蜘蛛兰、葱兰、石蒜、晚香玉石蒜科植物的抗寒性比较

　　摘要通过测定葱兰、石蒜、晚香玉和蜘蛛兰四种石蒜科植物叶片的形态指标及若干生理指标以及低温模拟处理下的受冻情况，研究它们的耐寒性差异。结果表明，其抗寒性顺序为：葱兰＞石蒜＞晚香玉＞蜘蛛兰。
　　关键词石蒜科植物；抗寒性；形态指标；生理指标；低温模拟
　　
　　石蒜科植物具有花形多变、花色丰富、花葶健壮、花茎长等特点，现已成为世界著名球根花卉，是重要的观赏植物类群，近年来，受到园林工程及花卉培育等相关部门或专业人员的关注。但由于它们的抗寒性差别很大，许多具有很高观赏价值的种类不能在长江流域及其以北地区安全越冬。因此，研究这些种类间的抗寒性，对石蒜科植物的抗寒育种、抗寒栽培有重要意义。国内外学者已从形态学、生理生态和染色体核型以及组织培养等方面对石蒜科植物做了大量研究，但关于叶片中的抗寒生理物质变化规律及其抗寒性研究还少有报道。笔者就长江流域有栽培的葱兰、石蒜、晚香玉和蜘蛛兰四种石蒜科植物进行了与抗寒性有关的形态指标和生理生化指标的测定分析，并用低温模拟试验测定了它们的抗寒性，以判断该四种植物的抗寒性大小，为这四种植物的引种栽培提供参考依据。
　　
　　1材料与方法
　　
　　1.1供试材料
　　葱兰(Zephyranthes candida Herb.)，石蒜（Lycoris radiata Traub.），晚香玉（Polianthes tuberosa L.）、蜘蛛兰（Hymenocallis Americana Salisb.），栽植于长江大学西校区植物园。四种石蒜科植物的生长环境条件，如光照、水分、土壤肥力均较一致、生长良好。
　　1.2试验方法
　　1.2.1抗寒形态指标和生理指标的测定。于2007年12月中旬，在植物园随机采摘四种植物栽植片外围植株第2层的正常叶片。采摘后即用潮湿纱布包裹，装入密封的塑料袋中，带回实验室。分别用自来水、蒸馏水冲洗，将洗净的叶片用纱布或吸水纸擦干待用。
　　（1）叶片形态指标的观测。取叶片的中间段，对其做横切片。用OLYMPUS PM-PBM-3型光学显微镜在10×10倍下进行观测。用目镜测微尺测量叶片横切面上栅栏组织、海绵组织及下部紧密组织的厚度，并计算细胞结构紧密度（CTR）。每个种类重复测定10次。
　　CTR（%）=(栅栏组织＋下部紧密组织)/叶片厚度×100
　　（2）抗寒生理指标测定。测定了自由水和束缚水含量（以60%蔗糖液提取）、脯氨酸含量、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性。
　　1.2.2低温模拟冻害试验。叶片准备：于2007年12月17日下午按上述采样方法采摘叶片，擦干后放在冰箱中冷藏24h。将准备好的叶片先用剪刀去头去尾，再剪成长2cm长的段，混匀。随机把片段置于培养皿中加盖摆匀，每培养皿5片平铺开，每种植物每个低温处理5个培养皿。然后进行人工模拟冻害处理。设定的低温有0℃、-5℃、-7℃、-9℃等（温度变动值为±1℃）。将各培养皿随机放入低温恒温箱（型号：海尔宇航变频冰箱，彩晶王子BCD-209BC ZA）中，逐渐降温，当达到所要求的冷冻温度后维持1h。每个温度段结束后将该阶段处理的培养皿取出。按表1统计冻害情况，计算冻害指数。
　　冻害指数（%）=[（∑各级冻害片数×相应代表级值）/（调查总片数×受害最高级代表值）]×100
　　
　　2结果与分析
　　
　　2.1叶片细胞结构的比较
　　束际林等认为茶树叶肉组织发达，分化程度高，栅栏组织的厚度大，层次多，排列紧密，细胞较小为抗寒性强的叶片解剖结构特征。据简令成等对不同种类柑桔叶片的细胞结构进行比较研究，组织结构的紧密度——紧密组织的指数(栅栏组织和下部紧密组织厚度与叶片厚度的比值)与柑桔种类的抗寒性成显著正相关。佘文琴等对荔枝叶片细胞结构紧密度与抗寒性的关系研究后认为，测定叶片细胞紧密度(CTR)是反映栅栏组织、海绵组织和下部紧密组织三者之间的关系，比单一的物质或单一结构的数量变化作指标准确，观察简便。由表2可以看出，葱兰、石蒜、晚香玉叶片细胞紧密度差异较小，而都显著大于蜘蛛兰。
　　
　　2.2叶片抗寒生理指标的比较
　　2.2.1四种石蒜科植物叶片含水量的比较。植物组织中的水分以自由水与束缚水两种不同的状态存在，自由水和束缚水的相对含量可以作为植物组织代谢活动及抗逆性强弱的重要指标。通常认为束缚水含量比例越大，植物越抗寒。金研铭等对牡丹的研究也得出，束缚水与自由水比值能够很好鉴别不同品种的抗寒性。束缚水与自由水比值低时，植物组织或器官的代谢活动旺盛，生长也较快，抗逆性较弱；反之，则生长较缓慢，但抗性较强。由表3可知，束缚水与自由水比例的大小顺序为：葱兰＞石蒜＞晚香玉和蜘蛛兰,其中葱兰与其他三种间存在极显著差异；石蒜与晚香玉存在显著差异，与蜘蛛兰存在极显著差异；而晚香玉与蜘蛛兰差异不明显。
　　2.2.2四种石蒜科植物叶片中脯氨酸含量的比较。在逆境条件下，植物体内脯氨酸的含量显著增加，植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，脯氨酸含量高低亦可作为抗寒性的生理指标。脯氨酸含量越高，说明植株抗寒性越强；反之，则越弱。由表3看出，葱兰、石蒜的脯氨酸含量极显著地高于蜘蛛兰，而与晚香玉间差异不显著；晚香玉与蜘蛛兰间差异也不显著。
　　2.2.3四种石蒜科植物叶片中丙二醛（MDA）含量的比较。延长低温时间或加强低温胁迫程度，自由基产生和清除反应之间平衡遭到破坏，酶活性、抗氧化剂(Vc)含量下降，使防御机制破坏，致使膜脂过氧化作用加剧,膜脂过氧化物丙二醛(MDA)积累。对杏花器官耐寒性研究表明：MDA含量随温度降低而增加，与质膜透性上升时的起点、拐点温度相吻合，并发现抗寒性强的品种低温胁迫下MDA含量低于抗寒性弱的品种。这说明膜脂过氧化最主要的产物MDA的含量与抗寒性呈负相关。由表3可得出，蜘蛛兰和晚香玉MDA含量极显著地高于石蒜和葱兰；而石蒜与葱兰、蜘蛛兰与晚香玉间差异不显著。
　　2.2.4四种石蒜科植物叶片过氧化物酶（POD）活性的比较。王淑杰等在氧化酶活性与葡萄抗寒性关系的研究中对抗寒性不同的4个葡萄品种的POD活性进行分析指出：不同抗寒性的葡萄品种中POD活性有差异，抗寒性强的品种氧化酶活性高，且随着温度的下降变化缓慢；抗寒性差的酶活性低，且随着温度的下降变化激烈。由表3可知，葱兰与其他三种植物均呈极显著差异；石蒜与蜘蛛兰也存在极显著差异，而与晚香玉间呈显著差异；晚香玉与蜘蛛兰间差异不显著。
　　2.3四种石蒜科植物在模拟低温下的抗寒性比较
　　利用低温模拟试验，能够较直观地比较四种石蒜科植物的抗寒性大小。本试验对4个温度（0±1℃、-5℃、-7℃、-9℃）下四种植物的冻害指数进行了观察统计（见表4）。可知，蜘蛛兰在0℃左右时就已经受到冻害，而其他植物为0，与其他植物间差异显著。当温度下降到-7℃时晚香玉的冻害指数也显著地高于石蒜和葱兰，石蒜与葱兰的冻害指数在-9℃时差异仍不显著。由此可推断这四种植物的抗冻能力大小为：葱兰和石蒜＞晚香玉＞蜘蛛兰。
　　
　　3结论
　　
　　通过对四种石蒜科植物的形态指标和生理指标的测量分析，以及进行低温模拟试验可以基本判断它们的抗寒性大小，其抗寒性大小顺序为：葱兰＞石蒜＞晚香玉＞蜘蛛兰。
　　
　　4参考文献
　　
　　[1] 余本祺，周守标，罗琦，等.石蒜属植物的药用和观赏利用前景[J].中国野生植物资源，2006，25（2）：29-32.
　　[2] 束际林.茶树抗寒性叶结构鉴定和筛选[J].中国茶叶，1992（3）：20-21.
　　[3] 邹琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社，2000.
　　[4] 简令成，孙德兰，施国雄，等.不同柑桔种类叶片组织的细胞结构与抗寒性的关系[J].园艺学报，1986，13（3）：163-168.
　　[5] 佘文琴，刘星辉.荔枝叶片细胞结构紧密度与耐寒性的关系[J].园艺学报，1995，22（2）：185-186.
　　[6] 金研铭，徐惠风，李亚东，等.牡丹引种及其抗寒性的研究[J].吉林农业大学报，1999，21（2）：37-39.
　　[7] 林定波，颜秋生，沈德绪.柑桔抗羟脯氢酸细胞变异系的选择及抗寒性研究[J].浙江农业大学学报，1999，25（1）：94-98.
　　[8] 王飞，王华，陈登文，等.杏品种花器官耐寒性研究[J].园艺学报，1999，26（6）：356-359.
　　[9] 王淑杰，王家民，李亚东，等.氧化酶活性与葡萄抗寒性关系的研究[J].吉林农业大学学报，1996，18（2）：35-38.
　　
　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
　　 原版全文 .