【正文】 河南農業(yè)大學碩 士 學 位 論 文題 目 低溫與干旱脅迫對大葉冬青葉片生理特性影響的研究學位申請人姓名 夏 鵬 云 導 師 姓 名 蘇 金 樂 教授 學 科 專 業(yè) 園林植物與觀賞園藝 研 究 方 向 園林植物遺傳育種 中國 鄭州2010年6月分類號 密級河南農業(yè)大學碩士學位論文論文題目：低溫與干旱脅迫對大葉冬青葉片生理特性影響的研究英文題目：Physiological Responses of Broadleaf Holly Leaves under Low temperature and Drought Stress 學位申請人： 夏 鵬 云 導 師： 蘇 金 樂 教授 專 業(yè)： 園林植物與觀賞園藝 研究方向： 園林植物遺傳育種 論文提交 學位授予日 期： 日 期：河南農業(yè)大學學位論文獨創(chuàng)性聲明、使用授權及知識產權歸屬承諾書學位論文題目低溫與干旱脅迫對大葉冬青葉片生理特性影響的研究 學位級別碩 士學生姓名夏鵬云學科專業(yè)園林植物與觀賞園藝導師姓名蘇金樂教授學位論文是否保密如需保密，解密時間 年 月 日獨創(chuàng)性聲明本人呈交論文是在導師指導下進行的研究工作及取得研究成果，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括為獲得河南農業(yè)大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料，指導教師對此進行了審定。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明，并表示了謝意。特此聲明。研究生簽名： 導師簽名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日學位論文使用授權及知識產權歸屬承諾本人完全了解河南農業(yè)大學關于保存、使用學位論文的規(guī)定，即學生必須按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版本；學校有權保存提交論文的印刷本和電子版本，并提供目錄檢索和閱覽服務，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。本人同意河南農業(yè)大學可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學位論文的全部或部分內容。本人完全了解《河南農業(yè)大學知識產權保護辦法》的有關規(guī)定，在畢業(yè)離開河南農業(yè)大學后，就在校期間從事的科研工作發(fā)表的所有論文，第一署名單位為河南農業(yè)大學，試驗材料、原始數(shù)據、申報的專利等知識產權均歸河南農業(yè)大學所有，否則，承擔相應的法律責任。注：保密學位論文在解密后適用于本授權書。研究生簽名： 導師簽名： 學院領導簽名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日致謝 本研究及學位論文是在我的導師蘇金樂教授的親切關懷和悉心指導下完成的，蘇老師治學嚴謹，思想深邃，學識淵博，觀察敏銳，談吐儒雅，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以漁而非魚，置身其中，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了科學的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。從課題的選擇到論文的修改并最終完成，蘇老師都始終給予我最細心的指導和不懈的支持。在此謹向蘇老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 同時，我還要感謝在一起愉快的度過研究生生活的07級園林植物與觀賞園藝專業(yè)的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能一個一個的克服困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的師兄王寧博士，趙清賀還有同窗及同門的張瑞粉，董亞芳，喬俊鵬及師妹梅海軍同學，他們對本論文的試驗做了不少工作，給予我不少的幫助，在此表示感謝！值此論文草成之際，我的心情萬分激動。從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學給了我無私的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意，謝謝你們！ 夏鵬云 2010年5月目 錄摘 要 11文獻綜述 2 2 大葉冬青的形態(tài)特征及地理分布 2 大葉冬青的生物生態(tài)學習性 2 2 2 2。 2　抗凍機理 3 3 生長恢復試驗法 3 細胞膜透性的研究 3 膜結構功能的變化引起細胞代謝的改變 4 植物生理生化特性與抗寒性的關系 4 4 膜透性與植物的抗寒性 4 半致死溫度與植物的抗寒性 4 丙二醛（MDA）與植物的抗寒性 4 可溶性糖與植物的抗寒性 5 5 5 6 6 6 6 6 6 干旱脅迫與植物葉綠素含量的變化 7 干旱脅迫與植物丙二醛（MDA）的變化 7 干旱脅迫與植物保護酶系統(tǒng)的變化 72引言 83試驗材料與方法 9 供試材料 9 試驗方法 9 抗寒性研究 9 9 9 抗旱性研究 9 9 試驗方法 10 實驗步驟 10(Chl)的測定 10 電導率的測定 10 11（SOD）活性的測定 11（POD）活性的測定 12（CAT）活性的測定 13(MDA)含量的測定 13 144結果與分析 15 15 15 15 16 16 16 17 18 低溫脅迫下大葉冬青葉片MDA含量的變化 19 19 20 低溫脅迫對大葉冬青葉片可溶性糖含量的影響 20 緩慢降溫下大葉冬青葉片可溶性糖含量的變化 20 21 22 22 23 低溫脅迫對大葉冬青葉片POD活性的影響 24 緩慢降溫對大葉冬青葉片POD活性的影響 24 驟然降溫對大葉冬青葉片POD活性的影響 25 低溫脅迫對大葉冬青葉片CAT活性的影響 26 26 26 27 29 干旱脅迫對大葉冬青葉片葉綠素含量的影響 29 干旱脅迫對大葉冬青葉片MDA含量的影響 30 干旱脅迫對大葉冬青葉片SOD活性的影響 31 32 33 345結論與討論 36 低溫脅迫對大葉冬青葉片的影響 36 36 36 36 36 37 干旱脅迫對大葉冬青葉片的影響 38 干旱脅迫對大葉冬青葉片葉綠素含量的影響 38 干旱脅迫對大葉冬青葉片丙二醛含量的影響 38 干旱脅迫對大葉冬青葉片保護酶活性的影響 396問題與展望 40參考文獻 41縮略詞表 46英文摘要 47 摘 要本論文以2年生大葉冬青（Ilex latifolia)為研究對象，研究了在低溫及干旱脅迫下大葉冬青葉片生理特性的變化，探討了大葉冬青的各種生理反應特性，其結果如下：1．在低溫脅迫下，兩種不同的降溫過程對大葉冬青造成的影響不同。在緩慢降溫下，大葉冬青植株葉片中葉綠素含量在0 ℃、6 ℃處理下先降后升，驟然降溫下葉綠素含量的變化基本呈下降的趨勢。MDA含量和相對電導率在兩種降溫過程下都呈上升趨勢。緩慢降溫SOD酶相對活性表現(xiàn)為“先降后升”的趨勢，驟然降溫下葉片內SOD活性隨著時間變化的曲線出現(xiàn)了先升后降的“Z”形變化趨勢。POD活性在兩種降溫下都低于對照。驟然降溫下大葉冬青葉片CAT活性的變化與緩慢降溫的變化趨勢基本一致，即隨著低溫脅迫時間的延長，CAT活性先升高，再降低。試驗表明，在驟然降溫下，6 ℃低溫脅迫三天就對大葉冬青造成了傷害，遠比緩慢降溫造成的傷害要大。，隨著干旱脅迫程度的加強和時間的延長，葉片中丙二醛的含量呈上升趨勢但增幅較緩；保護酶的活性明顯增強，SOD活性表現(xiàn)為先升后降；POD活性的變化呈現(xiàn)先升后降再升再降，CAT活性呈現(xiàn)先升后降再升的趨勢，這3種保護酶協(xié)同作用，有效清除自由基，減輕干旱脅迫對細胞膜的傷害，增加了大葉冬青的抗旱性，試驗說明了大葉冬青有較強的抗旱能力。，在逆境脅迫條件下，大葉冬青可以通過自身調節(jié)來抵御不良環(huán)境的傷害，能抵御一定不良環(huán)境造成的傷害，具有較強的抗逆能力。 關鍵詞：大葉冬青；低溫脅迫；干旱脅迫；生理特性1文獻綜述 大葉冬青的形態(tài)特征及地理分布 大葉冬青為常綠喬木，高可達20 m；樹皮灰黑色，粗糙；枝條粗壯，平滑無毛，幼枝有棱。葉厚革質，長橢圓形，長8～20 cm，～5 cm，頂端銳尖，基部楔形，主脈在表面凹陷，在背面顯著隆起；葉柄粗壯， cm。聚傘花序密集于二年生枝條葉腋內，雄花序每1分枝有花3～9朵，雌花序每1分枝有花1～ 3朵；花瓣橢圓形，基部連合，長約為萼裂片的3倍。果實球形，紅色或褐色；分核4。花期4～5月，果熟期10月。生于山坡竹林內及灌木叢中；主要分布于長江下游各省及福建等地，河南南部大別山區(qū)有自然分布。 大葉冬青的生物生態(tài)學習性 大葉冬青原產于我國南方中亞熱帶地區(qū)，性喜溫暖濕潤的氣候，適生涼爽的環(huán)境，深厚疏松濕潤的土壤。幼苗期喜蔭蔽，需一定的側方遮蔭。種子休眠期可長達3年，幼苗苗期生長較緩，一般3年后進入速生階段，～ m。1年不當中有2個生長高峰，分別出現(xiàn)在4月和7～8月，無明顯病蟲害發(fā)生。較耐寒。關于植物抗性方面的研究國內外研究者己做了大量的工作，論文和專著不勝枚舉，但大葉冬青與其他植物的研究相比尚有距離。大葉冬青是在最近幾年才逐漸被人們所利用，因此到目前為止，大葉冬青在園林的應用當中還算是一種新興樹種，人們對它的研究還非常有限，所以很少有文獻資料記載，目前國內外的科研工作者對大葉冬青的研究主要集中在無性繁殖、生化指標的測定、藥物機理等方面，在生理特性方面的研究還未見報道（陳鳳關等，2007；邢瑩瑩等，2003；李曉儲，2003；文永新，1990；曹健康，2008）。 目前，對植物的抗寒性研究主要集中在農作物以及一些主要的園林植物當中進行，如農作物當中的小麥、玉米、棉花等?；ɑ苤参镏械木栈?、月季、梅花等的抗寒性研究，而對于大多數(shù)園林植物，特別是熱帶亞熱帶常闊葉植物則報道并不多見（彭筱娜，2007）。冷害發(fā)生時，植物體主要是通過改變某些分子的狀態(tài)或產生各種功能分子來抵御低溫。低溫脅迫時，質膜上的脂類發(fā)生了變化，磷脂和游離甾醇含量增加，減少了甾醇糖苷、?；薮继擒蘸推咸烟擒罩?。陳娜等概括了膜脂組成與抗冷性的關系，指出膜脂不飽和脂肪酸的含量越高，膜脂相變溫度越低，植物的抗冷性也就隨之提高（陳娜，2005）。植物體內的甘油3磷酸?；D移酶、W3脂肪酸去飽和酶等能催化膜中脂肪酸的去飽和反應，增加質膜中不飽和脂肪酸的含量，從而提高了植物的抗冷性。RNA、rRNA和mRNA含量也有所上升，核糖體結構也發(fā)生了相應的改變，增加了轉錄系統(tǒng)在低溫下的穩(wěn)定性?！】箖鰴C理①細胞內結冰。由于細胞外溶質較少，冰點較高，因此在溫度降低的過程中，細胞外的水分總是先于細胞內的水分結冰，導致細胞內水分向外流，結成冰晶。細胞內水分的外流使細胞內沒有可以結冰的水，同時胞外結冰的過程可以釋放熱量，在一定程度上緩解了細胞內結冰的壓力。此外，還有許多植物存在過冷現(xiàn)象，當溫度降至0℃時，植物體內水分不會結冰，即冰點在植物自身的調節(jié)下降低了。有些植物的某些組織中存在深度過冷現(xiàn)象，冰點可降到10～15℃。過冷現(xiàn)象產生的原因可能包含2個方面，第一，是由于細胞內水分受到各種大分子的束縛，不易結晶成冰，當溫度降至冰點時，細胞內水分并未凝結，導致了冰點的降低；二，是由于胞質溶膠中各種大分子的存在，它們作為溶質增加了細胞內的濃度和黏滯度，根據物理學溶液表面蒸騰壓和大氣壓的關系，冰點也是要降低的。植物細胞外水分的過冷現(xiàn)象以及過冷現(xiàn)象詳細的分子機制，目前還尚未研究清楚。②細胞間結冰。當溫度迅速下降時，除了在細胞間隙結冰以外，細胞內的水分也會結冰，一般是先在原生質內結冰，后來在液泡內結冰，這就是細胞內結冰。細胞內結冰傷害的主要原因是機械損傷。冰晶體會破壞生物膜、細胞器和襯質的結構，使細胞亞結構的隔離被破壞，酶活動無秩序，影響代謝。植物抗寒性的研究方法很多，簡單概括為三類。 生長恢復試驗法生長恢復試驗法包括生長試驗和組織褐變兩種。生長試驗法就是植物經低溫處理后，觀測植株或器官形成愈傷組織、生根、發(fā)芽的能力等，以判斷林木的抗寒性，這種方法較可靠，但花費時間長，不能正確地區(qū)分傷害發(fā)生的部位。第二種是組織褐變法，通過觀察未受低溫處理組織的顏色和受低溫處理組織的顏色進行對比，確定植物受傷害的程度。這種方法需要一定的經驗，并且花費時間較長。 細胞膜透性的研究現(xiàn)在主要采用的是電導法、膜成分分析法等。①電導法。植物組織在經低溫處理后，質膜會受到傷害，細胞內溶質外滲增加，可以測定溶液的電導率來表示外滲電解質的多少，植物受凍害越嚴重，則外滲物質越多，電導率就越高，說明細胞膜受傷害程度越嚴重，則林木抗寒性也就越差，反之，則植物抗寒性就越強。這種方法較為準確，操作方便。②膜成分分析法。植物細胞內的不飽和脂肪酸含量越高，則膜脂相變的溫度越低，更容易保持膜的正常功能和膜的流動性，則植物的抗寒性就越強，反之，植物的抗寒性就越差，這種方法準確度較高，但其成本較高。 膜結構功能的變化引起