2個蝴蝶蘭品種對低溫脅迫的生理響應.pdf

DOI 10 11929 j swfu 202009013 引 文 格 式 馬 曉 華 胡 青 荻 張 慶 良 等 2個 蝴 蝶 蘭 品 種 對 低 溫 脅 迫 的 生 理 響應 J 西 南 林 業(yè) 大 學 學 報 自 然 科 學 2021 41 4 72 78 2個蝴蝶蘭品種對低溫脅迫的生理響應 馬曉華 胡青荻 張慶良 錢仁卷 劉洪見 張旭樂 浙江省亞熱帶作物研究所 浙江 溫州 325005 摘 要 以2年 生 綠 熊 和 安 娜 蝴 蝶 蘭 品 種 為 試 驗 材 料 測 定 其 在 低 溫 5 下 處理12 24 48 h后 葉 片 凈 光 合 速 率 氣 孔 導 度 相 對 電 導 率 脯 氨 酸 可 溶 性 蛋 白 丙 二 醛 等 的 含 量 及 超 氧 化 物 歧 化 酶 過 氧 化 氫 酶 過 氧 化 物 酶 活 性 分 析 低 溫 脅 迫 對 不 同 蝴 蝶 蘭 品 種 葉 片 表 觀 癥 狀 光 合 特 性 抗 氧 化 酶 活 性 及 滲 透 調 節(jié) 物 質 含 量 的 影 響 結 果 表 明 5 低 溫 脅 迫 顯 著 降 低 了 綠 熊 和 安 娜 的 凈 光 合 速 率 氣 孔 導 度 并 增 加 了 丙 二 醛 脯 氨 酸 可 溶 性 糖 等 的 含 量 相 對 電 導 率 值 及 超 氧 化 物 歧 化 酶 過 氧 化 氫 酶 過 氧 化 物 酶 酶 活 性 并 隨 著 處 理 時 間 的 增 加 其 變 化 程 度 逐 漸 加 深 但 綠 熊 凈 光 合 速 率 降 低 幅 度 低 于 安 娜 且 其 葉 片 形 態(tài) 可 溶 性 糖 含 量 可 溶 性 蛋 白 含 量 顯 著 高 于 安 娜 由 于在5 低 溫 條 件 下 綠 熊 葉 片 的 表 觀 癥 狀 良 好 且 凈 光 合 速 率 氣 孔 導 度 過 氧 化 氫 酶 活 性 可 溶 性 蛋 白 含 量 和 可 溶 性 糖 含 量 等 顯 著 高 于 安 娜 表 明 綠 熊 的抗冷性優(yōu)于 安娜 關鍵詞 蝴蝶蘭 低溫 光合作用 滲透調節(jié) 保護酶 中圖分類號 S332 文獻標志碼 A 文章編號 2095 1914 2021 04 0072 07 Physiological Response of Cold Stress on 2 Cultivars of Phalaenopsis amabilis Ma Xiaohua Hu Qingdi Zhang Qingliang Qian Renjuan Liu Hongjian Zhang Xule Institute of Subtropical Crops of Zhengjiang Province Wenzhou Zhejiang 325005 China Abstract Two year old Phalaenopsis amabilis Green bear and P amabilis Anna were used as experiment al materials to determine the net photosynthetic rate Pn stomatal conductance Gs relative electrical conductiv ity REC proline soluble protein and malondialdehyde MDA contents and superoxide dismutase SOD catalase CAT and peroxidase POD activities at 5 for 12 24 and 48 hours The effects of cold stress on leaf morphology photosynthetic parameters antioxidant enzyme activity and content of osmotic adjustment sub stance in different cultivars of P amabilis were analyzed The results showed that 5 stress significantly re duced the Pn and Gs of P amabilis Green bear and P amabilis Anna and increased the contents of MDA pro line and soluble sugar as well as SOD CAT POD enzyme activities and REC And with the increase of the treat ment time the change degree deepens gradually However the decrease in Pn of P amabilis Green bear was lower than that of P amabilis Anna and its leaf morphology soluble sugar and soluble protein content were sig 收稿日期 2020 09 07 修回日期 2020 11 04 基金項目 溫州市種子種苗科技創(chuàng)新專項項目 Z20170007 資助 第 1 作者 馬曉華 1989 女 助理研究員 研究方向 觀賞植物生理生化與育種 Email maxiaohua1120 通信作者 張旭樂 1978 女 高級工程師 研究方向 觀賞植物植物栽培管理與育種 Email 120931564 第 41 卷 第 4 期 西 南 林 業(yè) 大 學 學 報 Vol 41 No 4 2021 年 7 月 JOURNAL OF SOUTHWEST FORESTRY UNIVERSITY July 2021 nificantly higher than that of P amabilis Anna Under 5 cold stress the leaf morphology of P amabilis Green bear was better Pn Gs CAT activity content of soluble protein and soluble sugar were significantly higher than that of P amabilis Anna This research proves the cold resistance of P amabilis Green bear better than that of P amabilis Anna Key words Phalaenopsis amabilis cold stress photosynthesis osmotic regulation protective enzyme 蝴 蝶 蘭 Phalaenopsis amabilis 蘭 科 Orchi daceae 蝴 蝶 蘭 屬 Phalaenopsis 植 物 生 長 于 熱帶和亞熱帶地區(qū) 約有70多個原生種 是觀賞 價 值 極 高 的 一 種 附 生 蘭 因 其 花 色 絢 麗 花 型 奇 特 姿 態(tài) 優(yōu) 美 素 有 洋 蘭 皇 后 的 美 譽 1 2 目 前 蝴 蝶 蘭 是 國 內 外 年 宵 花 市 場 上 最 受 廣 大 消 費 者 喜 愛 的 中 高 檔 盆 花 之 一 市 場 需 求 量 逐 年 遞 增 蝴 蝶 蘭 為 熱 帶 花 卉 喜 溫 暖 濕 潤 的 環(huán) 境 尤 其 對 溫 度 十 分 敏 感 最 適 宜 的 生 長 溫 度 約為18 28 當 環(huán) 境 溫 度 低于10 會 停 止 生 長 低 于 5 根 系 停 止 吸 水 出 現(xiàn) 凍 傷 植 株 容 易 死 亡 3 當 前 溫 度 已 成 為 限 制 蝴 蝶 蘭 生 產(chǎn) 且 影 響 其 花 卉 品 質 的 重 要 環(huán) 境 因 素 之 一 嚴 重 制 約 了 蝴 蝶 蘭 產(chǎn) 業(yè) 的 迅 速 發(fā) 展 因 此 探 索 不 同 的 蝴 蝶 蘭 品 種 在 低 溫 條 件 下 的 生 理 生 化 響 應 篩 選 耐 低 溫 型 的 蝴 蝶 蘭品種一直是國內外學者的研究重點之一 大 量 研 究 表 明 植 物 在 長 期 的 進 化 過 程 中 形 成 了 相 關 的 抗 氧 化 酶 保 護 系 統(tǒng) 以 調 節(jié) 逆 境 脅 迫 所 帶 來 的 不 利 反 應 但 不 同 的 植 物 種 屬 間 由 于 遺 傳 特 性 不 同 對 環(huán) 境 的 適 應 調 節(jié) 能 力 存 在 顯 著 差 異 即 使 是 同 種 屬 的 不 同 品 種 也 會 因 選 育 方 向 遺 傳 背 景 等 原 因 表 現(xiàn) 出 完 全 不 同 的 環(huán) 境 適 應 能 力 4 近 年 來 隨 著 蝴 蝶 蘭 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 蝴 蝶 蘭屬至少包含35種以上 并且還存在著極多的種 間 和 屬 間 的 雜 交 種 5 由 此 表 明 蝴 蝶 蘭 的 遺 傳 基 礎 復 雜 多 樣 不 同 品 種 間 極 可 能 存 在 著 巨 大 的 抗 性 差 異 劉 學 慶 等 6 研 究 探 索了6個 蝴 蝶 蘭 品 種 的 耐 低 溫 能 力 發(fā) 現(xiàn) 大 部 分 蝴 蝶 蘭 品 種 的 極 限 耐 受 夜 溫 低于9 高 冬 冬 等 7 研 究了3個 蝴 蝶 蘭品種在低溫0 和5 條件下48 h內葉片的生 理 響 應 表明0 12 h可 能 是 蝴 蝶 蘭 耐 冷 性 品 種 的 低 溫 承 受 極 限 但 還 需 要 結 合 實 際 進 行 更 深 入 的 探 索 田 丹 青 等 5 通 過對3個 蝴 蝶 蘭 品 種 的 抗 寒 性 分 析 發(fā) 現(xiàn) 抗 氧 化 酶 系 統(tǒng) 中 的 超 氧 化 物 歧 化 酶 SOD 過 氧 化 氫 酶 CAT 過 氧 化 物 酶 POD 和 丙 二 醛 MDA 含 量 與 蝴 蝶 蘭 的 抗 寒 性 關 聯(lián) 度 較 高 可 以 作 為 蝴 蝶 蘭 抗 寒 性 的 鑒 定 指 標 目前0 5 的 低 溫 是 長 江 中 下 游 地 區(qū) 在 蝴 蝶 蘭 的 冬 季 生 產(chǎn) 過 程 中 限 制 花 卉 品 質 和 觀 賞 價 值 的 重 要 環(huán) 境 條 件 之 一 而 關 于 蝴 蝶 蘭 品 種 在 極 端 低 溫 條 件 下 短 期 的 生 理 生 化 變 化 研 究 較 少 大 多 數(shù) 集 中在4 或5 條 件 下 蝴 蝶 蘭在0 12 h內 的 生 理 響 應 或 不 同 濃 度 水 楊 酸 SA 對 蝴 蝶 蘭 抗 冷性的影響 7 8 綠 熊 和 安 娜 是 該 地 區(qū) 市 場 的 主 推 品 種 及 低 溫 型 蝴 蝶 蘭 育 種 的 重 要 材 料 之 一 而 關 于 綠 熊 和 安 娜 的 相 關 研 究 卻 未 見 報 道 因 而 本 試 驗 選 用 綠 熊 和 安 娜 2個 蝴 蝶 蘭 品 種 主 要 研 究 其在5 極 端 低 溫 條 件 下 的 生 長 變 化 和 生 理 響 應 探 索 不 同 的 蝴 蝶 蘭 品 種 在 極 端 低 溫 條 件 下 的 適 應 能 力 以 期 為 蝴 蝶 蘭 抗 寒 性 品 種 的 選 育 和 栽 培 管 理 提 供 一 定 的 試 驗 素 材 和 理 論 基礎 1 材料與方法 1 1 試驗材料 試 驗 于 2019年11 12月 在 浙 江 杭 州 的 浙 江 省 農 業(yè) 科 學 院 低 溫 控 制 室 內 118 21 120 30 E 29 11 30 33 N 進 行 供 試 材 料 為 蝴 蝶 蘭 綠 熊 和 安 娜 自2017年至2019 年 栽 培 期 間 以 智 利 進 口 水 草 為 基 質 精 細 水 肥 管理 試驗選擇長勢良好 葉片4 5片 健康無 病蟲害的2年生正常生長的植株 1 2 試驗設計 首先將供試的蝴蝶蘭植株置于晝 25 夜 18 光 照 晝 180 mol m2 s 12 h 夜 0 mol m2 s 12 h 相 對 濕 度 RH 70 75 的41H02 培養(yǎng)箱 PERCIVALE 美國 內預 處理5 d 并保證基質等其他條件滿足植物的生長 需 求 使 各 植 株 生 長 一 致 預 處 理 結 束 后 將 各 植 株 放 入 溫 度為5 培 養(yǎng) 箱 內 RH 70 75 光 照 設 置 與 預 處 理 相 同 分 別在0 CK 12 24 第 4 期 馬曉華等 2個蝴蝶蘭品種對低溫脅迫的生理響應 73 48 h取 各 植 株 葉 片 進 行 生 理 指 標 分 析 低 溫 處 理 結 束 后 放 置 在 正 常 的 氣 候 室 內 進 行 恢 復 生 長 期 間每天觀察植株的表觀變化至冷害癥狀顯著 1 3 試驗方法 試 驗 處 理 結 束 后 采用Li 6400 LI COR 美 國 便 攜 式 光 合 儀 在 開 放 氣 路 下 測 定 不 同 處 理 的 凈 光 合 速 率 Pn 氣 孔 導 度 Gs 胞 間 CO2濃 度 Ci 及 蒸 騰 速 率 Tr 由 于 蝴 蝶 蘭 為 景 天 酸 代 謝 途 徑 植 物 氣 孔 夜 間 開 放 在 22 00 24 00 設 光 合 有 效 輻射0 mol m2 s 流速500 mol s 葉 室 溫 度 與 培 養(yǎng) 溫 度 相 同 CO2 濃度400 mol mol 蝴 蝶 蘭 葉 片 酶 液 提 取 pH 7 5 預 冷 的 磷 酸 緩 沖 液 0 05 mmol L 加入0 5 g葉 片 樣 品 冰 浴 研 磨 成 勻 漿 4 下8 000 rpm離 心 20 min 取 上 清 液 備 用 SOD活 性 測 定 采用SOD 試 劑 盒 南 京 建 成 生 物 公 司 中 國 愈 創(chuàng) 木 酚 法 測定POD活 性 9 紫 外 吸 收 法 測定CAT活 性 10 細 胞 膜 透 性 測 定 采 用 電 導 法 11 MDA含 量 測 定 采 用 硫 代 巴 比 妥 法 10 葉 綠 素 含 量 測 定 采 用 乙 醇 浸 提 法 12 蒽 酮 比 色 法 測 定 植 株 的 可 溶 性 糖 12 考 馬 斯 亮 藍 染 色 法 測 定 植 株 的 可 溶 性 蛋 白 13 脯 氨酸采用磺基水楊酸和茚三酮的方法測定 13 1 4 數(shù)據(jù)分析 數(shù) 據(jù) 分 析 采用SPSS 16 0軟 件 統(tǒng) 計 處 理 運 用Duncan檢驗法進行多重比較 2 結果與分析 2 1 低溫對2個蝴蝶蘭品種表型的影響 葉 片 是 植 物 營 養(yǎng) 儲 存 和 轉 化 的 重 要 部 位 也 是 植 物 進 行 光 合 作 用 的 主 要 器 官 其 生 長 狀 況 直 接 影 響 植 物 的 光 合 作 用 效 率 進 而 影 響 植 株 整 體 的 生 長 和 發(fā) 育 狀 態(tài) 14 由圖1可 知 低 溫 脅 迫 后 正 常 條 件 恢 復 生長4 d 2個 蝴 蝶 蘭 品 種 的 冷 害 癥 狀 差 異 十 分 明 顯 與CK相 比 安 娜 的 冷 害 表 現(xiàn) 較 為 嚴 重 綠 熊 的 冷 害 表 現(xiàn) 十 分 輕 微 具 體 癥 狀 為 安 娜 在 低 溫 脅迫48 h后 恢 復 生 長1 d老 葉 表 現(xiàn) 出 輕 微 冷 害 癥 狀 葉 尖 稍 有 凍 斑 2 d新 葉 出 現(xiàn) 凍 斑 老 葉 萎 蔫 3 d新 葉 出 現(xiàn) 凍 斑 更 加 嚴 重 老 葉 萎 蔫 4 d新 葉 出 現(xiàn) 凍 斑 加 劇 老 葉 萎 蔫 脫 落 綠 熊 經(jīng)過48 h低 溫 脅 迫 在 正 常 條 件 下 恢 復 生長4 d后 沒 有 明 顯 的 冷 害 癥 狀 只 有 部 分 老 葉 有 極 其 輕 微 凍 斑 部 分 葉片褪綠發(fā)黃 褪綠條紋 凍斑 凍斑 a 綠熊 完整植株 b 安娜 完整植株 c 綠熊 葉片 d 安娜 葉片 圖 1 低溫脅迫 5 低溫處理48 h 恢復生長4 d 對蝴蝶蘭葉片表型的影響 Fig 1 The effect of cold stress 5 cold stress 48 h recovery growth 4 d on the leaf morphology of P amabilis 2 2 低溫對2個蝴蝶蘭品種光合參數(shù)的影響 光 合 作 用 是 植 物 物 質 和 能 量 代 謝 的 基 礎 蝴 蝶 蘭 作 為 景 天 酸 代 謝 途 徑 的 植 物 其 光 合 作 用 在 低 溫 條 件 下 的 變 化 見表1 在 低 溫 條 件 下 綠 熊 與 安 娜 2個 蝴 蝶 蘭 品 種的Pn Gs Ci和 Tr均 隨 溫 度 處 理 時 間 的 增 加 呈 下 降 趨 勢 P 0 05 綠 熊 葉 片 的 Pn Gs在 低 溫 處 理 0 12 24 h差 異 不 顯 著 但 在 處理48 h時 含 量 最 低 P 0 05 綠 熊 葉 片的Ci和Tr隨 著 低 溫 時 間 的 增 加 而 逐 漸 降 低 且 在 處 理 48 h達 最 小 P 0 05 安 娜 的Pn Gs Ci和Tr與 隨 著 低 溫 處 理 時 間 的 增 加 呈 顯 著 降 低 趨 勢 且 下 降 幅 度 顯 著 大 于 綠 熊 P 0 05 并 在 低 溫 處 理 48 h時 含 量 達 到 最 低 分 別是0 h的72 8 P 0 05 66 67 P 0 05 78 52 P 0 05 和81 7 P 0 05 2 3 低溫對2個蝴蝶蘭品種相對電導率與MDA含 量的影響 相 對 電 導 率 REC 是 細 胞 膜 透 性 的 重 要 體 現(xiàn) MDA是 植 物 細 胞 膜 脂 過 氧 化 的 終 產(chǎn) 物 因 而 二 者 常 被 當 作 了 解 逆 境 對 生 物 膜 傷 害 程 度 的 重 要 指 標 15 由圖2可 知 在 低 溫 脅 迫 條 件 下 綠 熊 與 安 娜 蝴 蝶 蘭的REC與MDA含 量 均 隨 處 理 時 間 的 增 加 呈 上 升 的 趨 勢 P 0 05 綠 熊 葉 片的REC在 低 溫 處理0 12 24 h差 異 不 顯 著 但 在 處理48 h時 達 最 大 值 顯 著 高 于 低 溫 74 西 南 林 業(yè) 大 學 學 報 第 41 卷