国外木本植物抗寒性测定方法综述
植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述（可编辑）
植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述中国农业气象 , : ~ : . /. . ~ .. .植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述曹慧明 ,史作民 ,周晓波 ,雷鹏志 ,董生刚.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所/国家林业局森林生态环境重点实验室,北京;.四川省理县林业局,理县摘要:低温是影响植物生长发育及分布范围的重要环境因子。
本文从生理生态学的角度综述了植物形态结构、内含物质和光合作用等对低温环境的响应,并从光、水分、温度等方面综合评述了植物抗寒性与环境因子的关系,最后就该领域未来的研究重点给出了建议。
关键词:植物;低温;响应;抗寒性;环境 ,, ., . 。
.,., , / , ,, ; .,:, . ? , , , ?.,,,?. . : ; ; ;;低温是影响植物生长发育和地理分布的关键环研究。
境因子。
据统计,全球每年因低温伤害造成的农林作系统全面了解植物抗寒性研究的相关信息不仅物损失高达数千亿元?。
随着全球变暖带来的极端可以揭示植物对低温环境的适应机制,有助于了解低温环境对植物分布的影响,而且可以指导农林业生气候频发,这一损失甚至还会增加。
近期研究表明,高山植物因其独特的形态和解剖结构而更耐低产,减少寒害造成的损失。
本文从植物生理学和生态温。
冷驯化过程研究也发现,植物通过根茎叶的形学的角度,对近年来植物抗寒性研究成果加以综述,态、解剖结构及超微结构改变 ,保护性物质含量增以期为植物抗寒生理生态学的理论研究和农林业生产提供参考。
加来适应低温。
低温下植物的光合作用过程一直是研究的焦点,目前的研究认为光合作用通过非气孔植物形态解剖结构对低温的响应调节和光保护机制来适应低温。
另外,低温条件低温胁迫会对植物形态产生显著影响,耐低温植物的根茎叶等组织会发生相应变化以适应低温环境。
下不同生理过程之间及多种胁迫之问的联系也得到肖平等对四种抗寒性不同的植物实生苗根茎结构重视。
研究表明,水分状态会影响植物低温下的光合适应。
美国明尼苏达州葡萄抗寒育种研究简况_覃杨
中外资讯ＳINO-OVERSEAS GRAPEVINE & WINE美国北部的明尼苏达州，人们进行了很长时间的葡萄抗寒育种研究工作，来挑战当地恶劣的气候，如无霜期短（１４０～１６０天）、气候的变化无常、冬季极端低温等等。
明尼苏达州的圣保罗市北部，最低温度常常达到－３５℃或更低。
１９８４，１９９４，１９９６这三年里最低温度达到－４１℃，这种极端低温可能出现在１２月末～２月初的任何时间里。
然而更为糟糕的是，常常在温和的气候条件下就出现这种极端低温，３６小时内温度可从０℃降至－３０℃，这种温度的剧烈变化对葡萄的伤害是非常严重的，因此在当地进行抗寒育种就显得尤为重要了。
１ 葡萄抗寒育种概况明尼苏达州的葡萄抗寒育种研究工作开始于２０世纪４０年代，其创始人爱尔蒙．史威盛（ＥｌｍｅｒＳｗｅｎｓｏｎ）被当地人们称为“育种之父”，目前当地种植的很多葡萄品种都是由他选育的，如“Ｓｔ．Ｐｅｐｉｎ”、“Ｓａｂｒｅｖｏｉｓ”、“Ｌａｃｒｏｓｓｅ”和“ Ｓｔ．ｃｒｏｉｘ”等等。
目前，主要由政府性质的科研机构在进行育种工作，主要还是采用杂交育种方法，多以河岸葡萄为亲本进行杂交。
河岸葡萄（Ｖｉｔｉｓ ｒｉｐａｒｉａ）是适应当地气候条件的葡萄种群之一，它广泛的分布在美国的中北部和加拿大。
明尼苏达州及其邻近地区的育种者以河岸葡萄为亲本进行杂交育种，选育了许多优良的酿造品种和鲜食品种。
目前，育种者们面临的主要困难是如何克服杂交种继承亲本的小果穗和高含酸量这两个特性。
２ 葡萄育种目标２．１ 选育优质的酿酒葡萄品种高质量的葡萄才能酿制出高质量的酒，进而获得高的收入，这就大大推动了优质酿酒葡萄品种的选育工作。
２．２ 选育抗寒性强的葡萄品种在明尼苏达州，如果种植的葡萄抗寒性不强，将花费大量的人工、物力在防寒上，这就大幅度的提高生产成本。
２．３ 选育抗病性强的葡萄品种葡萄的抗病性越强，使用农药的次数和用量就越少，就能降低生产成本。
３ 选育出的一些品种、优系的特性３．１ 贝达（Ｂｅｔａ）亲本为河岸葡萄（ｒｉｐａｒｉａ）×康可（Ｃｏｎｃｏｒｄ），１８８１年由路易斯．苏艾特（Ｌｏｕｉｓ Ｓｕｅｌｔｅｒ）杂交育成。
植物抗寒性研究进展
植物抗寒性研究进展摘要:综述了近年来植物在抗寒性研究方面的进展情况,并对该项研究的前景进行了展望｡关键词:抗寒性;植物;生理生化;CBFReserch Progress on tCold Resistance of PlantAbstract:This paper reviewed the progress of the study of cold resistance of plant in recent years,and had a brief prospect on this project.Key words:cold-resistance; plant; physiological and biochemical; CBF温度是影响植物生长发育的重要环境因子之一,严格地限制了植物的分布区域,影响其生物产量｡低温伤害是农业生产中经常发生的自然灾害,不仅限制农作物的地理分布,而且严重影响农作物的品质和产量,甚至造成农作物大面积死亡｡迄今为止,尚没有解决低温伤害的根本办法[1]｡只有对植物的低温伤害机理有了全面而又深刻的认识,才能更好地解决低温伤害问题｡植物抗寒机理的研究,是一个非常复杂的过程｡植物抗寒性研究,最初集中于生理生化方面,随着科技的进步,又逐步转向了更加深入的分子水平的研究｡1植物抗寒生理生化研究在最初的生理生化研究中,主要探索了寒害和冻害对细胞和组织造成损伤的机理､相应的生理生化变化､植体内某些生化物质与抗寒性的关系以及细胞结构成分(如细胞膜和质体)与抗寒性间的关系等｡1.1膜系统与植物的抗寒性植物膜系统与其抗寒性紧密相关｡从一定意义上讲,细胞的基本骨架是一个生物膜系统｡生物膜是植物细胞的物质和能量合成､分解及转运过程中必不可少的部分,它的结构､性质及成分的变化,都直接或间接影响细胞的物质及能量代谢[2]｡质膜首先接收外界刺激,然后通过一系列的反应,引起细胞发生一系列生理生化反应,并且质膜的组成成分与其抗寒性有密切关系｡Lyons提出的“膜脂相变”学说认为,当植物遭受低温伤害时,生物膜首先发生膜脂物相的变化,由刚开始的液晶相变为凝胶相,膜脂上的脂肪酸链也由无序排列变成了有序排列,膜的外形和厚度同时发生变化,继而膜上产生龟裂,导致膜的透性增大､膜结合酶的结构改变,从而导致细胞生理生化代谢的变化和功能的紊乱[3]｡沈漫等[1]的研究表明,绿豆细胞膜系存在2个相变温度:28℃､15℃,膜脂存在3个状态:液晶态､液晶和凝胶混合态和以凝胶占绝对优势数量的状态｡1.2细胞抗氧化系统与植物的抗寒性细胞抗氧化途径是细胞抗寒生理生化重要途径之一｡1968年,Mc Cord等[4]首次在牛血红细胞中发现了超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD),提出了氧中毒的O2-理论｡从此以后,生物氧自由基代谢及其生理作用受到广泛重视｡生物氧自由基是通过生物体自身代谢产生的一类自由基,主要指活性氧(Active oxygen species,AOS)｡活性氧是分子氧部分还原后,具有高度化学活性的一系列产物,包括超氧阴离子(Superoxide anion,O2·-)､过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)､羟自由基(Hydroxyl radical,·OH)和单线态氧(Singlet oxygen,1O2)等[5]｡由于AOS在生物体内的性质极为活泼,在正常情况下细胞内AOS的产生与清除处于一种动态的平衡状态｡一旦AOS清除系统受损,活性氧代谢失调,浓度超过正常水平时,积累过量,即对细胞形成氧化胁迫｡活性氧胁迫导致冷害的发生,已在“Fortunr”柑橘[6]和青椒[7]等植物中得到证实｡1.3细胞渗透调节物质与植物的抗寒性渗透调节(Osmotic adjustment)是植物适应逆境的一种主要方式｡干旱､高盐和低温等多种逆境,都会造成植物不同程度的脱水,直接或间接影响植物细胞内渗透势的变化,形成渗透胁迫｡参与渗透调节的物质大致可分为两类,一类是细胞内的各种无机离子,如Ca2+､Mg2+､K+､Cl-和NO3-等;一类是在细胞内的有机物质,如脯氨酸､甜菜碱和可溶性糖等｡其中可溶性蛋白､可溶性糖和脯氨酸是植物体内的几种重要渗透调节物质｡脯氨酸(Proline)是重要的抗寒保护性物质,其含量的增加有利于植物抗寒性的提高｡可溶性糖作为一个渗透调节因子,它的积累可以增加细胞的保水能力,调节细胞渗透势｡多数研究认为:低温锻炼或低温胁迫引起可溶性蛋白质的增加,可溶性蛋白质含量与抗寒性呈正相关｡1.4植物生长物质与植物的抗寒性植物生长物质(Plant growth substance)在植物逆境适应过程中起着重要的作用,特别是脱落酸(ABA)､赤霉素(GA)､多胺(Polyamine)等内源生长物质和PP333等人工合成的植物生长调节剂(Plant growth regulator)｡在ABA与植物抗寒性的关系研究中发现,在油菜､烟草､玉米､番茄､马铃薯和水稻等植物低温锻炼过程中,游离ABA含量明显增加[8]｡外源ABA和PP333处理,柑橘叶片内源ABA含量增加,GA含量降低,ABA/GA 增大,这可能是抗寒锻炼使柑橘抗寒力提高的内在机理[9]｡外施PP333能提高Murcott橘橙原生质体的抗寒性[10]｡在柚的越冬期喷施PP333,发现其抗寒性增强[11]｡2植物抗寒的分子机理研究随着分子生物学和生物技术的迅速发展,以及对模式植物抗寒机理研究的深入,人们对植物抗寒性的研究,逐渐由生理生化的层面,走向更微观的分子水平｡当外界温度降低时,植物感受低温信号,引起许多基因表达的变化｡Guy等[12]也提出冷锻炼能改变基因的表达｡近年来,利用包括基因芯片､SAGE(Serial analysis of gene expression)､蛋白组学在内的各种手段,已从拟南芥､油菜､苜蓿､菠菜､马铃薯､小麦､大麦等多种植物中鉴定出许多冷诱导基因[13],如拟南芥中的kin1､cor6.6/kin2､cor15a､cor47/rd17､cor78/rd29A/lti78和erd10,油菜中的Bn28和Bn115,小麦中的wcs120和wcs200等｡现在已经鉴定得到300多种胁迫诱导的基因｡其中很多基因,不止响应一种胁迫,而是响应多种胁迫,如10%干旱诱导的基因也被冷胁迫诱导｡从整体上划分,这些基因可以归属到两个大的反应途径,即ABA依赖的途径与非ABA依赖的途径｡下面将对两条胁迫途径及其相关基因进行详细论述｡2.1依赖ABA的低温应答途径脱落酸(Abscisic acid,ABA)主要在种子休眠､萌发､气孔关闭及干旱､低温､离子渗透等非生物胁迫应答中起重要调控作用｡同时,ABA信号转导途径和生物胁迫信号途径之间存在明显的重叠区和许多交叉点,在植物生物胁迫应答过程中也起着十分重要的调控作用｡植物激素ABA的信号转导极其复杂,拟南芥中受ABA调控的基因超过1 300个[14]｡此外,ABA还在转录后水平上调控某些蛋白质的活性,这种作用包括水解蛋白以及通过RNA结合蛋白调控特异mRNA的翻译等｡拟南芥和水稻在ABA和各种非生物逆境胁迫处理之后有5%~p 2.1.1AREB/ABF-ABRE途径ABA依赖型,其表达依赖于内源ABA的积累或外源ABA的处理｡很多ABA诱导的基因启动子上含有一个保守的顺式作用元件,叫做ABRE(ABA-responsive element;PyACGTGGC),首先在小麦的Em基因[16]及水稻的RAB16基因[17]中分离得到｡这和很多胁迫诱导基因所含有的保守元件G-box(CACGTGGC)很相似｡目前,ABRE已被发现存在于很多ABA应答的COR基因中,如拟南芥COR15A 及RD29A基因｡但是光有一份ABRE对于ABA应答的转录还是不够的,还需要一份“耦合元件”(Coupling element,CE)或另一份ABRE协同作用｡如大麦中HV A1及HV A22基因需要CE1及CE3[18],拟南芥中的RD29B则含有两份ABRE[19]｡与ABRE结合的转录因子是一类碱性亮氨酸拉链(Basic leucine zipper,bZIP)类转录因子,被称为ABRE结合蛋白(ABRE-binding proteins,ABEB)或ABRE结合因子(ABRE-binding factors,ABF)｡在拟南芥中发现14个AREB亚家族同源bZIP类转录因子,它们都含有3个N端(C1､C2､C3)和1个C端(C4)的保守结构域｡大多数AREB亚家族蛋白都在植物组织或种子中参与ABA应答的信号转导途径｡如拟南芥的ABEB1/ABF2､AREB2/ABF4､ABF3在植物组织中而不在种子中表达,而ABI5及EEL在种子成熟和/或萌发时表达｡过量表达ABF3及AREB2/ABF4导致一些下游ABA应答基因的表达,如LEA 基因(RD29B,rab18)､细胞周期调节基因(ICK1)､蛋白磷酸化酶2C基因(ABI1,ABI2)等,说明AREB/ABF在植物中参与ABA及胁迫应答｡而ABEB1/ABF2则是葡萄糖信号途径的一个必须的组成成分,它过量表达也会增加植物抗逆性[20]｡最近的研究表明,拟南芥SnRK2.2/SRK2D和SnRK2.3/SRK2I蛋白激酶可以促使AREB/ABF磷酸化,从而激活其下游ABA诱导基因的表达[21]｡2.1.2依赖ABA的其他途径在ABA依赖的表达途径中,并不是所有的胁迫诱导基因都含有ABRE类似元件,如RD22就不存在ABRE｡除了前面所述的途径,还存在ABA依赖但不直接作用的途径｡在RD22的启动子上有两个重要的顺式作用元件:MYC结合位点和MYB结合位点｡ABA并不直接诱导RD22的表达,而是需要合成新的蛋白质(MYC及MYB类转录因子),来识别这两个位点,拟南芥中是AtMYC2(rd22BP1)和AtMYB2｡这两个转录因子在内源ABA积累后才开始表达｡2.2非ABA依赖的低温应答途径非ABA依赖的低温应答途径,是另外一条非常重要的胁迫反应途径｡其中又可分为以下几条途径:2.2.1CBF途径在很多抗逆境相关基因的启动子上,存在CRT/DRE(C-Repeat/Drought responsive element)元件,特异识别CRT/DRE元件的转录因子叫做CBF/DREB1(C-Repeat Binding Factor/DRE Binding protein 1)､DREB2｡CBF/DREB1的表达受低温诱导而不受脱水､高盐胁迫诱导｡DREB2A和DREB2B则被脱水､高盐胁迫诱导而不被冷诱导｡CBF4/DREB1D被渗透胁迫诱导｡DDF1/DREB1F和DDF2/DREB1E被高盐胁迫诱导｡除了在拟南芥中,在其他物种中也发现了很多CBF同源的基因｡如油菜､大麦､小麦､番茄､水稻､黑麦和柑橘等｡大多数CBF同源基因也是由低温诱导,而且随着CBF的积累,相应的下游基因也会积累[22]｡研究显示,有100多个基因属于CBF调节元(CBF Regulon)的成员｡这些CBF调节元基因编码多种功能蛋白､转录因子(如C2H2锌指类､AP2/ERF类转录因子)､信号转导途径的成分(如转录阻遏物STZ)､生物合成蛋白(如渗透保护剂的合成蛋白)､抗冻保护蛋白(Cryoprotectant protein,如COR15a)及其他胁迫相关的蛋白(如糖运输蛋白､去饱和酶)｡有些CBF调节元基因已研究得比较清楚,如COR15a,调节脯氨酸水平的酶P5CS2,肌醇半乳糖苷合成酶(棉子糖合成过程的一个关键酶)等,它们对植物抗寒性的提高有显著作用｡总之,CBF/DREB1可以调节很多胁迫诱导的基因表达,在植物冷应答途径中起了重要的作用｡2.2.2参与冷驯化的非CBF冷调节途径现在普遍认为,CBF冷应答途径在植物低温逆境中起着重要的作用｡除CBF途径之外,还有其他的途径参与低温应答,现有证据也表明确实存在这些途径｡如eskimo1突变体,不需要低温锻炼即能组成型地提高植物的抗寒能力,且在此过程中,没有涉及COR基因的表达[23]｡虽然大多数响应低温上调的基因都被CBF调节,但也存在一些不受CBF调节的基因存在｡Zhu 等[24]鉴定了两个组成型表达的基因HOS9和HOS10,HOS9编码一个推测的homeodomain转录因子,而HOS10则编码一个推测的R2R3类MYB转录因子｡HOS9和HOS10是一些冷应答基因的负调控者,它们对植物抗寒起着一定的作用,但是这些基因都不属于CBF调节元｡2.2.3ICE1调节的CBF途径Chinnusamy等[25]利用PCBF3: LUC生物荧光检测技术,鉴定得到一个CBF的上游转录因子,并命名为:ICE1(Inducer of CBF expression 1),这是目前知道的惟一直接作用在CBF启动子上的转录因子｡组成型超表达ICE1,可增强CBFs及COR基因的表达,并增强转基因拟南芥的抗冻性[26]｡ICE1是组成型表达并定位在核内,但是激活CBF表达需要冷处理,这说明ICE1在冷诱导下的修饰才具有活性｡ICE1编码一个MYC类碱性螺旋-环-螺旋(Basic helix-loop-helix,bHLH)转录因子,可结合在CBF3启动子上MYC识别位点,从而激活低温胁迫下CBF3的表达｡正常的环境条件下,ICE处于一种不活动状态｡但植株经受低温后,就会激活一条信号转导途径,导致ICE或相关蛋白的修饰,从而使ICE能诱导CBF基因的表达｡虽然正常环境下,ICE1不能诱导CBF的表达,但可能存在与MYC类似的转录因子来激活它们｡在拟南芥ice1突变体中,发现大量的冷诱导基因不被诱导,或者诱导量不到野生型的50%,且这些基因中有32个编码转录因子,说明ICE1是一个控制很多冷应答的依赖CBF或非依赖CBF的基因表达的“主开关”(Master switches)[26]｡2.2.4其他调节CBF表达的途径CBF基因家族拥有众多的家族内基因,这些基因具有一定的自我调控功能,从而使表达量发生改变｡如CBF2可以作为CBF1及CBF3的负调节因子[27],而CBF3也可负调控CBF2[25]｡另外,其他一些蛋白也参与了CBF的冷诱导调控｡如ZAT12可以负反馈调控CBF[28]｡另外,研究还发现,有些基础代谢途径的成分,也参与了CBF途径｡如los1突变体中,蛋白质合成不能进行,从而使CBF基因超诱导表达,但不诱导COR基因的表达[29],说明CBF蛋白对其本身的表达具有反馈抑制作用;HOS1参与经26S蛋白酶体(Proteasome)的特异蛋白质的降解[30],负调控CBF的表达[31],因此推测它可能通过降解CBF的正调节因子,如ICE1,来实现调控的功能｡LOS4基因的一个突变体los4-1会降低CBF1-3及其下游靶基因的表达[32],而另外一个突变体los4-2的功能却刚好相反,会增强CBF及其靶基因的表达[33]｡3展望抗寒性研究是植物抗逆研究的热点之一｡近年来,关于抗寒机理的研究不断深化,并且与抗寒相关的应用性研究也有所加强,如果树等的抗寒育种及不同区域的栽植试验等｡我们认为,今后的抗寒性研究,可从以下几个方面展开:①改进研究方法｡逐步探索利用新发明的功能更多､精度和可靠程度更高的实验仪器和更加完善的实验方法,进行抗寒性的研究,有望得到突破性的结果;②加深分子机理研究｡随着分子生物学理论和生物技术的进步,更广泛的开展基因､蛋白质等方面的研究成为可能,加强分子机理的研究,将会更加快捷､高效的揭示植物的抗寒性机理｡参考文献:[1] 沈漫,王明庥,黄敏仁.植物抗寒机理研究进展[J].植物学通报,1997,14(2):1-8.[2] 简令成.生物膜与植物寒害和抗寒性的关系[J].植物学通报,1983(1):17-23.[3] L YONS J M.Chilling injury in plants[J].Ann Rev Plant Physiol,1973,24:445-466.[4] MC CORD J M,FRIDOVICH I.Superoxide dismutase: an enzymatic function for erythrocuprein[J]. 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4种耐阴植物在低温胁迫下的生理响应及耐寒性评价
1 试验设计
全 生 育 期 每 亩 施 纯 N 20 kg， 肥 料 运 筹 N∶P2O5∶ K2O＝1.0∶0.5∶1.0，氮肥运 筹,即基肥：腊 肥 ：薹 肥 之 比 ， 设 5 个处理①5∶2∶3、处 理②5∶1∶4、处 理③6∶1∶3、处 理 ④5∶0∶5、处理⑤6∶0∶4，小 区 面 积 20～30 m2，随 机 区 组 排列，重复 3 次。
植物的耐寒性很难用单一的生理指标来说明， 只有综合所有的生理指标才能真正说明植物的耐寒 性。 由表 1 可知，运用模糊隶属函数法，选择与 4 种 耐阴植物耐寒性关系密切的生理生化指标， 综合评 价其耐寒性，结果表明耐寒性最强的是红豆杉，枇杷
荚蒾次之，耐寒性最弱的是八角金盘。
3 小结
在本试验中， 采用人工低温试验研究 4 种耐阴 植物对低温的生理响应，并运用隶属函数综合评价， 4 个耐阴植物耐寒性从强到弱排序为红豆杉＞枇杷荚 蒾＞狭叶十大功劳＞八角金盘。
表 1 4 种耐阴植物耐寒性综合评价
MDA
0.168 6 0.105 4 0.000 0 0.028 1
脯氨酸 含量
0.170 1 0.140 7 0.000 0 0.011 2
可溶性 糖含量 0.178 1 0.140 0 0.057 8 0.000 0
蛋白质 含量
0.110 9 0.139 5 0.000 0 0.133 9
耐阴植物是指在光照条件好的地方生长好，但 能耐受适当的荫蔽； 或者在生育期间需要较轻度遮 阳的植物。 随着城市的发展，立体绿化的快速发展， 充分发挥单位面积的绿化效果， 耐阴植物的发展越 来越受到绿化管理者的重视， 为筛选出适合本地发 展的耐阴植物， 我们对 4 种耐阴植物进行低温胁迫 试验，研究不同低温对 4 种耐阴植物的生理响应，并 进行耐寒性综合分析， 筛选出 4 种耐阴植物的耐寒 性强弱， 为耐阴植物在本地园林绿化中的应用提供 技术支持。
植物的抗寒性与冷冻保护机制
水分管理
控制土壤水分，避免过 度灌溉导致植物体内水 分过多而降低抗寒性。
覆盖保护
在寒冷季节前对植物进 行覆盖保护，减少热量
散失和水分蒸发。
锻炼植物
通过逐渐降低温度等方 法锻炼植物，提高其耐
寒能力。
生物技术在提高植物抗寒性中应用
蛋白质组学技术
研究植物在低温胁迫下的蛋白质表达变化，寻找 与抗寒性相关的关键蛋白质。
农作物抗寒育种策略
选育耐寒品种
通过人工选择和杂交育种等 方法，选育出具有更强耐寒 性的农作物品种，提高农作 物的抗寒能力。
基因工程技术
利用基因工程技术导入抗寒 相关基因，培育出具有优良 抗寒性的转基因农作物新品 种。
诱变育种
利用物理或化学诱变剂处理 农作物种子，诱发基因突变 ，从中筛选出具有优良抗寒 性的突变体作为育种材料。
未来研究方向和挑战
未来研究应关注植物抗寒性的分子机制，揭示抗寒基因的表达调控网络。
加强植物抗寒性与其他抗逆性（如抗旱性、耐盐性）之间的关联研究，培育多抗性 植物品种。
面临的主要挑战包括：气候变化的不确定性、植物抗寒性机理的复杂性以及实验条 件的局限性等。
2023
PART 06
提高植物抗寒性途径和方 法
一年生和多年生植物比较
1 2 3
生长周期
一年生植物完成一个生长周期后便会死亡，而多 年生植物则能够存活多年，因此它们在抗寒性方 面存在差异。
抗寒策略
一年生植物主要通过种子休眠来度过寒冷季节， 而多年生植物则通过调节自身生理功能和形态结 构来适应低温环境。
遗传特性
多年生植物在遗传上具有更强的抗寒性，因为它 们需要长期适应各种环境变化，包括极端低温天 气。
植物抗寒指标的种类及测试原理
旋 标 记 Ｅ Ｒ波 谱 法 测 定 。 Ｓ 与植 物抗 寒 性呈 正 相关 。
１ ３ 膜 脂 过 氧 化 指 标 ．
法 测定 。Ｈ 在 Ｃ Ｔ 的作 用 下 ， 出 ： Ａ 放 ， 放 （ 量 与 其 ］ ？
（ Ｔ 的活性 成正 比， 出的 可 用氧 电极 定量测 定 。 Ａ 放 与植 物 抗 寒 性 呈 正 相 关 。 １ ２ ３ 过 氧 化 物 酶 Ｐ ）活性 ．． 过氧化物酶广泛存在于植物体 中． 呼吸作 用、 与 光
织 受 害 程 度 呈 正 相 关 。 为 了 消 除 实 验 中 多 种 误差 的
影 响便 于各 研 究结 果 之 间 的 相互 比较 ， 用 相 对 值 采
表 示 。用 相 对 电 导 率 作 为 细 胞 膜 透 性 的 重 要 指 标 ， 现 已被 多 数 实 验 证 实 ， 将 由 相 对 电 导 率 值 用 Ｌ — 并 ｏ ｇｓ ｃ 程 拟 合 的 半 致 死 温 度 作 为 评 价 抗 寒 性 的 主 ｉｉ方 ｔ
Ｈ 和 （ ０ ）。其 活 性 大 小 可 用 被 分 解 ｌ。 的 量 来 表 ＿Ｏ ｛
示 ． 可 用分 解 产 生 的 Ｏ 也 城 来 丧 示 。 。 。
一
定量的 （ 经过氧化后 ． 剩余的
可用碘量
并 制 成 甲酯 后 ， 可进 行 气 相 色谱 分 析 】 即 。也 可 用 自
与 植 物抗 寒 性 呈 负 相 关 。
１ ２ 维 持 膜 稳 定 指 标 ．
植 物 遭 受 低 温 胁 迫 的 主 要 特 征 是 活 性 氧 代 谢 的 失 调 。细 胞 内 活 性 氧 的 大 量 积 累 而 使 细 胞 受 到 了 氧 胁 迫 ， 细 胞 内 活性 氧 的产 生 与 清 除平 衡 遭 到 破 坏 ， 而 使 从
南京地区5个常绿阔叶树种的抗寒性评价
由于南京地区气候条件特殊，集中位于中国东部，也在华中诸省的北
季风中，因此当季节变化的时候，抗寒性尤为重要。
因此，在本文中，我们就南京地区5种常绿阔叶树的抗寒性进行评价，了解它们与其余
特征的综合状况，以便更好地了解其特征抗寒性，并为选择恰当的植
物服务。
首先，南京地区常绿阔叶树5种抗寒性状况如下：洋桂木，能够耐受
较低的温度，它的树干和枝叶的抗寒力较强；红碗榆，它能耐受低温，但其单株的抗寒能力较差；榉树，其耐寒能力一般，但它的树干和枝
叶的抗寒力强；樱桃树，其耐寒能力一般，但它的树干的抗寒力较强；水杉，它具有较高的耐寒能力，能够耐受较低的温度。
其次，这5种常绿阔叶树在抗寒性方面，在不同季节有着不同的表现，在夏季，由于高温和丰富的阳光照射，它们的抗寒力较低；而在冬季，随着天气寒冷，它们的抗寒力有所提升，尤其是水杉，其耐寒能力最高，能够耐受更低的温度。
最后，在抗寒性整体评价上，洋桂木和水杉抗寒能力最强，红碗榆的
抗寒能力最弱，榉树、樱桃树的抗寒能力较差，适用于南京地区较温
和的夏区气候。
另外，洋桂木和水杉等也适用于北季风地区，其耐寒
能力较强，可以有效抵抗季节变化时带来的低温天气。
综上所述，在南京地区，5种常绿阔叶树种抗寒性的评价结果表明：洋桂木具有较强的抗寒能力，适合华中地区；水杉耐寒能力最高，适用
于南京地区较低的温度区；红碗榆抗寒能力较低，榉树和樱桃树的抗
寒能力一般，且均适用于南京地区温和的夏季气候。
植物的抗寒性ppt
（P539）
1. 胞外结冰：温度下降 时，细胞间隙和细胞壁 附近的水凝结成冰。
2. 胞内结冰：温度迅速下降， 除了细胞间结冰外，细胞内 的水分也冻结
冻害的形式：
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（二）冻害的机理
1.结冰危害
冰晶的机械损伤：随着低温的持续，胞间的冰晶体积不断增大， 当冰晶体积大于胞间空间，会使细胞变形，将细胞壁和质膜挤 破。
（P539-540）
胞间结冰的危害
使原生质脱水： 胞间结冰使 细胞间隙的蒸汽压和水势降 低，细胞内的蒸汽压和水势 较高，产生的蒸汽压和水势 差使胞内的水分外溢，使原 生质发生不可逆的变性。
融冻的危害：温度骤然回升，冰晶迅速融化，细胞壁吸水恢复原状而原 生质吸水较慢，使质膜在融冻过程中撕裂损伤。
（P539）
（P542）
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3 个措施
（P542）
3.农业措施： 及时播种 实行合理施肥 早春育苗 寒流前进行防护措施
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有利于糖的积累
地下根茎等,进入休眠状态
低温诱导蛋白 可降低冰点，
增强抗冻性
抗 （P541-542） 寒 锻
呼吸减弱
激素变化
低温诱导蛋白形成
炼 植
A
C
E
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ物 的
B
D
F
适
应 植株含水量下降 性
生长缓慢
保护物质增多
变
:
化 自由水减少,束缚水
相对增多
冬季生长十分缓慢，甚 至停止生长，进入休眠
状态
糖浓增高，细胞液浓度增高，冰点降低可 减轻细胞的脱水。如糖、脯氨酸、甜菜碱 积累。一方面降低冰点，另一方面保护大
植物的抗性(低温、高温)评价测定实验方法
植物的抗性（低温、高温）评价测定实验方法（张平贤收集）实验一植物体内游离脯氨酸含量的测定一、目的在逆境条件下（旱、热、冷、冻），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，抗旱性强的品种积累的脯氨酸多。
因此测定脯氨酸含量可以作为抗旱育种的生理指标。
另外，由于脯氨酸亲水性极强，能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程，因而能降低冰点，有防止细胞脱水的作用。
在低温条件下，植物组织中脯氨酸增加，可提高植物的抗寒性，因此，亦可作为抗寒育种的生理指标。
二、原理磺基水杨酸对脯氨酸有特定反应，当用磺基水杨酸提取植物样品时，脯氨酸便游离于磺基水杨酸溶液中。
然后用酸性茚三酮加热处理后，茚三酮与脯氨酸反应，生成稳定的红色化合物，再用甲苯处理，则色素全部转移至甲苯中，色素的深浅即表示脯氨酸含量的高低。
在520nm波长下测定吸光度，即可从标准曲线上查出脯氨酸的含量。
三、材料、仪器及试剂1. 材料：植物叶片。
2. 仪器：分光光度计；电子分析天平；离心机；小烧杯；普通试管；移液管；注射器；恒温水浴锅；漏斗；漏斗架；滤纸；剪刀；洗耳球。
3 .试剂及配制：2.5﹪酸性茚三酮溶液配制：将1.25g茚三酮溶于30ml冰醋酸和20ml 6mol·L －1磷酸中，搅拌加热（70℃）溶解，贮于4℃冰箱中,2-3日有效。
3％磺基水杨酸配配制：3g磺基水杨酸加蒸馏水溶解后定容至100ml。
10μg·ml-1脯氨酸标准母液配制：精确称取20mg脯氨酸，倒入小烧杯内，用少量蒸馏水溶解，再倒入200ml容量瓶中，加蒸馏水定容至刻度（为100μg·ml －1脯氨酸母液），再吸取该溶液10ml, 加蒸馏水稀释定容至100ml, 即为10μg·ml-1脯氨酸标准液。
100μg·ml－1脯氨酸母液:称10mg脯氨酸溶于少量的乙醇中，用蒸馏水定容至100ml冰醋酸；甲苯。
四、实验步骤1、脯氨酸标准曲线的制作1.1取6支试管，编号，按下表配制每管含量为0～12μg的脯氨酸标准液。
植物抗逆性检测方法及流程
植物抗逆性检测方法及流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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抗冻诱导因子CBF基因及其在木本植物的抗寒应用
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ｆ６ Ｃ ｎＡ Ｘ， ｉ Ｘ Ｚ，ｈ ．ｔ １Ｄ ｔｃｏ ｆ ｈ ｉｅ ｏｄ ｎｍ ． ２ ］ ａ Ｌｕ Ｚ ｕＳ Ｆ ｅ ａ． ｅ ｔ ｎｏ ｔｅｐｎｗ ｏ ｅ ａ ｅｉ
ｒｄ Ｂｕ ｓ ｐ ｅｅ ｃ ｕ ｙ ｏ ｈ ｌ ｓ ｓｎ ｅ ｌｔ ｏｙ ｒｓ ｈ ｉ ｏ ｅ， ｒａ ｈ ｌｎ ｈ ． ｌｐ ｉ ，ｕ ｉ ｇ ａ ｒ ａ—ｉ ｐ ｌｍｅ ａ ｅ ｃ ａ ｎ ￣ｘ ｕ ｍｅ
ｃ ｕ ｐ ． ｕ ｉｇａｈ ｔｒｌｇ ｕ ｎ 一２ＤＮＡ Ｐｏ ｅｆｏ Ｃｅｎ ｒ ａ ｄ－ ｈ ｓｓ ｐ ） ｓｎ ｅｅｏｏｏ ｓｕ ｃ２ ｒｂ ｍ ａ ｏｈ ｂ ｉ ｒ
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ｍｏ ｇｇ ｏｒｐ ｉａ ｓｌｔｓｏ ｕｓｐ ｅｅｃ ｕ ｐ （ｐｎ ｗｏ ｄｎ ｍａ ｎ ｅ ｇａ ｈｃ ｌｉｏａｅ ｆＢ ｒａ ｈ ｌｎ ｈ ｓｓｐ． ｉｅ ｏ ｅ －
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第二章植物寒害及抗寒生理讲义
图 7 低温锻炼时光合、生长与 贮藏物的变化
人们还发现，人工 向植物渗入可溶性 糖，也可提高植物 的抗冻能力。 但是，植物进行抗 冻锻炼的本领，是 受其原有习性所决 定的，不能无限地 提高。 水稻无论如何锻炼 也不可能象冬小麦 那样抗冻。
2.化学调控
一些植物生长物质可以用来提高植物的抗冻性。 比如用生长延缓剂 Amo1618 与 B9 处理，可提高槭树 的抗冻力。 用矮壮素与其它生长延缓剂来提高小麦抗冻性已开 始应用于实际。 脱落酸可提高植物的抗冻性已得到比较肯定的证明， 如20μg·L-1脱落酸即可保护苹果苗不受冻害； 细胞分裂素对许多作物，如玉米、梨树、甘蓝、菠 菜等都有增强其抗冻性的作用。 用化学药物控制生长和抵抗逆境(包括冻害)已成为 现代农业的一个重要手段。
(2)冰晶体对细胞的机械损伤。
由于冰晶体的逐渐膨大，它对细胞造成的机械压力
会使细胞变形，甚至可能将细胞壁和质膜挤碎，使
原生质暴露于胞外而受冻害，同时细胞亚微结构遭
受破坏，区域化被打破，酶活动无秩序，影响代谢
的正常进行。
(3)解冻过快对细胞的损伤。
结冰的植物遇气温缓慢回升，对细胞的影响不
会太大。
若遇温度骤然回升，冰晶迅速融化，细胞壁易 于恢复原状，而原生质尚来不及吸水膨胀，有 可能被撕裂损伤。
及桃、杏、梨、苹果等温带植物。
5、非常抗寒植物
这类植物的膜脂相变温度更低，膜结构的低温稳定性 很高。在抗寒锻炼中，
1)积累糖、氨基酸和可溶性蛋白质，以及膜蛋白和膜
磷脂，还能增加酶的还原能力，防止膜脂的过氧化反 应，避免膜半透性的丧失。
2)还能增加脂膜的量，使膜的变成弯曲的波浪状，
具备很高的抗冰冻脱水性能。
植物抗寒性鉴定与测试方法研究进展
植物抗寒性鉴定与测试方法研究进展徐呈祥【摘要】抗寒性鉴定与测试方法是植物抗寒生理研究中的重要内容.迄今,对木本植物抗寒生理的研究大多属于抗寒性鉴定与利用,少部分为抗寒性测试方法研究,关于抗寒机理研究的文献相对较少.目前,鉴定植物抗寒性的方法主要有露地栽培鉴评法、寒冻灾害调查法、人工模拟寒冻天气法以及建立数学模型预测法.国内外测试植物抗寒性的方法目前已形成特色,主要方法有生长状况测试法、冻害指数调查法、电解质渗出率法、生物电阻抗图谱法等.基于基因组学、代谢组学、蛋白质组学技术的植物抗寒性鉴定与测试方法,应是植物抗寒生理研究的新方向.综合应用抗寒性鉴定与测试的方法,应是今后植物抗寒生理研究与应用中的重要注意事项.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2014(041)016【总页数】5页(P50-54)【关键词】植物;抗寒性;鉴定方法;测试方法【作者】徐呈祥【作者单位】肇庆学院生命科学学院,广东肇庆526061【正文语种】中文【中图分类】S184;Q945.79准确、可靠的植物抗寒性鉴定与测试方法是研究植物低温伤害、抗寒机理和优良抗寒种质选育与创新所必不可少的[1]。
但是，选择何种方法研究、评价、鉴定植物抗寒性，则受到植物种类、器官、组织类型以及植株生理状况、研究目的、仪器设备条件等多方面的限制。
在这点上，对植物抗寒性的研究与植物对干旱、涝渍、盐碱、重金属离子、紫外线辐射、微生物侵染等生物、非生物胁迫的研究有较明显区别。
同时，研究者们还普遍认为，分别研究、评价植物不同器官、组织类型的抗寒性很重要，因为它们之间的抗寒性存在显著差异，而这对木本植物特别重要。
较之于草本植物，木本植物普遍株形高大、体积很大，研究测试方法明显有其特点。
迄今，国内外关于植物抗寒性鉴定与测试方法已有很多探索，取得了一定进展，积累了不少经验，在方法论上逐渐形成了本方向的研究特色，但距离成熟、完备尚有很多探索性工作[2]。
为此，总结植物抗寒性鉴定与测试方法方面的成果和进展很有意义。
植物抗寒性鉴定
植物抗寒性鉴定我国植物种类繁多，分布区域广，在晚秋和早春时期发生的冻害和冷害两种低温危害，常常给越冬作物和果木造成严重伤害。
冻害由0℃以下低温造成，冷害由0℃以上低温引起，冷害对植物的伤害程度，除取决于低温外，还取决于低温维持时间的长短。
植物抗寒性的强弱决定其生长季节，因此蔬菜作物利用抗寒品种，可以将露地栽培提前，提早供应市场；而选育抗寒性强的果树品种，不仅是寒带果树育种者的主攻方向，而且也是温带甚至热带果树育种者重要育种目标之一。
本实验重点学习实验室间接鉴定果树抗寒性的方法和步骤。
一、试材及用具1．试材及处理：植物枝条或花朵，将采回的枝条剪成40cm左右的长度，用自来水冲洗数遍（洗掉泥土、灰尘、虫卵），再用蒸馏水冲洗三次，然后用吸水纸吸干水分，最后将枝条末端进行蜡封。
将每个品种蜡封后的枝条分成相等的6份，其中一份作为对照，其余每份作为一个低温处理，放于冰箱中（0℃～4℃）保存备用。
每次处理时，各取参试品种的一份枝条放于超低温冰箱或程控冰箱内进行低温处理，处理温度梯度为：CK（0℃），-20℃，-25℃，-30℃，-35℃，-40℃。
降温速度为4℃/h，达到目的处理温度后维持12h，然后逐步升温，升温速度亦为4℃/h。
花朵的处理温度梯度为：CK（0℃），-1℃，-3℃，-5℃，-6℃，-7℃，-8℃。
2．仪器烘箱，发芽箱，培养皿，标牌，电导仪，具塞刻度试管（20ml），恒温水浴锅，温度计，玻璃棒，天平，研钵，石英砂，高速台式离心机，分光光度计，微量进样器，荧光灯（4000lx），容量瓶（250ml、25ml），聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳槽，刻度吸管（10ml、5ml），离心管等。
二、内容说明植物的抗寒性鉴定可分为田间鉴定和实验室间接鉴定两种方法。
1．田间鉴定田间自然鉴定就是在冻害发生期（早春及晚秋）对受冻的田间植株一定器官、组织以一定的标准进行评价、比较，然后根据冻害情况评价抗寒性。
陈学森等（2001）对山东省春季“倒春寒”发生后，受害的核果类果树的花器官的抗寒性进行了调查，选出了当地花期抗寒性较强的红荷包、红丰等杏品种，证明种间的抗寒力大小顺序是：桃﹥杏﹥李﹥大樱桃。
葡萄抗寒生理研究方法
葡萄抗寒生理研究方法
葡萄抗寒生理研究方法有多种，以下介绍几种常见的方法：
1. 低温处理：将葡萄植株置于低温环境下，观察其抗寒表现，并记录相关数据，如冻害程度、低温阈值等。
该方法简单易行，但结果会受到环境因素和植株生长状况的影响。
2. 酶活性测定：通过测定葡萄植株体内抗氧化酶的活性，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）等，了解其抗寒能力。
酶活性越高，表明
植株的抗寒能力越强。
该方法具有较好的灵敏度和特异性，但操作较为复杂。
3. 生理生化指标测定：通过测定葡萄植株体内的生理生化指标，如可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸等，了解其在低温下的代谢状况，从而评估其抗寒能力。
这些指标的变化可以反映植株的抗寒适应机制。
该方法操作相对简单，结果具有一定的参考价值。
4. 分子生物学方法：利用分子生物学技术，如基因克隆、表达分析等，研究葡萄植株在低温下的基因表达变化，从而了解其抗寒机制。
该方法具有较高的灵敏度和特异性，但需要相应的分子生物学技术支撑。
总之，葡萄抗寒生理研究方法多种多样，可以根据实际需求选择合适的方法。
同时，在进行抗寒生理研究时，还需要注意控制实验条件和操作程序，以确保结果的准确性和可靠性。
林木育种中树木抗寒性的提升策略考核试卷
2.低温处理可以提高树木的抗寒性。（）
3.抗寒性强的树木在任何环境下都不会受到冻害。（）
4.选择育种是提高树木抗寒性的最快方法。（）
5.在树木抗寒性育种中，抗寒系数越高，说明树木的抗寒性越强。（√）
6.诱变育种不能用于提高树木的抗寒性。（）
7.增加施肥量一定能提高树木的抗寒性。（）
A.温度
B.湿度
C.光照
D.风速
8.以下哪些树木品种通常具有较好的抗寒性？（）
A.松树
B.桦树
C.樱桃树
D.橄榄树
9.哪些生物技术可以应用于树木抗寒性育种？（）
A.分子标记
B.基因克隆
C.转基因技术
D.细胞培养
10.以下哪些做法可能会降低树木的抗寒性？（）
A.过度施肥
B.过度修剪
C.过早移植
D.种植在低洼地带
11.以下哪些因素会影响树木抗寒性育种的效果？（）
A.杂交组合的选择
B.种子采集的时间
C.育种方法的选择
D.栽培技术的应用
12.以下哪些树木品种在抗寒性育种中可能需要特别关注？（）
A.经济林树种
B.观赏林树种
C.生态林树种
D.短周期工业用材林树种
13.以下哪些方法可以帮助树木抵御寒冷？（）
A.采用抗寒砧木
5.下列哪种树木抗寒性较强？（）
A.杨树
B.柳树
C.桦树
D.樟树
6.提高树木抗寒性的生理途径不包括（）
A.增加细胞液浓度
B.降低细胞呼吸
C.增加光合作用
D.提高抗氧化酶活性
7.下列哪种物质在树木抗寒性中具有重要作用？（）
A.蛋白质
测定植物抗寒性的方法
我国植物种类繁多，分布区域广，在晚秋和早春时期发生的冻害和冷害两种低温危害，常常给越冬作物和果木造成严重伤害。
冻害由0℃以下低温造成，冷害由0℃以上低温引起，冷害对植物的伤害程度，除取决于低温外，还取决于低温维持时间的长短。
植物抗寒性的强弱决定其生长季节，因此蔬菜作物利用抗寒品种，可以将露地栽培提前，提早供应市场；而选育抗寒性强的果树品种，不仅是寒带果树育种者的主攻方向，而且也是温带甚至热带果树育种者重要育种目标之一。
本实验重点学习实验室间接鉴定果树抗寒性的方法和步骤。
一、试材及用具1．试材及处理：植物枝条或花朵，将采回的枝条剪成40cm左右的长度，用自来水冲洗数遍（洗掉泥土、灰尘、虫卵），再用蒸馏水冲洗三次，然后用吸水纸吸干水分，最后将枝条末端进行蜡封。
将每个品种蜡封后的枝条分成相等的6份，其中一份作为对照，其余每份作为一个低温处理，放于冰箱中（0℃～4℃）保存备用。
每次处理时，各取参试品种的一份枝条放于超低温冰箱或程控冰箱内进行低温处理，处理温度梯度为：CK（0℃），-20℃，-25℃，-30℃，-35℃，-40℃。
降温速度为4℃/h，达到目的处理温度后维持12h，然后逐步升温，升温速度亦为4℃/h。
花朵的处理温度梯度为：CK（0℃），-1℃，-3℃，-5℃，-6℃，-7℃，-8℃。
2．仪器烘箱，发芽箱，培养皿，标牌，电导仪，具塞刻度试管（20ml），恒温水浴锅，温度计，玻璃棒，天平，研钵，石英砂，高速台式离心机，分光光度计，微量进样器，荧光灯（4000lx），容量瓶（250ml、25ml），聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳槽，刻度吸管（10ml、5ml），离心管等。
二、内容说明植物的抗寒性鉴定可分为田间鉴定和实验室间接鉴定两种方法。
1．田间鉴定田间自然鉴定就是在冻害发生期（早春及晚秋）对受冻的田间植株一定器官、组织以一定的标准进行评价、比较，然后根据冻害情况评价抗寒性。
陈学森等（2001）对山东省春季“倒春寒”发生后，受害的核果类果树的花器官的抗寒性进行了调查，选出了当地花期抗寒性较强的红荷包、红丰等杏品种，证明种间的抗寒力大小顺序是：桃﹥杏﹥李﹥大樱桃。
5种常绿阔叶植物在北京越冬的抗寒性研究
5种常绿阔叶植物在北京越冬的抗寒性研究张敏;王明梅;王晨阳;王意敏;刘忠华【摘要】秋冬季自然降温过程中,以5种常绿阔叶植物为试验材料,通过测定不同月份中各植物叶片的相对电导率及低温半致死温度(LT50),确定抗寒性评价最佳时期;利用主成分分析、隶属函数法对抗寒性评价最佳时期各植物叶片LT50、可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸含量及过氧化物酶活性进行抗寒指标综合评价,评定植物抗寒能力,以期对常绿阔叶植物的选择推广提供理论依据.结果表明,6个月中,5种常绿阔叶植物叶片相对电导率均呈“S”型上升,遵循Logistic的变化规律;LT50随自然温度的变化呈先降后升的趋势,其中,黄杨的LT50为-33.210 3～-13.302 3℃,抗寒能力最强,其他4种植物LT50为-24.2683～-6.443 1℃;不同月份中各植物LT50排序不同,选择抗寒能力最强且自然温度最低的2月(1月21日-2月21日)为抗寒性评价最佳时期;综合评定2月温度统计区间内各常绿阔叶植物抗寒性依次为:黄杨＞冬青卫矛＞广玉兰＞石楠＞皱叶荚莲.研究表明,LT50可以比较准确地反映植物抗寒性,与抗寒性综合指数排序基本一致.%During the natural decreasing process of air temperature from autumn to winter,the relative electrical conductivity(REC) and the semi-lethal temperature(LTs0) were determined in leaves of five evergreen broad-leaf plants in order to determine the best period for evaluation of cold ing principal component analysis and subordinate functions to assess comprehensively the LT50,soluble protein,soluble sugar,peroxide enzyme(POD) and proline content in the leaves of five tree species in the best period and to provide theoretical basis for the selection and promotion of evergreen broad leaved plants.The results showed that:The REC of the five evergreen broad-leafplants increased following an S-curve in the 6 months and obeyed the regulation of Logistic model.The LT50 of five tree species decreased with the decrease in temperature firstly,and then increased,the range of LT50 in Buxus sinica (Rehd.et Wils.) was from-33.210 3 ℃ to-13.302 3 ℃,which possessed high cold resistance.The range of LT50 in other four tree species was from-24.268 3 ℃ to-6.443 1 ℃,whi ch lower than that of Buxussinica(Rehd.et Wils.).The LT50 sorted differently in different months.The best period of cold resistance evaluation was selected in February (January 21th—February 21th)with the strongest cold resistance and the lowest natural temperature.For a comprehensive evaluation of the cold resistance of the five tree species in February,the results indicated that Buxussinica(Rehd.et Wils.) was the strongest cold resistant plant,followed by Euonymus japonicus Thunb.,then Magnolia grandiflora Linn,and Photinia serrulata Lindl.,finally Viburnum rhytidophyllum Hemsl.The present study showed that LT50 can accurately reflect cold resistance of plants,and it was basically consistent with cold resistant index sorting.【期刊名称】《河南农业科学》【年(卷),期】2017(046)010【总页数】6页(P116-121)【关键词】常绿阔叶植物;相对电导率;半致死温度;抗寒性【作者】张敏;王明梅;王晨阳;王意敏;刘忠华【作者单位】北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083;北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083;北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083;北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083;北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】S792;Q945.78植物的耐寒能力是城市园林绿化中植物选择的一个重要参考因素，抗寒性强弱更是制约其能否引种成败的关键性因子，耐寒研究与耐寒资源开发是合理应用园林植物的重要理论依据[1]。
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苗木会使 WPFT测定结果出现偏差[6]。随着冰冻 温 度 降 低 ,根 际 和 空 气 温 度 趋 于 一 致 [7],在 评 价 地 上部分抗寒性时要求对根系进行隔离。
(2)冰 冻 环 境 。可 以 用 生 物 冰 冻 室 (biological freezers)[8]、家 用 冰 冻 箱 (homechestfreezers)[7]、 人工气候 室 (phytotronfreezingrooms)[3]或 冰 冻 浴 室 (freezingbaths)[6]进 行 冰 冻 处 理 。 在 冰 冻 室 内 温度能 升 的 很 高,因 此 在 测 试 前 及 测 试 过 程 中
这 些 测 定 方 法 有 全 株 冰 冻 测 试 法 (组 织 褐 变 法 )、电 解 质 渗 出 率 法、叶 绿 素 荧 光 法、热 分 析 法 (主 要 用 差 热 分 析
法)、电阻抗图谱法以及核磁共振显微镜图谱法和可视+近红外线光谱法等。并简介 了 这 些 测 定 方 法 的 适 用 性
和抗寒性测定方法的研究展望。
ZhangGang
(CollegeofHorticulture,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071001,Hebei,China)
Abstract: Low temperatureisoneofthemain environmentallimitingfactorsforwoody plantdistribution.Frostdamageisoneofthemainlow temperaturestressesaffectingwoody plantgrowthanddevelopment.Frosthardinessisdefinedastheabilityofplantstowithstandsub-freezingtemperatureswithoutsustainingsignificantdamage.Obtainingthecorrect informationofchangesinfrosthardinessindifferentstagesoftheannualgrowthcyclefor woodyplantsisextremelyimportantforatreespeciesoravariety,aswellasforthecultivationpotentialevaluations.Suchinformationcanbeachievedbymeansofvariousmethodsof measuringfrosthardiness.Reliablemethodsforestimationoffrosthardinessareneededin breedingandselectionworkaswellasinstudyingthemechanismsoffrostinjuryandcoldacclimation.Frosthardinessisusuallymeasuredbyexposingplanttissuesororganstocontrolledfreezingtemperatures,thenquantifyingtissuedamagebyoneormoremethods.In thispaper,themechanisms,procedures,andtheadvantagesanddisadvantagesofdifferent methodsappliedrecentlyabroadareintroducedindetail.Thesemethodsinvolvedare(i) whole-plantfreezetesting,(ii)electrolyteleakage,(iii)chlorophyllfluorescence,(iv)thermalanalysis(mainly thedifferentialthermalanalysis), (v) electricalimpedancespectroscopy,and(vi)nuclearmagneticresonancemicroscopy,aswellasvisible+ nearinfrared spectroscopy.Thesuitabilityofthesemethodsandtheresearchprospectsofmethodsfor measuring frosthardinessaregiven briefly.According to thedefinition ofSteponkusand Lanphear(1967),anidealmethodoftestingforfrosthardiness"shouldeliminatebiasassociatedwithvisualobservations,bebasedonaquantitativesystem thatcouldbeanalyzedstatistically,utilizesmallquantitiesoftissue,berelativelyquick,andbecapableofpredicting thefutureperformanceoftheplant".However,untilnow thereisnosuchanidealmethod formeasuringfrosthardiness.Toachievesuchanidealmethod,thestudiesbasedontheex-
1 抗寒性测定方法
常规的抗寒性测定方法是将植物组织置于人 工 控 制 的 冰 冻 温 度 下 进 行 处 理,确 定 LT50值,即 50% 样 本 致 死 时 的 温 度 ,并 定 义 为 抗 寒 性 。LT50的 确 定 需 要 涵 盖 预 期 在 LT50范 围 可 能 包 括 的 数 个 测 试 冰 冻 温 度 。就 是 说 ,采 用 的 冰 冻 温 度 范 围 应 足 以 涵 盖最高限 (所 有样 本 致 死 )和 最 低 限 (所 有 样
息。可靠的抗寒性测定方法是研究冻害、低温锻炼 泥炭隔离(测定根部除外)。根系抗寒性通常远低
和育种必不可少的。
于 地上 部 分 的 抗 寒 性,根 系 受 害 及 生 长 势 降 低 的
目 前 ,常 用 的 抗 寒 性 测 定 方 法 有 :全 株 冰 冻 测 试 法 (Whole-plantFreezeTesting,WPFT)、电 解 质 渗 出 率 法 (ElectrolyteLeakage,EL)、叶 绿 素 荧 光 法 (ChlorophyllFluorescence,CF)、热 分 析 法 (ThermalAnalysis)[主 要 用 差 热 分 析 法 (DifferentialThermalAnalysis,DTA)]和 电 阻 抗 图 谱 法 (ElectricalImpedanceSpectro年 10月
世界林业研究 WorldForestryResearch
Vol.18 No.5 Oct,2005
国外木本植物抗寒性测定方法综述
张钢
(河北农业大学园艺学院,河北保定 071001)
摘要:文中对目前国外采用的不同抗寒性测定 方 法 的 测 定 原 理、测 定 程 序 以 及 优 缺 点 等 作 了 较 为 详 细 的 介 绍。
16
世界林业研究
第 18卷
测"真实"抗寒性的最有效的选择 。 [9] 但破坏样本,至少 需 7d或 10d才 能得 到 结
果 ,在 生 产 上 延 误 做 出 决 定 。 对 于 小 量 样 本 ,测 定 精度低。对受害组织和活组织目测分级时存在主 观 性 误 差 [9]。对 于 大 量 的 苗 木 样 本 不 实 用 (无 论 是 贮 藏 或 是 在 生 长 室 温 育 期 间,均 需 较 大 的 实 验 室 )。 处 理 后 的 温 育 期 间 及 评 定 前 ,需 消 除 其 他 逆 境胁迫。 1.2 电解质渗出率法(EL)
冻 。 [7,9] (4)生 长 环 境 。通 常 把 冰 冻 处 理 后 的 苗 木 置 于
(browningtest)",因 为 通 常 是 在 人 工 冰 冻 处 理 生长室 7～10d,然后观测并评定受害程度 。 [3] 环
后,再在 常 温 下 经 过 一 定 的 温 育 (incubation)期, 观 测 受 害 组 织 变 褐 程 度 ,评 价 测 定 结 果 [1],故 又 称 组织褐变法。
Keywords:frosthardiness,electrolyteleakage,chlorophyllfluorescence,differentialther-
malanalysis,electricalimpedance
抗 寒 性 (frosthardiness)是 指 植 物 不 受 冻 害 株置于相同的测前条件下 。 [4] 如果苗木需运至测
要用多级热偶仪记录环境温度。仪器的温度变化 应 小 于 ± 1℃ 。
冰 冻 速 率 为 2～ 6℃/h,由 冰 冻 室 控 制 仪 调 整 。 [9] 苗木保持某一目标测试温度的持续时间范 围 从 0h[8]到 6h[7],常用的是 1h。该冰冻方案需 时约 1d。
(3)解 冻 环 境 。 解 冻 的 最 好 方 法 是 ,在 冰 冻 室 内 以 恒 定 速 率 解 冻 ,但 采 用 多 个 冰 冻 温 度 时 ,需 使
用叶绿素荧光法快速估计 WPFT结果。在美国, 许多森林苗圃已经停止用 WPFT法,而采用电解 质渗出率法快速测定抗寒性的相对变化 。 [11]
(1)冰 冻 处 理 前 的 环 境 及 植 株 保 管。 用 1.1.2 优缺点
WPFT法测定不同时 期的抗 寒性时,应将 测 试 植
主 要 优 点 是 ,能 准 确 预 测 全 株 的 死 亡 率 ,是 估
最 低温度 年 周 期 的 不 同 步,常 成 为 冻 害 的 主 要 原 对苗木适度浇水,以提高冰冻期间根部的热容,使