弱光條件下亞適溫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響

楊全勇　王秀峰　張蒙等

摘要：以8個(gè)黃瓜品種為試材，研究了弱光條件下亞適溫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明，弱光條件下經(jīng)過(guò)14 d亞適溫處理后，‘津優(yōu)5號(hào)、‘津優(yōu)1號(hào)、‘沃優(yōu)2號(hào)和‘津優(yōu)35號(hào)長(zhǎng)勢(shì)較好；與適溫對(duì)照相比，這4個(gè)品種電解質(zhì)滲漏率增加較小，葉綠素（a+b）含量降低較小，可溶性蛋白質(zhì)含量和抗氧化酶活性增加較大。表明在弱光條件下這4個(gè)品種對(duì)亞適溫的適應(yīng)能力優(yōu)于 其它參試品種，適宜在我國(guó)北方冬季日光溫室栽培。

關(guān)鍵詞：黃瓜；弱光；亞適溫；抗氧化酶活性

中圖分類號(hào)：S642.201文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）07-0042-05

AbstractThe effects of low light and suboptimal temperature on growth and antioxidant enzyme activities of cucumber seedlings were studied with eight cucumber varieties as experiment materials. The results showed that Jinyou 5， Jinyou 1， Woyou 2 and Jinyou 35 grew better after treated for 14 days under low light and suboptimal temperature； compared with optimal temperature， the increase of electrolyte leakage of the four varieties was smaller， while those of soluble protein content and antioxidant enzyme activities were larger， and the content of chlorophyll（a+b） decreased a little. All these indicated that the adaptability of the four varieties to suboptimal temperature under low light condition was superior to the others， so they were suitable for cultivation in solar greenhouse in winter of northern China.

Key wordsCucumber； Low light； Suboptimal temperature； Antioxidant enzyme activity

我國(guó)北方大部分地區(qū)設(shè)施栽培是以非加溫的日光溫室和塑料大棚為主，低溫冷害發(fā)生頻繁，弱光亞適溫逆境也較為常見(jiàn)[1，2]。黃瓜屬于喜溫喜光植物，冬春季節(jié)的弱光亞適溫嚴(yán)重影響黃瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)[3～5]。荷蘭、英國(guó)等設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家常采用加溫和補(bǔ)光等措施來(lái)調(diào)控設(shè)施內(nèi)部環(huán)境，使設(shè)施內(nèi)的最低溫度控制在15℃以上。而我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)和成本等原因，尚不能在大面積生產(chǎn)中進(jìn)行人工補(bǔ)光或加溫，這使得弱光亞適溫逆境的研究更為重要[5～10]。黃瓜耐弱光亞適溫能力是由黃瓜自身長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境而形成的、并且受遺傳因素控制的一種生理特性。在弱光亞適溫的逆境條件下，黃瓜通過(guò)形態(tài)變化、生理生化反應(yīng)和代謝功能等的改變，來(lái)提高自身對(duì)逆境脅迫的適應(yīng)能力。不同的黃瓜品種對(duì)弱光亞適溫逆境的適應(yīng)能力存在差異[5]。為此，本試驗(yàn)通過(guò)人工模擬弱光亞適溫環(huán)境，研究了不同黃瓜品種在弱光亞適溫逆境條件下幼苗生長(zhǎng)及抗氧化酶活性的變化，探究不同黃瓜品種對(duì)弱光亞適溫脅迫環(huán)境適應(yīng)性差異的生理基礎(chǔ)，旨在篩選適宜北方冬季日光溫室栽培的黃瓜品種，并為黃瓜保護(hù)地栽培提供一定的指導(dǎo)。

1材料與方法

試驗(yàn)處理：每個(gè)黃瓜品種挑選100粒飽滿的種子進(jìn)行溫湯浸種，催芽，播種。栽培基質(zhì)選取草炭與蛭石2∶1混合配制，將混好的基質(zhì)填入直徑8 cm育苗缽中，澆透水，每品種設(shè)30個(gè)育苗缽，擺放于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃溫室育苗床上。播種后，進(jìn)行常規(guī)管理，根據(jù)天氣情況和基質(zhì)的缺水情況進(jìn)行澆水，子葉展開(kāi)后每?jī)商鞚?次營(yíng)養(yǎng)液（營(yíng)養(yǎng)液為山崎配方）。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的幼苗轉(zhuǎn)移至寧波產(chǎn)GXZ型光照培養(yǎng)箱內(nèi)，在常溫弱光下適應(yīng)3 d后進(jìn)行亞適溫處理。處理前為0 d， 亞適溫處理14 d為T 14 d，適溫對(duì)照14 d為CK 14 d。通過(guò)查閱文獻(xiàn)亞適溫處理的溫度為18℃/12℃（晝/夜），適溫對(duì)照為25℃/18℃（晝/夜）。光量子通量密度（PFD）為100 μmol/（m2·s），日照時(shí)數(shù)12 h，相對(duì)濕度80%左右。處理14 d后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，重復(fù)3次，取平均值。采用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖，采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

1.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

弱光條件下經(jīng)過(guò)14 d亞適溫處理黃瓜不同品種幼苗的Chl a、Chl b和Chl（a+b）含量較適溫對(duì)照均有不同程度的降低，原因可能是亞適溫影響葉綠素合成，加快葉綠素的降解，或者是亞適溫影響黃瓜幼苗根系對(duì)鎂和鐵的吸收，進(jìn)而對(duì)葉綠素含量產(chǎn)生影響，原因有待于進(jìn)一步探究。陳青君等[5]研究表明，在低溫弱光脅迫下，黃瓜幼苗的Chl（a+b）含量降低，這與低溫脅迫下葉綠素生物合成酶的活性降低和光照的強(qiáng)弱程度有關(guān)。除‘WY2 以外其它黃瓜品種幼苗葉綠素a/b均有不同程度的降低，說(shuō)明弱光亞適溫脅迫下黃瓜幼苗通過(guò)增加葉綠素b的相對(duì)含量，進(jìn)而增加天線色素在捕光色素復(fù)合體中所占的比例，從而更有效捕獲有限的光能[18～20]。

抗寒型的黃瓜品種在低溫脅迫下其蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)運(yùn)行正常，而對(duì)低溫脅迫較為敏感的黃瓜品種，許多蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)會(huì)受到明顯的抑制，主要表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的亞基種類減少含量降低。李本湘等提出了一種與抗寒性相關(guān)的蛋白質(zhì)合成模式：低溫脅迫下，可溶性糖增加，細(xì)胞液濃度升高，從而導(dǎo)致ABA積累，特殊的蛋白質(zhì)合成，植物產(chǎn)生較為顯著的抗寒力。在植物經(jīng)受冷馴化的過(guò)程中，組織中可溶性蛋白質(zhì)含量的增加是植物產(chǎn)生抗寒性的重要過(guò)程。經(jīng)過(guò)14 d弱光亞適溫脅迫處理后發(fā)現(xiàn)‘JY1、 ‘WY2、‘JY5和‘JY3可溶性蛋白增加較為明顯。

正常情況下，植物體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和清除處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，不會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生損害，當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí)，這種平衡體系就會(huì)遭到破壞，活性氧清除系統(tǒng)特別是抗氧化酶類就會(huì)表現(xiàn)出應(yīng)激反應(yīng)。清除體內(nèi)多余的活性氧以緩解脅迫對(duì)植物膜系統(tǒng)造成的傷害。周艷紅等[21]研究表明，低溫弱光處理后，黃瓜幼苗SOD、POD活性均有顯著提高，表明植株為避免遭受脅迫傷害而做出的適應(yīng)性反應(yīng)。說(shuō)明植株在逆境脅迫下，體內(nèi)生成了相應(yīng)的氧自由基，并且過(guò)多的氧自由基可能已超過(guò)SOD和POD等抗氧化系的清除能力，所以部分未能清除的活性氧引起膜脂過(guò)氧化（MDA含量的增加），從而導(dǎo)致膜系統(tǒng)的損傷，電解質(zhì)滲漏率升高。郁繼華等[22]研究表明， 耐低溫弱光脅迫能力強(qiáng)的辣椒品種在低溫弱光下能維持較高水平的SOD、POD和CAT活性，較好地防止膜脂過(guò)氧化作用，使膜系統(tǒng)受到的傷害較少。在本試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)14 d弱光亞適溫逆境脅迫后，不同黃瓜品種的SOD、POD、CAT、APX活性都有不同程度的提高，與適溫對(duì)照相比，‘JY5、‘JY35、‘JY1和‘WY2的抗氧化酶活性增加較大。‘XT和‘JY4增加較小。

通過(guò)對(duì)比不同黃瓜品種幼苗的電解質(zhì)滲漏率和抗氧化酶活性可以發(fā)現(xiàn)，‘JY5、 ‘JY1、‘JY35和‘WY2耐弱光亞適溫能力較強(qiáng)，亞適溫對(duì)其造成的逆境傷害較小，膜系統(tǒng)受到的傷害較少，故‘JY5、‘JY1、‘JY35和‘WY2黃瓜幼苗的長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于其它品種。通過(guò)對(duì)比不同黃瓜品種幼苗葉面積大小和葉綠素含量可以發(fā)現(xiàn)，‘JY5、‘JY1、‘WY2和‘JY35葉面積增長(zhǎng)較大且Chl（a+b）含量降低較小，且其干物質(zhì)積累量增加較為明顯。

綜上所述，黃瓜品種之間對(duì)弱光亞適溫的耐性存在明顯差異。津優(yōu)5號(hào)（JY5）、津優(yōu)35號(hào)（JY35）、津優(yōu)1號(hào)（JY1）和沃優(yōu)2號(hào)（WY2）耐弱光亞適溫能力較強(qiáng)，適宜在我國(guó)北方冬季日光溫室栽培。

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