生化指標(biāo)的影響，為探索白掌抗寒性生理生化機(jī)制提供參考依據(jù)?！痉椒ā繙y(cè)定低溫鍛煉前后白掌組培苗葉片抗氧化酶活性及可溶性蛋白質(zhì)（SP）、游離脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）和丙二醛（MDA）含量，對(duì)比分析白掌組培苗的抗寒性能。【結(jié)果】白掌組培苗經(jīng)3 ℃低溫鍛煉后抗寒性明顯增強(qiáng)，表現(xiàn)為低溫處理72 h后葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）和過氧化氫酶（CAT）活性分別提高43.0%、47.0%、33.0%和61.0%；葉片SP、Pro及SS等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量分別增加了2.0倍、5.0倍和70.0%。同時(shí)，低溫鍛煉對(duì)白掌組培苗葉片細(xì)胞膜造成了一定程度的傷害，表現(xiàn)為MDA含量增加。脫鍛煉1 d后抗氧化酶活性和SP、Pro及SS含量略有下降，但仍高于未經(jīng)低溫鍛煉的組培苗?！窘Y(jié)論】生產(chǎn)上可通過低溫鍛煉白掌組培苗來提高其抗寒性和移栽成活率。

關(guān)鍵詞： 白掌；組培苗；低溫鍛煉；抗寒性；抗氧化酶；丙二醛（MDA）

中圖分類號(hào)： S682.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2016）10-1720-05

0 引言

【研究意義】白掌（Spathiphyllum floribundum）為天南星科白鶴芋屬多年生草本植物，其花姿獨(dú)特，花苞酷似白鶴翹首，亭亭玉立，潔白無瑕，花期長(zhǎng)，較耐陰，既是優(yōu)良的盆栽花卉，又是切花的重要品種，具有重要的觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，市場(chǎng)前景廣闊。該屬多數(shù)植物花粉退化，不易結(jié)籽，生產(chǎn)中通常以分株法進(jìn)行繁殖，繁殖系數(shù)低，因此采用組織培養(yǎng)方式進(jìn)行快速繁殖是目前白掌的主要繁殖方式。但白掌為喜高溫植物，抗寒性較差，長(zhǎng)期低溫易引起葉片脫落或焦黃，在我國部分冬春季節(jié)嚴(yán)寒的地區(qū)，低溫仍是制約白掌產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子。因此，研究低溫鍛煉對(duì)白掌組培苗生理指標(biāo)的影響，探索其耐寒機(jī)制，對(duì)提高白掌組培苗的抗寒性及降低低溫造成的損失具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，關(guān)于白掌組織培養(yǎng)技術(shù)的研究報(bào)道較多，主要側(cè)重于白掌組織培養(yǎng)體系建立、外源激素在白掌組織培養(yǎng)中的應(yīng)用等。范敏等（2003）開展白掌組織培養(yǎng)及快速繁殖研究，結(jié)果表明，在適當(dāng)遮陰的混合基質(zhì)中，白掌組培苗移栽成活率較高。崔錫明等（2004）研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中添加適宜濃度的6-BA可增加白掌愈傷組織和不定芽的增殖倍數(shù)，添加適宜濃度的IBA可促進(jìn)試管苗生根，提高移栽成活率。覃和業(yè)和邱美歡（2008）研究發(fā)現(xiàn)，白掌的最適初代培養(yǎng)基為MS+2.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L AD+0.2 mg/L NAA；最適增殖培養(yǎng)基為MS+2.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA；最適生根培養(yǎng)基為1/2MS+0.2 mg/L NAA。江金蘭等（2011）研究認(rèn)為，未經(jīng)過生根培養(yǎng)的白掌組培苗移栽后生長(zhǎng)整齊度不一致。陳榮等（2012）開展白掌組織培養(yǎng)研究，結(jié)果表明，培養(yǎng)基中添加TDZ可提高白掌不定芽增殖系數(shù)；1/2MS培養(yǎng)基中添加適宜濃度的NAA和IBA，可縮短組培苗生根時(shí)間，移栽成活率高。陳漢鑫等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，適宜白掌組培苗移栽的基質(zhì)為泥炭土與珍珠巖以10∶1混合的基質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】至今有關(guān)白掌組培苗抗寒性的研究鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究3 ℃低溫鍛煉過程中白掌組培苗抗氧化酶活性及可溶性糖、游離脯氨酸和可溶性蛋白含量等的變化，探索白掌抗寒性形成的生理生化機(jī)制，為提高白掌組培苗抗寒性提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)植物組織培養(yǎng)室進(jìn)行。當(dāng)白掌繼代培養(yǎng)產(chǎn)生的不定芽長(zhǎng)高2～3 cm時(shí)，切下轉(zhuǎn)移至生根培養(yǎng)基中誘導(dǎo)生根。以1/2MS為基本培養(yǎng)基，添加2.0 g/L活性炭、0.2 mg/L NAA、0.4 mg/L IBA、30.0 g/L蔗糖和6.0 g/L瓊脂。培養(yǎng)基pH 5.8，培養(yǎng)溫度（25±2）℃，光照強(qiáng)度1500 lx，光照時(shí)間12 h/d。生根培養(yǎng)容器為直徑8 cm、高13 cm、帶橡膠塞的玻璃瓶。每瓶接種2株。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 低溫鍛煉處理 生根培養(yǎng)30 d后，選取生長(zhǎng)狀況相似且良好的試管苗置于3 ℃人工氣候箱中進(jìn)行低溫鍛煉，3 d后放回培養(yǎng)室中進(jìn)行脫鍛煉，分別在低溫鍛煉12、24、48和72 h及脫鍛煉24 h后取葉片樣品進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)測(cè)定，以6株幼苗混合取樣，3次重復(fù)，以不進(jìn)行低溫鍛煉的試管苗葉片為對(duì)照（CK）。

1. 2. 2 酶活性測(cè)定 稱取0.1 g鮮葉于冰浴中充分研磨后加入1.0 mL酶提取液（50 mmol/L、pH 7.0的磷酸緩沖液），低溫離心（4 ℃，10000 r/min，20 min）獲得的上清液即為酶液，于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）及過氧化氫酶（CAT）活性參照李合生（2003）的方法進(jìn)行測(cè)定。

1. 2. 3 可溶性蛋白質(zhì)（SP）、游離脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）及丙二醛（MDA）含量測(cè)定 SP含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法（熊慶娥，2003）進(jìn)行測(cè)定；Pro含量參考張殿忠等（1990）的方法進(jìn)行測(cè)定；SS含量采用蒽酮比色法（熊慶娥，2003）進(jìn)行測(cè)定；MDA含量采用硫代巴比妥酸法（張憲政，1990）進(jìn)行測(cè)定。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 10.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 低溫鍛煉對(duì)白掌組培苗抗氧化酶活性的影響

SOD活性可反映植物對(duì)低溫逆境的適應(yīng)能力。從圖1-A可以看出，在3 ℃低溫鍛煉過程中，低溫處理的前24 h白掌組培苗葉片的SOD活性迅速上升，之后緩慢下降，但處理72 h時(shí)其活性仍比CK高43.0%；POD活性呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，低溫處理72 h時(shí)其活性比CK提高47.0%（圖1-B）；APX活性先升后降，低溫處理72 h時(shí)其活性比CK提高33.0%（圖1-C）；CAT活性呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，低溫處理72 h時(shí)其活性比CK提高61.0%（圖1-D）。所有抗氧化酶（SOD、POD、APX和CAT）活性雖然在脫鍛煉24 h后有所下降，但仍高于CK，說明低溫鍛煉可明顯提高白掌SOD、POD、APX和CAT活性，進(jìn)而可提高白掌組培苗的抗寒性。

2. 2 低溫鍛煉對(duì)白掌組培苗SP、Pro、SS及MDA含量的影響

SP、Pro和SS是植物細(xì)胞內(nèi)滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)，其主要功能是降低植物細(xì)胞的滲透勢(shì)，有利于水分的吸收。從圖2-A可以看出，在低溫鍛煉過程中，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，葉片SP、Pro和SS含量呈不斷上升趨勢(shì)，低溫處理72 h時(shí)其含量分別增加了2.0倍、5.0倍和70.0%。脫鍛煉24 h后，SP、Pro和SS含量雖有所下降，但仍高于CK（圖1-A、圖2-B、圖2-C）。MDA含量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，低溫處理72 h時(shí)其含量增加了27.0%（圖2-D）。說明低溫鍛煉可提高白掌SP、Pro和SS含量，此結(jié)果可作為檢測(cè)白掌組培苗抗寒性的重要因子，但同時(shí)MDA含量呈上升變化趨勢(shì)，說明低溫鍛煉對(duì)植物細(xì)胞質(zhì)膜有一定損傷。

3 討論

李美茹等（2000）研究認(rèn)為，低溫逆境中SOD、POD、APX及CAT的活性水平可作為植物抗寒性檢測(cè)的生理指標(biāo)。張勇等（2008）研究發(fā)現(xiàn)，低溫鍛煉能提高植物抵御活性氧傷害的能力，同時(shí)伴隨著抗氧化酶活性的提高。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果基本一致，白掌組培苗的SOD、POD、APX和CAT活性在低溫鍛煉過程中均有所提高，說明低溫脅迫提高了白掌保護(hù)酶的活性，以清除植物細(xì)胞在低溫逆境中增加的活性氧自由基，減輕膜脂過氧化程度；脫鍛煉后，組培苗仍具有較高的抗氧化酶活性。因此，在組培苗馴化移栽時(shí)可通過低溫處理來提高白掌組培苗的抗寒性，使其更好地適應(yīng)大田栽植環(huán)境，提高移栽成活率。本研究中白掌在低溫鍛煉后SOD、POD、APX和CAT活性均有所提高，同時(shí)MDA含量上升，與賴靜等（2015）對(duì)枇杷的研究結(jié)果不一致，其原因有待探究。

SP、Pro和SS是植物細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，是提高植物抗寒性的重要因素之一（王燕凌等，2006）；植物體在低溫脅迫條件下SS和Pro含量在一定程度上可反映植物對(duì)低溫的抵抗能力（夏金嬋和何奕昆，2015）。簡(jiǎn)令成（1992）、陳杰忠等（1999）研究表明，植物的SP含量隨低溫鍛煉植物抗寒性的提高而增加，有助于降低冰點(diǎn)，從而防止細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰；植物體內(nèi)糖的含量與其抗寒性密切相關(guān)，Pro含量提高亦是抗寒性提高的重要原因之一。本研究結(jié)果與其一致，低溫鍛煉使白掌組培苗SP、Pro和SS含量明顯上升，可能是白掌抗寒性提高的生理生化基礎(chǔ)。

MDA是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，其含量變化是質(zhì)膜損傷程度的重要標(biāo)志之一（簡(jiǎn)令成，1992）。本研究結(jié)果表明，低溫鍛煉使白掌SP、Pro和SS含量提高的同時(shí)MDA含量也呈上升變化趨勢(shì)，說明低溫鍛煉對(duì)白掌葉片細(xì)胞質(zhì)膜有一定損傷。因此，在白掌組培苗低溫鍛煉過程中應(yīng)合理控制溫度和時(shí)間，以減少低溫脅迫對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜的傷害所造成的損失。

本研究?jī)H從生理生化角度研究了低溫鍛煉對(duì)白掌組培苗抗寒性的影響，設(shè)計(jì)更適合白掌組培苗低溫鍛煉的溫度和處理時(shí)間，或者在鍛煉前期調(diào)整培養(yǎng)基成分，以便在增強(qiáng)抗氧化酶活性的同時(shí)減輕MDA對(duì)膜脂的傷害有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，白掌組培苗經(jīng)3 ℃低溫鍛煉后，SOD、POD、APX及CAT活性明顯升高，脫鍛煉1 d后，酶活性雖然比低溫鍛煉時(shí)有所下降，但仍高于未進(jìn)行低溫鍛煉的組培苗水平。因此，生產(chǎn)上可通過低溫鍛煉白掌組培苗來提高其抗寒性和移栽成活率。

參考文獻(xiàn)：

陳漢鑫，張連水，萬學(xué)鋒，康月惠，鄭春生. 2013. 白掌品種‘維克莖尖離體培養(yǎng)及快速繁殖[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，28（5）：486-489.

Chen H X，Zhang L S，Wan X F，Kang Y H，Zheng C S. 2013. Study of Spathiphyllum‘Vicki shoot tip culture in vitro and rapid propagation[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences，28（5）：486-489.

陳杰忠，徐春香，梁立峰. 1999. 低溫對(duì)香蕉葉片中蛋白質(zhì)及脯氨酸的影響[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，20（3）：54-58.

Chen J Z，Xu C X，Liang L F. 1999. Effect of low temperature on protein and proline in banana（Musa spp.） leaves[J]. Journal of South China Agricultural University，20（3）：54-58.

陳榮，李慶玲，朱昌叁. 2012. TDZ在白掌組織培養(yǎng)中的應(yīng)用[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，40（5）：34-35.

Chen R，Li Q L，Zhu C S. 2012. The application of TDZ in the tissue culture of Spathiphyllum floribundum[J]. Jiangsu Agricultural Sciences，40（5）：34-35.

崔錫明，林思誠，柯沛強(qiáng). 2004. 兩種外源激素在白掌組織培養(yǎng)中不同階段的劑量研究[J]. 廣東林業(yè)科技，20（2）：20-22.

Cui X M，Lin S C，Ke P Q. 2004. The concentration of 6-BA and IBA in distinct stages of Spathiphyllum kochiitissue culture[J]. Guangdong Forestry Science and Technology，20（2）：20-22.

范敏，張瑞麟. 2003. 白掌的組織培養(yǎng)及快速繁殖[J]. 植物生理學(xué)通訊，39（5）：477.

Fan M，Zhang R L. 2003. The tissue culture in vitro and rapid propagation of Spathiphyllum floribundum[J]. Plant Physiology Communications，39（5）：477.

簡(jiǎn)令成. 1992. 植物抗寒機(jī)理研究的新進(jìn)展[J]. 植物學(xué)通報(bào)，9（3）：17-22.

Jian L C. 1992. Advances of the studies on the mechanism of plant cold hardiness[J]. Chinese Bulletin of Botany，9（3）：17-22.

江金蘭，葉煒，羅慶國. 2011. 白掌的組培與快繁技術(shù)[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，（5）：1019-1020.

Jiang J L，Ye W，Luo Q G. 2011. Tissue culture and rapid pro-

pagation techniques of Spathiphyllum floribundum[J]. Zhe-

jiang Agricultural Sciences，（5）：1019-1020.

賴靜，楊偉，龔榮高，石佳佳，鄭云鋒，陳仲剛. 2015. 低溫脅迫下枇杷幼果種子膜脂過氧化、保護(hù)酶活性及顯微結(jié)構(gòu)的變化[J]. 廣西植物，35（5）：663-667.

Lai J，Yang W，Gong R G，Shi J J，Zheng Y F，Chen Z G. 2015. Changes in membrane lipid peroxidation，activities of cell defense enzyme and microstructure in the seed of loquat young fruit under chilling stress[J]. Guihaia，35（5）：663-667.

李合生. 2003. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 北京： 高等教育出版社.

Li H S. 2003. Experimental Principle and Technology of Plant Physiology and Biochemistry[M]. Beijing：Higher Education Press.

李美茹，劉鴻先，王以柔. 2000. 植物抗冷性分子生物學(xué)研究進(jìn)展[J]. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，8（1）：70-80.

Li M R，Liu H X，Wang Y R. 2000. Advances in researchs on molecular biology of plant resistance[J]. Journal of Tropical and Subtropical Botany，8（1）：70-80.

覃和業(yè)，邱美歡. 2008. 白掌的組織培養(yǎng)和快速繁殖[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，28（1）：32-33.

Qin H Y，Qiu M H. 2008. Rapid propagation of Spathiphyllum floribundum[J]. Tropical Agriculture Science，28（1）：32-33.

王燕凌，廖康，劉君，王麗. 2006. 越冬前低溫鍛煉期間不同品質(zhì)葡萄枝條中滲透性物質(zhì)和保護(hù)酶活性的變化[J]. 果樹學(xué)報(bào)，23（3）：375-378.

Wang Y L，Liao K，Liu J， Wang L. 2006. Changes of contents of osmosis substance and antioxidaut enzyme activity in grape vines during cold exercies period before over-witering[J]. Journal of Fruit Science，23（3）：375-378.

夏金嬋，何奕昆. 2015. 敲除DWF4基因提高擬南芥對(duì)低溫脅迫的抗性[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，31（3）：505-511.

Xia J C，He Y K. 2015. Improvement of cold tolerance by knockout of DWF4 gene in Arabidopsis[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，31（3）：505-511.

熊慶娥. 2003. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M]. 成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社.

Xiong Q E. 2003. Experimental Course of Plant Physiology[M]. Chengdu：Sichuan Science and Technology Press.

張殿忠，汪沛洪，趙會(huì)賢. 1990. 測(cè)定小麥葉片游離脯氨酸含量的方法[J]. 植物生理學(xué)通訊，（4）：62-65.

Zhang D Z，Wang P H，Zhao H X. 1990. Determination of the content of free proline in wheat leaves[J]. Plant Physiology Communications，（4）：62-65.

張憲政. 1992. 作物生理研究法[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社.

Zhang X Z. 1992. Crop Physiology Research Method[M]. Beijing：Agriculture Press.

張勇，湯浩茹，羅婭，蔣豪. 2008. 低溫鍛煉對(duì)草莓組培苗抗寒性及抗氧化酶活性的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，24（1）：325-329.

Zhang Y，Tang H R，Luo Y，Jiang H. 2008. Effects of coldhar-

dening on freezing tolerance and antioxidant enzyme activities in plantlets of strawberry[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin，24（1）：325-329.

（責(zé)任編輯 思利華）