低溫脅迫下薄皮甜瓜ABA 含量及活性氧清除酶活性研究

趙春梅 金榮榮 郭旭欣

摘要[目的]為了研究甜瓜ABA與活性氧清除酶間是否存在關(guān)聯(lián)。[方法]從20份薄皮甜瓜資源中篩選出耐冷性強的品種低溫處理后檢測ABA、MAD含量以及POD、SOD、APX、CAT活性。[結(jié)果]ABA含量降-升波動，但含量變化不顯著。在低溫脅迫最初幾小時內(nèi)，POD、SOD、APX活性上升，CAT下降。在低溫處理24 h后，POD活性仍持續(xù)上升，而其他酶活性基本都呈下降趨勢。[結(jié)論]甜瓜ABA對冷脅迫不敏感，與活性氧清除酶活性相關(guān)性也不十分密切。

關(guān)鍵詞甜瓜；冷脅迫；脫落酸；活性氧清除酶

中圖分類號S332.5文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2014）36-12816-02

Abstract [Objective]The research aimed to study whether ABA was correlated with reactiveoxygenscavenging enzymes in melon. [Method] The chilling index of 20 thinskin melons was studied and the contents of ABA and MAD were manipulated， and the activities of POD， SOD， APX and CAT were tested. [Result] ABA content was increased after decreased periodically， but had no significant change .The activities of POD， SOD and APX were increased and CAT decreased in first hours under chilling stress. After 24 h chilling treatment， POD activity continued to increase， and other enzymes activities decreased. [Conclusion] ABA wasnt sensitive to chilling stress and was less relevant with the activities of reactiveoxygenscavenging enzymes in melon.

Key words Melon； Chilling stress； ABA； Reactiveoxygen scavenging enzymes

甜瓜（Cucumis melo L.）是葫蘆科甜瓜屬植物，起源于印度和非洲，喜高溫，不耐寒，當溫度低于10 ℃時停止生長，當溫度低于7.4 ℃時發(fā)生冷害。黑龍江地區(qū)春季天氣多變，氣溫起伏不定，甜瓜常受低溫冷害而影響其生長甚至死亡。植物遭遇低溫后體內(nèi)活性氧增加，膜脂過氧化，可溶性物質(zhì)和電解質(zhì)滲出，丙二醛（MAD）含量升高，導致細胞死亡。 脫落酸（ABA）是植物體內(nèi)應答逆境脅迫的重要植物激素。在低溫條件下，內(nèi)源ABA含量會增加，并且能誘導增強超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）等活性氧清除酶活性[1-2]，減少低溫脅迫導致大量活性氧的產(chǎn)生[3]。通過檢測低溫處理后甜瓜ABA含量及活性氧清除酶活性變化，筆者探究其應答低溫脅迫的生理變化。研究表明，甜瓜抗寒規(guī)律為選育抗寒新品種具有重要的意義。

1材料與方法

1.1試驗材料供試品種為哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學院西甜瓜育種研究室提供的20份甜瓜材料。

1.2試驗方法

1.2.1耐冷性檢測。

選擇籽粒飽滿的甜瓜種子，用55 ℃溫水浸種15 min，30 ℃蒸餾水浸泡過夜，置于30 ℃恒溫箱中催芽，種子萌發(fā)后播種于營養(yǎng)缽中。待甜瓜長出3葉1心時，選擇長勢一致、健壯的幼苗移入（7.0±0.5）℃人工氣候箱中進行低溫處理，每個處理10株，重復3次。逐日觀察其冷害癥狀，按照如下標準進行冷害分級：0級，植株正常，未表現(xiàn)凍害；1級，個別葉片受害；2級，有半數(shù)葉片受害，受害葉片局部或大部皺縮，但心葉正常；3級，全部葉片受害，心葉失水明顯，但植株尚能恢復生長；4級，全部葉片受害，葉片嚴重失水萎蔫，趨向死亡。

冷害指數(shù)=1×S1+2×S2+3×S3+4×S4低溫脅迫的總株數(shù)

式中，數(shù)字1～4表示冷害的級別；S1～S4表示1～4級別對應冷害的株數(shù)。

1.2.2甜瓜低溫處理后生理指標的檢測。

選取耐冷性最強的甜瓜品種， （5.0±0.5）℃下進行低溫處理，處理時間為0、4、8、12、24、48、60 h，光照時間為10 h/d，重復3次。ABA按照植物激素脫落酸ELISA檢測試劑盒（RD公司）測定。SOD、POD、APX、CAT活性及MDA含量的檢測參照張以順或張志良等[4-5]方法。

2結(jié)果與分析

2.1耐冷性檢測由表1可知，低溫脅迫后20份甜瓜品種耐冷性有顯著差別。多數(shù)品種在5 ℃處理2 d后出現(xiàn)冷害，3 d后冷害指數(shù)迅速增加。在處理的第6天，甜瓜M62號、M761、超甜3號表現(xiàn)為較強的耐冷能力，雖然葉片失水萎蔫，當溫度升高到25 ℃以上時能夠恢復生長。其他品種受冷害比較嚴重，大多數(shù)無法恢復生長。經(jīng)綜合考慮，選用M62號進行后續(xù)的生理試驗。

2.2甜瓜低溫處理后ABA及活性氧清除酶活性檢測

由圖1可知，經(jīng)低溫處理，甜瓜內(nèi)源ABA含量出現(xiàn)一定的波動。在低溫處理的4 h內(nèi)，ABA含量呈現(xiàn)下降趨勢，處理4～12 h ABA含量有所增加，在處理12～60 h時間內(nèi)仍然呈現(xiàn)下降-上升趨勢。

由圖2可知，低溫處理后甜瓜POD活性顯著增加，處理60 h時POD活性增加了10多倍。SOD和APX在低溫處理最初幾小時內(nèi)活性增強，而8 h后SOD、APX活性驟減。這或許與長時間低溫脅迫破壞酶活性有關(guān)。CAT活性變化呈現(xiàn)下降-上升-下降波動。弓葵、腰果幼苗經(jīng)低溫脅迫后CAT活性都表現(xiàn)為先升后降[6-7]，而甜瓜CAT活性則呈顯著下降趨勢，其原因有待進一步深入研究。MAD是膜脂過氧化產(chǎn)物。由圖3可知，MDA含量在受到低溫脅迫的12 h內(nèi)迅速增加，并且在24 h達到頂峰，而后變化比較平緩，說明低溫處理后膜脂過氧化主要發(fā)生在12～24 h。

3討論

ABA作為抗逆誘導因子在植物干旱、低溫、高鹽等逆境脅迫中起重要作用。在黃瓜、小麥、馬尾松、蘆筍、番茄中經(jīng)低溫脅迫受ABA含量均先呈現(xiàn)上升趨勢[8-12]。小麥抗寒品種ABA含量隨氣溫的降低高于抗寒弱的品種，番茄中較耐低溫的品種經(jīng)低溫處理后ABA含量增加顯著，并能保持較高的ABA水平。研究中，甜瓜受低溫脅迫后內(nèi)源ABA含量下調(diào)，并且在脅迫處理時間內(nèi)ABA含量變化不顯著。這可能與甜瓜對低溫敏感有一定關(guān)聯(lián)。

低溫脅迫時，植物體內(nèi)活性氧清除酶系統(tǒng)受到破壞，過多的活性氧（ROS）得不到清除而導致植物受到氧化脅迫，蛋白質(zhì)、膜脂、DNA及其他細胞組分受到嚴重損傷。在低溫脅迫過程中，細胞內(nèi)超氧化物陰離子自由基O2·- 與H2O2 活性氧水平升高。而活性氧清除酶POD、SOD、CAT和APX等受ABA信號的誘導和調(diào)控[13]。甜瓜在受低溫脅迫最初幾小時內(nèi)ABA含量下降，而SOD、POD活性則呈上升趨勢，說明

在低溫脅迫初期抗氧化酶活性受ABA調(diào)控的影響較小，酶活活性的升高可能受活性氧含量的直接調(diào)控誘導。SOD與POD酶活性增強對活性氧的清除雖起一定作用，但大量活性氧仍無法及時清除，最終導致膜脂被氧化生成MAD。膜脂的破壞、MAD的增加又會抑制 SOD、CAT、APX酶活性，因此清除酶活性隨脅迫時間的增長而逐漸降低。

低溫脅迫后活性氧代謝失調(diào)是導致甜瓜幼苗脫水、萎蔫甚至死亡的主要原因之一。增強活性氧的清除能力是提高甜瓜耐冷性重要途徑，而活性氧清除酶活性及其調(diào)控方式則是活性氧代謝過程關(guān)鍵所在。研究中，ABA與活性氧清除酶活性聯(lián)系不密切。甜瓜對低溫敏感也許與此相關(guān)。這為深入研究甜瓜耐冷機制提供一定的借鑒。

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