低溫脅迫對(duì)不同品種南瓜幼苗生理活動(dòng)的影響

梁麗昕，張麗麗，馬佳鳳，林 穎，朱 璞

（1.浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004；2.金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 金華 321017）

南瓜是葫蘆科南瓜屬植物，具有較高的醫(yī)療保健和藥用價(jià)值[1]，且適應(yīng)性較強(qiáng)，品種多樣，在我國各地均有種植。生產(chǎn)中可通過早播、將嫩食南瓜上市時(shí)間提前，從而提高種植效益。但在早春育苗過程中，各南瓜品種在低溫條件下表現(xiàn)出不同的抗逆性。試驗(yàn)旨在通過測(cè)定不同品種南瓜幼苗在不同低溫脅迫下葉綠素?zé)晒狻⒖扇苄缘鞍?、丙二醛（MDA）的含量及光合作用效率等指標(biāo)的變化，篩選培育出高產(chǎn)耐低溫的南瓜品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試品種 供試南瓜品種為YL2-1DG、SG-1YE、DJLL-1GY、YSJ-4GY、LBM-1WT、GLF-1GY、GLM-1GE、GLM-2GE和MX 2-1GY，均由浙江省金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供，從1到9按順序編號(hào)。

1.1.2 試驗(yàn)儀器 GL-16G-Ⅱ離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；Dual-PAM-100熒光儀（德國）；Spectrum lab 22PC可見分光光度計(jì)（上海棱光技術(shù)有限公司）；Li-6400 光合作用測(cè)定儀（美國LI-COR公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子預(yù)處理 挑選生長飽滿、顏色正常的種子，溫水浸泡3 h后用5‰高錳酸鉀溶液浸泡15 min，再用潤濕紗布包裹置于培養(yǎng)箱內(nèi)暗處理，24 h后觀察南瓜種子的露白情況，當(dāng)胚根伸出種皮1～2 mm即可播種。

1.2.2 低溫脅迫試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將預(yù)處理后的南瓜種子播于8 cm×8 cm的塑料營養(yǎng)盆中，以伴有發(fā)酵牛糞的泥土為栽培基質(zhì)，置于光照培養(yǎng)箱中，采用25℃的全光照（光照強(qiáng)度為3 000 Lx）發(fā)芽，發(fā)芽后每隔12 h澆一次水，待幼苗長到3葉一心時(shí)進(jìn)行低溫處理。根據(jù)南瓜幼苗的生長特點(diǎn)，試驗(yàn)設(shè)3個(gè)溫度梯度（晝/夜）：25℃/15℃，15℃/10℃，10℃/5℃，分別于處理后第3、6、9、12 d 隨即采摘南瓜幼苗的第3、4葉，檢測(cè)各項(xiàng)生理指標(biāo)，每個(gè)南瓜幼苗品種低溫條件下重復(fù)測(cè)定3次。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定方法 （1）葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定。采用 Dual-PAM-100熒光儀測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測(cè)定前將葉子暗適應(yīng) 30 min，然后順次測(cè)算參數(shù)最大熒光（Fm）、可變熒光強(qiáng)度（Fv）、光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）、最大光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）等指標(biāo)，再參照文獻(xiàn)[2]中的方法測(cè)定葉綠素含量。（2）MDA含量測(cè)定。采用 TCA 法測(cè)定MDA含量，具體步驟參照文獻(xiàn)[3]。（3）可溶性蛋白含量測(cè)定。采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定南瓜葉片中的可溶性蛋白含量[4]。（4）光合作用的測(cè)定。借助光合作用測(cè)定儀配自動(dòng)葉室測(cè)定南瓜幼苗的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Co）、胞間CO2濃度（Ci）。測(cè)量時(shí)光照強(qiáng)度為1000 μmol/(m2·s)，溫度為26±1℃，空氣中CO2濃度為360±10 μmol/mol。

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均利用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗葉綠素a含量的影響

植物依靠葉綠體進(jìn)行光合作用，且光合作用以多種葉綠素為功能單位，因此通常把葉綠素含量作為衡量光合性能的指標(biāo)之一[5-7]。由圖1可知，YL-2-1DG（1）、DJLL-1GY（3）、GLF-1GY（6）、GLM-1GE（7）和MX2-1GY（9）5個(gè)品種的南瓜幼苗隨著溫度的降低，其葉綠素a含量呈下降趨勢(shì)，且GLM-1GE（7）和MX2-1GY（9）兩個(gè)品種表現(xiàn)出溫度越低，葉綠素a減少越明顯的特點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，除LBM-1WT（5）的25℃/15℃和15℃/10℃處理差異不顯著外，其余南瓜品種在不同低溫處理下，葉綠素a含量的差異均達(dá)顯著水平，這說明低溫脅迫對(duì)南瓜葉綠素a含量變化的影響顯著。

圖1 低溫脅迫下南瓜幼苗葉片中葉綠素a的變化Fig.1 Change in chlorophyll a in leaves of pumpkin seedlings under low temperature

2.2 低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗葉片MDA的影響

MDA作為膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，常用來衡量膜系統(tǒng)遭受損害的程度[8]。從圖2中可以看出，9個(gè)南瓜品種的幼苗在低溫脅迫下，葉片中MDA的含量均顯著增加；尤其是在10℃/5℃的條件下，YL-2-1DG（1）、YSJ-4GY（4）、LBM-1WT（5）和GLM-2GE（8）4個(gè)品種的MDA含量增加幅度較顯著；這說明溫度越低，膜脂過氧化作用越強(qiáng)，對(duì)南瓜葉片中膜系統(tǒng)的壓力也就越大。統(tǒng)計(jì)分析顯示，GLF-1GY（6）和MX2-1GY（9）兩個(gè)品種在3種低溫處理下，MDA含量變化較小。這說明這兩個(gè)品種對(duì)低溫的適應(yīng)能力較強(qiáng)，比較耐低溫。

圖2 低溫脅迫下南瓜幼苗葉片 MDA 含量的變化Fig.2 Change in MDA content in pumpkin seed ling leaves under low temperature

2.3 低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗葉片可溶性蛋白的影響

從圖3中可以看出，在15℃/10℃處理下，9個(gè)品種的南瓜幼苗葉片的可溶性蛋白含量均最低。而SG-1YE（2）、LBN-1WT（5）、GLM-1GE（7）和GLM-2GE（8）4個(gè)品種在25℃/15℃、10℃/5℃溫度處理下可溶性蛋白含量的差異較小，這說明在同樣的溫度條件下這4個(gè)品種具有較強(qiáng)的耐低溫性能，短時(shí)間內(nèi)就通過自身的調(diào)節(jié)機(jī)制，以適應(yīng)低溫環(huán)境。

圖3 低溫脅迫下南瓜幼苗葉片可溶性蛋白含量的變化Fig.3 Change in soluble protein content in pumpkin seedling leaves under low temperature

2.4 低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗光合特性的影響

2.4.1 凈光合速率 從圖4中可以看出，受低溫脅迫后，大部分南瓜品種的凈光合速率隨著溫度的降低而下降，這說明低溫脅迫限制了光合作用，從而降低了葉片的凈光合速率[9-10]。在25℃/15℃、15℃/10℃、10℃/5℃的低溫脅迫下，LBM-1WT的凈光合速率呈現(xiàn)出“升-降-升”的趨勢(shì)，在15℃/10℃條件下，凈光合速率降到了最低，這說明南瓜幼苗葉片光合系統(tǒng)受到破壞后仍有一定的恢復(fù)能力。而GLF-1GY的凈光合速率則呈現(xiàn)“降-升-降”的趨勢(shì)，這說明南瓜幼苗在短期內(nèi)對(duì)低溫有一定的適應(yīng)能力。

2.4.2 蒸騰速率 蒸騰速率反映了植物氣孔對(duì)溫度條件的響應(yīng)。當(dāng)氣孔導(dǎo)度下降時(shí)，能夠進(jìn)入葉肉的CO2隨之減少，隨之胞間CO2濃度降低，這將在一定程度上對(duì)南瓜葉片的凈光合速率造成不利影響。從圖5中可以看出，YL2-1DG、SG-1YE、DJLL-1GY、YSJ-4GY和LBM-1WT這5個(gè)南瓜品種的蒸騰速率隨著溫度的降低而減慢，而其他4個(gè)品種沒有表現(xiàn)出明顯規(guī)律。

圖4 低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗葉片凈光合速率的影響Fig.4 Effect of low temperature on net photosynthesis rate in pumpkin seed ling leaves

圖5 低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗蒸騰速率的影響Fig.5 Effect of low temperature on EVAP of pumpkin seed lings

2.4.3 胞間CO2濃度 從圖6中可以看出，GLF-1GY（6）和GLM-2GE（8）兩個(gè)南瓜品種在3個(gè)低溫脅迫下，葉片的胞間CO2濃度顯現(xiàn)出“降-升-降”的趨勢(shì)，而SG-1YE、DJLL-1GY、YSJ-4GY和GLM-1GE這4個(gè)南瓜品種，葉片的胞間CO2濃度隨著溫度的下降而降低，這與其凈光合速率趨勢(shì)一致。這說明在低溫條件下，細(xì)胞間隙內(nèi)CO2濃度的高低也將在一定程度上影響到植物的光合效率。

圖6 低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗胞間 CO2的影響Fig.6 Effect of low-temperature on Ci of pumpkin seed lings

3 結(jié)論與討論

從植物的生長過程來講，低溫脅迫對(duì)南瓜幼苗的生長有不可預(yù)測(cè)的影響，同時(shí)植物的生長發(fā)育對(duì)溫度的反應(yīng)最敏感最直接[11-12]。試驗(yàn)以9個(gè)不同的南瓜品種為材料，通過不同的低溫脅迫處理，測(cè)定了南瓜幼苗葉片的葉綠素a含量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量及光合作用等指標(biāo)的變化。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在低溫下，SG-1YE、YSJ-4GY、GLF-1GY和MX2-1GY這4個(gè)南瓜品種幼苗的葉片表現(xiàn)出不同程度的黃化和萎焉，同時(shí)伴隨著早衰現(xiàn)象。另外，若試驗(yàn)中對(duì)幼苗實(shí)施持續(xù)低溫，這種現(xiàn)象表現(xiàn)更加明顯。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在3種低溫脅迫下，GLF-1GY的凈光合速率呈現(xiàn)“降-升-降”的趨勢(shì)，其MDA含量的變化較小。這說明該品種南瓜幼苗在短期內(nèi)對(duì)低溫有一定的適應(yīng)能力，且對(duì)低溫傷害有較強(qiáng)的自我修復(fù)能力，是一個(gè)耐低溫品種，可在環(huán)境較差的情況下栽培種植。

在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的低溫脅迫條件下，測(cè)定了南瓜幼苗的多項(xiàng)生理生化指標(biāo)，其試驗(yàn)結(jié)果不僅表明了低溫對(duì)南瓜幼苗生長的損害機(jī)理，同時(shí)試驗(yàn)為篩選、培育高產(chǎn)耐低溫的南瓜品種提供依據(jù)和技術(shù)保障，對(duì)農(nóng)科院的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。

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