引種棕櫚植物的耐寒適應性機制研究.pdf

1、棕櫚科(Palmae)植物是熱帶地帶性植物，多分布在熱帶與亞熱帶地區(qū)，其種類繁多，近年來已成為我國南方城市綠化的主要樹種之一。寒害是棕櫚科植物最重要的自然災害，為了更好對棕櫚植物引種與管理提供科學依據，避免因盲目引種而造成的經濟損失，本文選擇廈門植物園種植的布迪椰子(Butia capitata Becc.)、沼地棕[Acoelorraphe wrightii(Griseb.& H.Wendl.)H．Wendl.ex Becc.]和油棕

2、(Elaeis guineensis Jacq.)3種棕櫚科植物進行了耐寒適應性評價與耐寒機理研究。研究結果如下： 1．首次提出棕櫚科植物的寒害指數，通過調查露地劇烈降溫后越冬期間葉片的寒害等級，計算寒害指數。同時通過測定棕櫚科植物電解質滲透率，并通過擬合的Logistic方程求其拐點值來確定半致死溫度。利用寒害指數、電解質滲透率與半致死溫度研究了布迪椰子、沼地棕和油棕3種棕櫚科植物在廈門露天栽種的耐寒性，結果表明，它們的寒害指

3、數差異明顯，布迪椰子的寒害指數為7.29，在露地能順利越冬；沼地棕的為20.24，適當保護才能越冬，油棕為75.00，不能在露地越冬。應用Logistic方程分別求出各自的半致死溫度(LT50)，布迪椰子、沼地棕和油棕在低溫鍛煉前(10月份)的半致死溫度分別為-7.93℃、-5.03℃和-2.19℃，在低溫鍛煉后(次年1月份)的半致死溫度分別為-19.10℃、-6.60℃和-2.94℃。發(fā)現布迪椰子的耐寒力最強而且對降溫反應速度最快、油

4、棕最弱耐寒力，對溫度反應最慢，沼地棕的居中。綜合上述的研究結果可作為棕櫚科植物北移推廣應用的參考模式。 2．測定了3種棕櫚科植物葉片的角質層、表皮、柵欄組織和海綿組織等厚度，比較了不同耐寒性棕櫚植物葉的解剖結構特征，細胞結構緊密度(CTR)、細胞結構疏松度(SR)，結果表明：細胞結構緊密度大小順序為沼地棕＞布迪椰子＞油棕，耐寒性最強的布迪椰子細胞緊密度小于沼地棕；細胞結構疏松度大小順序為布迪椰子=油棕＞沼地棕，耐寒性最強的布迪椰

5、子細胞疏松度大于沼地棕，而最耐寒的布迪椰子和最不耐寒的油棕的疏松度相近；3種不同棕櫚科植物之間的耐寒性與細胞組織的緊密度和細胞組織的疏松度不具有相關性，所以，對于不同棕櫚科植物種之間的耐寒性比較，首先要考慮葉片的結構不同，如布迪椰子有明顯的上、下柵欄組織分化，雖然沼地棕也有上、下柵欄組織分化，但是不明顯，而油棕卻只有上柵欄組織，并沒有下柵欄組織產生，而且柵欄組織的細胞較長，所以，要首先應該考慮葉片本身的結構特征與植物的耐寒性的關系，然后

6、再綜合考慮葉片厚度、葉面具有角質層厚度、葉肉柵欄組織厚并且排列緊密以及柵欄組織與海綿組織比值等特點，是耐寒性植物葉片的結構特征。 3．測定棕櫚植物在4個季節(jié)自然條件下的總酚、可溶性單寧和縮合單寧等酚類物質含量的變化。比較耐寒性不同的3種棕櫚植物葉片總酚含量的季節(jié)變化規(guī)律，油棕的總酚含量4個季節(jié)中都處于最低水平(介于16.2～26.5mg/g)，4個季節(jié)的平均含量為21.80mg/g，遠遠低于其它兩種的4個季節(jié)總酚含量的平均值；秋

7、季—冬季的變化幅度大小順序為：油棕(1.76mg/g)＞沼地棕(1.24mg/g)＞布迪椰子(1.06mg/g)。布迪椰子在春季、夏季和秋季的結合態(tài)縮合單寧的含量都保持在較高水平，沼地棕和油棕在秋季和冬季明顯下降。 布迪椰子的總酚、總縮合單寧和可溶性縮合單寧含量在夏、秋季節(jié)最低，生長投入多而減少合成次生代謝物，使其可以在良好自然條件下保持生長速度快，使得在冬季抗寒的過程中更具競爭能力。而油棕的總縮合單寧和可溶性縮合單寧在夏、秋季

8、節(jié)最高，既浪費能量又無法在冬季起抗寒作用。所以，耐寒強的棕櫚植物體內具有最佳的防寒系統(tǒng)。 4．首次利用質譜法MALDI—TOF—MS對耐寒性不同的棕櫚植物的單寧結構進行測定和分析比較。結果發(fā)現，布迪椰子和油棕兩種植物的質譜圖中存在兩組離子峰系列，主要的離子峰系列(A) m/z為：711—999—1287—1575—1863．．．，其單寧的結構單元主要為兒茶酚，系列(B)離子峰m/z為：727—1015—1303—1591—187

9、9-2167-2455．．．，離子峰之間的峰值多m/z16，其單寧的結構單元主要為桔兒茶酚，該系列的離子峰很可能是由那些在羥基數量上比由U272構成的黃烷三醇聚合物在B環(huán)上多一個—OH；它們具有相同的單寧結構，具有相同的R1和R2結構，從而可以推測其耐寒性的差異與單寧的結構沒有關系。 5．首次比較布迪椰子、沼地棕和油棕的幼葉、成熟葉、葉柄和根不同器官在4個季節(jié)中的灰分含量、干重熱值和去灰分熱值，從能量角度揭示其耐寒適應性強弱的能

10、量生態(tài)學策略和原理。 布迪椰子4個季節(jié)干重熱值的平均值為成熟葉(20.65kJ/g)＞幼葉(19.84kJ/g)＞根(19.55kJ/g)＞葉柄(18.77kJ/g)，秋季的干重熱值明顯高于其它3個季節(jié)的干重熱值，冬季的干重熱值最低，去灰分熱值與干重熱值的變化趨勢基本相同。灰分含量4個季節(jié)的平均值為根(5.14％)＞葉柄(4.33％)＞幼葉(4.21％)＞成熟葉(3.97％)。成熟葉的灰分含量一直維持在比較低的水平，而幼葉在秋季

11、的灰分含量明顯下降，在冬季明顯上升，幼葉灰分含量的季節(jié)變化趨勢與成熟葉的相同，葉柄的灰分含量在冬季明顯低于根部。布迪椰子不同器官在不同季節(jié)的熱值和灰分的變化規(guī)律顯示其具有較強的耐寒適應性。 沼地棕不同器官在4個季節(jié)中的平均干重熱值大小順序為成熟葉(20.46kJ/g)＞幼葉(19.50kJ/g)＞根(19.34kJ/g)＞葉柄(18.48kJ/g)，并且經t檢驗，根與成熟葉之間無顯著差異(p＞0.05)，沼地棕不同器官的變化趨勢

12、與布迪椰子類似。沼地棕的不同器官在4個季節(jié)中的平均灰分含量高低順序為成熟葉(6.18％)＞幼葉(5.19％)＞根(4.87％)＞葉柄(4.56％)，成熟葉的平均灰分含量顯著高于其它器官。 油棕不同器官在4個季節(jié)中的平均干重熱值高低順序為成熟葉(19.73kJ/g)＞根(19.33kJ/g)＞幼葉(19.06kJ/g)＞葉柄(18.17kJ/g)，并且經t檢驗，根與成熟葉的干重熱值無顯著差異(p＞0.05)，成熟葉從夏季到秋季期間

13、幾乎不變，冬季下降。油棕的不同器官在4個季節(jié)中的平均灰分含量的高低順序為根(7.01％)＞成熟葉(6.78％)＞葉柄(5.31％)＞幼葉(5.28％)，根和成熟葉的平均灰分含量顯著高于幼葉和葉柄。 布迪椰子和沼地棕的幼葉和成熟葉的干重熱值均與灰分含量具有極顯著線性負相關，而油棕只有成熟葉的干重熱值均與灰分含量具有顯著線性負相關，本研究中3種棕櫚植物的葉柄和根均與灰分含量沒有有顯著線性負相關，說明灰分的含量對干重熱值沒有造成影響。