自然越冬过程中鹿蹄草膜质过氧化及渗透调节物质含量的变化研究

摘要 以鹿蹄草的叶片和根状茎为试验材料，通过测定自然越冬过程中鹿蹄草的MDA含量、保护酶系统与渗透调节物质含量，明确鹿蹄草的耐寒生理机制。结果表明：自然越冬过程中，鹿蹄草的MDA含量及SOD、POD、CAT活性均呈先上升后下降趋势，叶片的细胞保护酶活动较为剧烈，根状茎活动较为稳定；叶片和根状茎中脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均表现为先上升后下降的变化趋势，各月份中根状茎的脯氨酸、可溶性蛋白含量始终高于叶片中，而叶片中的可溶性糖含量则要高于根状茎。

关键词 鹿蹄草；耐寒性；生理指标；根状茎

中图分类号 S 682.1+9  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）16-0101-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.16.024

Study on Changes of Membrane Peroxidation and Osmoregulation Substances in Pyrola calliantha during Natural Overwintering

WANG Yan-song1，2， BAI Hai-dong1， LU Jin-chun1 et al

（1.College of Landscape and Tourism， Hebei Agricultural University， Baoding，Hebei 071000；2.Beijing Garden Design Engineering Co.， Ltd.，Beijing 100012）

Abstract Taking the leaves and rhizomes of Pyrola calliantha as experimental materials， the physiological mechanism of cold resistance of Pyrola calliantha was clarified by measuring the content of MDA， protective enzyme system and osmotic adjustment substances in the natural overwintering process. The results showed that during the natural overwintering process， the MDA content and the activities of SOD，POD and CAT enzymes of Pyrola calliantha increased first and then decreased. The activities of cytoprotective enzymes in leaves were more intense and the activities of rhizomes were more stable;the contents of proline， soluble protein and soluble sugar in leaves and rhizomes showed a trend of increasing first and then decreasing. In each month， the contents of proline and soluble protein in rhizomes were always higher than those in leaves， while the content of soluble sugar in leaves was higher than that in rhizomes.

Key words Pyrola calliantha;Cold resistance;Physiological index;Rhizome

基金项目 十三五国家重点研发计划项目（2020YFD1000700）；河北省科技支撑项目（21326802D）；河北省林业与草原局科技项目（1809508）。

作者简介 王延松（1993—），男，河北石家庄人，工程师，硕士，从事园林施工及养护、园林育种、林业工程研究。通信作者，教授，博士，从事园林植物栽培研究。

收稿日期 2023-03-11

近年来，随着工业化、城市化的不断发展，人们对城市园林绿化的要求越来越高。目前，我国北方地区地被植物的应用对建设生态园林城市发挥着重要作用。北方气候寒冷，乔木多高大，分枝点高，冬季落叶，适当地选择常绿的地被植物不仅可以填补林下的景观空缺，还能够严密地覆盖裸露地面，增加林下景观层次，营造复合型植物群落，健全绿地生态系统。低温影响植物的生长发育，也是限制植物分布和引种的重要因素。因此，急需对植物进行耐寒性研究并找到耐寒性强的植物来提高生态效益，解决地被植物的问题日益紧迫。近年来已有对茶树（Camellia sinensis）［1］、三角梅（Bougainvillea glabra）［2］与睡莲（Nymphaea tetragona）［3］等耐寒性的相关报道，但对耐寒性地被植物研究相对较少，因此深入研究地被植物的耐寒性，完善评价标准体系，并结合生态效益原则，对园林植物的科学配置提供指导非常有必要。

鹿蹄草（Pyrola calliantha H.Andr.）是鹿蹄草科（Pyrolaceae）鹿蹄草属（Pyrola）多年生常绿野生草本花卉［4］，其花大，广开，花瓣呈白色或粉红色，喜冷凉阴湿环境，其生命力顽强，具有突出的耐寒性，是四季观赏极佳的地被植物，在城市园林绿化中有巨大的发展前景。目前，关于其抗寒性已有部分研究，如陈忠等［5］对鹿蹄草在自然越冬过程中内源激素的研究表明，ABA/GA比值与抗寒性呈正相关。赵辉新等［6］研究发现，鹿蹄草的解剖结构和叶片表皮形态与其常绿抗寒的特性之间有很强的相关性。赵耀新［7］对鹿蹄草进行了形态解剖、组织培养研究，并对其引种试验进行了综合性分析。基于前人对鹿蹄草的研究，笔者以鹿蹄草的叶片和根状茎为试验材料，测定从越冬前到越冬后的地上部分叶片和地下部分根状茎的膜质过氧化产物、保护酶活性与渗透调节物质含量，旨在明确鹿蹄草地上部分和地下部分的生理生化机制，为耐寒植物培育、引种驯化及丰富园林地被植物资源提供理论基础和指导依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为鹿蹄草活体植物材料，采自河北省塞罕坝机械总场阴河林场白水盘区域。该区域位于河北省围场县与内蒙古赤峰市克什克腾旗和锡林郭勒盟多伦县的接壤处（116°51′～117°39′ E，42°02′～42°36′ N），为内蒙古高原东南缘与大兴安岭和冀北山地的交汇地带。

1.2 试验方法

2016年9月根据鹿蹄草的分布和长势在该区域选定3个10 m×10 m的样方，2016年10月至2017年5月每月中旬取样。取样时每样方内随机选3组，每组取无病虫害、长势一致的鹿蹄草活体植物材料，放入冰块保鲜的保温箱内，运回保定，用蒸馏水清洗，一部分用于叶色指标测定，另一部分进行液氮处理，待液氮处理完成，存入超低温冰箱，用于生理指标的测定，每个指标3次重复。

1.3 指标测定与方法

丙二醛（MDA）含量采用巴比妥酸（TBA）法测定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定，过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定，过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法测定［8］，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，可溶性糖含量用蒽酮比色法测定，脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定［9］。

1.4 数据处理与分析

试验数据用Excel软件进行记录处理，使用SPSS 20.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 自然越冬过程中鹿蹄草MDA含量动态变化

由图1可知，叶片和根状茎MDA含量在自然越冬过程中均呈现先上升后下降的变化趋势。叶片的MDA含量在1月出现峰值，比10、11、12月分别升高了291.1%、208.1%、60.4%，与10、11月差异显著（P<0.05），2、3、4、5月MDA含量逐渐降低，与1月相比，分别降低了42.8%、52.4%、52.4%、59.3%，且与3、4、5月差异显著（P<0.05）。 根状茎的MDA含量最大值出现在1月，比10、11、12月分别升高了116.8%、3.0%、1.8%。2、3、4、5月，根状茎MDA含量逐渐降低，与1月相比，分别降低了4.5%、15.2%、43.6%、81.5%，但各月间差异均不显著。除11月份外，其他月份叶片的MDA含量高于根状茎。

2.2 自然越冬过程中鹿蹄草保护酶活性动态变化

2.2.1 SOD活性动态变化。

由图2可知，叶片和根状茎SOD活性在自然越冬过程中均呈现先升高后降低的变化趋势。叶片的SOD活性在1月出现峰值，比10、11、12月分别升高了45.1%、42.5%、1.8%，与10、11月差异显著（P<0.05）;进入2、3、4、5月叶片SOD活性逐渐下降，与1月相比，分别降低了5.9%、17.1%、19.9%、37.1%，1月叶片SOD活性与3、4、5月差异显著（P<0.05）。根状茎的SOD活性在1月达到最大值，比10、11、12月分别升高了0.2%、1.0%、14.5%；进入2、3、4、5月根状茎的SOD活性逐渐降低，与1月相比，分别降低了13.4%、21.3%、29.5%、40.0%，1月根状茎SOD活性与5月差异显著（P<0.05）。在10、11月叶片和根状茎的SOD活性相同，之后，叶片的SOD活性明显高于根状茎。

2.2.2 POD活性动态变化。

从图3可知，叶片POD活性在自然越冬过程中呈现先上升后下降的波动变化趋势，在1月达到最大值，比10、11、12月分别升高42.8%、24.9%、42.8%；进入2、3、4、5月叶片POD活性降低后升高，与1月份相比，分别降低了30.0%、39.9%、49.9%、9.9%，且差异不显著（P>0.05）。根状茎POD活性在自然越冬过程中呈现先下降后上升再下降的变化趋势，11月比10月下降了52.1%，二者间差异显著（P<0.05），1月比11、12月分别升高了90.9%、31.2%，且与11月差异显著（P<0.05）；进入2、3、4、5月根状茎POD活性逐渐降低，与1月份相比，分别降低了52.3%、76.1%、76.1%、85.7%。

2.2.3 CAT活性动态变化。

由图4可知，其叶片和根状茎CAT活性在自然越冬过程中均呈现先上升后下降的变化趋势。叶片CAT活性在1月达到最大值，比10、11、12月分别上升了115.0%、61.1%、35.2%，且与10、11月差异显著（P<0.05）；进入2、3、4、5月，叶片CAT活性逐渐降低，与1月份相比，分别降低了19.3%、19.3%、19.3%、58.4%，且1月与5月间差异显著（P<0.05）。根状茎CAT活性在1月达到最大值，比10、11、12月分别升高了231.1%、119.1%、88.6%，且差异显著（P<0.05）；进入2、3、4、5月，根状茎CAT活性逐渐下降，与1月相比，分别下降了32.8%、73.1%、85.2%、92.6%，且均差异显著（P<0.05）。在各月份中叶片的CAT活性高于根状茎。

2.3 自然越冬过程中鹿蹄草渗透调节物质动态变化

2.3.1 脯氨酸含量动态变化。

由图5可知，其叶片和根状茎脯氨酸含量在自然越冬过程中均呈先上升后下降的变化趋势。根状茎脯氨酸含量在1月达到最大值，比10、11、12月分别升高了46.5%、21.7%、2.5%，且与10、11月差异显著（P<0.05），进入2、3、4、5月，脯氨酸含量显著下降，与1月相比，分别下降了7.9%、17.8%、24.3%、34.7%，且均差异显著（P<0.05）。叶片脯氨酸含量在1月达到最大值，比10、11、12月分别升高了58.3%、45.4%、17.4%，且与10月差异显著（P<0.05）；进入2、3、4、5月脯氨酸含量逐渐下降，与1月相比，分别下降了27.9%、28.3%、34.9%、37.2%，且1月与4、5月差异显著（P<0.05）。