蝴蝶兰(Phalaenopsis spp.)属于热带花卉,生长温度要求18℃以上。我国北方地区冬春季温度低,需在现代化温室内种植,加温成本较高,耗能巨大。目前国内已对瓜叶菊、白兰花及菊花等进行了抗冷性研究,认为MDA含量和SOD活性变化等可作为花卉抗冷性强弱的判断依据;叶绿素荧光参数Fv/Fm的变化可作为光合机构损坏程度的诊断指标,也能很好地反应低温胁迫下黄瓜等作物抗冷性的强弱。当前关于蝴蝶兰的研究主要集中在工厂化生产、组织培养及基因工程等方面,关于蝴蝶兰抗冷性方面的研究尚未多见。本研究以10个蝴蝶兰(Phalaenopsis spp.)品种为试材,研究了不同温度(昼/夜温度设A:11℃/6℃、B:14℃/9℃、C:17℃/12℃、D:20℃/15℃和E:23℃/18℃五个处理)条件下,处理不同时间及处理后温度回升至正常生长温度(昼/夜温度27℃/22℃)后的一段时间内,蝴蝶兰叶片可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质,MDA含量及电解质渗漏率的变化规律;及以从中选择的抗冷性强、中、弱的3个品种为试材,研究其在上述条件下的SOD、CAT等保护酶活性;叶绿素含量和叶绿素荧光参数;ABA等内源激素等的变化规律,以探明蝴蝶兰抗冷的生理生化机理及机制。1低温胁迫对蝴蝶兰叶片渗透调节物质和脂质过氧化物质的影响(1)低温胁迫过程中,所试蝴蝶兰品种的可溶性糖含量对低温均表现出敏感性,在处理温度稍有下降时,大部分品种均能生成大量的可溶性糖以保护植物细胞免受伤害。抗冷性强的品种会在温度再下降后生成较多的可溶性糖;随着温度的进一步降低,所试品种的可溶性糖含量都表现出不同程度的降低;在温度回升至昼/夜温度27℃/22℃10d后,抗冷性强的品种(婚宴和满天红)可溶性糖含量能恢复或超过处理前水平,而抗冷性弱的品种(GL11和JT944)可溶性糖含量难以恢复至处理前水平。(2)所试10个蝴蝶兰品种脯氨酸含量在不同温度处理之间均表现出极显著的差异,随着温度的降低脯氨酸含量有增加的趋势,说明蝴蝶兰叶片中的脯氨酸含量与低温胁迫有一定的关系,但因本试验条件下测定的数据规律性不强,故其原因有待进一步研究分析。(3)在本试验处理条件下,10个蝴蝶兰品种叶片MDA含量随处理时间的延长均表现出增加的趋势,但其所表现的变化趋势同综合分析后得到的不同品种间相应抗冷性的强弱并不一致。因此认为在低温处理条件下蝴蝶兰叶片MDA含量的变化不宜作为其抗冷性强弱的判断标准。(4)在本试验条件下,昼/夜温度11℃/6℃(A)处理,所试蝴蝶兰品种的叶片电解质渗漏率,随处理时间的延长均呈上升趋势,抗冷性强的品种其电解质渗漏率上升幅度较低,不抗冷品种上升幅度较高,不同品种之间的差异显著。昼/夜温度14℃/9℃(B)处理,所有品种的电解质渗漏率表现出与A处理有相似的规律,但不同品种之间的差异变小;温度回升到正常温度条件(昼/夜温度27℃/22℃)后,抗冷性较弱的品种(JT944),其电解质渗漏率变化最大,其余品种之间差异不显著,表明大部分蝴蝶兰叶片可以忍受此温度。其余C、D和E三个温度处理,各品种叶片电解质渗漏率所有不同程度的降低,但温度回升到正常温度条件(昼/夜温度27℃/22℃)后均能恢复至处理前水平,表明该处理温度对蝴蝶兰叶片不会造成永久性伤害。2低温胁迫对蝴蝶兰叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响低温胁迫过程中,抗冷性程度不同的3个蝴蝶兰品种叶片的SOD活性,均表现出极显著的差异;随着处理温度的降低,SOD活性逐渐升高,抗冷性强的品种婚宴其SOD活性显著高于抗冷性弱的品种JT944。由此表明蝴蝶兰对温度变化敏感,叶片内SOD活性的增加以清除活性氧物质,避免或减少蝴蝶兰受伤害。CAT活性也表现出与SOD活性相似的变化规律,其与SOD共同作用,最大限度的降低活性氧物质对蝴蝶兰的伤害。不同蝴蝶兰品种叶片中SOD活性和CAT活性所表现出来的差异,是随处理温度的降低,差值呈增大趋势。由此表明,在不太低的温度范围内,温度的小幅波动对蝴蝶兰的影响不大;但在较低的温度下,即使温度变化幅度不大,也会对蝴蝶兰造成很大的伤害。这对蝴蝶兰栽培过程中的温度控制是很重要的,即当蝴蝶兰生长遇到低温时,要尽可能提高温度,即使提高的幅度不大,也会产生较好的效果。3低温胁迫对蝴蝶兰叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响(1)在低温胁迫下,3个蝴蝶兰品种的叶绿素含量随着处理温度的降低都呈下降的趋势,但不同处理下降的程度不同。昼/夜温度11℃/6℃(A)处理条件下,抗冷性强的品种婚宴叶片叶绿素含量,在温度回升至正常温度(昼/夜温度27℃/22℃)条件下能恢复至50%左右的水平,表明其叶绿素合成机构并未完全受破坏;但抗冷性弱的品种JT944的叶片叶绿素在温度回升处理后无法恢复,表明其叶绿素合成机构被严重破坏。当昼/夜温度14℃/9℃(B)处理后,除抗冷性弱的品种JT944的叶绿素含量在温度回升至正常温度条件(27℃/22℃)后只有较少恢复外,其它2个品种叶片叶绿素含量均能恢复至80%以上的水平,说明此温度下大多数蝴蝶兰叶片叶绿素合成机构没有受到严重的损伤,这表明大多数蝴蝶兰品种的抗受温度在9℃左右。其余温度处理对蝴蝶兰叶片叶绿素含量的影响均不显著。(2)在低温胁迫过程中,昼/夜温度11℃/6℃(A)条件下,随处理时间的延长,不抗冷品种JT944叶片的Fv/Fm和ΦPSII一直下降,且至正常温度(昼/夜温度27℃/22℃)条件下均无法恢复;F0呈先上升后下降趋势,温度回升条件下一直降低,直到为0;qP在低温处理下一直降低,但可部分恢复。抗冷品种婚宴的Fv/Fm和ΦPSII也一直降低,但至正常温度条件下能基本恢复;F0在低温处理及温度回升条件下一直呈小幅上升趋势;qP在低温处理及温度回升条件下无明显变化。昼/夜温度14℃/9℃(B)处理条件下,抗冷品种和中等抗冷品种的Fv/Fm和ΦPSII稍有降低,且温度回升至正常温度后能恢复至对照水平,F0在低温处理下呈小幅上升,温度回升条件下则显著下降;qP在低温处理及温度回升条件下无明显变化。不抗冷品种JT944的Fv/Fm和ΦPSII显著下降,但基本能恢复至对照水平;F0在低温处理5d时显著上升,随后能恢复至对照水平,说明此低温处理下PSII的失活是可逆的。qP在低温处理时下降,且基本能恢复至对照水平;温度回升条件下,3个品种的F0均一直下降,表明此过程中叶黄素耗能增加以保护光合机构。上述叶绿素荧光参数在C、D和E处理下与B处理时变化趋势一致,只是变化幅度较小,说明随着温度的升高,逆境胁迫逐渐变小。4低温胁迫下蝴蝶兰内源激素的变化在低温胁迫下,抗冷性强的品种婚宴的ABA含量随温度处理时间的延长上升幅度大,对低温处理响应迅速,抗冷性弱的品种对低温处理响应迟缓。抗冷性强的品种婚宴叶片GA含量均显著高于其余两品种,有显著增加的趋势。在低温胁迫初期IAA含量的变化不明显,随着处理时间的延长,抗冷性强的品种婚宴的IAA含量显著增加,抗冷性弱的品种对低温处理响应迟缓。综上所述,在本试验低温处理条件下,蝴蝶兰叶内的渗透调节物质含量、保护酶活性及ABA含量对温度变化比较敏感,低温胁迫下通过及时增强其活性,提高其含量,以减轻低温对蝴蝶兰的伤害,但不同品种间表现出一定的差异。其中叶片中的叶绿素含量、Fv/Fm及SOD活性等指标,能及时反应出蝴蝶兰在低温胁迫下的变化状况,可作为鉴定蝴蝶兰抗冷性强弱的指标。