浅谈低温胁迫对樱花几个生化指标的影响.pdf

花卉 FLOWERS 2023 8浅谈低温胁迫对樱花几个生化指标的影响杨梓滨（广州旺地园林工程有限公司，广东 广州510220）摘要院广东省樱花作为重要的观赏性植物袁在引种过程中由于受到冬季低温冻害的影响袁开花率逐渐降低遥 因此为研究低温胁迫对于广东省樱花生化指标的影响袁对樱花枝条进行实验袁探究了樱花叶片 SOD 活性尧MDA 含量尧可溶性蛋白含量以及脯氨酸含量等指标的变化遥 将樱花置于低温环境下袁观测樱花叶片几个生化指标的数据变化袁判断生化指标在低温胁迫环境下的变化规律遥关键词院低温胁迫曰樱花曰生化指标中图分类号院S685.99文献标识码院A文章编号院1005-7897渊2023冤16-0004-030 引言樱花作为一种蔷薇科植物喜光喜湿，其适宜种植在亚热带地区。通过对樱花的研究发现，樱花所富含的黄酮、挥发油等具有极高的药用价值，因此樱花对于我国而言不再仅仅是观赏性植物，其能够被作为一种经济作物进行种植。为了实现樱花在高纬度地区种植急需解决低温冻害的问题。1 低温胁迫的影响当温度低于植物生长的正常温度时就会对植物的生长发育造成胁迫，进而影响植物的生长。当植物在生长过程中感受到低温信号就会出现一系列的生理生化反应，从而对自身的基因表达进行调整来抵御寒流的袭击。1.1 叶花的差异植物在生长过程中需要处于适宜的环境中以便能够获取生长所需的养分。但是如果植物在生长过程中受到低温胁迫就会出现植株矮小的问题，如根茎生长亦或是花叶之间的差距。就温度对植物叶片生长的影响来看，在低温环境下叶片的生长速度会持续放缓，使得叶片的生长周期逐渐延长，进而降低光合作用的速度。通过对受到低温胁迫的叶片的观察可以发现无论是叶片的面积还是叶片的拓展量都会逐渐缩小，而且叶片厚度增加以及数量减少1。叶片质量的降低使得植物幼苗的存活率逐渐降低，对植物的繁殖能力造成严重的影响。1.2 诱导越冬植物成花低温胁迫对于植物的生长不仅具备负面影响，在一定程度上也能够起到促进作用。春化低温的到来使得植物在生长过程中受到了诱导，尤其是一些冬性植物经过一段时间的营养生长后会顺利度过寒冬，直至第二年夏季开花结果，但是如果冬季植物在春季播种就会出现长茎而不开花的情况，延误开花的时机，因此该类植物就必须要经历过一段时间的低温才能形成花芽2。而已经萌芽的冬季植物在经过一段时间的低温处理，待至春播后才会正常开花结实。许多植物种子在种植前进行低温处理后，无论是开花时间还是开花数量都得到了一定的改善，使得植物的繁殖能力大幅提升。通过对植物的研究可以发现，经过低温处理的种子对比从前植株的开花数量显著增多。1.3 破坏植物细胞结构低温冻害指的是温度低于 0益，植物在生长过程中细胞组织中的自由水结冰，对细胞结构造成一定的破坏，出现细胞失水的情况。植物细胞中的含水量可达75%，其主要是由自由水和结合水构成。自由水会在植物生长的过程中因外界温度的变化而发生变化，如当外界温度骤然降低时，细胞内的液泡就会出现结冰的现象，结出的冰晶会对细胞器和衬质结构造成致命的损坏。在冰冻温度下，绝大多数植物都会在体内形成冰晶体，这种冰晶体会出现在植物细胞的间隙，进而破坏植物的蛋白质分子，诱导细胞脱水。1.4 原生质膜损坏植物在遭受低温冻害后，其原生质膜会受到一定的破坏（图 1），使得原生质膜内部的物质选择性丧失，细胞内的盐类、有机物会从细胞中渗出，细胞内的糖类物质增加。通过对植物的研究表明，低温胁迫会对植物生物膜系统造成一定的损害。细胞膜作为受到低温胁迫的首要系统，当温度急剧降低时会出现透性变化，主要表现为电解质外渗和电导率升高，使得细胞内的活性氧被破坏，细胞膜内的过氧化和不饱和脂酸发生降解反应产生丙二醛。如植物中的 MDA 与细胞内的各种成分发生反应对脂膜造成损伤。在低温条件下，细胞内主动积累的可溶性物质能够降低细胞液的渗透性，以免细胞出现过度失水的情况。园艺技术4花卉 FLOWERS2023 窑 81.5 降低酶活性植物要想维持各项生命活动需要酶的参与。但是酶只有在特定温度条件下才能发挥活性，如处于低温环境下会使得酶的活性逐渐降低，进而影响植物新陈代谢的速度，严重时还会使得植物停止生长发育。同时在植物生长的过程中，如果受到低温胁迫就会导致植物细胞内的活性氧分子含量超出正常水平，对植物造成氧化胁迫。一旦植物受到氧化胁迫，植物内的 SOD、POD 等抗氧化酶就会联合抵抗活性氧，使得植物内部的氧气含量降低。植物在感知到低温信号后就会将信号传达至内部，进而形成一个复杂的系统，其中的蛋白酸化酶、蛋白激酶会调整基因表达，以便达到保护植物细胞的目的。2 低温胁迫实验准备本文为了研究低温胁迫对于樱花生化指标的影响，模拟了人工低温胁迫环境对樱花叶片中的 SOD 活性、可溶性蛋白含量以及脯氨酸含量进行了测定，以便能够掌握樱花生化指标的变化规律。2.1 准备材料从樱花中提取 3 个不同高度的样本，将 3 株樱花样本分别栽种于含有混合基质土壤中不同口径的花盆中，将其放置于自然光条件下，待至每个樱花样本生长至 80cm 后，如在生长过程中样本长势良好，而且 3 株樱花样本长势一致，则可以直接用于实验3。2.2 实验设计作为实验样本的樱花需要经过 16 个处理，每个处理重复 3 次，这也就意味着樱花植株样本总共需要进行 48 次实验。在实验过程中，将光照培养温度设置为1益、5益、10益以及 20益。1益环境下樱花样本所受的胁迫时间为 1d；5益环境下樱花样本所受胁迫时间为 5d；10益环境下樱花样本所受胁迫时间为 8d；15益环境下樱花样本的胁迫时间为 9d，低温胁迫实验如表 1 所示。在实验过程中，为了降低外界因素对于樱花的影响，将樱花置于光照培养箱中进行实验，待至达到取样时间后，对樱花样本的生物指标进行测定，分析总结生化指标的变化规律。2.3 分析测定为了实现对于樱花样本几个生化指标的测定，每个生化指标都有其对应的测定方法。为了检查樱花样本叶片 SOD 活性采用了抑制氮蓝四唑光还原法；对于MDA 含量的测定则选用了硫代巴比妥酸比色法；可溶性蛋白采用马斯亮蓝法；可溶性糖分则应用了蒽酮比色法；最后对于脯氨酸含量的测定应用酸性茚三酮法4。2.4 数据分析在整个实验过程中，为了保证实验结果的准确性，对于实验数据进行全程记录，并利用 Excel 表格绘制了樱花样本生化指标在低温胁迫下的变化。通过数据显示总结出了樱花生化指标的变化规律。3 低温胁迫对樱花几个生化指标的影响通过实验可知在不同温度梯度下，樱花生化指标呈现出不同的变化特点，其对于樱花的生长、新陈代谢的速度造成了一定的影响，使得樱花在生长过程中的各个成分含量发生了一定变化，总体上降低了樱花的生长活性。3.1 对叶片 SOD 活性的影响在不同温度环境下 SOD 活性呈现出了不同的变化规律（图 2）。通过对照 10益和 20益的实验组发现樱花的 SOD 活性并未随着时间的流逝出现明显的变化，而在 1益和 5益的环境下 SOD 活性则呈现出先增长后下降的趋势。通过观测 SOD 峰值的变化可以知晓，SOD活性峰值出现在第 5d 和第 7d。在不同处理条件下 SOD活性在前 3d 会随着温度的降低而升高，活性呈现出增大的趋势。这表明广东省樱花在遇到低温胁迫时会通过提升自身活性对过量的活性氧进行清除，以便增加细胞内的自由基，使得自身的抗寒性得以提升，尽可能降低低温胁迫对于自身生长的影响，而随着温度的进一步降低，一旦温度超出能够承受的阈值，SOD 活性受到抑制作用，其活性下降以及抗寒能力也随之下降5。3.2 对 MDA 含量的影响在低温胁迫条件下樱花叶片中的 MDA 含量会随图 1 原生质膜受损温度SOD 活性MDA 含量/（滋早 早-1）可溶性蛋白含量/（滋早 早-1）脯氨酸含量/（滋早 早-1）1益引9.5依0.3f14.5依0.3f15.3依0.35益引8.7依0.1f13.9依0.1f13.3依0.210益尹8.5依0.2f16.3依0.1f5.3依0.120益引6.5依0.1f12.3依0.2f4.3依0.2表 1 低温胁迫实验园艺技术5花卉 FLOWERS 2023 8着温度的降低而增大，如图 3 所示。可以说温度越低，MDA 含量就越高。这表明广东省樱花在低温环境下细胞膜内的过氧化反应会逐渐加剧，膜酯过氧化与温度呈现反比关系。在 10益环境下叶片的 MDA 含量会随着胁迫时间的延长而逐渐降低，但是含量降低范围较小，并未在樱花叶片中发现明显变化。在 1益和 5益低温条件下 MDA 含量会随着胁迫时间的延长而持续增加，这表明樱花在生长过程中能够通过对自身条件的调整而适应温度的变化。如细胞膜通过对自身功能的调节，降低低温条件对细胞膜的损坏，防止细胞膜出现的过多的膜酯。3.3 对可溶性蛋白含量的影响樱花叶片可溶性蛋白含量在低温环境下呈现出总体增大的趋势，随着温度的降低，可溶性蛋白含量逐渐升高，二者呈现负相关关系，如图 4 所示。温度的逐渐降低促进了新的蛋白合成，使得叶片内的蛋白含量提升。根据监测数据表明，在不同低温条件下可溶性蛋白含量呈现出明显的差异。1益温度下可溶性蛋白含量会先上升后下降，待至樱花叶片受到胁迫的第 3d，可溶性蛋白含量急剧下降。这表明樱花不能够长时间地承受低温环境，其只会在蛋白质的降解速度大于温度变化时才会合成新的蛋白。在 6益条件下可溶性蛋白含量一直呈现出上升趋势，在第 8d 达到可溶性蛋白含量达到峰值。3.4 对脯氨酸含量的影响脯氨酸在樱花细胞内能够发挥调节作用，等同于细胞膜的稳定剂。在樱花受到低温胁迫下脯氨酸含量呈现出下降的趋势，如图 5 所示。通过对脯氨酸数据的研究发现，在各个温度条件下脯氨酸含量明显提升，呈现出明显的差异性。而且随着胁迫时间的延长，脯氨酸含量的下降速度明显加快，整体呈现出先下降再急剧下降的态势。4 结语总而言之，通过对低温胁迫对樱花生长指标影响的研究发现，樱花能够在一定阈值内通过调节自身物质含量和基因表达抵抗低温胁迫，但是一旦超出承受范围就会对樱花的生长造成一定损害。参考文献1 陈宝石，卞琴.低温胁迫对樱花几个生化指标的影响J.绿色科技，2023，25（3）：103-106.2 胡娜，陈思，侯世星，等.华北地区 4 个品种樱花温度抗逆性研究J.中国农学通报，2021，37（3）：116-122.3 张迎辉.低温胁迫下福建山樱花的生理响应与抗寒基因的表达D.福州：福建农林大学，2014.4 张迎辉，荣俊冬，李书平，等.低温胁迫对福建山樱花几种生化指标的影响J.福建林学院学报，2013，33（4）：326-329.5 陈雅静.福建山樱花花期生物学特性研究D.长沙：中南林业科技大学，2019.作者简介院杨梓滨（1997），男，汉族，广东梅州人，本科，助理工程师，主要从事樱花育种工作。13579胁迫时间/d25益10益6益1益20151050图 3 MDA 含量变化13579胁迫时间/d25益10益6益1益1816141210864图 4 可溶性蛋白含量变化13579胁迫时间/d25益10益6益1益2015105025图 5 脯氨酸含量变化3002502001501005013579胁迫时间/d25益10益6益1益图 2 SOD 活性变化园艺技术6