两种圆柏属植物叶片代谢产物季节变化与抗冻性的关系.pdfVIP

第3O卷 第2期 冰 川 冻 土 V01．3O No．2 2 0 0 8年4月 JOURNAL OF GLACIOLOGY AND GEOCRYOLOGY Apr．2 0 0 8 文章编号：1000—0240(2008)02—0351-05 两种圆柏属植物叶片代谢产物季节变化 与抗冻性的关系 周茹宝 ， 张有福 ， 张满效 ， 陈 拓 ， 安黎哲 (1．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州 730000； 2．河南科技大学 农学院，河南 洛阳 471003) 摘 要：以祁连圆柏和圆柏为材料，测定分析了圆柏属两种常绿木本植物叶片代谢产物在冷冻适应过 程中的季节变化．结果表明：在生长季节(夏季)，祁连圆柏和圆柏叶片总含水量、自由水和自由水／束 缚水的比值均较高，而脯氨酸和可溶性糖含量较低；在休眠季节(冬季)刚好相反．在低温胁迫下，圆柏 属植物通过叶片渗透调节物质(脯氨酸和可溶性糖)含量的增加和水分含量以及总含水量、自由水和自 由水／束缚水的比值的下降，降低组织细胞的渗透势，提高其保水和抗胁迫能力，增强抗冻性．两种圆 柏属植物叶片水分和代谢积累物的差异分析表明：祁连圆柏之所以比圆柏更能忍受极端低温冷冻环 境，可能与脯氨酸的大量积累有关．因此，脯氨酸的积累可能是在极端环境条件下生长的植物的特 征之一． 关键词：圆柏属；代谢产物；渗透调节；抗冻性；季节变化 中图分类号：Q947．3／Q948．11 文献标识码：A 态 ，大量积累碳水化合物和含氮的有机物口 ， 0 引 言 增加细胞的保水能力和组织中的非结冰水，进而提 低温是限制植物地理分布及生物产量的重要因 高抗冻脱水的能力n 卜”]． 素，也是危害农业生产的主要自然灾害之一，植物 本研究以圆柏属两种常绿木本植物为材料，通 抗冻性的形成与环境低温的诱导有关n ]．祁连圆 过测定叶片的可溶性糖、脯氨酸、水分含量及组成 柏(Sabina przewalskii)是中国特有的树种，具有耐 的季节变化，进一步理解高寒常绿木本植物的抗寒 寒、耐旱、耐贫瘠，而且根系发达，抗风力强等特 机理． 点．以它为建群种形成的天然林集中分布在青藏高 1 研究地区与研究方法 原东北部和黄土高原西部边缘 ]，分布于年均温 0．5℃、海拔2 600~4 000 m的高山地区．祁连圆 1．1 自然概况 柏是研究植物抗冻性的理想材料．圆柏(Sabina 试验地位于兰州市东南 20 km处的榆中县二 chinensis)主要分布于年均温 8．5℃、海拔 500～ 阴山区(103。33 E，36。01 N)，海拔 1 900 m．该区 1 900 m的低山地区 ]． 属干旱、半干旱气候区，气候干燥，夏季温和，冬季 植物在抗寒锻炼过程中，抗冻力的发育不仅需 寒冷；年平均气温7．6℃，极端最高气温28．4℃， 要逐渐降低的温度条件，而且营养和水分条件也应 极端最低气温一13．9℃，年平均无霜期 110 d，年 有相应的调整，植物才能获得最大的抗冻性．植物 平均降水量 362 mm，年平均空气相对湿度 59．8 在抗寒锻炼过程中改变细胞水分含量及存在状 ， 年日照时数2 520 h．采样点年内平均气温变化 收稿日期：2007—11—12；修订日期：2008—02—12 基金项目：国