黄绍辉，刘　艳，王静静，周雪茹

(徐州工程学院，江苏 徐州　221018)



冬春季节气温变化与樟树叶片可溶性蛋白质含量的关联分析

黄绍辉，刘艳，王静静，周雪茹

(徐州工程学院，江苏 徐州221018)

摘要：为探讨在冬春季节自然温度变化下樟树的生理反应，以20年生樟树树冠中下方朝南方向当年生侧枝为试验材料，研究了同一枝条中部和顶端叶片在冬春季节可溶性蛋白质含量的变化.结果表明，在冬春季节自然温度从-2～5 ℃及16 ℃的变化过程中，枝条中部叶片的可溶性蛋白质含量在21.4～253.6 μg/g之间波动，枝条顶端叶片的可溶性蛋白质含量则在9.2～161.3 μg/g间变化.气温由4 ℃陡降至-2 ℃，枝条中部叶片的可溶性蛋白质含量迅速上升160.3 μg/g，而顶端叶片的可溶性蛋白质含量仅上升0.9 μg/g.不同部位叶片可溶性蛋白质含量随温度变化呈现出稍有下降，后迅速升高，巨幅下降后又缓慢而平稳升高的趋势，可为樟树的保暖等冬春季节管理提供参考.

关键词：可溶性蛋白质；樟树；叶片；冬春季节

可溶性蛋白质是植物所有蛋白质组分中最活跃的一部分，包括各种酶源、酶分子和代谢调节物，是植物体内氮素存在的主要形式，其含量的多少与植物代谢和衰老有密切的关系.不同植物在同一种环境因子的胁迫下，其可溶性蛋白质含量的变化不同.例如，强抗寒性茶树品种可溶性蛋白质含量高，弱抗寒性茶树品种可溶性蛋白质含量较低[1]；-4 ℃的低温处理两种扁桃花蕾，其可溶性蛋白质含量先降低后升高[2]；而可溶性蛋白质含量低且低温下含量变化幅度相对小的柽柳抗寒能力强[3].

樟树(Cinnamomumcamphora)作为优良的园林绿化树种在北方城市能否栽培的关键之一是樟树的抗寒性能否适应北方寒冷气候变化.因此，已有关于樟树叶片解剖结构与樟树抗寒性关系的研究[4]，也有叶片的膜透性、可溶性糖含量、POD酶活性、多胺含量等对低温变化响应的研究[5]，以及电导率变化[6]、叶片内脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质含量及电解质渗透率的变化[7]等研究，多集中于相关生理生化指标的测定方面.尽管已有报道樟树叶片可溶性蛋白质在越冬期间保持较高水平[8]，但是关于樟树枝条不同部位叶片可溶性蛋白质含量在冬春季节变化的研究尚未见报道.本试验选择引种栽培的20年生樟树为主要研究对象，对冬春季节自然温度变化过程中樟树枝条不同部位叶片的可溶性蛋白质含量的变化情况进行了测试分析，探讨了可溶性蛋白质与樟树抗寒性的关系，以期为樟树抗寒品种鉴定、育种及抗寒栽培提供参考.

1材料与方法

1.1试验地气候概况

江苏省徐州市属于暖温带半湿润季风气候，春季天气多变，冬季寒潮频袭，干燥缺水.春季平均气温为15.7℃，冬季平均气温为3.1 ℃.极端最低气温为-11.5 ℃，年日照时数为2284～2495 h，日照率52%～57%，年均无霜期200～220 d，年均降水量800～930 mm，雨季降水量占全年的56%.春季平均降水量为132.2 mm，冬季平均降水量为46.4 mm，其中夏季降水量占全年降水量的63%.

1.2材料与设备

1.2.1供试材料

试验所用樟树叶片采于徐州工程学院中心校区校园内人工大树移栽成功的同一棵生长良好的20年生樟树.试验于2013 年12月—2014 年5月进行，于每两周的周六或周日进行采样，每月不少于2 次，每次样品测定实验重复3次.由于树冠中下方朝南方向植物叶片对低温反应敏感，故采集位于此处当年生侧枝上发育完好的叶片，每次将连着叶片的短枝一起采集，采后立即置于杯装的清水中，迅速带回实验室测定其可溶性蛋白质含量.

1.2.2仪器设备

分光光度计，分析天平，离心机，剪刀，研钵，10 mL容量瓶1支，移液管1 mL 1支、2 mL 1支、5 mL 1支、10 mL 1支，10 mL具塞刻度试管14支等.

1.2.3试剂

1)标准蛋白质溶液(0.1 mg/mL).10 mg牛血清白蛋白，用质量分数为0.9%的氯化钠溶解，并定容至100 mL即可.

2)考马斯亮蓝G-250溶液.称取100 mg考马斯克蓝G-250，溶于50 mL体积分数为90%的乙醇中，加入100 mL质量分数为85%的磷酸．再用蒸馏水定容到1 L，贮于棕色瓶中备用.

1.2.4标准曲线的制定

取6支带塞的试管，按表1加入试剂(0～0.1 mg/mL的标准蛋白质).混合均匀后，向各管中加入5 mL考马斯亮蓝G-250溶液，摇匀，并放置5 min左右，在595 nm下比色测定吸光度.以吸光度(x)为横坐标，以蛋白质浓度(y)为纵坐标进行线性回归分析(图1)，线性回归方程为

y=0.0011x+0.4589，

相关系数是0.9982(见表1).

图1　可溶性蛋白质含量测定标准曲线图

项目标准蛋白质/(μg/mL)0.012345100μg/mL牛血清白蛋白加入量/mL0.00.20.40.60.81.0蛋白质/μg0.020.040.060.080.0100.0蒸馏水/mL1.00.80.60.40.20.0总体积/mL1.01.01.01.01.01.0考马斯亮蓝G-250溶液/mL5.05.05.05.05.05.0蛋白质含量/(mg/mL)0.000.020.040.060.080.10吸光度(WL595.0)0.0000.0260.0460.0710.0930.112

1.3样品测定

1)样品提取.称取样品0.5 g放入研钵中，加2 mL蒸馏水研磨成匀浆，移到离心管中，然后用6 mL蒸馏水分次洗涤研钵，完全转移至离心管后．放置0.5～1 h以充分提取，然后在4000 r/min条件下离心10 min，弃去沉淀，上清液转入容量瓶，以蒸馏水定容至10 mL，待测.

2)吸取样品提取液0.5 mL，放入带塞的试管中(每个样品重复2次)，加入5 mL考马斯亮蓝G-250溶液，充分混合，放置2 min后在595 nm下比色，测定吸光度，记录吸光度值，并通过标准曲线查得蛋白质含量，以蒸馏水做空白对照.

3)结果计算

样品中蛋白质含量=(C·V)/W，

式中：C为查标准曲线所得每管蛋白质浓度值(μg/mL)，V为提取液总体积(mL)，W为样品质量(g).

1.4数据处理

用Excel及GraphPad Prism软件处理.

2结果与分析

从2013年12月—2014年4月，随着冬季气温的降低、春季气温的回升以及期间寒潮过程，樟树枝条中部叶片的可溶性蛋白质含量在21.4～253.6 μg/g之间波动，枝条顶端叶片的可溶性蛋白质含量则在9.2～161.3 μg/g之间变化(表2)，表明冬春期间樟树枝条中部和顶端叶片的生理变化幅度都比较大，而枝条中部叶片可溶性蛋白质含量变化比枝条顶端叶片更加显著，变幅达到232.2 μg/g，比顶端变幅的152.1 μg/g大80.1 μg/g.2013年12月29日，气温由4 ℃陡降至-2 ℃，樟树在寒潮的突然低温胁迫下，枝条中部叶片的可溶性蛋白质含量也迅速由21.4 μg/g上升到181.7 μg/g，而枝条顶端叶片的可溶性蛋白质含量仅上升0.9 μg/g(表2)，表明樟树枝条中部叶片比枝条顶端叶片对突然的低温胁迫反应更加强烈.樟树叶片可溶性蛋白质含量与气温升降直接相关，低温出现后不同部位叶片可溶性蛋白质含量迅速发生不同程度的改变.

表2　冬春季节樟树枝条中部和顶部叶片可溶性蛋白质含量变化

在徐州的冬春季节自然温度变化过程中，樟树枝条中部叶片可溶性蛋白质含量是先稍有下降，后迅速升高，且升高的幅度很大，接着巨幅下降后又开始缓慢而平稳地升高，至4月5号遇到倒春寒降温时(气温由16 ℃陡降至4月5号的5 ℃)，樟树可溶性蛋白质的含量达到这几个月的最高值253.6 μg/g.温度骤变降低时，可溶性蛋白质的含量会突增以维持樟树的生长活动，维持膜系统的完整性并对樟树叶片进行很好的保护.而当温度稍微回升至4月18号的12 ℃时，樟树的可溶性蛋白质含量则稍微降低到了229.5 μg/g(如图2a).

樟树枝条顶端叶片的可溶性蛋白质含量，在冬春季节虽然基本呈稳定的上升趋势，但在整个冬春季节期间始终低于枝条中部相应时期的可溶性蛋白质含量.在同一时间段徐州地区自然温度变化下，樟树枝条中部叶片可溶性蛋白质含量的变化幅度均大于对应的枝条顶端叶片.因此,推测樟树枝条中部叶片对低温胁迫的反应比枝条顶端叶片更加强烈.

图2　徐州地区冬春季节(2013年12月—2014年4月)温度及樟树叶片可溶性蛋白质变化

3结论与讨论

在相同环境因子胁迫下，不同植物体内可溶性蛋白质含量的变化不同，体现出对环境胁迫抗性表现的多样性.自然环境随季节的变化，是温度、水分、太阳辐射以及土壤理化性质的波动变化，而植物生理特征如体内可溶性蛋白质含量的变化是对温度、水分、太阳辐射等环境因子变化的综合反应.本实验研究在冬春季节徐州的自然温度呈下降—升高—中间突然下降—升高的变化过程中，随着由此发生的环境因子综合变化，樟树叶片的可溶性蛋白质含量的变化趋势，可为在这种自然变化条件下遭遇盐、水分和干旱胁迫等条件下樟树的抗性反应提供参考.

可溶性蛋白质可以调节细胞渗透压，降低冰点，传递信息，参与重要的低温应激反应.同一植物在不同发育期可溶性蛋白质含量也有高低变化，如花生的花针期、结荚期和饱果期叶片可溶性蛋白质含量呈“低—高—低”的变化趋势[9].本实验表明对20年生樟树在徐州冬春季节自然温度变化过程中，枝条不同部位叶片对低温的反应不同，枝条中部叶片反应更加强烈.这可为北方地区20年左右年龄樟树冬春季节保暖管理提供生理依据，也为樟树的育苗管理提供技术参考.

外源物质对环境胁迫下植物的干扰，也会影响植物体内可溶性蛋白质含量，进而影响植物的生长发育.如，外源一氧化氮能提高盐胁迫下裸燕麦叶片可溶性蛋白质含量[10].外源钙能显著提高盐胁迫下菠菜的可溶性蛋白质含量[11].一氧化氮提高了干旱胁迫下燕麦幼苗叶片可溶性蛋白质含量[12].在低温胁迫下，用外源水杨酸对玉米幼苗进行叶面喷施，能使可溶性蛋白质的含量增加[13].如何利用不同外源物质在冬春季节对樟树进行干扰，有利于樟树提高抵抗低温胁迫的能力，是今后研究樟树抗寒性的一个方向.

参考文献：

[1] 黄海涛,余继忠,王贤波,等.不同抗寒性茶树品种秋季新梢的生理特性研究[J].浙江农业学报,2014,26(4):925-928．

[2] 李鹏,罗淑萍,田嘉,等.低温冻害对扁桃花蕾抗寒机制的影响[J].经济林研究,2015,33(2):20-25.

[3] 司剑华,卢素锦.低温胁迫对 5 种柽柳抗寒性生理指标的影响[J].中南林业科技大学学报,2010,30(8):78-81.

[4] 王宁,袁美丽,苏金乐.几种樟树叶片结构比较分析及其与抗寒性评价的研究[J]. 西北林学院学报,2013,28(4):43-49.

[5] 薛建辉,苏敬,刘金根,等. 5个常绿阔叶园林树种对低温变化的生理响应[J].南京林业大学学报：自然科学版,2009,33(4):38-42.

[6] 谢晓金,郝日明.南京地区12种常绿阔叶树种冬季抗寒性动态变化[J].生态学报,2009,29(4):2149-2154.

[7] 姚方,吴国新,梅海军.自然降温过程中3 种樟树渗透调节物质的动态变化[J].华南农业大学学报，2012，33(3):378-383.

[8] 李凌,袁同印.自然越冬状态下樟树抗寒性生理指标的动态变化[J].江西农业学报，2012，24(12):46-48.

[9] 翁伯琦,郑向丽,赵婷,等.不同生育期花生叶片蛋白质含量及氮代谢相关酶活性分析[J].植物资源与环境学报,2014,23(1):65-70.

[10] 刘建新,王金成,王瑞娟,等. 一氧化氮对裸燕麦耐盐性的增强效应[J].生态学杂志, 2015,34(4):991-996.

[11] 刘丽,曾长立.外源钙对盐胁迫下菠菜生理特性的影响[J].湖北农业科学,2015,54(1):118-125.

[12] 刘建新,王金成,王瑞娟,等.干旱胁迫下一氧化氮对燕麦幼苗生长和生理特性的影响[J].中国草地学报,2015,37(2):41-45.

[13] 李可凡,张蕊.外源水杨酸对玉米幼苗抗低温胁迫能力的影响[J].浙江农业科学,2015,56(6):789-791.

(编辑武峰)

On the Seasonal Variation of Soluble Protein Content in the

Leaves ofCinnamomumcamphorain Winter and Spring

HUANG Shaohui, LIU Yan, WANG Jingjing, ZHOU Xueru

(Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018,China)

Abstract:In order to explore the physiological reaction of Cinnamomum camphora in winter and spring,this paper took the garden plant Cinnamomum camphora as the experimental material to study the content changes of soluble protein of leaves in different positions of the same branches under different natural temperatures in winter and spring.The results showed that the soluble protein contents decreased slightly at first but then increased dramatically and,after a subsequent huge decline, increased slowly and steadily again;their highest value reached at the coldness of the late spring; different parts of the same branch had different responses to the changes of environment temperature, and the reaction of the central part of the shoot was more intense, and the change of its content of soluble protein was more remarkable.

Key words:soluble protein; Cinnamomum camphora；leaf; in winter and spring

中图分类号：S792.23

文献标志码：A

文章编号：1674-358X(2015)04-0061-05

作者简介：黄绍辉(1967-)，男，湖南蓝山人，讲师，博士，主要从事植物发育生物学研究.

基金项目：江苏省高校自然科学基金(12KJD180006)；徐州市科技计划项目(XZZD1318)

收稿日期：2015-10-29 2015-07-28