金边卫矛(Euonymus radicans‘Emorald & Gold’)是本课题组于2000年春季从英国引进的近十种常绿及优良彩叶植物之一。金边卫矛不仅具有较高的观赏价值，在城市的绿化建设中倍受青睐，而且抗寒性强，具有较高的引种驯化价值。由于北京属典型的大陆季风型气候，冬季持续时间长而寒冷，与原产地气候差异较大，低温是引种成功的首要限制因子。金边卫矛在同批引种的彩叶植物中抗寒性表现最好，冬季稍加覆盖就能在北京安全越冬。 本论文是国家948项目(99-04)研究工作的部分阶段性成果，目的是研究抗寒性表现好的优良彩叶植物的抗寒机制，为丰富植物抗性理论的研究及植物的引种驯化提供更多的实验数据和参考资料。本论文以当年扦插繁殖的金边卫矛幼苗及大田栽种的金边卫矛为试材，首次从细胞、生理生化及分子生物学等不同角度对其抗寒性进行了比较系统的试验和观察，就其抗寒机理从细胞膜稳定性决定植物抗寒性方面进行了较深入的探讨。本论文的主要研究内容及实验结果如下： 1．比较观察了金边卫矛在自然越冬及人工冷驯化期间叶片的解剖构造及细胞内淀粉含量的变化。结果表明：在自然越冬和人工冷驯化期间，金边卫矛叶片组织结构及淀粉均发生了一系列适应性变化。叶片栅栏组织与叶片厚度的比值(CTR)与植株抗寒性呈正相关，叶片海绵组织与叶片厚度的比值(SR)与植株抗寒性呈负相关。叶绿体排列方式的改变、海绵细胞的解体与修复及液泡分割和质壁分离现象的出现都与植株抗寒能力表现了一定的相关性。淀粉在低温驯化前累积、驯化后降解并在脱锻炼后又重新积累，上述变化亦与植株抗寒性发育具有高度一致性。在人工驯化对照苗中，细胞中淀粉含量少，但经驯化后抗寒性表现却远好于未驯化苗，这表明在提高植物抗寒力的过程中，糖的累积仅是一方面，蛋白的变化或许起着更为重要的作用。 2．比较测定了未经冷驯化和经冷驯化的金边卫矛幼苗叶片的光响应曲线及两种处理苗在低温胁迫下的光合速率。结果表明：与未驯化苗相比，冷驯化苗叶片的光合速率和光补偿点下降，但光饱和点有所增大；在低温胁迫下的不同时间里，驯化苗的光合速率均高于未驯化苗。未驯化苗在低温胁迫的第三天光合速率已为负值，而驯化苗还能维持一定的光合速率。由此可见，幼苗经低温驯化后，对弱光的利用能力大大提高，分析光饱和点的升高及光合速率的下降，也许是金边卫矛在冷驯化期间作出的适应性调整，提高植株在低温胁迫下光合作用的的稳定性，增强植株抗寒能力。 3．采用磷酸铅沉淀的电镜细胞化学方法，对经冷驯化(4℃处理)及未经冷驯化(22℃处理)的金边卫矛以及两者在-5℃下处理一天后的叶肉细胞进行了ATP酶的超微细胞化学定位的比较观察。结果表明：标志ATP酶活性反应的磷酸铅沉淀物主要分布在叶片栅栏细胞和海绵细胞的质膜和液泡膜上，ATP酶在这两类细胞中的分布及活金边卫矛低温抗性研究性无明显差异。金边卫矛幼苗经4℃低温驯化一周后，其质膜和液泡膜的ATP酶活性高于22℃下生长的幼苗。冷驯化后的金边卫矛幼苗在一5℃处理一天后，其质膜和液泡膜上仍可观察到ATP酶的活性反应，但较低温胁迫前有所降低，超微结构完整，未见任何伤害。而未经冷驯化的金边卫矛幼苗在一5℃处理一天后，其质膜和液泡膜上的ATP酶完全失活，同时细胞的超微结构受到严重伤害。这说明冷驯化可提高金边卫矛幼苗ATP酶在低温胁迫下的稳定性，这种活性变化与植物抗寒力的提高呈正相关。 4.对不同冷驯化时间处理及随后低温逆境下的金边卫矛叶片中膜保护酶一超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)酶活性及同工酶谱的变化进行了比较研究，并鉴定了叶片中SOD的类型。结果表明:SOD、POD的活性随冷驯化时间延长而提高，但当到达一个高峰后逐渐回落到接近对照水平。SOD峰值在第一周，POD在第二周;经冷驯化及未经冷驯化的植株在一5℃低温胁迫条件下，驯化苗叶片中的SOD、POD酶活性比低温胁迫前稍有降低，但下降率大大低于对照。这表明冷驯化提高了金边卫矛叶片中SOD和POD在低温胁迫下的稳定性。冷驯化期间，SOD、POD同工酶酶活性的变化趋势同前。叶片中SOD同工酶有6条酶带，SODI和SODZ为强带，SOD3一SOD6为弱带，其中SODI和SODZ为Cu一ZnSOD，而SOD3一SOD6可能都是FeSOD，冷习fl化期间有酶谱带的增强表达，未见酶带的减少或新酶带的出现。叶片中POD同工酶有8条酶带，PODZ一POD4为强带，PODI，PODS一PODS为弱带。冷习11化期间，POD同工酶不仅有酶谱带的增强表达，而且在第二周出现了一条新的谱带PODg。因此，植物在冷驯化期间随着酶活性变化而形成的低温适应性是冷驯化提高植物抗寒力的主要原因之一。 5.通过二维聚丙烯酞胺凝胶电泳，比较观察了不同冷驯化时间处理期间金边卫矛叶片蛋白质的变化。结果表明:金边卫矛幼苗在冷驯化期间，不仅有蛋白的增强表达，而且诱导出了四种新蛋白。叶片中多种蛋白质的含量与未驯化苗相比都有所增加，其中分子量分别为17.7kD、15.8 kD的碱性蛋白B和C及分子量为15.5kD的酸性蛋白D的增强表达趋势较为明显，这三种蛋白在脱锻炼后含量均下降到接近对照水平，说明B、C、D?