2个蝴蝶兰品种对低温胁迫的生理响应.pdf

DOI 10 11929 j swfu 202009013 引 文 格 式 马 晓 华 胡 青 荻 张 庆 良 等 2个 蝴 蝶 兰 品 种 对 低 温 胁 迫 的 生 理 响应 J 西 南 林 业 大 学 学 报 自 然 科 学 2021 41 4 72 78 2个蝴蝶兰品种对低温胁迫的生理响应 马晓华 胡青荻 张庆良 钱仁卷 刘洪见 张旭乐 浙江省亚热带作物研究所 浙江 温州 325005 摘 要 以2年 生 绿 熊 和 安 娜 蝴 蝶 兰 品 种 为 试 验 材 料 测 定 其 在 低 温 5 下 处理12 24 48 h后 叶 片 净 光 合 速 率 气 孔 导 度 相 对 电 导 率 脯 氨 酸 可 溶 性 蛋 白 丙 二 醛 等 的 含 量 及 超 氧 化 物 歧 化 酶 过 氧 化 氢 酶 过 氧 化 物 酶 活 性 分 析 低 温 胁 迫 对 不 同 蝴 蝶 兰 品 种 叶 片 表 观 症 状 光 合 特 性 抗 氧 化 酶 活 性 及 渗 透 调 节 物 质 含 量 的 影 响 结 果 表 明 5 低 温 胁 迫 显 著 降 低 了 绿 熊 和 安 娜 的 净 光 合 速 率 气 孔 导 度 并 增 加 了 丙 二 醛 脯 氨 酸 可 溶 性 糖 等 的 含 量 相 对 电 导 率 值 及 超 氧 化 物 歧 化 酶 过 氧 化 氢 酶 过 氧 化 物 酶 酶 活 性 并 随 着 处 理 时 间 的 增 加 其 变 化 程 度 逐 渐 加 深 但 绿 熊 净 光 合 速 率 降 低 幅 度 低 于 安 娜 且 其 叶 片 形 态 可 溶 性 糖 含 量 可 溶 性 蛋 白 含 量 显 著 高 于 安 娜 由 于在5 低 温 条 件 下 绿 熊 叶 片 的 表 观 症 状 良 好 且 净 光 合 速 率 气 孔 导 度 过 氧 化 氢 酶 活 性 可 溶 性 蛋 白 含 量 和 可 溶 性 糖 含 量 等 显 著 高 于 安 娜 表 明 绿 熊 的抗冷性优于 安娜 关键词 蝴蝶兰 低温 光合作用 渗透调节 保护酶 中图分类号 S332 文献标志码 A 文章编号 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 基金项目 温州市种子种苗科技创新专项项目 Z20170007 资助 第 1 作者 马晓华 1989 女 助理研究员 研究方向 观赏植物生理生化与育种 Email maxiaohua1120 通信作者 张旭乐 1978 女 高级工程师 研究方向 观赏植物植物栽培管理与育种 Email 120931564 第 41 卷 第 4 期 西 南 林 业 大 学 学 报 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 兰 Phalaenopsis amabilis 兰 科 Orchi daceae 蝴 蝶 兰 属 Phalaenopsis 植 物 生 长 于 热带和亚热带地区 约有70多个原生种 是观赏 价 值 极 高 的 一 种 附 生 兰 因 其 花 色 绚 丽 花 型 奇 特 姿 态 优 美 素 有 洋 兰 皇 后 的 美 誉 1 2 目 前 蝴 蝶 兰 是 国 内 外 年 宵 花 市 场 上 最 受 广 大 消 费 者 喜 爱 的 中 高 档 盆 花 之 一 市 场 需 求 量 逐 年 递 增 蝴 蝶 兰 为 热 带 花 卉 喜 温 暖 湿 润 的 环 境 尤 其 对 温 度 十 分 敏 感 最 适 宜 的 生 长 温 度 约为18 28 当 环 境 温 度 低于10 会 停 止 生 长 低 于 5 根 系 停 止 吸 水 出 现 冻 伤 植 株 容 易 死 亡 3 当 前 温 度 已 成 为 限 制 蝴 蝶 兰 生 产 且 影 响 其 花 卉 品 质 的 重 要 环 境 因 素 之 一 严 重 制 约 了 蝴 蝶 兰 产 业 的 迅 速 发 展 因 此 探 索 不 同 的 蝴 蝶 兰 品 种 在 低 温 条 件 下 的 生 理 生 化 响 应 筛 选 耐 低 温 型 的 蝴 蝶 兰品种一直是国内外学者的研究重点之一 大 量 研 究 表 明 植 物 在 长 期 的 进 化 过 程 中 形 成 了 相 关 的 抗 氧 化 酶 保 护 系 统 以 调 节 逆 境 胁 迫 所 带 来 的 不 利 反 应 但 不 同 的 植 物 种 属 间 由 于 遗 传 特 性 不 同 对 环 境 的 适 应 调 节 能 力 存 在 显 著 差 异 即 使 是 同 种 属 的 不 同 品 种 也 会 因 选 育 方 向 遗 传 背 景 等 原 因 表 现 出 完 全 不 同 的 环 境 适 应 能 力 4 近 年 来 随 着 蝴 蝶 兰 产 业 的 发 展 蝴 蝶 兰属至少包含35种以上 并且还存在着极多的种 间 和 属 间 的 杂 交 种 5 由 此 表 明 蝴 蝶 兰 的 遗 传 基 础 复 杂 多 样 不 同 品 种 间 极 可 能 存 在 着 巨 大 的 抗 性 差 异 刘 学 庆 等 6 研 究 探 索了6个 蝴 蝶 兰 品 种 的 耐 低 温 能 力 发 现 大 部 分 蝴 蝶 兰 品 种 的 极 限 耐 受 夜 温 低于9 高 冬 冬 等 7 研 究了3个 蝴 蝶 兰品种在低温0 和5 条件下48 h内叶片的生 理 响 应 表明0 12 h可 能 是 蝴 蝶 兰 耐 冷 性 品 种 的 低 温 承 受 极 限 但 还 需 要 结 合 实 际 进 行 更 深 入 的 探 索 田 丹 青 等 5 通 过对3个 蝴 蝶 兰 品 种 的 抗 寒 性 分 析 发 现 抗 氧 化 酶 系 统 中 的 超 氧 化 物 歧 化 酶 SOD 过 氧 化 氢 酶 CAT 过 氧 化 物 酶 POD 和 丙 二 醛 MDA 含 量 与 蝴 蝶 兰 的 抗 寒 性 关 联 度 较 高 可 以 作 为 蝴 蝶 兰 抗 寒 性 的 鉴 定 指 标 目前0 5 的 低 温 是 长 江 中 下 游 地 区 在 蝴 蝶 兰 的 冬 季 生 产 过 程 中 限 制 花 卉 品 质 和 观 赏 价 值 的 重 要 环 境 条 件 之 一 而 关 于 蝴 蝶 兰 品 种 在 极 端 低 温 条 件 下 短 期 的 生 理 生 化 变 化 研 究 较 少 大 多 数 集 中在4 或5 条 件 下 蝴 蝶 兰在0 12 h内 的 生 理 响 应 或 不 同 浓 度 水 杨 酸 SA 对 蝴 蝶 兰 抗 冷性的影响 7 8 绿 熊 和 安 娜 是 该 地 区 市 场 的 主 推 品 种 及 低 温 型 蝴 蝶 兰 育 种 的 重 要 材 料 之 一 而 关 于 绿 熊 和 安 娜 的 相 关 研 究 却 未 见 报 道 因 而 本 试 验 选 用 绿 熊 和 安 娜 2个 蝴 蝶 兰 品 种 主 要 研 究 其在5 极 端 低 温 条 件 下 的 生 长 变 化 和 生 理 响 应 探 索 不 同 的 蝴 蝶 兰 品 种 在 极 端 低 温 条 件 下 的 适 应 能 力 以 期 为 蝴 蝶 兰 抗 寒 性 品 种 的 选 育 和 栽 培 管 理 提 供 一 定 的 试 验 素 材 和 理 论 基础 1 材料与方法 1 1 试验材料 试 验 于 2019年11 12月 在 浙 江 杭 州 的 浙 江 省 农 业 科 学 院 低 温 控 制 室 内 118 21 120 30 E 29 11 30 33 N 进 行 供 试 材 料 为 蝴 蝶 兰 绿 熊 和 安 娜 自2017年至2019 年 栽 培 期 间 以 智 利 进 口 水 草 为 基 质 精 细 水 肥 管理 试验选择长势良好 叶片4 5片 健康无 病虫害的2年生正常生长的植株 1 2 试验设计 首先将供试的蝴蝶兰植株置于昼 25 夜 18 光 照 昼 180 mol m2 s 12 h 夜 0 mol m2 s 12 h 相 对 湿 度 RH 70 75 的41H02 培养箱 PERCIVALE 美国 内预 处理5 d 并保证基质等其他条件满足植物的生长 需 求 使 各 植 株 生 长 一 致 预 处 理 结 束 后 将 各 植 株 放 入 温 度为5 培 养 箱 内 RH 70 75 光 照 设 置 与 预 处 理 相 同 分 别在0 CK 12 24 第 4 期 马晓华等 2个蝴蝶兰品种对低温胁迫的生理响应 73 48 h取 各 植 株 叶 片 进 行 生 理 指 标 分 析 低 温 处 理 结 束 后 放 置 在 正 常 的 气 候 室 内 进 行 恢 复 生 长 期 间每天观察植株的表观变化至冷害症状显著 1 3 试验方法 试 验 处 理 结 束 后 采用Li 6400 LI COR 美 国 便 携 式 光 合 仪 在 开 放 气 路 下 测 定 不 同 处 理 的 净 光 合 速 率 Pn 气 孔 导 度 Gs 胞 间 CO2浓 度 Ci 及 蒸 腾 速 率 Tr 由 于 蝴 蝶 兰 为 景 天 酸 代 谢 途 径 植 物 气 孔 夜 间 开 放 在 22 00 24 00 设 光 合 有 效 辐射0 mol m2 s 流速500 mol s 叶 室 温 度 与 培 养 温 度 相 同 CO2 浓度400 mol mol 蝴 蝶 兰 叶 片 酶 液 提 取 pH 7 5 预 冷 的 磷 酸 缓 冲 液 0 05 mmol L 加入0 5 g叶 片 样 品 冰 浴 研 磨 成 匀 浆 4 下8 000 rpm离 心 20 min 取 上 清 液 备 用 SOD活 性 测 定 采用SOD 试 剂 盒 南 京 建 成 生 物 公 司 中 国 愈 创 木 酚 法 测定POD活 性 9 紫 外 吸 收 法 测定CAT活 性 10 细 胞 膜 透 性 测 定 采 用 电 导 法 11 MDA含 量 测 定 采 用 硫 代 巴 比 妥 法 10 叶 绿 素 含 量 测 定 采 用 乙 醇 浸 提 法 12 蒽 酮 比 色 法 测 定 植 株 的 可 溶 性 糖 12 考 马 斯 亮 蓝 染 色 法 测 定 植 株 的 可 溶 性 蛋 白 13 脯 氨酸采用磺基水杨酸和茚三酮的方法测定 13 1 4 数据分析 数 据 分 析 采用SPSS 16 0软 件 统 计 处 理 运 用Duncan检验法进行多重比较 2 结果与分析 2 1 低温对2个蝴蝶兰品种表型的影响 叶 片 是 植 物 营 养 储 存 和 转 化 的 重 要 部 位 也 是 植 物 进 行 光 合 作 用 的 主 要 器 官 其 生 长 状 况 直 接 影 响 植 物 的 光 合 作 用 效 率 进 而 影 响 植 株 整 体 的 生 长 和 发 育 状 态 14 由图1可 知 低 温 胁 迫 后 正 常 条 件 恢 复 生长4 d 2个 蝴 蝶 兰 品 种 的 冷 害 症 状 差 异 十 分 明 显 与CK相 比 安 娜 的 冷 害 表 现 较 为 严 重 绿 熊 的 冷 害 表 现 十 分 轻 微 具 体 症 状 为 安 娜 在 低 温 胁迫48 h后 恢 复 生 长1 d老 叶 表 现 出 轻 微 冷 害 症 状 叶 尖 稍 有 冻 斑 2 d新 叶 出 现 冻 斑 老 叶 萎 蔫 3 d新 叶 出 现 冻 斑 更 加 严 重 老 叶 萎 蔫 4 d新 叶 出 现 冻 斑 加 剧 老 叶 萎 蔫 脱 落 绿 熊 经过48 h低 温 胁 迫 在 正 常 条 件 下 恢 复 生长4 d后 没 有 明 显 的 冷 害 症 状 只 有 部 分 老 叶 有 极 其 轻 微 冻 斑 部 分 叶片褪绿发黄 褪绿条纹 冻斑 冻斑 a 绿熊 完整植株 b 安娜 完整植株 c 绿熊 叶片 d 安娜 叶片 图 1 低温胁迫 5 低温处理48 h 恢复生长4 d 对蝴蝶兰叶片表型的影响 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 低温对2个蝴蝶兰品种光合参数的影响 光 合 作 用 是 植 物 物 质 和 能 量 代 谢 的 基 础 蝴 蝶 兰 作 为 景 天 酸 代 谢 途 径 的 植 物 其 光 合 作 用 在 低 温 条 件 下 的 变 化 见表1 在 低 温 条 件 下 绿 熊 与 安 娜 2个 蝴 蝶 兰 品 种的Pn Gs Ci和 Tr均 随 温 度 处 理 时 间 的 增 加 呈 下 降 趋 势 P 0 05 绿 熊 叶 片 的 Pn Gs在 低 温 处 理 0 12 24 h差 异 不 显 著 但 在 处理48 h时 含 量 最 低 P 0 05 绿 熊 叶 片的Ci和Tr随 着 低 温 时 间 的 增 加 而 逐 渐 降 低 且 在 处 理 48 h达 最 小 P 0 05 安 娜 的Pn Gs Ci和Tr与 随 着 低 温 处 理 时 间 的 增 加 呈 显 著 降 低 趋 势 且 下 降 幅 度 显 著 大 于 绿 熊 P 0 05 并 在 低 温 处 理 48 h时 含 量 达 到 最 低 分 别是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 低温对2个蝴蝶兰品种相对电导率与MDA含 量的影响 相 对 电 导 率 REC 是 细 胞 膜 透 性 的 重 要 体 现 MDA是 植 物 细 胞 膜 脂 过 氧 化 的 终 产 物 因 而 二 者 常 被 当 作 了 解 逆 境 对 生 物 膜 伤 害 程 度 的 重 要 指 标 15 由图2可 知 在 低 温 胁 迫 条 件 下 绿 熊 与 安 娜 蝴 蝶 兰的REC与MDA含 量 均 随 处 理 时 间 的 增 加 呈 上 升 的 趋 势 P 0 05 绿 熊 叶 片的REC在 低 温 处理0 12 24 h差 异 不 显 著 但 在 处理48 h时 达 最 大 值 显 著 高 于 低 温 74 西 南 林 业 大 学 学 报 第 41 卷