低溫弱光對(duì)西葫蘆氣孔特性及膜脂過(guò)氧化的影響

摘 要：以西葫蘆品種早青一代為試材，通過(guò)低溫弱光組與正常溫光組比較，研究西葫蘆幼苗葉片氣孔特性和膜脂過(guò)氧化的變化。結(jié)果表明：低溫弱光處理后，西葫蘆幼苗葉片的氣孔開(kāi)張比和開(kāi)張度增大；氣孔導(dǎo)度減??；胞間CO2濃度增大；葉片中過(guò)氧化物酶活性、丙二醛含量明顯升高；超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性卻下降。

關(guān)鍵詞：西葫蘆；低溫弱光；氣孔特性；膜脂過(guò)氧化

中圖分類(lèi)號(hào)：Ｓ６４２．６ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2013.02.00３

The Influence of Low Temperature and Low Light on the Stomatal Characteristics and Lipid Peroxidation of Cucurbita pepo L. Plants

YU Long-feng 1， AN Fu-quan1， LI Fu-heng2

（1.Lincang Teachers' College， Lincang， Yunnan 677000， China； 2.College of Life Sciences， Northeast Agricultural University， Harbin ，Heilongjiang 150030，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Pepo varieties as early as the green generation as test material， the weak light at low temperature treatment group and normal temperature and light group， study of Zucchini Seedlings Leaf Stomata Characteristics and membrane lipid peroxidation of change. The results showed that low temperature and weak light treatment， zucchini seedling leaf stomatal opening ratio and open degree increased； stomatal conductance decreased；intercellular CO2 concentration increased； leaf peroxidase activity， malondialdehyde content increased significantly；superoxide dismutase and catalase activity declined.

Key words： Cucurbita pepo L.； low temperature and low light； stomatal characteristics； lipid peroxidation

西葫蘆是一年生草本植物，在我國(guó)各地均有種植[1]，其中‘早青一代’是我國(guó)主栽品種之一。日光溫室內(nèi)的低溫寡照已成為影響西葫蘆高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因素之一，低溫弱光對(duì)西葫蘆幼苗葉片抗氧化酶活性及細(xì)胞膜完整性的影響已有相關(guān)研究[2]，而對(duì)于葉片與外界進(jìn)行氣體交換門(mén)戶(hù)的氣孔，其開(kāi)度變化對(duì)植物水分狀況及CO2同化有著重要影響[3]，關(guān)于氣孔特性方面的相關(guān)報(bào)道很多[4-7]，但有關(guān)低溫弱光條件下氣孔特性方面的報(bào)道較少。因此，本研究以早青一代為試驗(yàn)材料，探討低溫弱光對(duì)西葫蘆幼苗葉片氣孔特性及膜脂過(guò)氧化的影響，為西葫蘆高產(chǎn)抗逆栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2008年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行。西葫蘆品種為早青一代（保護(hù)地栽培主要品種）。種子購(gòu)于哈爾濱市香坊區(qū)種子公司。經(jīng)過(guò)浸種催芽，在營(yíng)養(yǎng)缽中進(jìn)行培養(yǎng)，待幼苗長(zhǎng)至4～5片真葉時(shí)，將幼苗放入人工智能氣候箱（RZX型，寧波江南儀器制造廠制造）進(jìn)行處理。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)設(shè)對(duì)照組和處理組，每處理中參試材料為5株，重復(fù)3次。

1.2.1 低溫弱光處理方法 對(duì)照組溫度為25 ℃/18 ℃，光照度為11 000 lx；處理組溫度為15 ℃/8 ℃，光照度為4 000 lx。各處理光周期均為12 h/12 h，空氣相對(duì)濕度保持在75%～80%，試驗(yàn)處理時(shí)間間隔為7 d。

1.2.2 生理指標(biāo)的測(cè)定 剪取材料第2、3片真葉，避開(kāi)葉脈用打孔器取0.5 g鮮葉進(jìn)行測(cè)定。超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MAD）含量測(cè)定，參照李合生《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》[8]，過(guò)氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定采用紫外吸收法[9]，過(guò)氧化物酶（POD）活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[9]。

1.2.3 氣體交換參數(shù)及開(kāi)張度測(cè)定 處理后當(dāng)天，在西葫蘆幼苗上數(shù)第3片葉主脈兩側(cè)切取大小1～2 mm見(jiàn)方小塊，放入4%戊酸中固定，磷酸緩沖液（pH值 7.2）沖洗，再用1%鋨酸固定，乙醇梯度脫水，CO2臨界點(diǎn)干燥，然后用JEM-1200EX型電鏡掃描附件掃描觀察，測(cè)量氣孔開(kāi)張度和開(kāi)張比。對(duì)照組和處理組均觀測(cè)15～20個(gè)視野，取平均值。

處理結(jié)束后，在日光溫室內(nèi)恢復(fù)3 d后用Lci型光合儀測(cè)定PFD為800 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為350～360 μl·L-1。葉溫為（28±1） ℃下西葫蘆幼苗上數(shù)第2～3葉的氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）。重復(fù)測(cè)5次，取平均值。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)用SPSS分析軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫弱光對(duì)西葫蘆幼苗葉片氣孔開(kāi)張比、開(kāi)張度及氣體交換參數(shù)的影響

由表1可以看出，低溫弱光處理后，西葫蘆葉片的氣孔開(kāi)張比和開(kāi)張度分別比對(duì)照組（CK）增大，且差異極顯著。西葫蘆氣孔開(kāi)張比，較CK組增加23.49%；氣孔開(kāi)張度較CK組增加110.61%；幼苗葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）較CK組減少12.12%；胞間CO2濃度（Ci）較CK組增加17.21%。結(jié)果與張振賢[10]、周艷虹[11]、許大全[12]、艾希珍[13]等研究結(jié)果一致。

2.2 低溫弱光對(duì)西葫蘆葉片SOD的影響

SOD是植物體內(nèi)的一種保護(hù)酶，其作用可以清除體內(nèi)自由基的過(guò)多積累，緩解逆境的傷害。表2顯示，經(jīng)過(guò)低溫弱光處理后，西葫蘆葉片中的SOD活性顯著降低。處理7 d時(shí)，西葫蘆正常葉片SOD活性較處理前增加了5.04%；經(jīng)低溫弱光處理后SOD活性較CK下降了29.82%，與CK組比較差異極顯著。說(shuō)明西葫蘆受到溫度脅迫時(shí)，SOD酶積極作用以清除活性氧和自由基。但SOD酶活性并不能始終處于較高的水平，也就是當(dāng)溫度過(guò)低、脅迫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，SOD酶的活性會(huì)受到破壞，將導(dǎo)致SOD酶合成減少，從而加速了細(xì)胞膜的過(guò)氧化作用。

2.3 低溫弱光對(duì)西葫蘆葉片POD活性的影響

低溫弱光處理還導(dǎo)致西葫蘆葉片中的POD活性顯著上升（表2）。在臨界低溫（15 ℃/8 ℃）處理7 d后，西葫蘆正常葉片中POD活性較CK組增加了21.79%；經(jīng)低溫弱光處理后較CK組增加103.84%，且處理組與CK組比較差異顯著。

2.4 低溫弱光對(duì)西葫蘆葉片CAT活性的影響

CAT活性與植物的代謝強(qiáng)度及抗逆能力有一定的關(guān)系。經(jīng)過(guò)低溫弱光處理后使得西葫蘆葉片中的CAT活性顯著降低（表2）。處理7 d時(shí)，西葫蘆正常葉片較處理前CAT活性增加了1.11%；經(jīng)低溫弱光處理后較處理前下降了54.87%，處理組與CK組比較差異極顯著。

2.5 低溫弱光對(duì)西葫蘆葉片MDA含量的影響

作為反映植物葉片細(xì)胞膜傷害程度重要指標(biāo)之一的MDA，在經(jīng)過(guò)低溫弱光脅迫后，導(dǎo)致西葫蘆幼苗葉片中MDA含量上升（表2）。對(duì)照組葉片中MDA含量較處理前增加了1.04%；經(jīng)低溫弱光處理后葉片中MDA含量較處理前增加了473.96%，且處理組與CK組比較差異極顯著。這說(shuō)明經(jīng)低溫弱光脅迫后，葉片細(xì)胞膜均遭到不同程度的破壞。

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，低溫弱光處理7 d后，西葫蘆幼苗葉片的氣孔開(kāi)張比和開(kāi)張度增大，氣孔導(dǎo)度（Gs）減小，胞間CO2濃度（Ci）增大，這可能是葉片對(duì)低溫弱光的一種適應(yīng)性反應(yīng)，通過(guò)保衛(wèi)細(xì)胞對(duì)環(huán)境和內(nèi)源信號(hào)的感知，來(lái)調(diào)節(jié)水分和光合作用，以使植物充分利用空氣中的CO2進(jìn)行氣體交換。

SOD、CAT和POD統(tǒng)稱(chēng)活性氧清除劑，逆境條件下植株體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除平衡狀態(tài)遭到了破壞，活性氧大量積累，使得膜脂過(guò)氧化作用加劇，會(huì)引起膜脂過(guò)氧化物產(chǎn)物（MDA）增加，造成膜系統(tǒng)的損傷[14-15]。作為植物體內(nèi)的一種保護(hù)酶，SOD可以清除體內(nèi)自由基的過(guò)多積累，緩解逆境的傷害[16]。本試驗(yàn)中，西葫蘆幼苗在低溫弱光脅迫下啟動(dòng)了自身的應(yīng)激反應(yīng)，引起了一系列的抗氧化酶的變化：SOD活性降低，POD活性提高，MDA含量增加，CAT活性下降。

以上研究說(shuō)明低溫弱光對(duì)西葫蘆幼苗葉片氣孔及抗氧化酶活性均產(chǎn)生了影響，表明植株為避免遭受低溫弱光逆境的傷害會(huì)做出適應(yīng)性反應(yīng)。

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