中国北方6种常见蕨类植物耐热性研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0248

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (34): 92-97.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0248

中国北方6种常见蕨类植物耐热性研究

吴菲¹^,²(), 李鹏¹, 王巍¹, 崔玉莲¹, 徐雨晴¹, 卢珊珊¹^,²(), 赵宝林¹^,²()

¹ 国家植物园（北园），北京 100093
² 北京市花卉园艺工程技术研究中心，北京 100093

收稿日期:2023-03-23 修回日期:2023-10-16 出版日期:2023-12-05 发布日期:2023-11-30
通讯作者:
卢珊珊，女，1989年出生，北京人，工程师，硕士，主要研究方向：园林植物。通信地址：100093 北京市海淀区北京植物园管理处，E-mail：506251946@qq.com。
赵宝林，女，1980年出生，北京人，高级工程师，本科，主要研究方向：苏铁及秋海棠保育研究。通信地址：100093 北京市海淀区北京植物园管理处，E-mail：781368070@qq.com。
作者简介:
吴菲，女，1979年出生，湖北荆门人，高级工程师，博士，主要研究方向：蕨类植物收集、保育及园林展示应用。通信地址：100093 北京市海淀区北京植物园管理处，E-mail：605097849@qq.com。
基金资助:
北京市公园管理中心科技新星项目“蹄盖蕨科资源收集、评价及园林应用研究”(ylkjxx2019002)

A Study on Heat Tolerance of Six Fern Species from Northern China

WU Fei¹^,²(), LI Peng¹, WANG Wei¹, CUI Yulian¹, XU Yuqing¹, LU Shanshan¹^,²(), ZHAO Baolin¹^,²()

¹ China National Botanical Garden (North Garden), Beijing 100093
² Beijing Floriculture Engineering Technology Research Centre, Beijing 100093

Received:2023-03-23 Revised:2023-10-16 Published-:2023-12-05 Online:2023-11-30

摘要/Abstract

摘要：

利用电导率、半致死温度、细胞伤害率等参数，比较北方6种蕨类植物的耐热性，以期为蕨类植物在北方夏季高温环境园林景观布置中的材料选择提供依据。选择蕨、球子蕨、荚果蕨、粗茎鳞毛蕨、广布鳞毛蕨和中华蹄盖蕨进行耐热胁迫处理，测定叶片相对电导率，使用Logistic方程确定LT₅₀，同时测定蕨类植物的叶表皮结构（叶面积、叶比重、气孔密度）、叶绿素含量、光合特性参数等，分析蕨类植物耐热性与各测定指标之间的相关性，再利用夏季的田间观察数据检验，并结合蕨类植物的地理分布特征，综合评估各试验材料的耐热性。结果表明，温度升高后，测试材料的细胞伤害率呈慢、快、慢的“S”形曲线变化。6种蕨类的高温半致死温度为粗茎鳞毛蕨(63.77℃)>中华蹄盖蕨(62.07℃)>广布鳞毛蕨(61.63℃)>荚果蕨(61.13℃)>球子蕨(58.10℃)>蕨(56.70℃)。田间观察数据与电导率法检测数据基本相符，并与蕨类地理分布特征基本保持一致，LT₅₀可以作为蕨类耐热性的评价依据之一。蕨类叶片的表皮形态指标也可以作为其耐热性的参考。筛选结果可丰富蕨类植物在北京地区园林展示中的应用种类。

关键词: 蕨类植物, 耐热性, 电导率, 半致死温度, Logistic方程

Abstract:

In order to guide the selection of fern materials for landscape in the summer high-temperature environment of northern China, this study compared the heat resistance of six native fern species from northern China using parameters such as electrical conductivity, half-lethal temperature, and cell damage rate. Pteridium aquilinum var. latiusculum, Onoclea sensibilis var. interrupta, Matteuccia struthiopteri, Dryopteris crassirhizoma, D. expansa, and Athyrium sinense were selected for heat stress treatment. The relative conductivity of them was determined under gradient temperature treatment conditions, and the half-lethal temperature (LT₅₀) was calculated by a Logistic equation. Simultaneously, measurements of fern leaf epidermis structure (leaf area, leaf weight, stomata density), chlorophyll content, and photosynthetic data were also conducted. On such a basis, the correlation between the heat resistance of ferns and each measurement indicator was analyzed and then tested using field observation data. Combining with geographical distribution characteristics of ferns, the thermal resistance of each experimental material was comprehensively evaluated. The results showed that with the increase of temperature, the cell damage rate showed an ‘S’ curve (slow-fast-slow). The ranking of six fern species based on half-lethal temperature ranges from highest to lowest was as follows: D. crassirhizoma (63.77℃)> A. sinense (62.07℃)> D. expansa (61.63℃)> M. struthiopteris (61.13℃)> O. sensibilis var. interrupta (58.10℃)> P. aquilinum var. latiusculum (56.70℃). The field observation data were generally consistent with the conductivity data and the geographical distribution characteristics of ferns. LT₅₀ could be used as one of the evaluating factors for the heat tolerance of ferns. The epidermal morphology of leaves can also be used as a reference for heat tolerance. The selection results can enrich the types of ferns used in garden display in Beijing.

Key words: ferns, heat resistance, electrical conductivity, half-lethal temperature, Logistic equation

吴菲, 李鹏, 王巍, 崔玉莲, 徐雨晴, 卢珊珊, 赵宝林. 中国北方6种常见蕨类植物耐热性研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(34): 92-97.

WU Fei, LI Peng, WANG Wei, CUI Yulian, XU Yuqing, LU Shanshan, ZHAO Baolin. A Study on Heat Tolerance of Six Fern Species from Northern China[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(34): 92-97.

图/表 6

参考文献 27

[1]	吴菲, 丛燕颖, 赵萌, 等. 三北地区蕨类濒危机制及保育研究[A].//北京公园生态与文化研究(五)编辑委员会.北京公园生态与文化研究(五)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018:329-334.
[2]	余莉, 董丽, 任爽英. 北京地区蕨类植物资源及园林应用评价[J]. 中国园林, 2005, 21(6):69-71.
[3]	EITZINGER J, ORLANDINI S, STEFANSKI R, et al. Climate change and agriculture: Introductory editorial[J]. The journal of agricultural science, 2010, 148(5):499-500. doi: 10.1017/S0021859610000481 URL
[4]	严岳鸿, 张宪春, 马克平. 中国蕨类植物多样性与地理分布[M]. 北京: 科学出版社, 2013:76.
[5]	张月雅, 刘明磊, 颜小梅, 等. 4种蕨类植物耐热性测定[J]. 吉林农业大学学报, 2015, 37(3):313-316.
[6]	张腾驹, 陈小红, 刘静, 等. 四川省不同天然种群珙桐叶片解剖结构与其耐热性的关系[J]. 植物研究, 2019, 39(2):208-221. doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2019.02.006
[7]	李雪琴, 卢艺苗, 黄爱梅, 等. 亚热带10种蕨类植物的光响应模型拟合及光合特性研究[J]. 生态学报, 2022, 42(8):1-12.
[8]	沈彦会, 蔡静如, 许建新, 等. 华南地区六种蕨类植物耐旱性研究[J]. 广西植物, 2018, 38(8):1032-1040.
[9]	张菊梅, 王海洋, 覃建美. 电导法对蕨类抗寒性的测定[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2007(12):81-84.
[10]	彭勇政, 刘智媛, 朱晓非, 等. 5个月季品种高温处理后生理指标变化及其耐热性评价[J]. 上海交通大学学报(农业科学版), 2019, 37(5):53-58.
[11]	WU M T, WALLNER S J. Heat stress responses in cultured plant cells: Development and comparison of viability tests[J]. Plant physiology, 1993, 72:817-820. doi: 10.1104/pp.72.3.817 URL
[12]	刘婉迪, 王威, 谢倩, 等. 9个杜鹃品种的高温半致死温度与耐热性评价[J]. 西北林学院学报, 2018, 33(5):105-110.
[13]	施曼, 祝遵凌. 越夏期不同欧洲鹅耳枥品种耐热性评价[J]. 西北林学院学报, 2015, 30(6):59-64.
[14]	龚萍, 王健. 利用电导率法测定六种芳香植物的耐热性[J]. 湖北农业科学, 2011, 50(10):2038-2040.
[15]	高政平, 马新永, 张莹. 5种蕨类植物的耐热抗寒性研究[J]. 现代农业, 2019(6):18-19.
[16]	李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000:152-154.
[17]	盖钧镒. 试验统计方法[M]. 北京: 中国农业出版社, 2000:56-59.
[18]	赵东风, 郭勤卫, 项小敏, 等. 利用隶属函数法对观赏辣椒种质资源耐热性的评价[J]. 浙江农业科学, 2019, 60(1):64-66.
[19]	梁松洁, 张金政, 张启翔, 等. 北方地区藤本类忍冬叶表皮结构及其生态适应性比较研究[J]. 植物研究, 2004, 24(4):434-438.
[20]	冯晓琳. 蜂斗菜等三种地被植物的耐荫性、耐热性研究[D]. 杭州: 浙江农林大学, 2016.
[21]	孙翊, 李思源, 张永春, 等. 基于叶绿素荧光参数的不同矾根品种耐热性评价[J]. 中南林业科技大学学报, 2021, 41(7):1-10,71.
[22]	李岩, 曹伟, 何欢, 等. 中国东北地区石松类和蕨类植物区系研究[J]. 植物研究, 2022, 42(3):321-328. doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.03.001
[23]	罗远强. 耐热型网状脉植物叶片多尺度热流结构与仿生均热板设计[D]. 广州: 华南理工大学, 2018.
[24]	朱凯琳, 李嘉宝, 陈昕. 龙苍沟国家森林公园7种花楸属植物的叶解剖特征及其环境适应性[J]. 植物研究, 2022, 42(2):174-183. doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.02.002
[25]	冯时, 刘群录, 魏宇昆, 等. 八种中国原产鼠尾草属植物耐热性比较[J]. 湖北农业科学, 2017, 56(16):3088-3092.
[26]	李秀玲, 刘君, 宋海鹏, 等. 应用Logistic方程测定13种观赏草的耐热性研究[J]. 江苏农业科学, 2010(3):184-186.
[27]	许蓝心, 田如男. 观赏植物耐热性研究进展[J]. 亚热带植物科学, 2019, 48(1):96-102.

植物名称	方程参数		相关系数	半致死温度/℃
植物名称	lna	b	相关系数	半致死温度/℃
荚果蕨	10.7830	0.1764	0.7918	61.13
蕨	8.5109	0.1501	0.8597	56.70
球子蕨	9.3598	0.1613	0.9012	58.03
中华蹄盖蕨	10.5140	0.1694	0.8639	62.07
粗茎鳞毛蕨	12.4280	0.1949	0.9109	63.77
广布鳞毛蕨	11.8080	0.1916	0.9350	61.63

植物名称	方程参数		相关系数	半致死温度/℃
植物名称	lna	b	相关系数	半致死温度/℃
荚果蕨	10.7830	0.1764	0.7918	61.13
蕨	8.5109	0.1501	0.8597	56.70
球子蕨	9.3598	0.1613	0.9012	58.03
中华蹄盖蕨	10.5140	0.1694	0.8639	62.07
粗茎鳞毛蕨	12.4280	0.1949	0.9109	63.77
广布鳞毛蕨	11.8080	0.1916	0.9350	61.63

植物名称	叶面积/cm²	比叶重/(mg/cm²)	气孔密度/(个/mm²)
荚果蕨	3.20	36.66	102
蕨	3.05	31.05	81
球子蕨	1.52	30.88	82
中华蹄盖蕨	5.80	39.71	131
粗茎鳞毛蕨	5.95	64.84	144
广布鳞毛蕨	4.00	42.32	125

植物名称	叶面积/cm²	比叶重/(mg/cm²)	气孔密度/(个/mm²)
荚果蕨	3.20	36.66	102
蕨	3.05	31.05	81
球子蕨	1.52	30.88	82
中华蹄盖蕨	5.80	39.71	131
粗茎鳞毛蕨	5.95	64.84	144
广布鳞毛蕨	4.00	42.32	125

植物名称	色素含量				最大净光合速率/[μmolCO₂/(m²·s)]
植物名称	叶绿素a/[mg/(g·FW)]	叶绿素b/[mg/(g·FW)]	总叶绿素/[mg/(g·FW)]	叶绿素a/叶绿素b	最大净光合速率/[μmolCO₂/(m²·s)]
荚果蕨	1.509	0.326	1.836	4.640	3.7
蕨	1.768	0.505	2.273	3.500	4.2
球子蕨	1.965	0.783	2.747	2.511	3.3
中华蹄盖蕨	0.848	0.140	0.988	6.116	2.9
粗茎鳞毛蕨	0.481	0.262	0.743	1.842	3.8
广布鳞毛蕨	2.684	1.229	3.913	2.184	1.8

中国北方6种常见蕨类植物耐热性研究

A Study on Heat Tolerance of Six Fern Species from Northern China

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	颜杰, 谷海斌, 武红旗, 张丽, 颜安, 盛建东. 基于EM38的玛纳斯县土壤剖面盐分的解译模型构建[J]. 中国农学通报, 2023, 39(4): 69-75.
[2]	孙喜军, 高莹, 周维涛, 蔡苗, 宋喜芳. 富活素改良剂对日光温室土壤农化性质及芹菜品质的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(30): 82-86.
[3]	胡娟, 周道玮, 关胜超, 张丹. 覆沙对松嫩平原盐碱裸地的改良和利用效果研究[J]. 中国农学通报, 2021, 37(9): 85-94.
[4]	袁慧, 杜超群, 赵小涛, 肖志明, 赵虎. 基于混合效应的湖北杉木冠长率模型[J]. 中国农学通报, 2021, 37(4): 31-37.
[5]	张琦林, 胡娟, 高英志, 周道玮. 松嫩平原沙丘-草甸复合生态系统土壤水分和盐碱时空变化特征[J]. 中国农学通报, 2021, 37(20): 49-58.
[6]	吴玮, 胡进峰, 陈峰, 王俊, 王长方. 6种景天科多肉植物短时高温胁迫耐热性评价[J]. 中国农学通报, 2021, 37(1): 67-70.
[7]	陈秀萍, 贺漫媚, 王伟, 李许文, 郑永晓, 张继方, 代色平. 高温胁迫对2种兜兰叶片生理生化指标的影响[J]. 中国农学通报, 2020, 36(28): 72-77.
[8]	张玉革,王皓然,冯雪,姜勇. 不同使用年限设施土壤DTPA浸提态铜和锌的剖面分异[J]. 中国农学通报, 2019, 35(33): 105-110.
[9]	郜毓,崔国屹,王康振,曹志慧,方玉升,秦自程,吕海波. 沋河流域下游水化学特征及影响因素分析[J]. 中国农学通报, 2019, 35(31): 107-114.
[10]	高国荣. 上海市杨浦区公园、道路绿地土壤物理性状及电导率分析[J]. 中国农学通报, 2019, 35(26): 107-114.
[11]	刘业涛,穆麒麟,王毅,高园,田小海. 从非洲水稻材料中筛选耐高温种质资源[J]. 中国农学通报, 2019, 35(12): 8-12.
[12]	王文佳,李爽,马泽众,马玉玲,刘丽君,董守坤. 水分胁迫对春大豆叶片保护酶活性及相对电导率的影响[J]. 中国农学通报, 2019, 35(11): 14-18.
[13]	胡映泉. 氮对扶芳藤光合作用及电导率、MDA含量影响的研究[J]. 中国农学通报, 2018, 34(27): 66-71.
[14]	李绳庆. 不同营养元素对缺水条件下油松保护酶活性及电导率的影响[J]. 中国农学通报, 2018, 34(17): 47-51.
[15]	陆玉英,陆文科,阮经宙,李一伟,罗瑞鸿,刘芸,姜新. 利用土壤电导率指标研究草莓“量化”施肥技术[J]. 中国农学通报, 2017, 33(30): 51-55.