甘藍型油菜葉面噴施植物動力2003防凍效果分析

張

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙4101282）

甘藍型油菜葉面噴施植物動力2003防凍效果分析

張振乾，孫玉潔，王國槐*，官春云，陳社員

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙4101282）

凍害嚴重影響冬油菜的生長。為揭示冬油菜抗寒機理，采用植物動力2003噴施雜1613與湘油15號油菜，以噴施清水為對照進行比較。生理指標測定結(jié)果：噴施植物動力2003的油菜葉片電導(dǎo)率、丙二醛含量比對照低，SOD活性、SPAD值、可溶性蛋白、可溶性糖及脯氨酸含量比對照高；2品種間的可溶性蛋白含量、SOD活性差異不大。由此表明，植物動力2003可提高油菜抗寒能力。

甘藍型油菜；凍害；生理指標；植物動力2003

凍害特指植物在越冬期間溫度降到0℃以下時所產(chǎn)生的細胞受傷甚至死亡現(xiàn)象，嚴重時會對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生極為不利的影響。導(dǎo)致凍害產(chǎn)生的兩種常見途徑為胞外結(jié)冰和細胞液的過冷卻［1］。冬油菜生長期經(jīng)歷較長時期的低溫環(huán)境，極易受到低溫凍害影響。關(guān)于油菜凍害雖有不少相關(guān)研究［2～5］，但其凍害機理至今仍不清楚。目前，小麥、玉米、大豆、水稻等作物都有了利用抗寒劑來緩解低溫對作物影響的報道。本研究以甘藍型油菜雜1613和湘油15號為材料，噴施植物動力2003（PP2003），觀察其在常溫及低溫下的表現(xiàn)，以為揭示冬油菜防凍機理提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料

甘藍型油菜雜1613和湘油15號來自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料所；植物動力2003來自深圳華嘉名工貿(mào)有限公司。

1.2試驗設(shè)計

試驗于2011年1～5月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料所進行。樣品放置于人工氣候箱內(nèi)，采用土培法培養(yǎng)，噴施清水作為CK，噴施植物動力2003為處理。每個處理5株，各重復(fù)3次，植物動力2003的濃度為1 g/L，總噴施量為0.05 L。油菜播種后7 d開始噴施PP2003或清水，3周后重復(fù)噴施，噴藥后1 d放置于0℃下整株低溫處理5 d，分別在低溫處理前，處理第2天、第5天和處理結(jié)束恢復(fù)生長后第4天，取倒數(shù)第3片伸展葉作為材料，進行相關(guān)測定。

1.3測定指標及方法

以不同時期葉片為材料，分別測定電導(dǎo)率［6］、超氧化物歧化酶（SOD）活性［7］、丙二醛（MDA）含量［8］、可溶性蛋白含量［9］、可溶性糖含量［10］、游離脯氨酸含量［11］，葉綠素含量用葉綠素儀SPAD-502測定。每個處理均重復(fù)3次，取平均值。

2 試驗結(jié)果

2.1噴施PP2003對油菜電導(dǎo)率的影響

油菜雜1613和湘油15不同時期的電導(dǎo)率測定結(jié)果如表1。

表1 噴施PP2003的油菜品種電導(dǎo)率（%）Table 1 Effect of sp raying PP2003 on conductivity ___________of different B.napus varieties

由表1可知，噴施PP2003后，常溫下不同材料葉片電導(dǎo)率差異不明顯，低溫脅迫第2天、第5天及低溫處理恢復(fù)后第4天，噴施抗寒劑PP2003的材料及CK電導(dǎo)率均增加，且差異逐步增大，表明植物動力2003有較好的保護油菜葉片細胞膜結(jié)構(gòu)的作用。

2.2噴施PP2003對油菜SOD活性的影響

油菜雜1613和湘油15不同時期的SOD活性測定結(jié)果如表2。

表2 噴施PP2003的油菜品種SOD活性（U/mg）Table 2 Effect of spraying PP2003 on SOD activiyty of different B.napus varieties

由表2可知，低溫處理第2天、第5天SOD活性降低，但低溫處理前、處理中及處理后SOD活性均是噴施PP2003的比CK高，且差距逐漸增大。程世強等研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫下苦瓜幼苗葉片SOD活性增加［12］。在本研究中，低溫處理時SOD活性卻稍有降低，與前人結(jié)果有所不同。但噴施PP2003的材料與CK間差異逐步增大，表明PP2003有一定的抗寒作用，有助于減輕膜脂過氧化程度，保持油菜膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性［13］。

2.3噴施PP2003對油菜丙二醛含量的影響

低溫環(huán)境脅迫下，細胞膜系統(tǒng)通透性增大，膜內(nèi)可溶性物質(zhì)、電解質(zhì)大量向膜外滲透，破壞了細胞內(nèi)外的離子平衡，從而使植物細胞受到傷害［14，15］。油菜雜1613和湘油15不同時期的丙二醛含量結(jié)果如表3。

表3 噴施PP2003的油菜品種MDA含量（mol/g）Table3 Effect of sp raying PP2003 on content of MDA of different B.napus varieties

由表3可知，雜1613和湘油15噴施PP2003處理的丙二醛含量均比對照低，且在低溫脅迫處理后二者間差異增大。表明利用抗寒劑PP2003對油菜進行處理，可抑制丙二醛類毒性物質(zhì)破壞膜結(jié)構(gòu)，從而對細胞膜起到保護作用，降低電導(dǎo)率。

2.4噴施PP2003對油菜可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

油菜雜1613和湘油15不同時期的可溶性蛋白含量結(jié)果如表4。

表4 噴施PP2003的油菜品種可溶性蛋白含量（mg/g）Table 4 Effect of spraying PP2003 on content of soluble _________protein of different B.napus varieties

由表4可知，冷脅迫前處理與對照差異不明顯；低溫脅迫處理后，噴施PP2003的可溶性蛋白含量與對照相比明顯增加，且隨時間延長差異增大；恢復(fù)生長4 d后，可溶性蛋白含量下降，但PP2003處理與對照間仍存在明顯差異?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量與抗寒鍛煉的發(fā)展間有密切關(guān)系，低溫處理的過程中，植物組織的可溶性蛋白質(zhì)含量增加［16］。朱惠霞等在研究白菜型油菜時發(fā)現(xiàn)，越冬過程中可溶性蛋白含量不斷增加［17］。本研究與此研究結(jié)論一致。

2.5噴施PP2003對油菜可溶性糖含量的影響

在遇到冷脅迫時，可溶性糖可以提高植株細胞的滲透濃度，增加細胞的保水能力降低冰點，起到抗寒作用［18］。油菜雜1613和湘油15不同時期的可溶性糖含量結(jié)果如表5。

表5 噴施PP2003的油菜品種可溶性糖含量（mg/g）Table 5 Effect of spraying PP2003 on content of soluble _________sugar of different B.napus varieties

由表5可知，隨著冷脅迫處理時間增加可溶性糖含量增加，且兩個材料PP2003處理與對照間差異增大，表明噴施PP2003能夠增加油菜葉片抗寒性，調(diào)節(jié)葉片持水能力，對油菜植株進行保護。李世成等［19］研究發(fā)現(xiàn)，甘藍型油菜在越冬過程中，隨著溫度的降低，可溶性糖的積累大幅度上升。朱惠霞等［17］在白菜型油菜上也得到了同樣的結(jié)論。

2.6噴施PP2003對油菜脯氨酸含量的影響

油菜雜1613和湘油15不同時期的脯氨酸含量如表6。

表6 噴施PP2003的油菜品種脯氨酸含量（%）Tab le 6 Effect of spraying PP2003 on content of proline _________of different B.napus varieties

由表6可知，冷脅迫之前對照與PP2003處理的油菜葉片脯氨酸含量差異不大；經(jīng)過冷脅迫后，脯氨酸含量逐步升高，且對照和處理間差異增大，而品種間差異不大。遇到冷脅迫時會導(dǎo)致體內(nèi)脯氨酸的大量積累，與糖結(jié)合保護植物體內(nèi)細胞的冰凍損傷［20］，脯氨酸含量變化與植物的抗寒性存在相關(guān)性［21］，是一項重要的抗寒性指標。本試驗結(jié)果表明，PP2003可提高油菜葉片抗寒性。

2.7噴施PP2003對油菜SPAD值的影響

油菜雜1613和湘油15不同時期的SPAD值如表6。

表7 噴施PP2003的油菜品種SPAD值Table7 Effect of sp raying PP2003 on SPAD value ___________of different B.napus varieties

由表7可知，在低溫脅迫前，品種間SPAD值差異較小，而PP2003處理與對照間SPAD值差異明顯；冷脅迫后，PP2003處理與對照間的差異減小，且均比冷脅迫前SPAD值減小，隨著冷脅迫時間的增加，SPAD值減少；恢復(fù)生長后，各處理SPAD值均比冷脅迫前更高且處理與對照間差異更大。SPAD值越高，代表葉片的葉綠素含量越高，光合速率也越強。由此可見，PP2003有助于油菜幼苗恢復(fù)正常生理代謝。

3 相關(guān)因子分析

抗寒性是各個因子綜合作用的結(jié)果，為了找出其中主要的影響因子，設(shè)x1=可溶性蛋白質(zhì)、x2= SOD活性、x3=脯氨酸、x4=丙二醛、x5=電導(dǎo)率、x6=可溶性糖、x7=SPAD值，對以上7個指標進行因子分析，并對其中主要因子進行分析，結(jié)果如表8、表9。

表8 規(guī)格化特征向量Table8 The normalized characteristic vector

表9 3個主因子分析結(jié)果Table 9 Analysis results of 3 main effect factors

由表9可知，提取兩個有效因子進行分析，其中第一因子指向x1、x3、x6、x7，代表油菜植株遇到冷脅迫時對逆境的適應(yīng)性，油菜植株在遇到冷脅迫時通過積累可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖這類滲透調(diào)節(jié)性物質(zhì)有利于調(diào)節(jié)細胞水勢，使細胞內(nèi)冰點降低，防止細胞質(zhì)滲漏，同時還保持較低的光合速率以適應(yīng)逆境脅迫，這是植物動力2003提高油菜抗寒力的一條重要途徑；第二因子基本指向x2、x4、x5，代表著油菜植株對逆境脅迫的反應(yīng)靈敏度，在植物受冷脅迫初期，最先遭到破壞的就是細胞膜組織，而丙二醛是細胞膜破壞的間接后果，通過施加外源物質(zhì)來提高油菜植株體內(nèi)SOD的酶活性，降低了細胞膜中自由基的活性，抑制毒性物質(zhì)破壞膜結(jié)構(gòu)，對細胞膜起到保護作用，降低電導(dǎo)率是PP2003提高油菜抗寒性的另外一個重要途徑。

4 結(jié)論

對甘藍型油菜雜1613和湘油15噴施植物動力2003，觀察其在常溫及低溫下的表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)：噴施植物動力2003的油菜葉片在低溫脅迫下電導(dǎo)率、丙二醛活性比對照低，且二者間差異比常溫下大；SOD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量及脯氨酸含量比對照高，且SOD活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量植物動力2003處理與對照間差異均比常溫下大，可溶性蛋白含量、SOD活性，雜1613與湘油15間差異不大；SPAD值比對照高，雜1613與湘油15間差異比常溫下大。試驗結(jié)果表明，植物動力2003可提高油菜葉片抗寒性。

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Analysis on Cold Prevention Effect of Spraying Plant Power 2003 on Brassica napus

ZHANG Zhen-qian，SUN Yu-jie，WANG Guo-huai*，GUAN Chun-yun，CHEN She-yuan
（College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

Cold injury seriously affects the growth ofwinter rapeseed.In order to reveal the cold resistancemechanism of winter rapeseed，effect of Plant Power 2003（PP2003）on Za 1613 and Xiangyou No.15 was studied with water treatment as control.The results showed that spraying PP2003 could reduce the conductivity and contentofmalondialdehyde in winter rapeseed leaves，while the activity of SOD，SPAD value，content of soluble protein，content of soluble sugar and proline were heightened.There had little difference in SOD activity and soluble protein content between Za 1613 and Xiangyou No.15.The results revealed that PP 2003 can improve cold resistance of winter rapeseed.

Brassica napus；cold injury；physiological indexes；PP2003

S565.4

A

1001-5280（2015）01-0016-05 DOI：10.3969/j.issn.1001-5280.2015.01.05

2014 11- 25

張振乾（1977-），男，河南南陽人，博士，助理研究員，從事油菜分子育種研究，Email：zzq770204@163.com。*通信作者：王國槐，教授，博士生導(dǎo)師，Email：wgh6682@126.com。

國家自然科學(xué)基金項目（31201240）；國家863計劃項目（2012AA101107-3）；農(nóng)業(yè)部油料作物生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室開放課題（2014008）；湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物學(xué)開放基金（ZWKF201302）。