长春花(Catharanthusroseus)对热带珊瑚岛生理生态适应性研究.docx

长春花(Catharanthusroseus)对热带珊瑚岛生理生态适应性研究 童升洪 刘楠 王俊 任海 蔡洪月 黄耀 刘念 简曙光摘 要：長春花（Catharanthus roseus） 是夹竹桃科的一种亚灌木植物，具有重要的药用价值和观赏价值，在前期的试验性种植中，发现长春花对热带珊瑚岛环境有很强的适应性为了探讨长春花对热带珊瑚岛环境的生理生态适应性，该文以移植到热带珊瑚岛的长春花和生长于海南省文昌市苗圃的长春花为研究对象，对其叶片的形态解剖结构、生理学特征、营养元素含量等进行了分析结果表明：（1）与苗圃生长的长春花和其他耐胁迫的植物相比，移植到热带珊瑚岛上的长春花具有叶片厚、栅栏组织发达、比叶面积小等形态解剖特征，这些特征有利于其光能吸收、水分储存和对环境资源的利用2）长春花的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性较高，表现出较强的抗氧化性和抗胁迫能力3）长春花的叶绿素a和叶绿素b含量较低，可以减少过多的光能进入叶绿体光合系统，防止过剩的光能对光合系统产生伤害4）热带珊瑚岛土壤养分含量低，但生长在岛上的长春花叶片的营养元素含量高，表现出很强的养分吸收和利用能力。

因此，长春花对干旱、贫瘠等恶劣生境具有很好的适应能力，可以作为热带珊瑚岛植被恢复工具种关键词：长春花，生理生态适应性，热带珊瑚岛，植被恢复Abstract：Catharanthus roseus （Apocynaceae） is a subshrub plant with important medicinal and ornamental values. In the previous experimental planting，we found that C. roseus had good adaptability to the environment on tropical coral islands. In order to explore the ecological and physiological adaptabilities of C. roseus to tropical coral island environment，we investigated the morphological and anatomical structures，physiological characteristics，and nutrient element contents of C. roseus were analyzed by taking samples from a nursery in Wenchang City，Hainan Province and those transplanted to tropical coral island as study objects. The results were as follows：（1） C. roseus transplanted to tropical coral island had thicker leaves，more developed palisade tissue，and lower specific leaf area than that growing in nursery and other stress-tolerant plants，which were beneficial to its light energy absorption，water storage and resource utilization. （2） Compared with C. roseus grown in the nursery，C. roseus transplanted to tropical coral island had higher level of superoxide dismutase （SOD），peroxidase （POD） and catalase （CAT） activities，indicating a strong antioxidant enzyme activity and anti-stress ability of this species. （3） However，C. roseus transplanted to tropical coral island had low chlorophyll a and chlorophyll b contents，which could reduce excessive light energy into the chloroplast photosynthetic system and prevent excess light energy from harming the photosynthetic system. （4） Though the coral sand soil that C. roseus growing has a low nutrient content，the nutrient content in C. roseus leaves was high，indicating a good capacity in absorbing and utilizing nutrients of this species. Therefore，C. roseus had a good adaptability to arid and barren habitats，and could be used as a tool species for revegetation restoration on tropical coral islands.Key words：Catharanthus roseus，ecological and physiological adaptabilities，tropical coral island，revegetation restoration长春花（Catharanthus roseus） 为夹竹桃科（Apocynaceae）长春花属（Catharanthus）亚灌木植物，又名金盏草、四时春、日日新、雁头红、三万花等。

株高一般在30～60 cm之间，茎直立且近方形，有条纹，灰绿色，基部基常常木质化，节间长为1～3.5 cm叶对生，倒卵状长圆形，膜质，长为3～4 cm，宽为1.5～2.5 cm，叶片全缘且两面光滑、无毛，主叶脉明显（图1：A）聚伞花序腋生或顶生，花2～3朵花冠裂片5枚，有多种颜色，常见为红色、粉红、紫红或白色等（图1：B），花冠筒无毛或稍有微柔毛雄蕊着生于花冠筒的上半部，但花药隐藏于花喉之内，与柱头离生蓇葖双生，直立，平行或略叉开，长约2.5 cm，直径3 mm（图1：C）种子黑色，长圆状圆筒形，两端截形，具有颗粒状小瘤花期、果期几乎全年（中国植物志，1977;常博文，2016）长春花原产于非洲东部，现广泛栽培于热带和亚热带地区，我国华南、华东、西南等地有栽培长春花性喜高温高湿，喜光，耐半阴，在温暖和阳光充足环境生长较好（周忆堂，2008;简曙光和任海，2017）长春花因其花形优美且花期长，是一种广受欢迎的观赏植物作为一种传统的民间药用植物，长春花常被用来治疗疟疾、腹泻、糖尿病、高血压、皮肤病及何杰金氏病（祖元刚等，2006）此外，长春花含有的100多种生物碱是目前应用最广的天然植物抗肿瘤药物，成为近年来生物制药领域的热点和国际上研究和应用最多的抗癌植物药源，并被确定为研究植物次生代谢的模式植物之一（周忆堂，2008）。

目前，国内外对长春花的研究主要集中在体内代谢及次生代谢产物中具有抗癌作用的多种生物碱的药理研究（周忆堂，2008）、生物碱代谢（杨致荣等，2014）、生物碱合成和半合成（Mujib et al.，2012;Olivia et al.，2012）、单一因素的逆境胁迫（Cartmill et al.，2013;刘柿良等，2013）、生活史型形成和生理代谢（唐中华，2006）等方面热带珊瑚岛屿由于生境条件特殊且恶劣（高盐、强碱、高温、强光、干旱、贫瘠），大陆及近大陆海岛的普通植物种类极难生长定居把珊瑚岛恢复或建成可持续发展的绿色宜居生态岛，需要大量适生的工具种植物（简曙光和任海，2017）长春花有较好的观赏、药用价值，对干旱、贫瘠等环境胁迫适生性好，是潜在的珊瑚岛礁植被构建工具种目前，国内外对于长春花在热带珊瑚岛环境条件下的生理生态学特性研究未有涉及，從而限制了该物种的进一步开发利用本文以生长在海南省文昌市苗圃的长春花为对照，分析被移植到热带珊瑚岛环境的长春花叶片形态解剖学特征、叶绿素含量、抗氧化酶活性、营养元素含量等，探讨长春花如何通过调节其形态结构和生理属性适应热带珊瑚岛的极端环境，旨在为该物种在严酷生境下的引种、栽培及开发利用提供科学依据。

1 材料与方法1.1 研究地概况本研究所在的一个研究地点位于海南省三沙市的一个热带珊瑚岛，海拔约5 m，属于热带海洋季风性气候，年均气温约为28 ℃，日照强烈，年均降雨量约为2 800 mm，降雨量充沛，80%集中在雨季，雨季、旱季明显，且有季节性干旱，干旱时间为4～5个月岛上土壤基质主要为珊瑚砂，生境条件极端恶劣，植物极难存活或定居另一个研究地点在海南省文昌市近郊的一个苗圃（11045′ E，1931′ N），海拔约为10 m，地势低平，为滨海沉积物沙壤土，属于热带海洋季风性气候，年均气温约为24 ℃，年均降水量为1 800 mm（李婕等，2016;林忆雪等，2017）1.2 材料2016年7月6日，在海南省文昌市苗圃选取生长发育良好的长春花植株，采集健康成熟叶片，放入封口袋，通过冰盒带回实验室进行形态学和生理学指标的测定2017年3月15日（移植8个月后），在珊瑚岛上选取生长发育良好的长春花植株，采集健康成熟叶片，放入封口袋，并将其放入船载冰箱中保存，上岸后通过冰盒带回实验室进行形态学、生理学和营养元素等指标的测定同时，用5点取样法采集热带珊瑚岛长春花种群的根际土壤（0～20 cm），过2 mm筛，去除细根和石块，置于阴凉干燥通风处自然风干，进行土样理化性质的测定。

1.3 方法1.3.1 形态解剖学 长春花的叶面积（LA）采用LI-3000叶面积仪（LI-COR，美国）进行测量，利用电子天平称其鲜重（FW），将其放置在65 ℃烘箱中，烘干至恒重后称其干重（DW），通过LA/DW、DW/FW分别计算比叶面积（SLA）、叶片干物质含量（LDMC）采用传统的徒手切片法（董建芳等，2009）制作叶片切片，在光学显微镜下观察并记录叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织宽度和上表皮厚度，计算栅栏海绵厚度比（PST）=栅栏组织厚度/海绵组织厚度1.3.2 生理学特征1.3.2.1 叶绿素含量测定 称取0.5 g新鲜长春花叶片，剪碎，在研钵内先加入10 mL 80%的丙酮研磨成匀浆，再加5 mL乙醇过滤，滤液用80%的丙酮定容到25 mL，采用分光光度计（苏正淑和张宪政，1989），分别在645 nm和663 nm的波长处测定吸光度，记录并计算叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶绿素a/b的值1.3.2.2 丙二醛（MDA）含量测定 称取0.5 g样品叶片，采用硫代巴比妥酸法（林植芳等，1984）测定MDA的含量，加入5%硫代巴比妥酸5 mL，研磨后的匀浆离心，取上清液，在分光光度计分别读取532 nm和600 nm波长的吸光值，利用两个吸光值的差值计算MDA的含量。

1.3.2.3 抗氧化酶活性测定 称取0.5 g样品叶片，采用氮蓝四唑法（李。