胡 娜，陳 思，侯世星，劉東駿

（1北京市玉淵潭公園管理處，北京100142；2北京電子科技職業(yè)學院，北京100176）

0 引言

櫻花是著名的木本觀賞花卉，隸屬薔薇科(Rosaceae)李亞科(Prunusoidea)櫻屬(Cerasus)，原產(chǎn)北半球溫帶環(huán)喜馬拉雅山地區(qū)，在世界各地有廣泛分布[1]。不同品種櫻花對于溫度的抗逆性不同，因此適宜種植的地區(qū)也不盡相同。了解不同品種櫻花的溫度適應性，選擇適宜的立地環(huán)境進行栽植能獲得良好的園林景觀效果。在有關研究中，葉超宏[2]對珠江三角地區(qū)適種的櫻花進行了比較，篩選出了部分耐熱性良好的櫻花品種。馬祥賓等[3]對黿頭渚10個櫻屬種（品種）進行了耐寒性生理指標測定，并進行了綜合評價。郭學民等[4]對比了桃、杏和櫻桃樹的抗寒性，為果樹抗寒品種的選育提供了參考。張生智等[5]對櫻桃優(yōu)良品種枝條的耐寒性進行了生理生化分析，不同品種抗寒性存在差異。

由原生種櫻花寒緋櫻(Cerasus campanulata)與原生種櫻花大島櫻(Cerasus spesiosa)自然雜交或人工培育而得到的一系列品種櫻花，如‘河津櫻’、‘大寒櫻’、‘大漁櫻’、‘修善寺寒櫻’等[6]，因花期早、花色艷麗、著花量大，近年來愈發(fā)受到游客的喜愛。這類櫻花在國內(nèi)華東地區(qū)廣泛栽植，并且適應性良好，而華北地區(qū)相關報道較少。為觀測這類櫻花在華北地區(qū)的溫度抗逆性，筆者測定上述4個品種在高溫脅迫下(25～45℃)葉片的葉綠素含量、脯氨酸含量，低溫脅迫下(-20～0℃)枝條的超氧化物歧化酶含量、丙二醛含量，并結合田間觀測進行綜合分析，以期為其在華北地區(qū)的栽植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地與試驗材料

試驗于2018年11月—2020年8月在北京市玉淵潭公園進行。玉淵潭公園地處北京市海淀區(qū)西三環(huán)內(nèi)（東經(jīng)116°18′、北緯39°55′），自1973年種植櫻花以來已有40余年的歷史，是國內(nèi)北方地區(qū)著名的櫻花園。屬溫帶季風性氣候。平均海拔32 m，年均日照2780 h，年均氣溫13℃，近10年極端最低氣溫-16℃，最高氣溫41℃。近10年年均降水量540.6 mm，汛期（6月1日—8月31日）平均降水量384.5 mm。試驗材料名稱、來源地、規(guī)格及數(shù)量見表1。

表1 試驗材料名稱及來源地

1.2 試驗方法

1.2.1 耐熱性試驗 7月下旬剪取觀測植株外圍中部各方向、節(jié)間長度與直徑相仿、無病蟲害且生長勢良好的1年生帶葉枝條。每株觀測植株取5枝，每個品種共計25枝。分為5組，每組包含每株觀測植株各1枝，下部插入蒸餾水中。根據(jù)北京地區(qū)近年來最高氣溫記錄，將樣品放入不同人工培養(yǎng)箱中，光照強度3000 lx，分別升溫至25、30、35、40、45℃，萎蔫14 h。處理后的每組枝條，分別取同一品種5枝枝條上的葉片，剪碎后混合均勻，等分為3份。對每份葉片利用植物葉綠素含量測試盒（蘇州科銘生物技術有限公司）提取葉片中葉綠素，采用可見光分光光度計法測定含量[7]。同時對每份葉片利用脯氨酸含量測試盒（蘇州科銘生物技術有限公司）提取葉片中脯氨酸，采用茚三酮法測定含量[7]。

1.2.2 耐寒性試驗 12月下旬剪取觀測植株外圍中部各方向、節(jié)間長度與直徑相仿、無病蟲害且生長勢良好的1年生枝條。每株觀測植株取5枝，每個品種共計25枝。分為5組，每組包含每株觀測植株各1枝，用保鮮膜包裹。根據(jù)北京地區(qū)近年來最低氣溫記錄，將樣品放入低溫恒溫槽中，分別降溫至0、-5、-10、-15、-20℃，冷凍24 h。處理后的每組枝條，分別將同一品種5枝枝條剪碎后混合均勻，等分為3份。對每份枝條利用丙二醛含量測試盒（蘇州科銘生物技術有限公司）提取枝條中丙二醛，采用硫代巴比妥酸(TBA)縮合法測定含量[8]。同時對每份枝條利用超氧化物歧化酶含量測試盒（蘇州科銘生物技術有限公司）提取枝條中超氧化物歧化酶，采用抑制氮藍四唑(NBT)光還原法測定含量[9]。

1.2.3 田間觀測評定 于2019年6—8月、2020年6—8月進行熱脅迫田間觀測。參考邱勇波[10]的方法，每10天對所有引種的20株植株進行觀測。分級標準為：0級，無熱害傷害；Ⅰ級，1/4葉片出現(xiàn)熱傷害；Ⅱ級，1/4～1/2葉片出現(xiàn)熱傷害；Ⅲ級，1/2～3/4葉片出現(xiàn)熱傷害；Ⅳ級，3/4以上葉片出現(xiàn)熱傷害。觀測期結束后，匯總觀測數(shù)據(jù)，計算每個品種出現(xiàn)熱傷害的葉片在該品種全部葉片中的占比，得到該品種的熱害等級。

2018年12月—2019年2月、2019年12月—2020年2月進行冷脅迫田間觀測。參考李心[11]的方法，每10天對所有引種的20株植株進行觀測。分級標準為：0級，無冷害傷害；Ⅰ級，枝條部分褐變；Ⅱ級，枝條全部褐變；Ⅲ級，枝條部分萎蔫；Ⅳ級，枝條全部萎蔫。觀測期結束后，匯總觀測數(shù)據(jù)，計算每個品種出現(xiàn)冷傷害的枝條在該品種全部枝條中的占比，得到該品種的冷害等級。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 21.0對數(shù)據(jù)進行單因素方差(ANOVA)、最小顯著差數(shù)法(LSD)進行多重分析。

2 結果與分析

2.1 耐熱性生理指標

由表2可知，4個品種櫻花的葉綠素含量，隨著溫度的上升，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢?！蠛畽选?5℃達到最大值，其余3個品種均在40℃達到最大值。‘河津櫻’、‘大漁櫻’的葉綠素含量在25～35℃之間沒有顯著差異?！奚扑潞畽选娜~綠素含量在25～30℃之間沒有顯著差異?！咏驒选?、‘大寒櫻’、‘大漁櫻’、‘修善寺寒櫻’葉綠素最大值比25℃時分別增長115.24%、225.17%、108.43%、75.16%。

表2 4個品種櫻花不同溫度下葉綠素含量、脯氨酸含量 μg/(g·鮮重)

4個品種櫻花的脯氨酸含量，除‘大寒櫻’呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在40℃達到最大值外；其余3個品種均隨溫度升高持續(xù)上升，在45℃達到最大值?！咏驒选c‘修善寺寒櫻’在25～40℃脯氨酸增幅較緩，在45℃突然急劇增加。‘大漁櫻’的脯氨酸含量始終處于較高水平，而‘大寒櫻’的脯氨酸含量始終處于較低水平。‘河津櫻’、‘大寒櫻’、‘大漁櫻’、‘修善寺寒櫻’脯氨酸最大值比25℃時分別增長215.01%、106.39%、90.50%、307.70%。

2.2 耐寒性生理指標

由表3可知，4個品種櫻花丙二醛含量均隨著溫度的下降而升高?！奚扑潞畽选鳒囟乳g差異顯著‘，河津櫻’在-20～-10℃沒有顯著差異‘，大寒櫻’‘、大漁櫻’在-15～-10℃沒有顯著性差異。溫度低于-5℃后‘，大寒櫻’丙二醛含量較其他品種明顯升高。-20℃時‘河津櫻’‘、大寒櫻’‘、大漁櫻’‘、修善寺寒櫻’的丙二醛含量比0℃時分別增長119.59%、406.27%、110.47%、291.78%。

表3 4個品種櫻花不同溫度下丙二醛含量、超氧化物歧化酶含量

4個品種櫻花超氧化物歧化酶含量隨著溫度的下降，均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。其中‘河津櫻’、‘大漁櫻’在-15℃達到最大值，‘大寒櫻’、‘修善寺寒櫻’在-10℃達到最大值?！咏驒选趸锲缁负空w處于較高水平。‘河津櫻’、‘大寒櫻’、‘大漁櫻’、‘修善寺寒櫻’超氧化物歧化酶最大值比0℃時分別增長162.33%、227.79%、231.29%、131.92%。

2.3 田間觀測結果

表4為栽植地中2018年冬至2020年夏4個品種櫻花葉片熱害分級情況及枝條冷害分級情況。在2年的觀測中，‘河津櫻’與‘大漁櫻’越夏沒有發(fā)生明顯困難；但‘大寒櫻’出現(xiàn)葉面發(fā)黃甚至早落葉的情況；而‘修善寺寒櫻’在2019年進入夏季后約1/2的葉面持續(xù)出現(xiàn)發(fā)黃的情況，2020年越夏沒有發(fā)生明顯困難。越冬過程中，4個品種櫻花均進行根系無紡布覆蓋、樹干纏干的越冬保護?！咏驒选瘺]有出現(xiàn)冷害；連續(xù)2年‘大寒櫻’遠端枝條出現(xiàn)萎蔫情況；‘大漁櫻’在2018—2019年冬遠端枝條出現(xiàn)萎蔫情況，2019—2020年冬沒有出現(xiàn)冷害；‘修善寺寒櫻’在2018—2019年冬遠端枝出現(xiàn)部分褐變，2019—2020年冬沒有出現(xiàn)冷害。

表4 2018年冬至2020年夏4個品種櫻花熱害、冷害分級

2.4 溫度抗逆性指數(shù)

對25、30、35、40、45℃ 5個溫度分別賦值1、2、3、4、5，定義各品種葉綠素含量、脯氨酸含量達到最大值時溫度對應的數(shù)值，為該品種葉綠素含量、脯氨酸含量溫度得分。對0、-5、-10、-15、-20℃分別賦值1、2、3、4、5，定義各品種超氧化物歧化酶含量達到最大值時溫度對應的數(shù)值，為該品種超氧化物歧化酶含量溫度得分。對各品種丙二醛最大值與0℃時的增長率賦值，400%～500%、300～400%、200～300%、100～200%、0～100%這5個區(qū)間分別賦1、2、3、4、5，得到各品種丙二醛含量漲幅得分。各品種生理生化指標得分情況見表5。

表5 4個品種櫻花生理生化指標得分

為對比各品種之間生理生化指標的差異，定義表2中葉綠素含量、脯氨酸含量，表3中超氧化物歧化酶含量中的表示品種間顯著性差異的A～D為溫度抗逆性增強，賦值1～4[12]。定義表3中丙二醛含量中表示品種間顯著性差異中A～C為溫度抗逆性減弱，賦值3～1。對于表2、表3中同一數(shù)據(jù)中的不同顯著性差異，以數(shù)值較小的進行計算。不同品種間，數(shù)值越高表示該品種溫度抗逆性越強。各品種間顯著性差異得分情況見表6。定義熱害等級、冷害等級0～Ⅳ為溫度抗逆性減弱，賦值5～1。各品種2年觀測周期內(nèi)觀測得分見表7。

表6 品種間顯著性差異得分

表7 2018年冬至2020年夏4個品種櫻花熱害、冷害分級得分

將生理生化指標得分與品種間顯著性差異得分、熱害、冷害分級得分進行加和，得到各品種溫度抗逆指數(shù)?！咏驒选?、‘大寒櫻’、‘大漁櫻’、‘修善寺寒櫻’的溫度抗逆性指數(shù)分別為91、57、78、79。指數(shù)越大，溫度抗逆性越強。結合實際田間觀測，‘河津櫻’在華北地區(qū)的溫度抗逆性良好，‘大寒櫻’的溫度抗逆性弱。

3 結論

試驗測定4種品種櫻花在高溫脅迫下葉片葉綠素含量、脯氨酸含量，低溫脅迫下枝條丙二醛含量、超氧化物歧化酶含量等4個生理指標，并結合2年的田間觀測進行綜合評價，‘河津櫻’在華北地區(qū)的溫度抗逆性較強，‘大寒櫻’較弱，‘大漁櫻’和‘修善寺寒櫻’居中。

在華北地區(qū)引種由原生種寒緋櫻和原生種大島櫻雜交而得到的上述一系列品種櫻花，應充分考慮不同品種的溫度抗逆性差異，選擇小環(huán)境相對良好的區(qū)域種植。夏季避免過度的高溫暴曬，冬季進行適當?shù)脑蕉Ｗo，可提高引種成活率。由于該系列櫻花具有花期早、花色艷麗的特點，如果能夠在華北地區(qū)園林景觀營造中適當應用，可以在初春形成亮麗的景觀效果。

4 討論

4.1 熱脅迫對不同品種櫻花葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進行光合作用的重要色素，強光和高溫的作用易使其分解[13]。在熱脅迫下，耐熱性好的品種，可維持較高水平的葉綠素含量[14]。過高的溫度會導致葉綠素發(fā)生分解[15]。試驗表明，‘河津櫻’、‘大漁櫻’在溫度低于35℃時，葉綠素含量穩(wěn)定。隨著溫度繼續(xù)升高至40℃，2種櫻花的葉綠素含量快速升高達到最大值，表明植物為應對高溫逆境做出了相應的生理響應。但隨著溫度進一步升高到45℃，過高的溫度導致葉綠素被破壞，葉綠素的含量出現(xiàn)下降。對比試驗數(shù)據(jù)，‘大寒櫻’在35℃葉綠素含量達到最大值，而其他3個品種在40℃時葉綠素含量達到最大值，表明‘大寒櫻’的耐熱性略弱。實際田間觀測中，試驗地夏季最高氣溫在40℃上下，‘河津櫻’、‘大漁櫻’生長正常，而‘大寒櫻’連續(xù)2年越夏出現(xiàn)困難，與葉綠素含量測試得到的結果一致。鄭書旗等[16]對不同蘋果品種進行的耐熱性研究表明，高溫脅迫下葉片葉綠素含量下降。彭勇政等[12]對5個月季品種進行了耐熱性研究表明，部分月季品種的葉綠素含量隨溫度升高呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，與本研究結果相似。

對于華北地區(qū)而言，特別是城市中心，受熱島效應影響，夏季極值溫度較容易超過35℃，這種環(huán)境下，種植‘大寒櫻’易發(fā)生越夏困難。就北京地區(qū)而言，近10年的氣象數(shù)據(jù)中，夏季出現(xiàn)過41℃的高溫，此時其余3個品種的葉綠素抗逆機制也受到了挑戰(zhàn)。為保障植株安全越夏，遇40℃左右的高溫天氣，應采取搭建遮陰網(wǎng)、增加噴淋設施等措施，以確保植株的越夏安全。

4.2 熱脅迫對不同品種櫻花脯氨酸含量的影響

脯氨酸與甜菜堿、甘氨酸等滲透物質(zhì)的積累，是植物體內(nèi)抵抗外界脅迫的適應性基質(zhì)[17]。脯氨酸可以清除活性氧，減少脂質(zhì)過氧化、清除NH4+及防止有毒氨基酸積累[18]。脯氨酸積累越高，植物耐熱性越強[19]。試驗結果顯示，隨著溫度的升高，4個品種櫻花的脯氨酸含量均有所增加。除‘大寒櫻’外，其余3個品種均在45℃達到最大值。而‘大寒櫻’在40℃達到最大值，隨后有所下降，表明‘大寒櫻’的耐熱性略弱。這與田間觀測中‘大寒櫻’的越夏表現(xiàn)最弱一致。申惠翡等[20]對不同杜鵑花品種耐熱性的研究表明，不同品種的脯氨酸含量對于熱脅迫的反應不同。宋陽[21]對國內(nèi)北方代表柳樹品種進行了研究，發(fā)現(xiàn)脯氨酸含量隨熱脅迫而增加，部分品種脯氨酸含量在升高到一定溫度后下降，這與本研究結果基本一致。

結合葉綠素試驗數(shù)據(jù)可以看出，‘大寒櫻’的耐熱能力較其他3個品種有一定的差距。如果要在華北地區(qū)栽植該品種，可選擇夏季小環(huán)境相對涼爽的區(qū)域。此外，也可通過在植株西南方向配植相對高大的喬木的方法以減少夏季西曬對植株的危害。

4.3 冷脅迫對不同品種櫻花丙二醛含量的影響

低溫會影響植物細胞內(nèi)的自由基產(chǎn)生和清除，隨著自由基累積，細胞膜逐漸受到傷害，造成膜脂過氧化，丙二醛含量上升影響植物體內(nèi)代謝反應[22]。丙二醛具有細胞毒性，其含量越高表明植物細胞膜受傷程度越大[23]。本試驗中，各品種的丙二醛含量均隨溫度降低而增大?！咏驒选?20～-10℃時丙二醛含量變化不大，顯示其具有一定耐寒性。‘大寒櫻’在冷脅迫過程中，丙二醛增幅超過400%，顯示其細胞受到較大傷害，抗寒性較弱。實際田間觀測中，在一定的越冬保護措施下，‘河津櫻’可以正常越冬，‘大寒櫻’的越冬表現(xiàn)最弱，這與本研究結果一致。張志偉[24]對5種棕櫚苗木進行了抗寒性研究，發(fā)現(xiàn)不同品種對于冷脅迫下丙二醛含量增幅存在差異。李瑞雪等[25]對6種木蘭科植物冷脅迫下的生理響應進行了研究，丙二醛含量均隨溫度降低呈現(xiàn)上升的趨勢，與本試驗結果基本一致。

華北地區(qū)冬季溫度隨地勢變化差異較大，東南部平原地區(qū)冬季相對溫暖，而西北部山區(qū)冬季寒冷。若選擇栽植上述4個品種櫻花，應充分考量冬季極端最低溫度，最低氣溫頻繁在-15℃上下浮動時，不宜種植。此外，種植時應選擇背風向陽、冬季小環(huán)境相對良好的區(qū)域。由于這4個品種櫻花由原產(chǎn)自中國福建山區(qū)的寒緋櫻與日本的大島櫻雜交獲得，其耐寒性受親本寒緋櫻的影響，相對較弱。因此，適當?shù)脑蕉Ｗo也是十分必要的。對根區(qū)進行保溫覆蓋，可以保障早春時節(jié)根系的正常萌動，保證植株地上部分的水分供應，防止抽條現(xiàn)象的發(fā)生。對植株進行纏干保護，也有助于植株抵抗華北地區(qū)冬季低溫。

4.4 冷脅迫對不同品種櫻花超氧化物歧化酶含量的影響

超氧化物歧化酶是非常重要的抗氧化酶，它能清除超氧根陰離子O2-，同時產(chǎn)生H2O2。超氧化物歧化酶含量越高說明植物耐寒性越強[26]。一定溫度下的冷脅迫，會令植物體內(nèi)的超氧化物歧化酶活性升高，有利于植株應對逆境。但若冷脅迫持續(xù)加強，抗氧化防御系統(tǒng)遭到破壞，超氧化物歧化酶的保護機制被打破，細胞受到損傷，酶活性下降[27]。4個櫻花品種的超氧化物歧化酶含量均隨著脅迫溫度的降低呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。‘大寒櫻’在-10℃達到最高，而‘河津櫻’、‘大漁櫻’在-15℃達到最高，說明‘大寒櫻’的抗寒性略弱。實際的田間觀測中，試驗地冬季最低氣溫在-15℃左右，在一定的越冬保護下‘河津櫻’可以適應-15℃的溫度，而‘大寒櫻’則出現(xiàn)一定凍害，需要更進一步的越冬保護。孟詩原等[28]對5種衛(wèi)矛屬植物低溫脅迫的生理響應研究表明，隨著低溫脅迫的加劇，超氧化物歧化酶含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，不同品種達到峰值的溫度不同。張迎輝研究了低溫脅迫下福建山櫻花的生理響應，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的降低，植物體內(nèi)的超氧化物歧化酶含量先上升后下降，與本研究得到的結果一致[29]。

對比丙二醛試驗數(shù)據(jù)可以看出，‘大寒櫻’的耐寒能力較其他3個品種有明顯差異。結合田間觀測情況，其對華北平原地區(qū)的冬季氣候適應能力相對較弱，更不適宜在華北地區(qū)的山區(qū)栽植。冬季最低氣溫在-10℃以上的地區(qū)，在有效的越冬保護下可以種植該品種。

4.5 華北地區(qū)應用前景

本研究引種的‘河津櫻’、‘大寒櫻’、‘大漁櫻’、‘修善寺寒櫻’由寒緋櫻與大島櫻雜交得到。由于上述4個品種中含有耐寒性不佳的寒緋櫻基因，此前普遍認為不適宜種植于華北地區(qū)。本研究的開展彌補了華北地區(qū)引種上述品種的空白。通過研究表明，寒緋櫻品系的櫻花，因品種不同，溫度抗逆性存在較大差異。通過篩選，部分品種可栽植于華北東南部平原地區(qū)。相較于夏季高溫，華北地區(qū)的冬季低溫更大程度地影響了上述品種櫻花的生長表現(xiàn)，因此對于冬季低溫的考量，應成為引種栽植時重點關注的方面。

上述4個品種櫻花，花期早于目前華北地區(qū)常見的品種櫻花，且花色呈玫粉色，深受游客喜愛。若能在園林造景中加以應用，可在早春呈現(xiàn)良好的景觀效果。除上述4個品種外，寒緋櫻與其他櫻花雜交得到的品種，如‘椿寒櫻’、‘飛寒櫻’、‘紅粉佳人’、‘オカメ’等，同樣具有花期早、花色艷麗的特點，未來可進一步進行引種栽植試驗。通過田間觀測及生理生化指標測定，篩選出適宜華北地區(qū)栽植的品種。