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大同市常见四种绿化灌木抗寒性比较


大同市常见四种绿化灌木抗寒性比较
摘要:植物的正常生长发育需要一个适宜的温度环境,低于一定的温度,植物就
会受到低温的胁迫或者冻害,甚至引起植株死亡。但在低温的胁迫下,植物体内 也会发生一系列的生理生化反应来消除或降低低温的伤害作用。 本文综述了寒害 和冻害发生的生理机理, 从生理指标方面论述了植物与抗寒性的关系、各项生理 指标的测定方法以及对未来研究的展望。

关键词:抗寒性、生理指标 1 绿化灌木简介
水蜡、紫叶小檗、小叶黄杨、小叶丁香是大同市绿化中常见的四种灌木。 水蜡是木犀科女贞属的植物,是一种落叶灌木,在北方各地广泛栽培,适应 性较强,喜光照,稍耐荫,耐寒,对土壤要求不严格,适合做盆景或造型树等。 紫叶小檗是小檗科小檗属的植物,落叶灌木,适应性强,喜阳,耐半阴,但 在光线稍差或密度过大时部分叶片会返绿。耐寒,但不畏炎热高温,耐修剪。园 林常用与常绿树种作块面色彩布置,可用来布置花坛、花镜,是园林绿化中色块 组合的重要树种。 小叶黄杨是黄杨科黄杨属的植物,常绿灌木,我国各地均有分布,小叶黄杨 属于生长缓慢的植物,其耐寒性很弱,在零下10摄氏度,既能冻伤。而且很怕水 淹,但是耐旱性很好,生长浅根性,根系密集发达。养护管理简单方便,寿命漫 长,通过不断的引种,现在在北方北京等地方冬天也能很好的生活。 小叶丁香是木犀科丁香属的植物,落叶灌木,主要分布于中国河北、河南、 山西、陕西等省,喜充足阳光,也耐半荫。适应性较强,耐寒、耐旱、耐瘠薄, 病虫害较少。以排水良好、疏松的中性土壤为宜,忌酸性土。忌积涝、湿热。

2 植物抗寒性研究 2.1 植物寒害和冻害的生理机理 2.1.1 寒害机理
喜温植物在零下低温条件下,原生质流动减慢或停止,水分平衡失调,光 合速率减弱,呼吸速率大起大落。零下低温对组织的伤害,大致分为两个步骤: 第一步是膜相的改变,第二步是由于膜损坏而引起的代谢紊乱,导致死亡。抗寒 性弱的植物, 由于生物膜的不饱和脂肪酸含量少, 膜的液化程度较差, 伸缩性小, 在低温来临的时候,膜从液晶态转变为凝胶态,膜收缩,出现裂缝。

2.1.2 冻害机理
冻害是指温度降到0℃以下, 植物体内结冰, 导致细胞受伤甚至死亡的现象。 有两种情况:胞内结冰和胞外结冰。胞内结冰是指原生质体和液泡相继结冰,冰 晶破坏原生质体的结构, 使细胞亚单位死亡有序隔离丧失, 生物大分子结构受损。 细胞间结冰伤害的主要原因是原生质过度脱水、 破坏蛋白质分子和原生质凝固变 性。细胞间结冰伤害的次要原因有两个:细胞间隙形成的冰晶体 过大时,对原

生质体发生机械损害;温度回升,冰晶体迅速融化,细胞壁易恢复原状,而原生 质体却来不及吸水膨胀, 原生质有可能被撕破。胞外结冰指细胞间隙中靠近细胞 壁的水分结冰,导致原生质体过度失水,蛋白质凝固变性,同时冰晶可能对原生 质膜造成机械损伤。

2.2 抗寒生理研究进展 2.2.1 电导率与植物抗寒性的关系
植物受低温影响后,膜透性增大,电解质外渗,胞间物质浓度增大,从而 导致电导率值变大。 抗寒性较强的植物在冻害较轻的情况下,不仅膜透性的变化 小,而且渗透性的变化可以逆转,易恢复正常;反之,抗寒性弱的细胞或受害重 者膜透性明显增大, 而且不能恢复正常以致造成伤害甚至死亡。这种变化明显的 出现在外部形态的变化之前,因此可以作为抗寒性的生理指标。

2.2.2 丙二醛(MDA)与植物抗寒性的关系
丙二醛(MDA)为膜脂过氧化产物,跟植物所受逆境胁迫程度有关,由于低 温胁迫使细胞内的活性氧代谢平衡被破坏, 从而有利于产生活性氧或超氧化物自 由基。这种氧化会对细胞膜造成很大的损伤。低温伤害不仅破坏植物细胞代谢, 而且导致体内生理功能发生变化,细胞内自由基的增加伤害膜系统,引发了膜脂 过氧化作用,膜脂过氧化作用的最终产物MDA可以扩散到其它部位,对质膜有毒 害作用, 破坏体内代谢的正常进行。陈梅香等发现丙二醛含量的多少反映了细胞 膜对逆境条件反应的适应与抵抗能力。 膜脂过氧化作用会产生丙二醛( MDA ) ,MDA的含量可代表膜损伤程度的大 小。MDA的含量越高,植物细胞膜遭受的透性伤害越大。徐基艳等在自然低温条 件下,对地被菊5个品系进行抗寒性指标测定。发现,在自然低温下各品系叶片 中MDA含量均表现为上升趋势,但在10月15日之前,上升幅度较小,10月15日之 后,上升幅度较大。气温下降,细胞膜脂过氧化作用不断加强,细胞膜受损导致 了电解。

2.2.3 保护酶与植物抗寒性的关系
一般情况下,植物体内有一套完善的抗氧化防御系统,所以植物体内产生 的自由基不会使植物受到伤害。 低温胁迫不仅削弱植物的防御系统,增加植物体 内自由基水平,还诱发膜脂过氧化作用,从而引起膜损伤。而且积累的过量活性 氧本身及活性氧诱发的膜脂过氧化产物又对植物防御系统起破坏作用。因此,植 物细胞内抗氧化酶和内源抗氧化剂含量与植物抗寒力有密切关系, 抗寒植物比冷 敏感植物具有更高水平的抗氧化能力。 POD和CAT, SOD统称保护酶,又称活性氧清除剂。在低温胁迫下,植物体中 保护酶活性的强弱能直接关系到植物抵御低温伤害的能力。 POD能将H2O2水解为 H20和O2,是植物细胞内重要的保护酶。有研究表明,植物在低温胁迫下,其体 内的保护酶在不断地变化,说明植物对逆境有一个适应调节的过程。POD的酶活 性越高,保护生物膜的作用就越强,抵御寒冷损害的能力也就越强。 周德宝研究不同披碱草抗寒性研究中发现, 低温处理后所有品种的披碱草过 氧化物酶活性均比温室培养的高。李海梅以3年生珊瑚树为材料,进行植物耐寒 性研究。发现低温处理初期,珊瑚树叶片内POD活性上升,其清除过氧化物自由 基能力增强,从而对细胞膜起到保护作用,提高了珊瑚树的抗寒能力;随处理时 间的延长,POD酶活性降低,叶片内自由基积累量增加,珊瑚树的抗寒力下降。 王承斌等利用聚丙烯酞胺凝胶盘状电泳法, 对13种萌芽期的牧草进行了过氧化物 酶同工酶分析。结果表明,过氧化物酶同工酶与牧草抗寒性的关系极为密切,抗 寒性在酶区带条数上得到明显反映,区带条数多的材料抗寒性强。

2.2.4 可溶性蛋白与植物抗寒性的关系
可溶性蛋白质含量的变化可溶性蛋白质是生物体内重要的氮素营养物质 之一, 它的积累对于保护植物免受冻害具有重要的作用。可溶性蛋白含量的增加 与抗寒力的提高成正比。有的研究结果显示,随着温度的下降,可溶性蛋白质含 量总体上是下降的。说明低温对植物可溶性糖含量的影响与抗寒性是有关的,低 温处理能显著提高植物中可溶性糖的含量, 且不同树树种间的可溶性糖含量的变 化不一样,因此可将其作为植物抗寒指标。

3 研究展望
近年来,对植物抗寒生理的研究已经很多,并去得了一定的进展, ,主要涉 及抗冻基因,细胞信号转导与抗寒基因的表达,低温对ATP酶及细胞物质代谢的 影响等方面。但要从根本上提高植物抗寒性,仍需促进抗寒基因的表达,从而诱

导抗冻蛋白的合成。今后对于植物抗寒生理研究将集中在一下几个方面。 (1)由于植物内部结冰主要的伤害部位是膜,所以冰冻伤害和低温驯化的膜 生物学是今后研究的重要内容之一。 (2)在发生低温冻害时,往往伴随其它逆境胁迫如旱、涝、盐碱等,因此应 将低温胁迫与其它逆境环境相结合进行研究。 (3)植物抗寒性受多种特异的数量抗性基因调控,因此鉴定植物抗寒性必须 是多方面的。 在对植物抗寒性进行鉴别时,不同的生理指标得出的结论往往不一 致, 单一指标不能正确反应植物抗寒性实质,只有综合性评价并采用多种方法印 证,才能得出正确结论,这也是今后研究工作的重点。 (4)低温胁迫导致植物光合强度下降,引起低温光氧化和光破坏,而且低温 后的受害情况往往与光照密切相关。另外,在低温胁迫下,植物的呼吸作用在一 定温度范围内也会随温度的下降而下降。因此,低温对植物生理代谢的间接影响 也是今后研究的热点。 (5)关于低温对植物的驯化机理及某些激素类物质对植物体抗寒力的影响等 方面还未研究清楚,如ABA与脯氨酸的生物合成以及ABA对有关基因的调控机理。 这些问题也有待进一步研究。

参考文献:
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