潘靜霞 周余華 鄭伊鈴 巫建新

摘要：以二年生多花梾木（Cornus florida Lam.）為試驗(yàn)材料，放入人工氣候箱培養(yǎng)，以35 ℃為起始溫度，之后每隔2 d調(diào)高2 ℃，到達(dá)39 ℃后每隔2 d提高1 ℃，直至植株葉片完全凋落。結(jié)果表明，多花梾木正常生長(zhǎng)的極限溫度是40 ℃，在43、44 ℃脅迫期間多花梾木幼苗陸續(xù)凋亡，43、44 ℃是多花梾木耐受高溫的極限。隨著溫度升高，多花梾木含水量和相對(duì)含水量持續(xù)下降，41 ℃時(shí)失水最嚴(yán)重;葉綠素相對(duì)含量不斷降低，高程度的高溫比低程度的高溫下降得明顯;SOD、POD活性都呈現(xiàn)先降后升，再下降再上升的趨勢(shì);MDA含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，35、44 ℃時(shí)MDA含量較高;Fv/Fm下降，F(xiàn)o升高，F(xiàn)m下降，表明隨著高溫脅迫的增強(qiáng)，植株光合機(jī)構(gòu)不斷受到破壞。

關(guān)鍵詞：多花梾木;幼苗;高溫脅迫;耐高溫機(jī)制

中圖分類號(hào)： S718.43 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2021）14-0133-04

多花梾木（Cornus florida Lam.）是山茱萸科梾木屬的落葉木本植物，原產(chǎn)于北美洲東部，喜濕潤(rùn)、光線良好或半陰的環(huán)境，要求土壤深厚、疏松、肥沃、排水良好。多花梾木樹形優(yōu)美多姿，春季花朵奇特秀麗，秋季葉片紅色、果實(shí)鮮艷，極具觀賞價(jià)值。在國(guó)內(nèi)園林應(yīng)用中還極為少見，而在原產(chǎn)地美國(guó)，多花梾木的繁育方法已相當(dāng)完善，成為美國(guó)最受歡迎的庭院花卉之一[1]。多花梾木種實(shí)含油量較高，可供食用、藥用，并可作輕工業(yè)及化工原料等。葉可用作飼料及綠肥，花是蜜源[2]。多花梾木是集生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益為一體的高端優(yōu)質(zhì)樹種，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。目前，國(guó)內(nèi)已有一些專家學(xué)者對(duì)多花梾木的發(fā)芽特性[3]和引種育苗與應(yīng)用[4]展開了研究，而對(duì)多花梾木在環(huán)境脅迫下的生理特性研究還較少。隨著全球氣候變暖，近些年來對(duì)植物高溫脅迫下的生理研究受到廣泛關(guān)注[5]。有研究表明，多花梾木的適應(yīng)性很強(qiáng)，能適應(yīng)引種試驗(yàn)期內(nèi)夏季持續(xù)10 d左右35 ℃以上的高溫天氣與 37～38 ℃的極端高溫天氣[6]。但高溫脅迫仍會(huì)對(duì)植物光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、細(xì)胞組織穩(wěn)定性、滲透系統(tǒng)調(diào)節(jié)物含量和抗氧化組織產(chǎn)生影響[7]。本研究主要對(duì)高溫脅迫下多花梾木幼苗的生理生化特性進(jìn)行分析。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為二年生多花梾木容器苗，栽于無紡布種植袋中，試驗(yàn)地為江蘇省句容市江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院苗圃地，于2019年9月初選取10盆生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的二年生苗從苗圃地移到 800-RXZ 人工氣候箱培養(yǎng)。每個(gè)無紡袋底下墊一個(gè)托盤。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)置人工氣候箱濕度為65%、光照度3 000 lx，托盤保持水分充足。溫度從35 ℃開始，每隔2 d調(diào)高2 ℃，到達(dá)39 ℃后，每隔2 d調(diào)高1 ℃，直至植株葉片全部凋零。每隔2 d采1次葉片樣本，采完后立即將葉片放入密封袋，用冰袋包裹，放入超低溫冰箱。每隔2 d拍攝記錄標(biāo)記葉片的形態(tài)并測(cè)定其色差、熒光參數(shù)和葉綠素相對(duì)含量，并每次采葉片測(cè)其鮮質(zhì)量、飽和質(zhì)量和干質(zhì)量。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 測(cè)定多花梾木葉片含水量、葉片色差、葉綠素?zé)晒?、葉綠素相對(duì)含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性及丙二醛（MDA）含量[8]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理并作圖。2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫下多花梾木葉片形態(tài)變化

如圖1所示，多花梾木葉片在35、37 ℃時(shí)正常生長(zhǎng)，葉色濃綠，形態(tài)沒有變化;39、40 ℃時(shí)，葉片尖端到葉片邊緣逐漸出現(xiàn)小面積發(fā)黃，葉片總體飽滿;41 ℃時(shí)葉片呈現(xiàn)輕度失水狀況，葉片表面失去光澤，邊緣焦枯萎蔫;42 ℃時(shí)葉片中度失水，色澤黯黃，大面積焦枯萎蔫;43、44 ℃時(shí)葉片重度失水，全部焦枯，失去生命體征。從多花梾木幼苗形態(tài)上的變化可以看出，它在41 ℃以下高溫時(shí)，可以維持一段時(shí)間的正常生長(zhǎng)，41 ℃葉片顯著失水、黯淡，表明41 ℃時(shí)植株受到嚴(yán)重的高溫迫害，導(dǎo)致水分流失，葉綠素減少，當(dāng)溫度超過41 ℃后，隨著脅迫增強(qiáng)，葉片逐漸失水、枯黃，44 ℃時(shí)葉片凋亡。

為了更精確地觀測(cè)葉片顏色變化，以35 ℃時(shí)葉片顏色為樣板，用分光測(cè)色儀測(cè)定了葉片色差（ΔE表示總色差的大小，ΔL+表示偏亮，ΔL-表示偏暗，Δa+表示偏紅，Δa-表示偏綠，Δb+表示偏黃，Δb- 表示偏藍(lán)）。如圖2所示，37～41 ℃時(shí)，葉片顏色較35 ℃時(shí)偏紅偏藍(lán)偏亮，42～44 ℃時(shí)，葉片顏色較35 ℃時(shí)偏綠偏黃偏暗，當(dāng)溫度超過39 ℃時(shí)葉片出現(xiàn)變綠變黃變暗趨勢(shì)，42 ℃時(shí)Δa顯著下降，40、42、43 ℃時(shí)，Δb大幅度上升，39、42、43 ℃ 時(shí)，ΔL明顯下降，35～41 ℃時(shí)，總色差基本沒有太大變化，42 ℃時(shí)，ΔE明顯變大，44 ℃時(shí)，ΔE變小。

2.2 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片含水量的影響

水分在植物體內(nèi)發(fā)揮著重要作用，植物組織的含水量是反映植物組織水分生理狀況的重要指標(biāo)，相對(duì)含水量反映了植物組織的水分狀況和植物的保水能力，是植物抗逆能力的重要依據(jù)。如圖3所示，多花梾木葉片的含水量和相對(duì)含水量都隨溫度的升高而逐漸降低。41 ℃時(shí)葉片相對(duì)含水量下降了42%，占總下降范圍的41.4%，含水量也顯著下降。35～40 ℃時(shí)葉片相對(duì)含水量下降緩慢，占總下降范圍的31.1%，含水量基本沒有變化。41～43 ℃時(shí)葉片相對(duì)含水量呈現(xiàn)由急到緩的降低趨勢(shì)，44 ℃時(shí)有所回升，43 ℃時(shí)葉片相對(duì)含水量達(dá)到最低，相較于35 ℃時(shí)下降了77.1%。

2.3 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片葉綠素含量的影響

高溫會(huì)使植物葉綠素合成減少，高溫脅迫下植物體產(chǎn)生的活性氧會(huì)破壞葉綠素。葉片葉綠素含量變化是葉片生理活性變化的重要指標(biāo)之一，與光合機(jī)能大小密切相關(guān)。SPAD值是指葉綠素的相對(duì)含量。從SPAD值變化可知道葉綠素含量的變化趨勢(shì)。

如圖4所示，隨著溫度的升高，多花梾木葉片的相對(duì)葉綠素含量逐漸降低。37～40 ℃時(shí)含量變化不明顯，當(dāng)溫度到達(dá)41 ℃時(shí)，相對(duì)葉綠素含量下降10.3個(gè)SPAD值，下降了20.4%;43 ℃時(shí)下降7.9個(gè)SPAD值，下降了22.25%;44 ℃時(shí)達(dá)到最低，相較于35 ℃時(shí)下降了60.57%。以41 ℃為界，當(dāng)溫度低于41 ℃時(shí)，葉片葉綠素相對(duì)含量下降值占總下降值的21.33%，當(dāng)溫度高于41 ℃時(shí)，葉片葉綠素相對(duì)含量下降值占總下降值的46.81%。

2.4 高溫脅迫對(duì)多花梾木熒光參數(shù)的影響

高溫可降低植物光合反應(yīng)速率，以及通過PSⅡ的電子傳遞過程影響光合反應(yīng)速率[9-10]。如圖5所示，隨著溫度的升高，初始熒光（Fo）緩慢上升，最大熒光（Fm）緩慢下降。41 ℃時(shí)Fo上升最明顯，占總上升值的61.8%。37、41 ℃時(shí)Fm下降明顯，分別占總下降值的33.6%、32.3%。如圖6所示，PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）隨著溫度升高不斷降低，41 ℃時(shí)下降得最明顯，占總下降值的51.5%。

2.5 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片SOD、POD活性的影響

如圖7所示，SOD 活性在 ?35～39 ℃ 時(shí)顯著下降，在40、41 ℃時(shí)大幅度上升，41 ℃時(shí)達(dá)到峰值，41 ℃ 時(shí)的SOD活性是39 ℃的1.4倍，在42、43 ℃時(shí)，SOD活性下降明顯，43 ℃時(shí)變化明顯，SOD活性降至最低，44 ℃時(shí)顯著上升。如圖8所示，POD活性在35～40 ℃時(shí)下降，40 ℃時(shí)變化很小，POD活性達(dá)到最低，在41、42 ℃時(shí)大幅度回升，并于42 ℃時(shí)達(dá)到峰值，41 ℃時(shí)的POD活性是40 ℃時(shí)的3倍，43 ℃ 時(shí)POD活性顯著下降，44 ℃時(shí)小幅度回升。SOD、POD活性變化都十分明顯，總體呈現(xiàn)先下降后上升，再下降再上升的變化趨勢(shì)，SOD活性變化相對(duì)穩(wěn)定，POD活性對(duì)高溫反應(yīng)更劇烈，當(dāng)溫度超過42 ℃時(shí)POD活性變化有所緩和。

2.6 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片MDA含量的影響

如圖9所示，MDA含量隨著溫度升高呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，溫度在35～42 ℃時(shí)，MDA含量總體隨著溫度的升高而穩(wěn)定地降低，39 ℃ 時(shí)出現(xiàn)較小的升高，42 ℃時(shí)降到最低，相比于35 ℃時(shí)下降了45.1%，43、44 ℃時(shí)MDA含量大幅度上升，44 ℃時(shí)MDA含量是42 ℃時(shí)的1.8倍。

2.7 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片各項(xiàng)指標(biāo)的綜合影響

植物耐熱能力是一個(gè)復(fù)雜的綜合性狀，借用多元計(jì)算方法對(duì)多花梾木的耐熱性能做綜合評(píng)價(jià)。表1是每個(gè)高溫階段各項(xiàng)指標(biāo)的浮動(dòng)大小，可以看出，SOD活性在44 ℃時(shí)變化幅度最大，MDA含量、葉綠素相對(duì)含量在43 ℃時(shí)變化幅度最大，POD活性、相對(duì)含水量、Fo、Fm、Fv/Fm 在41 ℃時(shí)變化幅度最大。

3 結(jié)論與討論

（1）在多花梾木幼苗形態(tài)方面，35～40 ℃時(shí)，多花梾木抗高溫表現(xiàn)良好，葉片飽滿，顏色濃綠，形態(tài)沒有顯著變化，41 ℃時(shí)，正常生長(zhǎng)受到抑制，隨著脅迫增強(qiáng)，葉片逐漸黯淡焦枯，44 ℃葉片已經(jīng)完全失去生命力。由此可見，40 ℃是多花梾木正常生長(zhǎng)的極限溫度，當(dāng)溫度超過40 ℃時(shí)就會(huì)阻礙多花梾木正常生長(zhǎng)，影響多花梾木的觀賞效果。將葉片形態(tài)變化結(jié)合葉綠素相對(duì)含量、相對(duì)含水量、色差3項(xiàng)指標(biāo)來看，隨著葉片相對(duì)含水量和葉綠素含量的降低，葉片隨之出現(xiàn)焦枯萎蔫、黯淡枯黃等變化，41 ℃時(shí)多花梾木葉片相對(duì)含水量、葉綠素相對(duì)含量相比 41 ℃ 前大幅度下降，總色差明顯上升，相應(yīng)的葉片形態(tài)變化也最顯著。可見多花梾木對(duì)41 ℃高溫尤為敏感，主要表現(xiàn)為葉片大量失水，葉綠素分解加快，葉片變黃。

（2）隨著溫度的增加，多花梾木葉綠素含量降低，F(xiàn)o上升，F(xiàn)m下降，F(xiàn)v/Fm下降，41～44 ℃時(shí)葉綠素相對(duì)含量比35～40 ℃時(shí)變化顯著，41 ℃時(shí)葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化顯著。35～40 ℃時(shí)葉綠素合成受阻，光能利用率降低，41～44 ℃時(shí)葉片體內(nèi)溫度升高，41 ℃高溫對(duì)多花梾木的光合機(jī)構(gòu)造成了永久性傷害，降低了葉片的熒光能力，引發(fā)過剩光對(duì)葉綠素造成光破壞，葉綠素含量顯著下降，光合能力持續(xù)下降。

（3）根據(jù)SOD、POD活性數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)溫度達(dá)到42、43 ℃時(shí)，多花梾木體內(nèi)的SOD、POD活性會(huì)大幅度下降，SOD抗氧化反應(yīng)相較于POD快，2種酶活性對(duì)高溫的反應(yīng)非常劇烈，由此也可以說明多花梾木的抗高溫能力非常強(qiáng)大。隨著溫度升高，MDA含量呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì)，43、44 ℃時(shí)上升顯著，35、44 ℃時(shí)MDA含量最高，表明多花梾木剛受到高溫脅迫以及受到致死高溫時(shí)會(huì)積累大量氧化物，低程度高溫脅迫下，植株可以通過抗氧化系統(tǒng)有效清除氧化物，42 ℃以上高溫會(huì)加劇膜脂過氧化。35、44 ℃時(shí)的MDA含量分別是42 ℃時(shí)的1.9、1.8倍，說明多花梾木清除活性氧能力強(qiáng)，對(duì)高溫有較好的適應(yīng)性，其中41、42 ℃時(shí)，抗氧化酶SOD、POD在減輕膜脂過氧化上發(fā)揮了重要作用。

綜上所述，從MDA含量和SOD、POD活性變化以及葉片形態(tài)變化來看，多花梾木具有較強(qiáng)的耐高溫性，多花梾木在35～40 ℃高溫下水分代謝、光合作用都能正常，葉片形態(tài)良好。41 ℃高溫下，光合機(jī)構(gòu)受到致命傷害，同時(shí)，水分、葉綠素含量顯著下降，葉片隨之枯黃黯淡，其中葉綠素含量會(huì)隨溫度增加持續(xù)減少，而水分流失會(huì)逐漸得到控制，43 ℃ 時(shí)，多花梾木抗氧化能力下降，膜脂氧化加劇，細(xì)胞膜受到嚴(yán)重傷害，在抗氧化酶系統(tǒng)中，POD活性中心受損，43、44 ℃時(shí)葉片基本完全凋落。

本次試驗(yàn)采用的是二年生多花梾木，植物在幼苗期比壯年期抗性弱，且植株置于人工氣候箱中，其模擬的持續(xù)高溫與實(shí)際高溫環(huán)境有所差異，具有一定的局限性，多年生多花梾木的耐高溫能力還有待進(jìn)一步研究。

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