低温胁迫对四个不同种源麻风树幼苗生理特性的影响

摘要

麻风树(Jatropha curcas)被誉为未来最有可能代替石油资源的能源植物,它不仅是生物能源、生物农药和生物医药的重要原料来源,也是生态建设和扶贫开发的重要树种。低温是限制麻风树生长和分布的主要环境因子,也是制约麻风树产业发展和经营效益的重要原因。为此,本文以云南西双版纳、贵州罗甸、四川德昌和广西田林等4个不同种源麻风树幼苗作为实验材料,研究其在人工模拟自然降温条件下,细胞膜透性、膜脂过氧化、渗透调节物质以及细胞内源保护酶活性的变化规律。以期探明麻风树的抗寒机理及其对低温的适应能力,为麻风树的良种选育、引种驯化和栽培提供理论依据,同时也为耐寒性植物资源的选育提供参考资料。本研究结果主要得出以下结论:
　　 (1)低温胁迫下,细胞膜透性随处理温度降低和时间延长而升高,但不同种源间差异较大。轻度胁迫(25℃～12℃)下,各种源相对电导率较小;中度胁迫(12℃～4℃)下,相对电导率增幅出现下降现象,说明经过低温锻炼后,麻风树幼苗体内产生了防御性应激保护物质,从而避免伤害扩大;重度胁迫(4℃～0℃)下,相对电导率迅速增加并接近50％,其中云南种源超过60％,说明在强低温下防御性应激保护物质的保护功能已经丧失,细胞膜遭受严重破坏而导致大量胞内溶质外渗,幼苗受到不可或难以恢复性创伤。
　　 (2)低温胁迫下,各种源丙二醛含量逐渐上升,并与细胞膜透性表现出显著的相关性。
　　 (3)除罗甸种源外,可溶性糖均表现为“下降→升高→下降”的趋势;可溶性蛋白质均随处理温度的降低和时间的延长而降低;游离脯氨酸表现为“下降→升高→下降”的趋势。
　　 (4)轻度胁迫下(25℃～12℃),超氧化物歧化酶(SOD)随处理温度降低和时间延长迅速上升,并在中度胁迫(12℃～4℃)下保持较高水平,而在重度胁迫(4℃～0℃)下迅速下降,但其活性仍显著高于对照(CK)。说明即使在0℃低温下,SOD活性的积累对麻风树抗寒仍具有积极的意义;过氧化氢酶(CAT)在轻度胁迫(25℃～12℃)下迅速增加到最大值后便开始减低,并在处理结束时低于对照(CK);过氧化物酶(POD)呈下降趋势。
　　 (5)在8℃恒温条件下持续胁迫3d后,幼苗受到的伤害明显重于经过逐渐降温后8℃下处理的幼苗。说明温度骤降极易致使苗木受害,而低温锻炼可以有效的提高苗木的抗寒性。
　　 (6)采用模糊数学隶属函数法对版纳、罗甸、德昌和田林4个不同种源麻风树幼苗进行杭寒性综合评价,结果表明:德昌种源抗寒性最强,版纳种源抗寒性最弱,田林和罗甸种源次之。
　　 (7)后期幼苗恢复生长试验表明:幼苗经过0℃处理后,版纳种源约为1/3植株死亡,而罗甸、田林种源死亡植株约为1/5,其中部分植株顶芽死亡后,从茎上萌出新芽,但这些存活的幼苗生长明显比未经过试验处理的幼苗减慢。德昌种源未发生死亡事件。经过4、8、12和8℃恒温处理后的幼苗经过短期恢复后(约5d),与其他正常植株基本一致。