低温胁迫下红榄李生理响应研究_方赞山.pdf

桉树科技 2023,40(2):1-10 EUCALYPT SCIENCE&TECHNOLOGY _ 基金项目：海南省省属科研院所技术创新专项濒危红树植物红榄李保护与修复关键技术研究(KYYS-2021-13)；国家自然科学基金濒危红树植物红榄李濒危机制与回归引种实验研究(41776148)；福建省海洋生态保护与修复重点实验室开放基金濒危红树植物滨滨猫尾木的引种回归研究(EPR2020010)作者简介：方赞山(1989 )，男，硕士，助理研究员，从事红树林保护与生态恢复研究。E-mail:*通信作者：张颖(1977 )，女，博士，教授，从事红树林的保护与生态修复研究。E-mail: DOI:10.13987/ki.askj.2023.02.001 低温胁迫下红榄李生理响应研究 方赞山1，郝露露2,3，白琳霞2，钟才荣1，张天祥2,3，张颖1,2*(1.海南省林业科学研究/海南省红树林研究院，海南 海口 571129；2.岭南师范学院生命科学与技术学院，广东 湛江 524048；3.温州大学生命与环境科学学院，浙江 温州 325035)摘要：为探究低温胁迫下国家一级保护植物红榄李的生理响应机制，文章以 1 年生幼苗为试验材料，人工模拟低温环境，探究红榄李幼苗在不同温度下的生理变化情况。结果表明：红榄李幼苗受到中度低温胁迫 15/12(日/夜)时通过提高可溶性糖、可溶性蛋白、总酚含量，过氧化氢酶和过氧化物酶活性来缓解低温胁迫对植株造成的生长限制和氧化胁迫，且温度恢复对红榄李幼苗的冷害现象有一定缓解作用。但在重度低温胁迫 8/5(日/夜)处理下红榄李幼苗受损严重，且温度恢复处理会加速红榄李幼苗的死亡。关键词：濒危红树植物；红榄李；低温胁迫；生理响应；相关性分析 中图分类号：Q945.79 文献标志码：A Effects of Low Temperature Stress on Physiological Characteristics of Lumnitzera littorea FANG Zanshan1,HAO Lulu2,3,BAI Linxia2,ZHANG Cairong1,ZHANG Tianxiang2,3,ZHANG Ying1,2*(1.Forestry Science Research of Hainan Province,Hainan Mangrove Research Institute,Haikou 571129,Hainan,China;2.School of Life Sciences and Technology,Lingnan Normal University,Zhanjiang 524048,Gaungdong,China;3.College of Life and Environmental Science,Wenzhou University,Wenzhou 325035,Zhejiang,China)Abstract:In order to explore the physiological response mechanism to low temperature stress of the first-class national protected plant,Lumnitzera littorea,the physiological changes in one-year-old seedlings of this species under different temperatures were examined by artificially simulating low temperature environments.The results showed that growth limitations and oxidative stresses caused by low temperature stress could be alleviated by increasing the soluble sugar,soluble protein,total phenol content,catalase and peroxidase activities.Subsequent temperature recovery had effects on the cold damage phenomenon of the same seedlings when they were subjected to moderate low temperature stress at 15/12 (day/night),with the temperature recovery treatment alleviating cold damage in L.littorea seedlings.However,the damage was severe under the treatment of 8 C/5 C(day/night),and the temperature recovery treatment accelerated the death of L.littorea.This study may provide preliminary support for the recovery of natural L.littorea populations.Key words:endangered mangrove;Lumnitzera littorea;low temperature stress;physiological response;correlation analysis 红树林是位于陆海交汇处的一种特殊的生态系统1，在中国主要分布在广东、广西、海南、浙江、福建等省区的沿海滩涂2。因其具有净化海洋环境、防风固沙、固碳储碳等多重生态功能3-4，被赋予“海岸卫士”和“海洋绿肺”的美称。目前，中国半数以上的原生红树植物处于不同的濒危状态5。极端低2 桉树科技 第 40 卷 温的频繁出现是加剧红树植物濒危状态的重要原因之一。低温不仅限制红树植物纬度分布6，而且抑制红树植物的生长发育，主要表现为导致植物叶片枯黄、落叶、延迟开花、幼果脱落、光合作用受限，甚至导致植物大面积死亡7。据报道，2008 年中国南方地区 19 个省市先后遭遇的极端低温雨雪冻害天气，使红树林均受到了不同程度的寒害7，其中东寨港引种的 38 株红榄李在此次的低温冻害中全部死亡8。使君子科(Combretaceae)榄李属(Lumnitzera spp.)濒危红树植物红榄李(L.littorea)为国家一级重点保护植物，其野生种目前只有唯一的分布地(三亚铁炉港)，野生种数量仅 9 株5，属中国红树植物中濒危状态最为严峻的真红树植物8-9。前期红榄李研究主要集中在分布调查、种质繁育、败育机制等方面，其低温响应机制研究较少，仅见低温下DEAD-box RNA 解旋酶基因的分析10。红树植物作为典型的生长在热带、亚热带地区的木本植物，对低温环境十分敏感。郑春芳等11发现低温胁迫下秋茄(Kandelia obovata)叶片中的 POD、APX 等抗氧化酶的活性降低，导致 ROS 的大量积累，对植物造成氧化损伤，从而使其生长受限。陈燕等12发现低温环境下，角果木(Ceriops tagal)和红海榄(Rhizophora stylosa)通过提高POD活性和游离脯氨酸含量来缓解低温造成的氧化损伤。在0/1(昼/夜)低温环境下，秋茄幼苗通过增加蔗糖和可溶性糖等渗透调节物质的含量缓解低温造成的伤害13；杨昌盛等14发现低温胁迫降低了红海榄和银叶树(Heritiera litto-ralis)的气孔导度，导致胞间 CO2浓度增多，使植物的光合系统失衡，从而影响其光合作用。郭菊兰等15发现秋茄幼苗通过提高叶片的水分利用率来减轻低温胁迫对净光合速率的影响；GU 等16发现无瓣海桑(Sonneratia apetala)在低温胁迫下通过较强的水力输送系统来维持自身生长，以适应低温环境。为揭示低温胁迫对红榄李的抗氧化能力、渗透调节能力和光合作用的影响，文章研究了低温胁迫下红榄李幼苗叶片丙二醛、相对电导率、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、总酚、净光合速率、气孔导度、蒸腾作用、叶片水分利用率、气孔限制、PSII 最大光能转化效率、PSII 实际光能转化效率等生理指标的变化情况，以期为提高红榄李的抗寒性育种工作提供理论参考。1 材料与方法 1.1 试验材料与试验设计 选取 1 年生人工培育的红榄李种苗，将其移栽在泥炭基质营养土育苗袋(直径 20 cm、高 25 cm)，并将育苗袋置于长60 cm、宽40 cm的塑料托盘中。加入氯化钠浓度5的Hogland溶液，每日浸淹6 h，每周换一次溶液。幼苗置于光照周期为 12 h/12 h、光强 30 000 lx、相对湿度为 50%70%(昼/夜)的植物冷光源人工气候培养箱(LRG-450-LED,LV BO，中国)中培养 1 个月。选取无病虫害、生长状态相近的红榄李幼苗作为试验材料。本试验共设置6 个处理组，CK：34/30(昼/夜，48 h)；T1：25/23(昼/夜，48 h)；T2：15/12(昼/夜，48 h)；T3：8/5(昼/夜，48 h)；R1：在 15/12(昼/夜)的条件下处理 48 h 后，在25/23(昼/夜)的条件下恢复处理 48 h；R2：在8/5(昼/夜)的条件下处理 48 h 后、在15/12(昼/夜)的条件下恢复处理 48 h。每组实验处理选取 10 株红榄李幼苗进行低温处理，并在处理时间结束的早上9001000 测定光合作用参数和叶绿素荧光参数，同时采集红榄李第二对叶的叶片作为测定各项生理指标的材料，每个指标均设置 3 个生物学重复。1.2 测定项目和方法 1.2.1 丙二醛和相对电导率的测定 用硫代巴比妥酸法测定丙二醛的含量17，按照李合生18的方法用电导率仪(DDSJ-308F，雷磁，中国)测定叶片的相对电导率(REC)。1.2.2 渗透调节物质的测定 测定方法18为：可溶性蛋白含量考马斯亮蓝法；脯氨酸含量用比色法；可溶性糖含量蒽酮比色法。第 2 期 方赞山，等：低温胁迫下红榄李生理响应研究 3 1.2.3 抗氧化物质的测定 方法为：SOD 酶活性硝基蓝四唑法18；CAT活性钼酸铵法19；POD 活性愈创木酚法20；总酚含量福林酚比色法21。1.2.4 光合作用参数及叶绿素的测定 在早上9：0010：00用LI-6800光合仪(LI-6800,LICOR，美国)测定各个处理组红榄李幼苗的第二对叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)，并计算红榄李的叶片水分利用率(WUE)(WUE=Pn Tr1)和气孔限制值(Ls)，计算方法参照文献22。以丙酮乙醇=11 的浸提液处理红榄李幼苗的叶片，然后利用分光光度法测定叶绿素的含量20。1.2.5 叶绿素荧光参数的测定 叶绿素荧光参数测定的叶片同光合参数测定的叶片，用 OS5p+便携式脉冲调制叶绿素荧光仪(OS5p+，北京澳作，美国)测定暗适应 20 min 后 PSII的最大光化学效率(Fv Fm1)、PSII 的实际光合效率(YPSII)、光化学淬灭(qP)、非光化学淬灭(qN)。1.3 统计与分析 采用 SPSS 软件对各组数据进行方差分析和Pearson 相关性分析，用 SigmaPlot 10.0 绘图。2 结果与分析 2.1 低温胁迫对红榄李幼苗表型的影响 低温胁迫使红榄李幼苗植株形态受到明显的损伤。在 T2 处理下叶片出现失水萎蔫、老叶呈下垂弯曲的症状；在 T3 处理下叶片出现变黄、伴有褐色斑点，且少量叶片出现卷曲和干枯的现象，表明植株受到较严重的低温损伤。与 T2 相比，在R1处理下出现萎蔫的叶片数量变少，温度回升对植物的低温损伤有一定缓解作用。R2 处理的植株叶片出现大片褐色斑点，且出现干枯、变黄甚至泛白的症状，与 T3 相比，恢复处理后的红榄李幼苗受到的胁迫程度加剧，植株濒临死亡(图 1)。图 1 红榄李幼苗在不同低温处理下的表型特征 Fig.1 Phenotypic characteristics of L.littorea seedlings under different low temperature treatments 2.2 低温胁迫对红榄李丙二醛和相对电导率的影响 低温胁迫下，MDA 含量随着温度降低呈上升趋势。与 CK 相比，MDA 的含量在 T1、T2 和 T3处理下分别显著升高 87.82%、121.33%和 139.98%。与未进行恢复的处理组相比，在 R1 处理后 MDA的含量显著降低至T2的4.85%，在R2处理后MDA的含量反而显著升高至 T3 的 26.46%。红榄李幼苗的 REC 随温度降低呈显著上升的趋势，在 T1、T2、T3 处理下分别显著升高至CK的 4.19%、21.94%和94.52%。经过温度恢复处理，红榄李幼苗的 REC在 R1 处理下显著降低至T2 的 15.88%(图 2)。4 桉树科技 第 40 卷 柱形图中不同小写字母表示差异显著(P0.05)。Different lowercase letters on the bars indicate significant differences among treatments(P0.05).图 2 低温胁迫对红榄李幼苗丙二醛(A)和相对电导率(B)的影响 Fig.2 Effects of low temperature stress on malondialdehyde content(A)and relative electrical conductivity(B)of L.littorea seedlings 2.3 低温胁迫对红榄李渗透调节物质的影响 与 T2 处理(中度低温胁迫)相比，R1 处理使红榄李幼苗叶片中脯氨酸含量显著降低 37.18%；与T3 处理(重度低温胁迫)相比，R2 处理使脯氨酸含量显著增加 35.54%(图 3)。红榄李幼苗叶片中可溶性蛋白和可溶性糖含量随着低温胁迫程度的加剧处于上升的趋势。与 CK 相比，T2 和 T3 中红榄李幼苗的可溶性蛋白含量分别显著增加42.00%和74.00%；与 T3 处理相比，R2 处理使可溶性蛋白含量显著增加了 22.70%，可溶性蛋白含量随着胁迫程度的加剧而增加。与 CK相比，T3 处理使可溶性糖含量显著增加 85.90%；与 T2 处理相比，R1 处理使可溶性糖含量显著增加 215.59%；而与 T3 处理相比，R2 处理使可溶性糖含量显著降低 42.18%。柱形图中不同小写字母表示差异显著(P0.05)。Different lowercase letters on the bars indicate significant differences among treatments(P0.05).图 3 低温胁迫对红榄李幼苗渗透调节物质的影响 Fig.3 Effect of low temperature stress on osmoregulatory substances of L.littorea seedlings 2.4 低温胁迫对红榄李抗氧化物质的影响 由图 4 可知，与 CK相比，红榄李幼苗的 CAT活性在 T1 处理后显著升高 41.71%，T2 和 T3 处理后分别显著下降 53.13%和 48.85%。与 T2(中度低温胁迫)相比，R1处理下CAT活性显著升高125.20%；与 T3(重度低温胁迫)相比，R2 处理下 CAT 活性反而显著下降 35.83%。与 CK 相比，红榄李幼苗的POD 活性随着胁迫处理的加深出现先降低后升高处理 TreatmentCKT1T2T3R1R20246810 abcdaAbcdeCKT1T2T3R1R2020406080100 acaBbbcc相对电导率/%REC脯氨酸含量/(g g1)Proline content可溶性蛋白含量/(g L1)Soluble protein content可溶性糖含量/(mg g1)Soluble sugar contentCKT1T2T3R1R20204060cbcbAabaCKT1T2T3R1R20.00.20.40.6abbcaBbcccCKT1T2T3R1R2020406080bacCccc处理 Treatment第 2 期 方赞山，等：低温胁迫下红榄李生理响应研究 5 的趋势，在 T1 处理后 POD 活性显著下降 15.80%，在T3处理后POD酶活性显著升高24.83%。与T2(中度低温胁迫)和 T3(重度低温胁迫)相比，R1 和 R2的 POD 活性分别显著下降53.56%和 64.20%。总酚的含量随着温度的降低出现先升高后降低的趋势，与 CK相比，T1、T2 和 T3 处理的总酚含量显著升高 17.23%、85.56%和 47.43%。与 T2(中度低温胁迫)相比，R1 处理使总酚含量显著下降 9.85%；与 T3(重度低温胁迫)相比，R2 处理后反而使总酚含量显著升高 44.18%。柱形图中不同小写字母表示差异显著(P0.05)。Different lowercase letters on the bars indicate significant differences among treatments(P0.05).图 4 低温胁迫对红榄李幼苗抗氧化物质的影响 Fig.4 Effect of low temperature stress on antioxidant substances of L.littorea seedlings 2.5 低温胁迫对红榄李光合特性的影响 与 CK 相比，随着温度的降低，T1、T2 和 T3处理使红榄李幼苗叶片的Pn 分别显著下降了19.6%、94.82%、98.19%。与T2(中度低温胁迫)相比，R1 处理使Pn显著上升了184.71%；与 T3(重度低温胁迫)相比，R2 处理反而使 Pn 降低了 409.47%。与 CK相比，T1、T2 和 T3 处理使红榄李幼苗的 Tr 分别显著下降了 24.25%、95.43%、96.64%。与 T2(中度低温胁迫)相比，R1 处理使 Tr 显著升高了 192.49%；与 T3(重度低温胁迫)相比，R2 处理使 Tr 显著升高了 153.68%。Gs 随着低温胁迫程度的加深出现先升高后降低的趋势，与 CK 相比，T2 和 T3 处理使红榄李幼苗的 Gs 分别显著下降了 80.88%和 86.76%。Chla/b随低温胁迫程度加深持续降低，与CK相比，T2 和 T3 处理使 Chla/b 分别显著下降了 75.81%和42.95%。与 T2 相比，R1 处理使 Chla/b 显著升高了70.84%。与 CK相比，T2 处理使红榄李幼苗的总叶绿素的含量显著升高 221.06%，T3 处理使红榄李幼苗的总叶绿素显著下降 20.80%。与 T2(中度低温胁迫)相比，R1 处理使叶绿素含量显著降低 75.12%；与 T3(重度低温胁迫)相比，R2 处理使叶绿素含量显著升高了 54.84%。红榄李幼苗的 Ls 随温度的降低呈下降趋势，与 CK相比，T1、T2 和 T3 处理使 Ls分别显著下降了 27.61%、74.63%和 73.38%。与 T2相比，R1 处理使 Ls 显著上升了 216.67%；与 T3 相比，R2 处理使 Ls 反而显著下降了 244.86%。与 CKCKT1T2T3R1R20200400600800dcdaAcdbcbCKT1T2T3R1R2020406080cbdBcdabCKT1T2T3R1R2050100150200250addCbcb处理 TreatmentCKT1T2T3R1R2050100150dcaDbefSOD活性/(U g1)SOD activityCAT活性/(U mg1)CAT activityPOD活性/(U mg1)POD activity总酚含量/(mol g1)Total phenolic content6 桉树科技 第 40 卷 相比，叶片的水分利用率在 T2 处理后显著降低了41.83%，在 T3 处理后显著升高了 27.23%。与 T2相比，R1 处理使红榄李幼苗的水分利用率显著升高74.64%；与 T3 相比，R2 处理使红榄李幼苗的水分利用率显著降低 141.64%(图 5)。与 CK相比，T1、T2 和 T3 处理使红榄李幼苗的Y(PSII)分别显著下降了21.03%、43.27%和49.62%。与 T2 相比，R1 处理使 Y(PSII)显著上升了 50.67%；与 T3 相比，R2 处理使红榄李幼苗的 Y(PSII)显著下降了 57.36%。与 CK相比，Fv/Fm 在 T2 和 T3 处理后分别显著降低了 17.45%和 67.06%。与 T2 相比，R1处理使红榄李幼苗的Fv/Fm显著升高了18.12%；与 T3 相比，R2 处理使红榄李幼苗显著下降了69.32%。与 CK相比，红榄李幼苗的 qP 在 T1、T2和 T3 处理后分别显著升高了 83.61%、120.90%和108.60%。与 T2 处理相比，R1 处理使红榄李幼苗的 qP 显著下降了 25.05%；与 T3 处理相比，R2 处理使红榄李幼苗的 qP 显著下降了 26.33%。与 CK相比，红榄李幼苗的 qN 在 T3 处理后显著下降了28.28%。与 T2 处理相比，R1 处理使 qN 显著降低了 20.94%；与 T3 相比，R2 处理反而使红榄李幼苗显著升高了 41.35%(图 6)。柱形图中不同小写字母表示差异显著(P0.05)。Different lowercase letters on the bars indicate significant differences among treatments(P0.05).图 5 低温胁迫对红榄李光合作用参数的影响.Fig.5 Effect of low temperature stress on photosynthetic parameters of L.littorea seedlings 2.6 各指标间相关性分析 通过各项生理指标和内源性激素的相关性分析可知(表 1)，MDA 与 SP 和 TP 具有显著正相关关系，与 Pn、Tr、Y(PSII)、Ls 具有显著负相关关系；处理 TreatmentCKT1T2T3R1R2-5051015abddcACKT1T2T3R1R20.000.050.100.150.20aabcbcbcBCKT1T2T3R1R20.0000.0020.0040.0060.008abeecdCCKT1T2T3R1R20200400600ccbbcaDCKT1T2T3R1R2-2-10123bbcabHCKT1T2T3R1R2-0.20.00.20.40.6abccbGCKT1T2T3R1R201234aadbcbECKT1T2T3R1R2012345bcdacdcdbF净光合速率/(mol m2 s1)Pn气孔导度/(mol m2 s1)Gs蒸腾速率/(mol m2 s1)Tr胞间CO2浓度/(mol mol1)CiChla/ChlbChl含量/(mg g1)Chl content气孔限制 Ls水分利用率/(mol mmol1)WUEedd第 2 期 方赞山，等：低温胁迫下红榄李生理响应研究 7 REC 与 SP 具有极显著正相关关系，与Ci 具有显著正相关，与 Fv/Fm 具有极显著负相关，与 Y(PSII)和 Ls 具有显著负相关。Pro 与 qN 呈显著正相关；SP 与 Ci 呈极显著正相关，与 TP 呈显著正相关，与Fv/Fm、Y(PSII)、Ls 呈极显著负相关，与 CAT 和Pn 呈显著负相关。SOD 与 WUE 呈显著负相关；CAT 与 Ls 呈显著正相关；TP 与 Pn、Gs、Tr 和 Ls呈显著负相关。GA 和 qN 呈显著负相关。Pn 和Tr、Gs 具有极显著正相关性，与 Chla/b 具有显著正相关性；Gs 和 Tr 均与 Chla/b 呈显著正相关，且两者之间也具有极显著正相关关系；Ci 与 Fv/Fm、Y(PSII)和 Ls 具有极显著负相关关系。Y(PSII)和 Ls 均与Fv/Fm 具有显著正相关，且两者极显著正相关。柱形图中不同小写字母表示差异显著(P0.05)。Different lowercase letters on the bars indicate significant differences among treatments(P0.05).图 6 低温胁迫对红榄李叶绿素荧光参数的影响.Fig.6 Effect of low temperature stress on chlorophyll fluorescence parameters of L.littorea seedlings 3 讨论 低温胁迫会导致植物体内过量的 ROS 积累，造成质膜的脂质过氧化，而 MDA 作为脂质过氧化的终产物，可以用来衡量植物发生脂质过氧化的程度23。MDA 的含量随温度降低呈显著增加，说明红榄李幼苗体内的 ROS 代谢已经失衡，无法清除过量积累的 ROS，此现象与洪舟等23的研究结果相同。REC 同样是衡量植物细胞膜损伤程度的重要指标，反映植物细胞膜的通透性，受损伤越大，REC 越大，电解质的外渗情况越严重23。本研究中，REC 随温度降低呈递增的状态，说明红榄李幼苗细胞膜的通透性随着低温胁迫程度的加剧不断增大。MDA 和REC 在 R1 处理后均有所回升，说明在中度低温胁迫处理下温度的回升有利于缓解细胞膜的低温损伤。渗透调节物质和抗氧化系统是植物抵御低温伤害的重要途径，有效缓解了低温胁迫导致的植物失水及活性氧过量积累的现象24。可溶性蛋白作为一种渗透调节物质，能够通过提高植物细胞的保水能力，增强细胞液的浓度，从而提高植物的抗寒性25。红榄李幼苗随着低温强度的增强可溶性蛋白的含量 CKT1T2T3R1R20.00.20.40.60.81.0aabcadACKT1T2T3R1R20.00.20.40.60.8abccbdBCKT1T2T3R1R20.00.20.40.60.8qPdbaabcdCCKT1T2T3R1R20.00.20.40.6qNababacbcaD处理 TreatmentFv/FmY(PSII)8 桉树科技 第 40 卷 也持续增加，此结果与武雁军等26的研究结果相同，低温胁迫能够诱导可溶性蛋白的产生，在极端低温环境下发挥保护细胞膜的作用。可溶性糖是主要的渗透调节物质之一，司剑华等27研究发现低温胁迫下可溶性糖的含量随着温度降低呈增加趋势，与本研究的结果相同，说明在低温胁迫改变了红榄李幼苗的碳水化合物的代谢通路，导致可溶性糖含量的变化，一方面低温胁迫增加了水解酶的活性，促进淀粉分解生成可溶性糖，通过提高细胞液的浓度以增强植物的抗寒性28，另一方面可溶性糖可为低温环境下的红榄李幼苗提供能量，加强植物的营养吸收，从而提高植物的抗寒性29。水分利用率随着低温胁迫强度的增强出现先升高后降低的趋势，在恢复处理后下降幅度更大，表明机体对中度低温环境具有一定适应性，但重度低温胁迫对植物的能量转换具有不可逆的伤害。低温胁迫下，红榄李幼苗 CAT 随着温度的降低呈现升高后降低的趋势，POD 随温度的降低呈现降低后升高的趋势，这体现了植物对于不同强度的低温胁迫的适应能力，可以通过调节抗氧化酶的活性来清除极端低温环境导致的机体中过量积累的活性氧30。但当外界低温环境温度低于 CAT、POD 等抗氧化酶的耐受温度后，酶活性会出现降低，在 T2、T3处理后CAT活性下降，而POD的活性持续升高，说明 POD 对极端低温的耐受性高于 CAT，这与曹群阳等31的结论不一致，可能是不同物种在响应低温胁迫过程中存在差异性。植物的光合作用是衡量绿色植物健康状态的重要指标之一，可反映植物受到环境胁迫的程度13。Pn 随着低温胁迫程度的加剧持续下降，其原因包括气孔限制因素和非气孔限制因素，判定的主导因素标准主要根据 Ci 和 Ls 的变化方向32。本研究红榄李幼苗随着低温胁迫温度的降低，Pn 降低，Ci 升高，Ls 降低，表明在不同强度的低温胁迫下导致红榄李幼苗 Pn 降低的原因是非气孔限制，造成这一结果的原因是低温胁迫导致植物的光合电子传递活性降低、光合作用有关色素降解、光合作用有关酶活性被抑制等。在 R1 温度恢复处理后，Pn 升高，但还未达到完全恢复的状态，表明温度恢复后对植 表 1 不同低温胁迫下红榄李叶片中生理指标的相关性 Table 1 Correlation of physiological indicators in L.littorea leaves under different treatments of low temperature stress MDA REC Pro SP SS SOD CAT POD TP Pn Gs Tr Ci Chla/b Chl Fv/Fm Y(PSII)qP qN WUE Ls MDA 1 REC 0.712 1 Pro 0.431 0.418 1 SP 0.820*1)0.928*2)0.315 1 SS 0.199 0.171 0.528 0.016 1 SOD 0.084 0.327 0.131 0.451 0.349 1 CAT 0.597 0.776 0.128.836*0.192 0.245 1 POD 0.255 0.030 0.128 0.265 0.367 0.656 0.076 1 TP 0.831*0.564 0.001 0.817*0.136 0.378 0.739 0.499 1 Pn 0.910*0.673 0.266.830*0.325 0.019 0.772 0.207 0.891*1 Gs 0.807 0.598 0.243 0.765 0.441 0.049 0.762 0.184 0.835*0.976*1 Tr.899*0.602 0.275 0.756 0.383 0.103 0.715 0.156 0.849*0.991*0.974*1 Ci 0.781 0.899*0.173 0.960*0.253 0.567 0.801 0.266 0.797 0.722 0.612 0.637 1 Chla/b 0.678 0.251 0.072 0.48 0.408 0.227 0.615 0.140 0.787 0.867*0.893*0.901*0.370 1 Chl 0.184 0.039 0.755 0.112 0.290 0.12 0.533 0.185 0.469 0.366 0.362 0.385 0.179 0.653 1 Fv/Fm 0.711.989*0.352 0.960*0.185 0.446 0.801 0.085 0.634 0.682 0.606 0.599.0943*0.266 0.005 1 Y(PSII)0.854*.887*0.177.939*0.248 0.422 0.804 0.171 0.811 0.777 0.654 0.711 0.981*0.457 0.262 0.914*1 qP 0.691 0.262 0.174 0.260 0.096 0.561 0.293 0.311 0.394 0.604 0.518 0.677 0.247 0.641 0.432 0.191 0.428 1 qN 0.245 0.335 0.850*0.177 0.595 0.481 0.013 0.254 0.155 0.259 0.323 0.298 0.042 0.053 0.566 0.233 0.015 0.216 1 WUE 0.453 0.498 0.232 0.693 0.339 0.864*0.582 0.597 0.754 0.428 0.335 0.324 0.805 0.236 0.289 0.614 0.729 0.127 0.535 1 Ls 0.814*0.857*0.088 0.933*0.282 0.493 0.823*0.219 0.835*0.758 0.639 0.684 0.987*0.458 0.312 0.899*0.993*0.363 0.108 0.796 1 1)*表示 P0.05；2)*表示 P0.01。1)*indicates P0.05;2)*indicates P0.01.第 2 期 方赞山，等：低温胁迫下红榄李生理响应研究 9 物的光合电子传递活性、色素降解及有关酶的活性有一定的缓解作用。Ci 降低，Ls 升高，表明在 R1阶段气孔限制因素是造成红榄李幼苗 Pn 低的主要原因，说明在温度恢复后气孔的较低的开放程度是影响植物Pn 的主要原因32。在 R2 恢复处理后，Ci急剧升高，Ls 降低，表明在R2 处理后造成Pn 降低的主要原因是非气孔限制因素32。在 R2 进行温度恢复处理后红榄李幼苗的 Pn 反而降低至 0 以下，说明在极端低温胁迫后温度的升高反而有可能加速植物的死亡。叶绿素随温度降低出现降低后升高又下降的变化，可能是植物幼苗在对低温环境产生应激反应后的一种适应性表现。导致叶绿素降低的原因有两个方面：一是低温胁迫降低了各种合成酶的活性，导致叶绿素的合成代谢受阻；另一方面是低温破坏了叶绿体的结构，使叶绿体解体13，两者的区别是前者在温度升高后可以恢复，后者在温度回升后无法恢复。本研究经过恢复处理叶绿素的含量不升反降，说明在 T3 处理后叶绿素含量下降的原因可能是破坏了红榄李幼苗的叶绿体结构。叶绿素荧光性质是反映植物内在特性的一个重要指标，可以用来衡量植物受到胁迫后的损伤程度33。Fv/Fm 是衡量植物健康状态的指标，正常状态下植物的 Fv/Fm 值为 0.7 0.8，其值越高表明该植物的生长状态越好34。随着温度的降低，红榄李幼苗的 Fv/Fm 持续降低，表明其受到的胁迫程度越大。在温度恢复处理后，红榄李幼苗的 Fv/Fm 在R1 时高于未恢复处理组 T2，而在R2 处理后反而低于未恢复处理组 T3，说明红榄李幼苗在受到中度低温胁迫时温度恢复有利于自身生长，而受到重度低温胁迫时，温度恢复处理反而会加速自身的死亡。qP 随着低温胁迫强度的增强先升高后降低，表明在一定的低温胁迫下红榄李幼苗通过增强 PSII 电子传递活性来增强自身的抗寒性，但是极端低温环境会破坏 PSII 电子传递活性，且在温度回升后无法恢复。qN 可以反映光系统 II 吸收的光能不能用于光合电子传递而以热的形式耗散掉的光能部分，在低温胁迫在对植物有一定的保护作用35。中度胁迫下红榄李幼苗的 qN 升高，表明在低温胁迫下红榄李幼苗能够通过增加热耗散来保护自身由于吸收过剩光能对光合器官的损伤，此结果与周建等36的研究结果相同。但在重度低温胁迫下，红榄李幼苗的 qN显著降低，表明极端低温环境会抑制PSII 的热耗散，导致植物受到低温胁迫的程度加重，但是在温度恢复后有所回升。4 结论 本研究红榄李幼苗在15/12(昼/夜)的低温环境中能够存活，并且在温度恢复后通过调节自身的渗透调节系统、抗氧化系统和光合作用系统等途径使生理功能得到恢复，从而缓解低温胁迫造成的损伤。在 8/5(昼/夜)的低温环境中，红榄李幼苗受到严重的低温胁迫，在温度恢复后生理状态无法回升，甚至会加速红榄李幼苗的死亡。参考文献 1 WIDA R,HAMDAN A M,RAHM R.A review:The use of mangrove for biomonitoring on aquatic environmentJ.IOP Co