王 蓋，區(qū) 智，屈 燕

(西南林業(yè)大學園林學院，云南 昆明 650224)

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不同溫度對總狀綠絨蒿幼苗生理特性的影響

王 蓋，區(qū) 智，屈 燕*

(西南林業(yè)大學園林學院，云南 昆明 650224)

試驗以總狀綠絨蒿半年生幼苗為試驗材料，研究5個溫度梯度(0、5、15、20、30 ℃)處理下，幼苗部分生理生化指標對不同溫度的響應差異。結(jié)果表明，在20 ℃處理下，各指標均表現(xiàn)出最低值。5、15、20 ℃下不存在顯著性差異(P>0.05)。而30 ℃的高溫處理和0 ℃的低溫處理，葉綠素a含量顯著減少，抗氧化酶SOD、POD 活性顯著增加，丙二醛(MDA)含量以及蛋白質(zhì)含量、游離脯氨酸含量顯著增加，說明總狀綠絨蒿可以通過自身的積極響應來減輕低溫和高溫傷害; 而且，30 ℃高溫比低溫對總狀綠絨蒿的傷害更大，說明其具有較強的耐低溫性，而不耐高溫。

總狀綠絨蒿；溫度；脅迫；影響

總狀綠絨蒿(MeconopsisracemosaMaxim. Mel. Biol.)為罌粟科(Papaveraceae)綠絨篙屬(Meconopsis)1年生草本植物，為中國特有植物[1]。生于海拔3300～5300 m的草坡或巖坡上。分布于云南西北部、四川西部及西北部、西藏大部、青海南部及東部、甘肅等地。是綠絨蒿家族中最常見、分布最為廣泛、形態(tài)也最典型的種類。又稱紅毛洋參、西參，藏名“才完”。全草入藥可消炎，止骨痛，治頭痛、骨折；根入藥，補中益氣，治氣虛、浮腫、哮喘等癥[2-4]。在《中國藏藥》、《云南省藥品標準》等本草書籍上均有記載。花藍色或藍紫色，花藥桔黃色，總狀花序，數(shù)朵花冠簇擁在莖上部，亭亭玉立，是極具觀賞價值的高山花卉。

溫度對植物生長發(fā)育具有重要作用，是決定植物地域分布、生長發(fā)育以及影響作物產(chǎn)量和質(zhì)量的主要因素。植物抗逆性潛能和特殊生境下植物的生態(tài)適應機制，是當前植物生理生態(tài)學研究的熱點問題之一[5-7]。高溫和低溫不僅會限制作物的栽植范圍，造成作物減產(chǎn)，成為農(nóng)林生產(chǎn)中的重要自然災害之一[8]，也是園林綠化植物引種的一個重要限制因子。而植物對脅迫的生理響應往往先于外在形態(tài)表現(xiàn)[9]。

總狀綠絨蒿主要生長在高海拔地區(qū)的流石灘，在這一地區(qū)氣溫低、空氣稀薄、日照輻射強烈、溫度變差劇烈, 且常受大風襲擊。地表覆蓋有大量的礫石層, 表面土壤稀少, 僅存在于20～50 cm的老礫石層中, 具有典型的高寒荒漠特征。昆明市屬于亞熱帶大陸性氣候，冬暖夏涼，春季干燥多風，夏季多雨濕潤。與綠絨蒿的原產(chǎn)地有很大差別，主要差別在于氣溫、降水量和日照時數(shù)。因此在綠絨蒿向亞熱帶的低海拔地區(qū)引種栽培過程中，溫度是需要重點解決的問題，尤其是夏季高溫的影響。而幼苗期生長是植物生活史中的重要階段，是植物生長和更新的基礎(chǔ)。而幼苗期植物的光照和溫度條件往往決定其在自然條件下存活的關(guān)鍵因素[10]。

綠絨蒿屬植物的引種栽培和遺傳育種工作還處于起步階段，目前，在生理生態(tài)適應性方面的研究取得了一些成果。如任祝三[11]就氣候條件對綠絨蒿苗期生長做了初步的分析，結(jié)果表明總狀綠絨蒿，全緣葉綠絨蒿(M.integrifolia)和粗狀綠絨蒿(M.robusta)的幼苗都可在昆明氣候條件下生長，但種間存在明顯差異。因綠絨蒿對于高溫的耐性較差，在低海拔栽培較為困難。有研究在海拔3260 m的苗圃比較了全緣葉綠絨蒿和總狀綠絨蒿對光照和溫度的響應差異[12]。另外，還發(fā)現(xiàn)不同溫度下綠絨蒿光合表現(xiàn)存在顯著差異，而綠絨蒿向亞熱帶的低海拔地區(qū)引種栽培過程中，夏季高溫是需要重點解決的問題[13]。

這也引起了筆者對總狀綠絨蒿在不同溫度，尤其是高溫和低溫下幼苗生理指標的響應差異的研究興趣。因此，本研究選取滇西北不同總狀綠絨蒿的半年生實生苗為研究對象，探討其對不同溫度的響應機制及抗性生理的適應性差異，尤其是高溫和低溫對幼苗生長的影響，對其今后的良種選育、推廣栽培及引種馴化具有重要意義。

圖1 不同溫度處理對葉綠素含量的影響Fig.1 Effect of different temperature on chlorophyll content

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2013年10月，采集生長于滇西北麗江玉龍雪山總狀綠絨蒿種子(海拔4300 m)，在室內(nèi)播種至幼苗期。挑選健康且長勢一致的綠絨蒿幼苗植株50盆，共設5個溫度梯度，分別為30、20、15、5、0 ℃，每處理10 盆，每盆1 株。放在人工氣候箱(德國Binder人工氣候箱，KBWF240)培養(yǎng)。光照3000 lx，濕度為75 %。保證每個處理下的總狀綠絨蒿幼苗足夠的水分。培養(yǎng)15 d后測定各生理指標。

1.2 試驗方法

葉綠素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性、游離脯氨酸含量以及可溶性蛋白質(zhì)含量的測定方法均參照李合生(2000)等方法[14-15]，略有改動。

1.3 統(tǒng)計分析

所有的數(shù)據(jù)分析都利用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件進行一元方差分析(One-way ANOVA)，平均數(shù)間的多重比較采用Ducan’s檢驗方法; 由各個體的數(shù)據(jù)計算不同指標間的Pearson’s相關(guān)系數(shù),P<0.05時差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對總狀綠絨蒿幼苗葉綠素含量的影響

隨著處理溫度的上升，葉綠素含量呈先升后降的趨勢。在各處理期，葉綠素a的含量均高于葉綠素b的含量，隨著處理溫度的上升，葉綠素a的值呈遞增趨勢，直到30 ℃時下降(圖2)。

由單因素方差分析及多重比較分析表明，溫度對葉綠素含量的影響顯著(F=32.98,P<0.05)。其中0、30 ℃與其他處理溫度(5、15、20 ℃)存在顯著性差異(P<0.05)，5、15、20 ℃之間無顯著差異(P>0.05)。表明高溫和低溫均能使葉綠素含量顯著下降，在低溫下葉綠素含量下降更為明顯。

低溫，高溫處理下相較其他處理溫度，葉綠素a/b值降低，低溫處理下其比值降低更為明顯。但在處理溫度5、15、20、30 ℃之間，葉綠素a值存在顯著差異，葉綠素b值不存在顯著差異；且5、15、20 ℃之間葉綠素a/b值無顯著差異。因此，葉綠素a 對低溫和高溫的響應更為敏感。

圖2 不同溫度處理對葉綠素a/葉綠素b含量的影響Fig.2 Effect of different temperature on chlorophyll content a and chlorophyll content b

2.2 不同溫度處理對總狀綠絨蒿幼苗丙二醛(MDA)含量的影響

如圖3所示，20 ℃時MDA的含量最低，隨著溫度的進一步降低和升高，總狀綠絨蒿幼苗的MDA含量也逐漸升高。20、15及5 ℃低溫處理下，MDA 含量沒有顯著變化，說明在不低于5 ℃的溫度條件下，總狀綠絨蒿幼苗并沒有受到細胞膜脂過氧化的傷害。單因素方差分析表明，各處理溫度之間具有顯著差異(F=187.94,P<0.05)。低溫(0 ℃)或高溫(30 ℃)下，總狀綠絨蒿幼苗的膜脂過氧化作用最強，影響了植株的正常生長。且30 ℃時MDA含量較0 ℃時更大，說明高溫對總狀綠絨蒿幼苗較低溫傷害更大。

2.3 不同溫度處理對總狀綠絨蒿幼苗抗氧化酶活性的影響

由圖4～5可知， SOD和POD活性均隨著溫度的升高呈現(xiàn)先降后升的趨勢，且在20 ℃時，2種酶的活性均為最小。而在0和30 ℃處理下，2種酶的活性顯著提高。在各處理溫度之間，2種酶SOD活性(F=912.62,P<0.05),POD活性(F=109.14,P<0.05)均存在顯著性差異。說明總狀綠絨蒿在高溫和低溫處理時，均可通過增加其抗氧化酶系統(tǒng)活性有效抑制高溫和低溫造成的傷害。值得注意的是，高溫30 ℃時SOD活性最大，而低溫0 ℃下POD活性最大。說明2種酶的活性對高溫和低溫的響應存在差異。

圖3 不同溫度處理對(MDA)含量的影響Fig.3 Effect of different temperature on MDA content

圖4 不同溫度處理對超氧化物歧化酶活性的影響Fig.4 Effect of different temperature on superoxide dismutase activity

2.4 不同溫度處理對總狀綠絨蒿幼苗游離脯氨酸含量的影響

不同溫度處理下脯氨酸含量的變化趨勢如圖6所示，總狀綠絨蒿幼苗的脯氨酸含量呈現(xiàn)先降后升的趨勢，在20 ℃下植物體內(nèi)脯氨酸含量最小，30 ℃下植物體內(nèi)脯氨酸含量最大，試驗表明，總狀綠絨蒿幼苗在低溫，高溫處理下，脯氨酸含量顯著提高以免幼苗植株質(zhì)膜系統(tǒng)受到傷害，從而影響植物正常的滲透調(diào)節(jié)。由單因素方差分析表可知，在各處理溫度之間，均存在顯著性差異(F=443.86，P<0.05)。但脯氨酸含量的變化在高溫的影響較低溫更為明顯。

圖5 不同溫度處理對過氧化物酶活性的影響Fig.5 Effect of different temperature on peroxidase activity

圖6 不同溫度處理對脯氨酸含量的影響Fig.6 Effect of different temperature on proline contents

2.5 不同溫度處理對總狀綠絨蒿幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

蛋白質(zhì)是植物生長發(fā)育中重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，也是植物健康生長的生理指標之一。在不同溫度處理下的總狀綠絨蒿，試驗結(jié)果表明，隨著處理溫度的升高，植物體內(nèi)蛋白質(zhì)含量呈先降后升的趨勢，0 ℃下蛋白質(zhì)含量最高，20 ℃下蛋白質(zhì)含量最低，試驗結(jié)果表明，在低溫，高溫下，總狀綠絨蒿幼苗體內(nèi)產(chǎn)生了脅迫蛋白，從而使蛋白質(zhì)含量顯著提高。單因素方差分析表明，在各處理溫度之間存在顯著性差異(F=378.70,P<0.05),而0 ℃低溫脅迫時蛋白質(zhì)含量最大(圖7)。

2.6 各生理指標的相關(guān)性檢驗

根據(jù)各指標之間的相關(guān)性檢驗表明，葉綠素含量與其他各指標之間呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。丙二醛含量、脯氨酸含量、蛋白質(zhì)含量、POD活性以及SOD活性各指標之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。說明高溫，低溫抑制了總狀綠絨蒿植株體內(nèi)葉綠素的合成，但促使總狀綠絨蒿植株體內(nèi)合成抗性蛋白，脯氨酸含量增加，且植株體內(nèi)抗氧化酶活性增強。說明總狀綠絨蒿植株可以通過自身的積極響應來減輕低溫和高溫傷害。

圖7 不同溫度處理對可溶性蛋白的影響Fig.7 Effect of different temperature on soluble protein

3 討 論

本試驗證明在高溫和低溫處理下，總狀綠絨蒿葉綠素a和葉綠素b的含量及總?cè)~綠素含量均呈下降趨勢；且葉綠素a對低溫脅迫反應更為敏感。之前有學者對云南含笑進行研究，表明低溫脅迫下，葉綠素b變化較葉綠素a更為敏感[16]。因此，對不同物種而言，葉綠素a和葉綠素b對高溫和低溫的響應存在差異，還有待進一步研究。

在逆境脅迫下，植物葉片蛋白質(zhì)含量下降，主要是因為其蛋白質(zhì)酶、肽酶的活性增加，植物體內(nèi)蛋白質(zhì)分解大于合成[17-18]。本實驗結(jié)果表明，在低溫、高溫脅迫下，總狀綠絨蒿幼苗葉片中可溶性蛋白含量呈上升趨勢，由此可認為，高溫、低溫脅迫下，總狀綠絨蒿幼苗體內(nèi)誘導產(chǎn)生了與抗寒，抗高溫有關(guān)的新蛋白質(zhì)的合成，促使總狀綠絨蒿幼苗能抵抗低溫，高溫的傷害。脯氨酸含量與植物抗逆性存在密切的關(guān)系，許多研究證實，脯氨酸含量與多數(shù)植物抗寒，抗熱性成正相關(guān)[19-21]，在本實驗研究中，總狀綠絨蒿葉片脯氨酸的含量隨低溫、高溫脅迫均呈上升趨勢，且高溫脅迫下脯氨酸含量遠大于低溫脅迫。說明脯氨酸參與了總狀綠絨蒿幼苗在高溫、低溫脅迫下的滲透調(diào)節(jié)，增加了其對高溫、低溫脅迫的抗性。在逆境脅迫下，MDA含量的多少可以反映植物體內(nèi)質(zhì)膜損傷的程度[22]。本研究中，與其他組相比，15和5 ℃的低溫下，MDA含量無顯著變化，隨著溫度的升高和降低，MDA含量顯著增加。且高溫脅迫下MDA含量增加更為明顯，說明，總狀綠絨蒿幼苗在高溫脅迫下膜質(zhì)損傷更為嚴重。在0、30 ℃脅迫下，抗氧化酶活性顯著升高，這可能是由于總狀綠絨蒿體內(nèi)防御系統(tǒng)對逆境脅迫的響應，酶的合成增加，保護其生理代謝及生長等都不受到逆境的嚴重影響。本研究中總狀綠絨蒿幼苗保護酶活性在低溫，高溫處理下相較其他溫度處理下呈增高的趨勢，且低溫處理下POD活性較SOD活性增加更為明顯，相反，在高溫，低溫處理下SOD活性較POD活性增加更為明顯。有研究也表明，總狀綠絨蒿其葉片在20 ℃有更高的光合能力和光化學效率。其種子最適宜發(fā)芽溫度為20 ℃[23]，本實驗從總狀綠絨蒿植株幾種生理機制的響應也證實了這一點。

表1 各生理指標間的相關(guān)性檢驗

綜上所述，總狀綠絨蒿植株最適宜的生長的溫度條件為20 ℃，溫度過高或過低都影響植株的正常生理代謝。在低溫(0 ℃)和高溫(30 ℃)處理下，上述各生理指標均有顯著變化，由此可見總狀綠絨蒿幼苗可以通過調(diào)節(jié)自身生理生化機制來適應外界溫度的變化，尤其高溫對植株的傷害反應最為強烈。

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(責任編輯 李山云)

Effect of Different Temperatures on Physiological Traits ofMeconopsisracemosaSeedlings

WANG Gai, QU Zhi, QU Yan*

(Faculty of Landscape, Southwest Forestry University, Yunnan Kunming 650224, China)

The half-year old seedlings ofMeconopsisracemosawere used as test materials in the present study. We compared the responses on physiological indexes under five temperature gradients (0,5,15,20,30 ℃) of the seedlings. Results showed that the indexes were the lowest under 20 ℃ treatment. There was no significant difference (P> 0.05) between 5, 15, 20 ℃. Under the high temperature(30 ℃) and the low temperature(0 ℃) processing was significantly reduced, antioxidant enzymes SOD, POD activity increased significantly, malondialdehyde (MDA) content and protein content, proline content increased significantly, which showed that theMeconopsisracemosecould through their own positive response decrease damages from low temperature and high temperature; And the damage of high temperature(30 ℃) onMeconopsisracemosewas larger than that of low temperature, which showed thatMeconopsisracemosewas a stronger resistance to low temperature, but not high temperature resistant.

Meconopsisracemosa; Temperature; Stress; Effect

1001-4829(2016)08-1834-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.08.014

2014-11-24

西南林業(yè)大學科研啟動基金項目(SWFC.IP2014.111308)；國家自然科學基金(31460218)；云南省 高校風景園林科技創(chuàng)新團隊建設項目；園林植物與觀賞園藝省級重點學科、園林植物與觀賞園藝省高校重點實驗室和西南林業(yè)大學大型儀器共享平臺項目。

王 蓋(1988-)，男，碩士，現(xiàn)從事園林研究，*為通訊作者，E-mail：flyersw@163.com。

S681.9

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