低溫對(duì)黃瓜幾種內(nèi)源激素含量的影響

閻世江，劉 潔，張繼寧，司龍亭

(1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，山西太原，030031;2山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技情報(bào)研究所;3沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院)

黃瓜(Cucumis sativusL.)屬葫蘆科1年生草本蔓生攀緣植物，喜溫，對(duì)低溫十分敏感［1］，由于目前常在氣溫較低的冬春季節(jié)進(jìn)行保護(hù)地黃瓜栽培，因此低溫對(duì)生產(chǎn)帶來巨大危害，成為最主要的限制因素。隨著研究的深入，有關(guān)黃瓜耐低溫性的研究已經(jīng)開展，主要集中在耐低溫鑒定［2］、低溫下有關(guān)性狀的遺傳［3，4］、低溫對(duì)生理指標(biāo)的影響［5，6］、品種選育［7，8］等方面，而進(jìn)一步有關(guān)抗寒基因表達(dá)的研究少見報(bào)道。學(xué)者普遍認(rèn)為，植物激素可能是抗寒基因表達(dá)的啟動(dòng)因素，而應(yīng)用植物生長調(diào)節(jié)劑是生產(chǎn)上控制作物抗寒力的可能途徑［9］。筆者利用6份黃瓜高代自交系，給予其低溫處理，調(diào)查低溫對(duì)脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、腐胺(Put)、亞精胺(Spd)、精胺(Spm)的含量的影響，以期摸索黃瓜耐低溫性的機(jī)理，為今后的抗逆育種奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選取9504，9506，9507，9511，9514，9517 等耐低溫性不同的 6 份材料。其中9504，9507 耐低溫性較強(qiáng);9511，9514耐低溫性居中;9506，9517耐低溫性較弱。

1.2 方法

1.2.1 材料種植與性狀調(diào)查 本試驗(yàn)于2006年3月開始至6月結(jié)束。3月將9504等6份材料播種于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院育種基地1號(hào)溫室，每份材料播40粒，30 d后，待其長至3片真葉，分苗至營養(yǎng)缽(10 cm×10 cm)，每份材料取5株，將苗拿到日本SANYO公司產(chǎn)MLR-350H型人工光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行低溫處理，每天光照處理7.5 h，強(qiáng)度為30μmol(m2·s)－1，約合2 000 lx，白天12℃，晚上8℃，共處理14 d。另取5株作對(duì)照，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，然后調(diào)查耐低溫性及脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、腐胺(Put)、亞精胺(Spd)、精胺(Spm)的含量。耐低溫性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下:0級(jí)，全株受凍死亡或接近死亡;1級(jí)，秧苗各葉片普遍受凍，其中3～4葉受凍面積＞50%;2級(jí)，秧苗3～5葉受凍，其中2～3葉受凍面積＞50%;3級(jí)，秧苗2～4葉受凍，其中1～2葉受凍面積＞50%;4級(jí)，秧苗1～2葉受凍，面積約20%～30%;5級(jí)，秧苗生長正常，無任何受凍癥狀［10］。測定內(nèi)源激素的含量采用張憲政等［11］的方法。數(shù)據(jù)分析采用DPS軟件，Excel統(tǒng)計(jì)并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜幼苗耐低溫性

供試的6份材料的耐低溫性在材料間差異達(dá)極顯著水平(表1)，說明它們的耐低溫性差異很大，即耐低溫性不同，因此可進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

表1 6份黃瓜幼苗耐低溫性的方差分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，材料9504，9507的耐低溫性最高，達(dá)4以上;9511，9514的耐低溫性居中，在4左右;9506，9517的耐低溫性最低，在2.1以下(圖1)。

圖1 不同材料的耐低溫性

2.2 低溫對(duì)內(nèi)源激素含量的影響

常溫條件下，6份材料間的差異不顯著，經(jīng)低溫處理，在材料間的差異均達(dá)顯著水平(表2，表3)。

經(jīng)過低溫處理供試的6份材料ABA的質(zhì)量摩爾濃度均出現(xiàn)大幅度的增加(圖2)。其中9504，9507增加的幅度較大，分別達(dá)2.301，3 456 μmol·g－1;9511，9514 增加的幅度居中，分別達(dá) 1.8，1.5 μmol·g－1;而 9506，9507 增加的幅度較低，達(dá) 1.166，1.316 μmol·g－1。

表2 低溫對(duì)6份材料ABAIAAGA3含量影響的方差分析

表3 低溫對(duì)6份材料多胺含量影響的方差分析

所有材料經(jīng)低溫處理后，IAA含量均出現(xiàn)增加(圖3)。其中9504，9507的含量與增加的幅度均較大，9507的IAA質(zhì)量摩爾濃度達(dá)2.438μmol·g－1;而9506，9517的質(zhì)量摩爾濃度最低，9506的IAA達(dá)1.41 μmol·g－1，9517 的 IAA 達(dá)1.1 μmol·g－1;耐低溫性中等的材料 9511，9514 居中。

經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，9504，9507等材料的 GA3質(zhì)量摩爾濃度增幅較大，分別增至12.616，10.618μmol·g－1(圖4);9506，9517 的增幅很小，分別達(dá) 2.282，2.357 μmol·g－1;9511，9514 的增幅居中。變化的趨勢(shì)與ABA，IAA類似。

由于Put，Spd，Spm均屬于PA，且作用機(jī)理相近，因此將這3類生長調(diào)節(jié)物質(zhì)含量綜合說明。在常溫條件下，3類物質(zhì)的含量基本保持在相同的水平上，經(jīng)低溫處理，全部出現(xiàn)含量增加(圖5～圖7)。9504，9507等材料中3類物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度較高，9504的分別為256，350，56μmol·g－1;9507的分別為254，340，61 μmol·g－1。9506，9517 等材料中 3 類物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度較低，9506 的分別為 150，300，41 μmol·g－1;9517 的分別為162，300，42 μmol·g－1。9511，9514 等材料中3 類物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度居中，9511 的分別為 210，315，45 μmol·g－1;9514 的分別為 200，320，46 μmol·g－1。

圖2 低溫處理對(duì)不同材料ABA含量的影響

圖3 低溫處理對(duì)不同材料IAA含量的影響

圖4 低溫處理對(duì)不同材料GA3含量的影響

圖5 低溫處理對(duì)不同材料Put含量的影響

圖6 低溫處理對(duì)不同材料Spd含量的影響

圖7 低溫處理對(duì)不同材料Spm含量的影響

2.3 內(nèi)源激素含量與耐低溫性的相關(guān)分析

耐寒指數(shù)與處理后的全部激素含量的偏相關(guān)均呈正相關(guān)，但均未達(dá)顯著水平，IAA含量與GA3含量呈顯著負(fù)相關(guān)(表4)。IAA含量與Put含量、Spm含量的偏相關(guān)，GA3含量與3類多胺含量的偏相關(guān)為顯著正相關(guān)。

在單相關(guān)中耐寒指數(shù)與與全部激素含量均達(dá)顯著正相關(guān)，ABA含量與除Spd含量外的其余指標(biāo)均達(dá)顯著正相關(guān)，IAA含量與GA3含量達(dá)顯著負(fù)相關(guān)，GA3含量與Put含量、Spd含量與Spm含量達(dá)顯著正相關(guān)。

其余性狀間的相關(guān)未達(dá)顯著水平。

表4 內(nèi)源激素含量與耐低溫性的相關(guān)分析

3 討 論

植物激素是植物正常代謝的產(chǎn)物，是在植物體內(nèi)合成的，并能從產(chǎn)生部位轉(zhuǎn)移到作用部位，其在很低的濃度下就能調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的有機(jī)物質(zhì)。目前激素與黃瓜低溫耐受性的關(guān)系的研究日益受到廣大科研工作者的重視。許多報(bào)道指出，植物在低溫下ABA含量增加，且具有較高水平的ABA含量可提高菜豆和棉花抗冷性［12］。歐陽琳等［13］通過比較鹽、冷、熱激等3種不同脅迫超級(jí)稻幼苗結(jié)果表明，3種處理苗的ABA，GA3，IAA含量均高于未處理苗。上述結(jié)論基本與本次試驗(yàn)的結(jié)論相同。孫紅梅等［14］報(bào)道，低溫貯藏期間，蘭州百合母鱗莖與新鱗莖的GA3，IAA含量均有升高過程，而ABA含量呈下降趨勢(shì)。究其原因，可能是處理的條件與試驗(yàn)材料的不同引起的。王麗麗等［15］報(bào)道，隨著低溫處理時(shí)間的延長，GA3和IAA含量的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為先升高后降低?？梢娫囼?yàn)結(jié)果與取材的時(shí)間密切相關(guān)。

結(jié)合本次試驗(yàn)的結(jié)果，筆者認(rèn)為在低溫來臨時(shí)，上述幾種激素的含量均會(huì)降低，但耐低溫性強(qiáng)的材料，可能開啟了一些基因，使這些激素又開始積累，這些激素除直接對(duì)黃瓜耐低溫性起作用外，還調(diào)控了其它的代謝，間接對(duì)耐低溫性起作用。如ABA提高植物耐低溫性與對(duì)細(xì)胞微管的生理穩(wěn)定性的維持有關(guān)［16］，特別是消除冷溫引起的次生水分脅迫傷害［12］。IAA可以通過增加細(xì)胞壁的可塑性，增強(qiáng)細(xì)胞伸展性。GA3含量的高低與從光合器官輸入可溶性糖有密切關(guān)系。

多胺是一類具有生物活性的脂肪族含氮堿，對(duì)植物生長發(fā)育、形態(tài)建成及抗逆性有重要調(diào)節(jié)作用［17］。有學(xué)者認(rèn)為，多胺處理可以降低低溫貯藏冷害的發(fā)生，延長保鮮期［18，19］。其中Spm抑制冷害效果好于Put和Spa［20～22］。其原因可能是多胺處理可延緩低溫條件下黃瓜葉綠素的分解、可滴定酸含量的降低和維生素C的降解，使可溶性固形物和果肉硬度保持在較高水平。黃瓜苗期耐低溫性與內(nèi)源PA的研究少見報(bào)道，本次試驗(yàn)得出的結(jié)論與上述結(jié)論相近。黃瓜耐低溫性與膜流動(dòng)性及膜脂肪酸構(gòu)成關(guān)系密切，由于多胺可以結(jié)合到細(xì)胞膜的磷脂部位，防止細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)外滲［23］，其含量增加還可以降低不飽和脂肪酸下降速率，它能抑制酸性蛋白酶和RNA酶的活性，保持膜脂高的不飽和脂肪酸組成，延緩脂肪酸不飽和度下降，抑制脂肪酸的膜脂過氧化，從而提高了膜的流動(dòng)性，起到穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和原生質(zhì)的作用，這都有利于提高膜的抗冷性和對(duì)低溫的適應(yīng)能力。

筆者在測定激素的過程中還發(fā)現(xiàn)，對(duì)于測定黃瓜激素含量沒有成熟的方法，只能借鑒別的蔬菜的方法，并在實(shí)踐中摸索，測定的步驟多，前處理時(shí)間很長，尤其是使用液相色譜儀，提取的樣品不能放置很長時(shí)間，在提取時(shí)往往由多人完成，增加了人為誤差。對(duì)最終的結(jié)果有一定的影響，以后如有條件，對(duì)于激素的提取與測定的研究也要多加重視。

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