利用电导率法测定六种芳香植物的耐热性 电导率的测定及其应用

　　摘要：运用电导率法对香蜂草（Ｍｅｌｉｓｓａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、苹果鼠尾草（Ｓａｌｖｉａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、丁香罗勒（Ｏｃｉｍｕｍ ｂａｓｉｌｉｃｕｍ Ｌ．）、阔叶薰衣草（Ｌａｖａｎｄｕｌａ ｓｐｉｃａ Ｌ．）、匍匐迷迭香（Ｒｏｓｍａｒｉｎｕｓ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、香露兜（Ｐａｎｄａｎｕｓ ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ Ｒｏｘｂ．）等６种芳香植物进行了耐热性测定。结果显示，叶片在梯度高温处理后，温度与细胞伤害率之间呈现“Ｓ”形曲线关系。通过显著性检验，结合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程拐点确定半致死温度，测得６种芳香植物的高温半致死温度分别为香蜂草５７．００℃、苹果鼠尾草５８．５５℃、丁香罗勒５９．８０℃、阔叶薰衣草５９．５５℃、匍匐迷迭香５９．１９℃、香露兜６５．２５℃。
　　关键词：芳香植物；高温；Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程；半致死温度。
　　中图分类号：Ｓ５７３＋．９；Ｑ９４８．１１２＋．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０11）10－2038-03
　　
　　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｓｉｘ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｌａｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｍｅｔｈｏｄ
　　
　　ＧＯＮＧ Ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｈａｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ／ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｒｏｙ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｃｒｏｐ Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｄａｎｚｈｏｕ ５７１７３７， Ｈａｉｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｉｘ ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｌａｎｔｓ（Ｍｅｌｉｓｓａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．， Ｓａｌｖｉａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．，Ｏｃｉｍｕｍ ｂａｓｉｌｉｃｕｍ Ｌ．， Ｌａｖａｎｄｕｌａ ｓｐｉｃａ Ｌ．，Ｒｏｓｍａｒｉｎｕｓ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．，Ｐａｎｄａｎｕｓ ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ Ｒｏｘｂ．）ｗｅｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ by ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｉｒ ｃｅｌｌｓ ｗｅｒｅ ｉｎｊｕｒｅｄ ｂｙ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｍｏｉｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ， ｔｈｅ Ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｗａｓ adopted ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｓｅｍｉ－ｌｅｔｈａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｂｙ ｓｐｏｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｕｒｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｅｘｉｏｎ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅ． Ｔｈｅ ｓｅｍｉ－ｌｅｔｈａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｍ． ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ， Ｓ． ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ， Ｏ． ｂａｓｉｌｉｃｕｍ， Ｌ． ｓｐｉｃａ， Ｒ． ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ ａｎｄ Ｐ． ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ ｗａｓ ５７．００ ℃， ５８．５５ ℃， ５９．８０ ℃， ５９．５５ ℃， ５９．１９ ℃， ａｎｄ ６５．２５ ℃ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｌａｎｔｓ； ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； Ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ； ｓｅｍｉ－ｌｅｔｈａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．
　　
　　随着海南省国际旅游岛的开发建设向纵深发展，培养具有海南特色的园林香化植物，研究现有引种、栽培的芳香植物抗热性，观察芳香植物在栽培地能否正常生长，就具有十分重要的意义。关于植物的抗热性，前人已做过大量的研究工作，利用电导率法测定相对电导率，判断电解质外渗与高温伤害的程度，是最常用的方法［１］。当植物受到逆境影响时，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，从而使细胞内的电解质外渗，导致植物细胞浸提液的电导率增大；而通过对电导率进行运算处理，最终可以得出植物的高温半致死温度。试验测定了香蜂草（Ｍｅｌｉｓｓａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、苹果鼠尾草（Ｓａｌｖｉａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、丁香罗勒（Ｏｃｉｍｕｍ ｂａｓｉｌｉｃｕｍ Ｌ．）、阔叶薰衣草（Ｌａｖａｎｄｕｌａ ｓｐｉｃａ Ｌ．）、匍匐迷迭香（Ｒｏｓｍａｒｉｎｕｓ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｌ．）、香露兜（Ｐａｎｄａｎｕｓ ａｍａｒｙｌｌｉｆｏｌｉｕｓ Ｒｏｘｂ．）等６种芳香植物的叶片细胞电导率，进而得到６种芳香植物的高温半致死温度，以探讨芳香植物在栽培地对高温的适应性，为选择耐热性强的芳香植物提供依据。
　　１材料与方法
　　１．１材料
　　２００９年１１月，将香蜂草、苹果鼠尾草、丁香罗勒、阔叶薰衣草、匍匐迷迭香、香露兜６种芳香植物移栽于海南大学园艺园林学院苗圃中，生长期间适当管理。２０１０年１月，选择长势基本一致的6种芳香植物植株若干，采集健康成熟的叶片带回实验室进行处理与检测。
　　１．２试验方法
　　将叶片用去离子水洗净，滤纸擦干，剪成０．５ ｃｍ２左右的小片，称取０．１ ｇ，放入装有２０ ｍＬ去离子水的试管中；在真空干燥器中用真空泵抽气３０ ｍｉｎ后，再静置大约３０ ｍｉｎ，叶片沉入试管底部后取出；分别在室温、３０℃、３４℃、３８℃、４２℃、４６℃、５０℃、５４℃、５８℃、６２℃的水浴锅中放置２０ ｍｉｎ，取出静置冷却２ ｈ后，在恒温条件下测定叶片电导率；然后，全部放入沸水浴中加热２０ ｍｉｎ，静置冷却后，恒温条件下再一次测定叶片电导率；每处理重复３次，以室温下植物叶片的电导率作为对照［２，３］，按下式计算叶片细胞伤害率，叶片细胞伤害率＝［１－（１－Ｒｔ／Ｒｍ）／（１－Ｃｔ／Ｃｍ）］×１００％，式中Ｒｔ为不同水浴温度下的叶片电导率，Ｒｍ为沸水浴后的叶片电导率，Ｃｔ和Ｃｍ为对照煮前和煮后的叶片电导率。将处理温度与叶片细胞的伤害率用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程ｙ＝ｋ／（１＋ａｅ－ｂｔ）来拟合，方程中ｙ代表叶片细胞的伤害率，ｔ代表处理温度，ｋ为叶片细胞伤害率的饱和容量，由于叶片细胞伤害率消除了本底干扰，因而ｋ值为１００；ａ、ｂ为方程参数。为了确定ａ和ｂ的数值，可以将Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程ｙ＝ｋ／（１＋ａｅ－ｂｔ）转化为ｌｎ［（ｋ－ｙ）／ｙ］＝ｌｎａ－ｂｔ，令ｙ＝ｌｎ［（ｋ－ｙ）／ｙ］，Ａ＝ｌｎａ，Ｂ＝－ｂ，则转变成叶片细胞伤害率转化值与处理温度的直线方程ｙ=Ａ＋Ｂｔ［３，４］。通过直线回归的方法求出ａ、ｂ数值及相关系数，将数据拟合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程，达到极显著水平后，则由Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程求得二级导数得出ｔ＝ｌｎ ａ／ｂ，此时的ｔ值就是曲线的拐点，即高温半致死温度（ＬＴ５０）［５］。
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　　２．１叶片细胞伤害率与处理温度的关系
　　根据叶片细胞伤害率公式，可计算出在各温度处理下６种芳香植物的叶片细胞伤害率，结果如表１所示。根据表１可绘制出处理温度与叶片细胞伤害率的关系图，具体见图１。从图１可以看出，随着温度的升高，植物叶片的细胞伤害率表现出先缓慢增加、然后迅速增加、最后又缓慢增加的走势，并呈典型的“Ｓ”形曲线关系。
　　２．２Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程参数及高温半致死温度的确定
　　根据公式计算各温度处理下６种芳香植物的叶片细胞伤害率转化值，结果如表２所示，进一步计算出ａ和ｂ的数值，确定６种芳香植物的高温半致死温度（ＬＴ５０），结果如表３所示。从表３可见，６种芳香植物的高温半致死温度依次为香蜂草５７．００ ℃、苹果鼠尾草５８．５５ ℃、丁香罗勒５９．８０ ℃、阔叶薰衣草５９．５５ ℃、匍匐迷迭香５９．１９ ℃、香露兜６５．２５ ℃。从结果中显而易见，６种芳香植物中以香露兜的耐热性最高，而香蜂草最低，它们的耐热能力大小依次为香露兜＞丁香罗勒＞阔叶薰衣草＞匍匐迷迭香＞苹果鼠尾草＞香蜂草。
　　３讨论
　　细胞膜透性的稳定性（ＣＭＴ）是离体叶片的渗透情况在一定温度范围内的特性，其测定方法是一种灵敏、快捷的估测植物耐热性的方法［６，７］，也是用于植物耐热性检测最简便的方法之一。试验通过对６种芳香植物的离体叶片经梯度高温处理后，结果显示处理温度与叶片细胞伤害率之间呈现出“Ｓ”形曲线关系，通过显著性验证，符合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程。应用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程计算ＬＴ５０的优点在于不仅可以减小因个别测定值的不稳定对整个结果的影响，而且还可以消除原生质体在温度作用中的时间干扰［８］。
　　６种芳香植物中，香露兜分布于热带地区，是海南岛的本土物种；丁香罗勒分布于亚洲热带地区；阔叶薰衣草和匍匐迷迭香均分布于地中海沿岸；鼠尾草分布于热带和温带地区；香蜂草分布于南欧、地中海沿岸。从分布地区来看，香露兜与丁香罗勒比其他芳香植物的耐热性应该要高一些，并且这与试验结果是吻合的。从温度方面考虑，根据试验结果可以初步推断丁香罗勒、阔叶薰衣草、匍匐迷迭香比较适合在海南岛引种栽培，香露兜是本土植物，其他芳香植物次之。
　　目前芳香植物的研究主要集中在繁殖技术、精油提纯、药性药理等方面，而在生理抗性方面较少。需要说明的是，试验得到的高温半致死温度是在植物离体的情况下测定出来的，只能反映叶片对高温的适应性，而不能反映植物根系等部位的抗热性，因此不一定能准确地反映出植物整体的抗热性。经过与植物在高温胁迫下的形态表现比较，虽然大体上能体现植物抗热性的强弱，但还不是十分接近。可以考虑结合测定叶片的相对含水量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量等生理指标来进行综合评价［９］。
　　
　　参考文献：
　　［１］ ＧＲＡＧＧ Ｇ Ｍ， ＳＡＵＬ Ａ Ｓ， ＭＡＴＴＨＥＷ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｔａｘｏｌｓｕｐｐｌｙ ｃｒｉｓｉｓ： Ｎｅｗ ＮＣＩ ｐｏｌｉｃｅｓ ｆｏｒ ｈａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｃａｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｎａｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔ ａｎｔｉｃａｎｃｅｒ ａｎｄ ａｎｔｉ－ＨＩＶ［Ｊ］． Ｊａｔ Ｐｒｏｄ， １９９３，５６（１０）：１６５７－１６６８．
　　［２］ 高桂娟，韩瑞宏，李志丹． ２种紫花苜蓿高温半致死温度与耐热性研究［Ｊ］． 热带农业工程，２００９，３３（３）：２５－２７．
　　［３］ 何文华，董丽，孙震． 几种野生地被植物高温半致死温度的确定［Ｊ］． 西南园艺，２００６，３４（３）：１０－１１．
　　［４］ 李春喜，王志和，王文林． 生物统计学［Ｍ］． 北京：科学出版社，２０００． １８０－１８１．
　　［５］ 罗旭辉，李春燕，应朝阳，等． 福建中亚热带区紫花苜蓿的引种筛选研究［Ｊ］． 草业科学， ２００７，２４（１）：３１－３５．
　　［６］ 赵亚洲，卓丽环， 张琰． ２种红枫的高温半致死温度与耐热性［Ｊ］． 上海农业学报，２００６，２２（２）：５１－５３．
　　［７］ ＹＥＨ Ｄ Ｍ， ＬＩＮ Ｈ Ｆ． Ｔｈｅｒｍｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ａｓ ａ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｔｏ ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ ｄｅｌａｙ ｉｎ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ ［Ｊ］． Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，１２８（５）：６５６－６６０．
　　［８］ 彭昌操． Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程在柑橘原生质体耐热性测定中的应用［Ｊ］． 湖北民族学院学报（自然科学版），２０００，１８（１）：１９－２１．
　　［９］ 王凤兰，周厚高，黄子锋，等． 麝香百合抗热性生理生化指标及综合评价初探［Ｊ］． 广西植物，２００８，２８（２）：２６１－２６４．
　　
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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