榛树叶片膜脂脂肪酸组成与其耐寒性的关系

于冬梅 戴永利 刘振盼 郑金利

（辽宁省经济林研究所，辽宁，大连，116031）

摘要：分析了抗寒性不同的六个榛子种、品种叶片膜脂、膜极性脂的脂肪酸组成与含量。榛子叶片膜脂脂肪酸主要是棕榈酸（C16:0）、棕榈油酸（C16:1）、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、亚麻酸(C18:3)、二十二烷酸(C22:0)和二十四烷酸(C24:0)；膜极性脂的脂肪酸主要是棕榈酸（C16:0）、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)和亚麻酸(C18:3)。研究结果表明，榛树叶片膜脂不饱和脂肪酸含量高低与榛树耐寒性强弱成正相关；榛树叶片膜极性脂不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值与榛树耐寒性相关，抗寒性强的榛子品种（种）具有较高的不饱和脂肪酸／饱和脂肪酸比值。

关键词：榛树 膜脂脂肪酸 耐寒性

Cold Tolerance of Hazelnut in Relation to Membrane Fatty Acid Coposition in Leaves

Yu Dongmei Dai Yongli Zheng Jinli

(Liaoning Institute of Economic Forestry, Liaoning, Dalian, 116031)

Abstract The fatty acid compositions in membrane lipids or polarlipids isolated from the leaves of six varieties of hazelnut with different cold tolerance were investigated．In the leaf membrane lipids of hazelnut，the major fatty acid compositions were palmitic acid (16:0)，palm acid (16:1)，stearic acid (18:0)，oleic acid (18:1)，linoleic acid (18 :2), linolenic acid ( 18:3), behenic acid (22:0), lignoceric acid(22:0)．In the leaf membrane polarlipids of hazelnut，the major fatty acid compositions were palmitic acid (16:0)， stearic acid (18:0)，oleic acid (18:1)，linoleic acid (18 :2), linolenic acid ( 18:3)．The results showed that the level of unsaturated fatty acid in leaf membrane lipids was related to the cold tolerance of hazelnut. The ratio of the unsaturated／the saturated in the leaf membrane polarlipids was also related to the cold tolerance of hazelnut. The ratio of the unsaturated／the saturated in the leaf membrane polarlipids from higer cold tolerance variety was higher than those f rom the lower cold tolerance variety．

Key words： hazelnut membrane fatty acid cold tolerance

榛树是主要经济林树种之一，在我国经济林发展中占有重要地位。其中平欧杂种榛子（Corylus heterophylla Fish×Corylus avellana L.）是我国特有的种质资源，近年来在我国北方地区栽植面积逐年增大，为林农带来可观的经济收益。但平欧杂种榛子不同品种（系）间耐寒性差别较大，栽植区域不当，就会产生冻害，给生产造成损失。因此，有必要对平欧杂种榛子进行耐寒性鉴定，为生产栽培提供理论依据。

植物的耐寒性鉴定可分为田间鉴定和实验室间接鉴定两种方法。田间鉴定能最直接的反映不同品种在同一条件下的抗寒性差异。方法直接、简单，可进行大范围、大群体的评价，但受地域、品种数量的限制，只能比较少数几个同一地段的品种之间的抗寒力差异，不能对他们的抗寒能力进行量化。实验室间接鉴定，就是根据作物某些生理生化指标及物理指标间接推断供试材料的抗寒性。Lyons和Raison（1970）证明植物低温发生时，生物膜首先发生膜脂的物相变化，膜脂从液晶相变为凝胶相，生物膜流动性降低，蛋白质组分不能行使正常功能，溶质的跨膜运输，能量转化，酶促代谢受到抑制，从而引起伤害。目前研究表明[1-5]，膜脂中的类脂脂肪酸成分的不饱和度明显影响着膜脂的相变温度，不饱和度越高，植物的抗寒性越强。因此，本研究拟通过对耐寒性不同的榛树种、品种（系）叶片膜脂脂肪酸组成与含量的测定，探讨榛树叶片膜脂脂肪酸组成与其耐寒性的关系，寻求榛树耐寒性早期鉴定的生化指标。

1 材料和方法

1.1 仪器与试剂

仪器：Agilent 6890N气相色谱仪；FID检测器；Agilent色谱工作站；瓦里安CP7488毛细管柱，柱长50m，内径250um；梅特勒—托利多电子天平；Primo R冷冻离心机。

试剂：37种脂肪酸甲酯混合标样（Sigma , 37 FAME），色谱纯甲醇、氯仿、正己烷。

1.2 材料

以辽宁省经济林研究所榛子种质资源圃的欧洲榛子（Corylus avellana L.）品种“Giant”和“TDGL”，原产我国的平榛（Corylus heterophylla Fish.）品系“平榛1号”和“平榛2号”及平欧杂种榛子“辽榛3号”和“84-1”为试材，于2006年5月初采集枝条上的叶片，105℃杀酶5 min，剪碎后混合均匀，真空冷冻干燥，研磨成粉末后存于密封塑料袋中-20℃冷藏备用。

1.3 方法

1.3.1叶片总脂与极性脂的提取 方法参照苏维埃等 [6][7]。称取一定量的样品于具塞试管内，加入3倍体积的氯仿/甲醇/水（1：2：0.8，V/V/V）浸提两次后，上清液加入氯仿和1%KCl溶液萃取两次，取下层溶液于新试管中，在氮气下吹干，得叶片总脂。

以95%甲醇饱和石油醚相（基相）和石油醚饱和95%甲醇相（回收相）溶解叶片总脂，萃取、取下层回收相，在氮气下吹干，得叶片极性脂。

1.3.2 膜脂的甲酯化 方法参照包宏等[8]。向各榛子种、品种叶片总脂或极性脂中加入浓度为1mg/ml的十七烷酸500ul，再加入2.5%硫酸-甲醇溶液2ml，充分混匀后，在70℃水浴下保温反应70分钟，取出后迅速置冰水中冷却。再加入8ml纯水，混匀，加入2ml色谱级正己烷萃取两次，合并两次萃取液，在氮气下吹干。沉淀以0.25ml色谱级正己烷溶解后进行脂肪酸组成GC定性与定量分析。

1.3.3膜脂中脂肪酸成分分析 采用程序升温，柱温140℃，4℃/min升至225℃，汽化室和检测器温度250℃，载气为N2，流速1ml/min，FID检测器，标样进样量1ul，分流比30:1,样品进样量2ul，分流比10:1。

1.4 数据分析及处理 以脂肪酸甲酯标准样品保留时间进行定性分析，确定样品中脂肪酸的种类。用十七酸作为内标物定量分析叶片中脂肪酸的含量[8]，其计算公式为：Wi=f (Ai/A17)W17，其中，Wi是所测植物叶片中脂肪酸的量，单位为10ug；Ai所测脂肪酸的峰面积；A17是十七酸峰面积；W17是十七酸的量，为500ug。

2 结果与分析

2.1 榛树叶片膜脂脂肪酸组成与含量

榛树叶片膜脂脂肪酸的组成及各种脂肪酸在叶片中的百分含量见表1。从表1中可以看出，榛树叶片中的脂肪酸组分主要有棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、二十二烷酸和二十四烷酸。其中，饱和脂肪酸中以棕榈酸占绝大多数，其含量达22.46～24.5%；而不饱和脂肪酸中又以亚麻酸含量最高，达37.389～49.973%，不饱和脂肪酸含量占总脂肪酸的69.325 ～73.471。榛树叶片中的脂肪酸组分相同，但是其含量存在着差异。抗寒性强的平榛叶片不饱和脂肪酸含量（70.932%，73.471%）均比平欧杂种榛叶片（70.837%，70.37%）和欧榛叶片（70.307%，69.325%）的不饱和脂肪酸含量高。脂肪酸不饱和度（IUFA）也基本遵循同样规律，但规律性不强。可见，抗寒性强的榛树本身含有较多的不饱和脂肪酸，因此能抵抗低温的威胁。这与龙眼[9]、荔枝[10]、桉树[11] [12]等树种的抗寒性表现基本一致。

表1 榛树叶片中膜脂脂肪酸的组成及其百分含量

Table 1 The composition and percent content of fatty acid in total lipids in leaves of Hazelnut

注：IUFA1(膜脂肪酸不饱和度)=(18：1)+(18：2)×2+(18：3)×3。下表同。

2.2 榛树叶片膜极性脂脂肪酸组成与含量

由于磷脂和糖脂是植物叶片极性脂的重要组成成分，而极性脂脂肪酸组成与抗寒性的相关性更强[13-15]，所以对榛子叶片极性脂脂肪酸组成进行了定性与定量分，结果见表2。各榛子种、品种叶片极性脂的脂肪酸组成也基本一致，饱和脂肪酸主要由棕榈酸、硬脂酸组成，不饱和脂肪酸主要由油酸、亚油酸和亚麻酸组成。饱和脂肪酸中以棕榈酸占绝大多数，其含量达20.95～23.95%；而不饱和脂肪酸中又以亚麻酸含量最高，达41.272～54.929%，不饱和脂肪酸含量占总脂肪酸的73.64 ～76.56%。抗寒性强的平榛叶片极性脂中不饱和脂肪酸含量或不饱和脂肪酸量与饱和脂肪酸量的比值（Σus/Σs2）均较抗寒性稍弱的平欧杂种榛子和抗寒性最差的欧榛品种高。而在平榛两个品系中，“平榛2号” 叶片极性脂中不饱和脂肪酸含量或不饱和脂肪酸量与饱和脂肪酸量的比值较“平榛1号”的高；在平欧杂种榛中，“辽榛3号” 叶片极性脂中不饱和脂肪酸含量或不饱和脂肪酸量与饱和脂肪酸量的比值较“84-1”的高；在欧榛品种中，品种“Giant” 叶片极性脂中不饱和脂肪酸含量或不饱和脂肪酸量与饱和脂肪酸量的比值较“TDGL”的高。已知各榛子种、品种的抗寒性田间鉴定结果是“平榛2号” >“平榛1号”>“辽榛3号”>“85-41”>“Giant”>“TDGL”，榛树叶片极性脂中不饱和脂肪酸含量或不饱和脂肪酸量与饱和脂肪酸量的比值与各榛树品种抗寒性成正相关性。这与杜鹃[16]、茶树[17]、长春藤[18][19]等植物的抗寒性表现基本一致。说明这两个测定指标可以作为榛树抗寒性实验室间接鉴定的生化指标。

表2榛树叶片中膜脂脂肪酸的组成及其百分含量

Table 2 The composition and percent content of fatty acid in polar lipid in leaves of Hazelnut

注：Σus/Σs2=不饱和脂肪酸量/饱和脂肪酸量。

3 结论与讨论

生物膜的脂肪酸组分含量与植物抗寒性的关系已为许多研究结果[9-19]所证实。在本研究中，榛树叶片膜脂脂肪酸组分含量与榛树耐寒性关系密切，抗寒性强的品种（种）叶片膜脂不饱和脂肪酸含量比抗寒性差的品种高，不饱和脂肪酸量与饱和脂肪酸量的比值也遵循同样的规律，这说明膜脂脂肪酸组分含量体现了不同品种对低温长期适应而形成的遗传性状，可作为榛树耐寒性的鉴定指标。平榛是起源于我国北方较寒冷的地区的野生种，长期适应寒冷的环境条件，能迅速合成更多的不饱和脂肪酸以适应低温的生理需要；而欧榛起源于地中海沿岸，气候条件比较温暖、湿润，适应温和的气候条件，抗寒性较差；平欧杂种榛虽然遗传了其母本平榛的抗寒性，但其抗寒性仍不及平榛，但较其父本欧榛的抗寒性要高。这也与平榛、平欧杂种榛及欧榛品种在田间栽培中进行的田间鉴定结果表现一致。榛树叶片膜脂脂肪酸组分含量及其配比与榛树耐寒性关系的研究结果与其他研究人员在龙眼[10]、桉树[11]、杜鹃[16]、茶树[17]等的研究结果一致。因此，可以作为榛子种、品种、杂交品系等抗寒性早期鉴定的一个重要生化指标，对榛子抗寒育种研究有重要意义。

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