張永吉+李愛民+徐中友+張?jiān)坪?蘇芃+張瑛+祁建波+張永泰

摘要： 以早佳“8424”西瓜幼苗為試驗(yàn)材料，低溫處理前分別噴施0、0.25、0.5、1.0、2.0 mmol/L 5個(gè)濃度的水楊酸（SA），研究SA對(duì)西瓜幼苗抗冷性的影響。結(jié)果表明，葉面噴施SA能有效提高西瓜苗抗冷性，SA能降低西瓜幼苗的冷害指數(shù)，顯著提高西瓜幼苗葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶 （CAT）活性，增加脯氨酸（Pro）含量，有效減緩丙二醛（MDA）積累，促進(jìn)可溶性蛋白含量積累。其中以1 mmol/L濃度緩解西瓜冷害效果最好。

關(guān)鍵詞： 西瓜幼苗；水楊酸（SA）；抗冷性；生理生化

中圖分類號(hào)： S651.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2016）03-0183-02

西瓜屬喜溫耐熱的經(jīng)濟(jì)作物，素有“夏季水果之王”的美稱。早佳8424是長(zhǎng)三角地區(qū)主要西瓜供應(yīng)品種之一，其果瓤脆嫩、味甜多汁，栽培面積很大，在江蘇省常作保護(hù)地早春栽培。西瓜最適宜生長(zhǎng)溫度為20～30 ℃，最低、最高生長(zhǎng)溫度分別為18、35 ℃[1]，早春保護(hù)地栽培時(shí)經(jīng)常受到0 ℃以上的低溫傷害，雖然持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，但給種植戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失卻很大，常造成西瓜出苗不齊、死苗等問題，而且對(duì)花芽分化、生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量等造成不同程度的影響。水楊酸（SA）是普遍存在于高等植物體內(nèi)的內(nèi)源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)[2-3]，在植物的抗冷性中，被認(rèn)為是一種內(nèi)源信號(hào)分子[4]，它可以通過抑制膜脂過氧化來維持膜完整性[5]。在茄子[6]、西葫蘆[7]、番茄[8]等蔬菜作物上的研究已經(jīng)證實(shí)，SA可以提高植物的抗冷性，但不同作物適宜使用濃度不一致。于錫宏等研究表明，300～400 mg/L SA可以緩解番茄冷害[8]。劉偉等研究發(fā)現(xiàn)，2 mmol/L SA是預(yù)防黃瓜低溫危害的最適濃度[9]。目前西瓜上應(yīng)用SA預(yù)防低溫傷害的最適濃度未見報(bào)道。本試驗(yàn)以早佳8424西瓜為試驗(yàn)材料，研究了西瓜苗期施用不同濃度SA后對(duì)冷害及生理指標(biāo)的影響，旨在為進(jìn)一步合理利用SA化學(xué)調(diào)控解決西瓜設(shè)施生產(chǎn)中的低溫冷害問題提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西瓜品種為早佳8424，2014年1月11日購(gòu)于浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司。RXZ-1000型智能人工氣候箱，水楊酸為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

參照李愛民等的方法[10] （略有改動(dòng)），于2014年2月24日在江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所進(jìn)行田間試驗(yàn)。選取籽粒飽滿、大小一致的種子集中浸種催芽后播于50孔的穴盤內(nèi)，每穴1株，正常光溫管理，平均溫度為25 ℃（白）/15 ℃（夜），光照度為600 μmol/（m2·s）。2014年5月3日，待西瓜幼苗長(zhǎng)到3葉1心期時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致、無病蟲害、健壯的植株進(jìn)行5個(gè)濃度的SA處理，分別為0、0.25、0.5、1.0、2.0 mmol/L，每個(gè)濃度處理50株，均勻噴布葉面，濃度為0的處理噴蒸餾水。間隔24 h連續(xù)噴施2次后放于人工氣候箱中，溫度設(shè)定為10 ℃（晝）/5 ℃（夜），光照度為200 μmol/（m2·s），光暗各12 h。以25 ℃常溫苗為對(duì)照（CK），各處理重復(fù)3次，低溫脅迫3 d后測(cè)定各指標(biāo)。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

參照許勇等的方法[11] 計(jì)算冷害指數(shù)，調(diào)查西瓜幼苗在低溫脅迫下的傷害情況，并統(tǒng)計(jì)冷害指數(shù)。冷害指數(shù)計(jì)算公式如下：冷害指數(shù)=∑（各級(jí)株數(shù)×級(jí)數(shù)）/總株數(shù)。采用李合生的方法[12]測(cè)定生理指標(biāo)。采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性；采用紫外吸收法測(cè)定過氧化氫酶（CAT）活性；采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定丙二醛（MDA）含量；采用水合茚三酮顯色法測(cè)定脯氨酸含量；采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量；采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定葉片SPAD值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS、Excel軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA對(duì)低溫脅迫下西瓜幼苗冷害指數(shù)、葉片SPAD值的影響

低溫脅迫前對(duì)西瓜幼苗噴施0、0.25、0.5、1.0、2.0 mmol/L 5種不同濃度的SA溶液，經(jīng)低溫處理3 d后，其冷害指數(shù)分別為0.684、0.623、0.552、0.240、0.350，除 0.25 mmol/L SA處理后冷害指數(shù)與0 mmol/L處理差異不顯著外，其他處理均極顯著低于0 mmol/L。隨著SA濃度的增加，西瓜幼苗的冷害指數(shù)逐漸減小，1.0 mmol/L SA處理下西瓜幼苗冷害指數(shù)最低，2.0 mmol/L SA處理下西瓜幼苗冷害指數(shù)開始變大，表明SA對(duì)西瓜苗情的低溫傷害有緩解作用，采用葉面噴施SA可以有效提高西瓜幼苗的耐冷性，以1.0 mmol/L SA濃度最佳。

由于葉片SPAD值與葉綠素含量呈極顯著相關(guān)，常用SPAD值來代表葉綠素的相對(duì)含量。低溫脅迫3 d后，西瓜幼苗SPAD值都有所降低，沒有噴施SA的低溫處理SPAD值下降最多。1.0 mmol/L SA處理的西瓜幼苗低溫脅迫后其SPAD值仍與常溫CK接近，表明其低溫傷害最?。ū?）。

2.2 SA對(duì)低溫脅迫下西瓜幼苗葉片SOD、POD、CAT活性的影響

由表2可見，低溫處理3 d后，西瓜幼苗葉片CAT活性呈上升趨勢(shì)，隨著濃度的增加，CAT的活性越大。0.5、1.0、2.0 mmol/L 3種濃度低溫處理下西瓜幼苗葉片CAT活性都極顯著高于對(duì)照和未噴施SA的低溫處理，由此可見，SA處理增強(qiáng)了西瓜葉片CAT活性。同常溫對(duì)照處理相比，所有低溫處理后的西瓜葉片SOD活性都呈現(xiàn)不同程度的上升；進(jìn)行不同濃度SA低溫處理后，較沒有噴施SA相比，西瓜葉片內(nèi)SOD活性都有所提高，其中1.0、0.25 mmol/L 2個(gè)濃度處理下SOD活性提高最多。低溫處理后，西瓜幼苗葉片POD酶活性升高，極顯著高于常溫對(duì)照，表明冷害脅迫刺激后，西瓜體內(nèi)POD快速積累，提高呼吸作用、光合作用等反應(yīng)提高抗冷性。與不噴施SA的低溫處理相比，SA處理均能提高葉片內(nèi)POD活性，其中1.0 mmol/L SA處理下POD活性提高最多。

2.3 SA對(duì)低溫脅迫下西瓜幼苗脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白的影響

如表3顯示，低溫處理促進(jìn)了西瓜葉片內(nèi)脯氨酸（Pro）含量的積累，各處理均極顯著高于常溫對(duì)照。SA有助于西瓜幼苗Pro的增加，從而在一定程度上保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物，經(jīng)過低溫脅迫后西瓜幼苗體內(nèi)的MDA含量有所增加。與0 mmol/L處理相比，噴施SA可以緩解植株體內(nèi)MDA積累，其含量極顯著低于0 mmol/L處理，特別在1.0 mmol/L下達(dá)到最低，說明 1.0 mmol/L SA對(duì)緩解膜脂過氧化效果顯著。除0.25 mmol/L SA處理外，低溫脅迫下，西瓜幼苗可溶性蛋白含量變化均表現(xiàn)出增高趨勢(shì)，噴施SA處理西瓜幼苗可溶性蛋白含量明顯高于未經(jīng)SA處理過的植株，1.0 mmol/L SA處理顯著高于0處理和CK。表明低溫處理后，SA可以調(diào)節(jié)西瓜幼苗主動(dòng)積累可溶性蛋白降低滲透勢(shì)。

3 結(jié)論與討論

低溫脅迫有利于植物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生，可以引起膜脂過氧化作用，這時(shí)植物體內(nèi)清除過剩自由基的酶保護(hù)系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)，酶的活性增高。水楊酸（SA）在植物的抗寒性中，被認(rèn)為是植物在脅迫反應(yīng)中產(chǎn)生的一種信號(hào)分子，它可以通過抑制膜脂過氧化來維持膜完整性[5]，從而可以有效地保護(hù)植株免受傷害。SOD、POD、CAT是植物體內(nèi)清除活性氧的重要細(xì)胞保護(hù)酶類，這3種保護(hù)酶是植物抗寒性鑒定的重要指標(biāo)之一，它們協(xié)同作用，清除膜脂過氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。SOD是植物抗氧化系統(tǒng)的第一道防線，它可以使歧化反應(yīng)中產(chǎn)生的活性氧轉(zhuǎn)化成H2O2，然后通過POD、CAT等將H2O2轉(zhuǎn)化為H2O、O2，從而有效阻止 O-2 · 和H2O2相互作用對(duì)細(xì)胞膜產(chǎn)生更大傷害[13]。本研究結(jié)果表明，經(jīng)過SA噴施與低溫處理后，西瓜幼苗SOD、POD、CAT 3種保護(hù)酶相比沒有噴施SA的CK有明顯提高。低溫試驗(yàn)中，1.0 mmol/L SA處理后西瓜幼苗內(nèi)SOD、POD活性達(dá)到最大，說明1.0 mmol/L SA濃度可以有效增強(qiáng)西瓜抗逆性。脯氨酸（Pro）廣泛存在于植物體內(nèi)，主要是作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、蛋白質(zhì)分子的保護(hù)物質(zhì)以及活性氧的清除劑等發(fā)揮作用，從而起到抗寒作用。Kornyeyev等認(rèn)為，在低溫脅迫下Pro的累計(jì)能力與品種的抗寒能力呈正相關(guān)[14]。馬淑英等認(rèn)為，在低溫脅迫下Pro的累積能力與品種的抗寒性呈負(fù)相關(guān)[15]。本試驗(yàn)中，低溫后Pro含量明顯增加，這和于錫宏等和耿廣東等的研究結(jié)果[6，8]一致。MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量高低可以反映出膜脂過氧化的程度。本試驗(yàn)中，SA處理的西瓜幼苗的MDA積累量顯著較低，且在1.0 mmol/L的濃度下達(dá)到最低，說明SA處理后低溫脅迫對(duì)西瓜幼苗葉片的細(xì)胞膜傷害較輕，保持了膜的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了西瓜幼苗的抗冷性。低溫可以促使可溶性蛋白這種植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量增加，以增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。隨著SA濃度的增加，西瓜幼苗體內(nèi)的可溶性蛋白含量逐漸增加，在1.0 mmol/L 誘導(dǎo)下其值達(dá)到最大。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，筆者認(rèn)為，西瓜幼苗預(yù)防低溫傷害適宜的水楊酸濃度應(yīng)當(dāng)選擇 1.0 mmol/L。

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