5-氨基乙酰丙酸對茄子幼苗抗冷性的影響

劉輝 ，黃娟

（1.重慶市沙坪壩區(qū)農(nóng)業(yè)水利局，404000；2.西南大學(xué)園藝園林學(xué)院）

茄子屬于喜溫性蔬菜作物，常常遭遇冷害和病害。冬春設(shè)施栽培中常會遇到低溫為害，可導(dǎo)致茄子生長發(fā)育受阻，產(chǎn)量和品質(zhì)下降[1]。茄子的生育適溫為22～30℃，在17℃以下生長發(fā)育變緩，10℃以下出現(xiàn)新陳代謝失調(diào)的現(xiàn)象，發(fā)生冷害的臨界溫度是7.2℃[2]。由于茄子栽培的區(qū)域性強，其冷敏感性已成為設(shè)施栽培高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的主要限制因子，但在我國茄果類蔬菜抵抗冷害研究方面，關(guān)于番茄和辣椒的研究報道相對較多，而關(guān)于茄子抗冷研究卻很少。

5-氨基乙酰丙酸（5-Aminolevulinic acid，ALA）是所有卟啉化合物（血紅素、光敏色素、葉綠素等）生物合成的關(guān)鍵前體物質(zhì)[3]，在自然界動植物中廣泛存在。外源ALA在高濃度時可以作為農(nóng)田除銹劑[4]，低濃度時則可以調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育，促進作物增產(chǎn)，提高抗性[5]。外源ALA能夠促進蘿卜、草莓和小白菜等的凈光合速率，增加蘿卜和草莓的葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)額[6～8]，加強棉花、西瓜等植物的抗鹽性[9，10]，提高番茄的產(chǎn)量和果實品質(zhì)[11]，緩解黃瓜、辣椒、甜瓜等多種作物的低溫脅迫傷害[12～14]。然而，目前關(guān)于ALA對茄子低溫脅迫影響的報道不多，我們尚未明確其相應(yīng)的生理生化特性變化情況。因此，本試驗研究了外源ALA在低溫脅迫下對茄子幼苗生理指標(biāo)變化調(diào)控，以探討其對茄子抗冷性的影響，以期為茄子的冬春栽培提供理論依據(jù)和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

本試驗在西南大學(xué)園藝園林學(xué)院完成，所用茄子品種為重慶市農(nóng)業(yè)研究所培育出的優(yōu)良雜交一代茄子新組合春秋長茄和交配種渝早茄一號，5-氨基乙酰丙酸（ALA）為Alfa Aesar公司生產(chǎn)，其他所用試驗藥品均為國產(chǎn)分析純。

選取飽滿、整齊一致的茄子種子，通過消毒、溫湯浸種、催芽等處理后播種于穴盤中，待幼苗2葉1心時移栽至營養(yǎng)缽中，進行常規(guī)管理。幼苗4葉1心時，選取長勢一致、生長健壯的幼苗，進行葉面噴施，每處理20株，每株用量10 mL，共設(shè)5個ALA處理，處理濃度分別為0（CK），0.05，0.5，1，5mg/L，用噴壺均勻地將ALA噴施在茄子幼苗葉片上下表面，直至滴水為止。連續(xù)噴施2 d后將幼苗置于人工氣候箱中，在光照強度設(shè)置為20 klx每天12 h光照下，白天15℃，夜晚 10℃預(yù)處理2 d，接著在5℃低溫脅迫4 d。每天測定茄子超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性，4 d后測定茄子相對電導(dǎo)率（REC）、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）、葉綠素（Chl）含量，3次重復(fù)。

1.2 測定方法

REC采用侯福林[15]的方法，使用DDS-11A型電導(dǎo)率儀測定；MDA含量測定采用李合生[16]的硫代巴比妥酸法；Pro含量測定采用鄒琦[17]的磺基水楊酸法；SOD活性測定采用李合生[16]氮藍四唑（NBT）法；POD采用張志良[18]的愈創(chuàng)木酚法；CAT活性測定采用李紅斌[19]的紫外吸收法；Chl含量測定采用陳建勛[20]的乙醇-丙酮混合法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel 2003和DPS 9.50標(biāo)準版進行分析,方差分析采用LSD法檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 ALA處理在低溫脅迫下對茄子幼苗葉片中相對電導(dǎo)率和丙二醛含量的影響

逆境脅迫下，植物組織中電解質(zhì)滲透率會明顯升高，測定相對電導(dǎo)率將直觀反映植物的冷害程度。由表1可以看出，對于渝早茄一號，不同濃度的ALA處理對茄子抗冷性的影響存在顯著性的差異。0.05～5mg/L ALA處理的葉片與CK相比電導(dǎo)率都顯著降低，分別降低了 23.60%、39.03%、61.10%、33.81%，說明ALA對幼苗進行了保護，減緩了逆境對葉片的傷害，尤其是1mg/L ALA效果最好，使茄子葉片中膜系統(tǒng)損傷程度最小。

由表1還可以知道，渝早茄一號的丙二醛含量隨ALA噴施濃度的增加呈現(xiàn)先減小后升高的趨勢，并且在4種濃度噴施下，MDA的含量均顯著小于對照，其中在噴施1mg/L ALA時，丙二醛的含量達到最小值，相比CK降低了60.99%，這說明適當(dāng)濃度的ALA可增強茄子幼苗的抗冷能力。

對于春秋長茄品種，電導(dǎo)率和丙二醛的趨勢變化規(guī)律與渝早茄子一號基本一致，說明ALA對于提高茄子的抗冷性是具有一定的普適性。

2.2 ALA處理在低溫脅迫下對茄子幼苗葉片中脯氨酸和葉綠素含量的影響

脯氨酸含量與植物的抗逆性緊密相關(guān)，當(dāng)植物遇到逆境傷害時，脯氨酸會迅速合成并積累，因此Pro含量常作為植物抗逆性的一個生理指標(biāo)。由表1可知，對于品種渝早茄一號，隨著ALA噴施濃度的增加，茄子幼苗Pro的含量呈現(xiàn)先逐漸升高，到達峰值后再降低的變化趨勢。0.05～1mg/L ALA處理與對照相比具有顯著性差異，1mg/L ALA處理的脯氨酸含量達到峰值為142.91 μg/g，相比對照提高了 130.57%。

葉綠素含量隨ALA噴施濃度的增加也呈現(xiàn)先升后降趨勢，1mg/L ALA噴施時葉綠素含量達最大值，是對照的3.5倍，說明ALA能有效減緩低溫脅迫對葉綠素的降解，提高茄子的抗冷性。

由表1可知，對于春秋長茄，總體變化趨勢與渝早茄子一號基本一致，說明一定濃度的ALA能夠提高茄子的抗冷性，試劑對茄子品種具有一定的普適性。

2.3 ALA對低溫脅迫下茄子幼苗葉片SOD、POD、CAT活性的影響

①ALA對茄子幼苗葉片SOD活性的影響 在生物膜脂過氧化的酶促防御系統(tǒng)中，SOD、POD、CAT等均是重要的細胞膜保護酶類。以渝早茄一號為研究對象，由圖1可知，在低溫脅迫下，ALA處理的茄子幼苗SOD活性呈現(xiàn)先上升后下降又上升的趨勢，其中低溫脅迫過程中，0.5、1mg/L ALA處理葉片的SOD活性均顯著高于CK，而4 d脅迫后，1mg/L ALA處理葉片的SOD活性最高，較對照處理提高了40.91%，說明在低溫脅迫下，噴施一定濃度的ALA可以提高茄子SOD活性，進一步增強茄子幼苗清除氧自由基能力，其中1mg/L ALA處理效果最明顯。

②ALA對茄子幼苗葉片POD的影響 由圖2可知，在低溫脅迫第1天，茄子幼苗葉片的POD活性迅速升高，然后隨著時間的延長，POD活性又呈現(xiàn)下降的趨勢，但在脅迫第 4天，0.5、1mg/L ALA 處理茄子幼苗的POD活性迅速升高，顯著高于其他處理，而5mg/L ALA處理的POD活性前3d一直低于對照，第4天略高于對照，但差異不是特別明顯。結(jié)果說明，在低溫脅迫下噴施一定濃度的ALA可以提高POD活性，從而加強茄子幼苗的抗冷性，其中0.5、1mg/L ALA處理的效果最顯著。

③ALA對茄子幼苗葉片CAT活性的影響 由圖3可知，ALA處理后葉片CAT活性隨脅迫時間的延長呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，其中0.5mg/L ALA處理后第1天降低幅度較大，達到了43.75%，5mg/L ALA處理的茄子幼苗在第3天后CAT活性突然升高。噴施4種濃度ALA后茄子的CAT活性總體上均高于對照，4 d低溫脅迫后，ALA處理后的CAT活性皆顯著高于對照，分別提高了 67.61%、35.21%、111.27%、95.77%，說明低溫脅迫下，葉面噴施ALA可以緩解低溫對膜系統(tǒng)的損傷，從而提高茄子的抗冷性。

表1 ALA在低溫脅廹下對茄子幼苗REC、MDA、Pro和Chl的影響

3 結(jié)論與討論

低溫使植物細胞膜由液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)[21]，致使植物體內(nèi)生理生化代謝紊亂，導(dǎo)致植物體內(nèi)活性氧大量增加，引發(fā)膜脂過氧化加劇，造成細胞膜透性加大，電解質(zhì)外滲以及抗氧化酶活性的變化。5-氨基乙酰丙酸（ALA）作為一種新開發(fā)的植物生長活性物質(zhì)，近年來，有關(guān)ALA提高植物抗逆性的研究已經(jīng)取得了很大進展，例如其對提高植物光合特性[22]、增強抗冷性[12～14]、抗旱性[23]和耐鹽性[9，10]的能力就有明顯的效果。大量研究報道證實ALA可以通過調(diào)節(jié)活性氧、非酶促抗氧化體系及抗氧化酶活性提高植物抗逆性。

植物組織受到逆境脅迫時，細胞膜的功能會遭到損傷，電解質(zhì)滲透率會增大。MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量的高低也直接反映出膜脂過氧化傷害的程度。本試驗中，經(jīng)ALA處理后的茄子幼苗葉片的相對電導(dǎo)率和MDA積累量顯著比對照低，這說明外源ALA能夠有效緩解茄子幼苗的低溫傷害程度，較好保持細胞膜的穩(wěn)定性，進而增強茄子幼苗的抗冷性，且1mg/L ALA處理緩解效果最明顯。

滲透物質(zhì)含量的多少、抗氧化酶類活性的高低與植物的抗性強弱是密切相關(guān)的。尹璐璐等[12]認為，低溫脅迫下ALA處理的黃瓜幼苗葉片具有較高的脯氨酸含量，可提高細胞的滲透調(diào)節(jié)能力，從而減少細胞內(nèi)電解質(zhì)的外滲；劉濤等[13]發(fā)現(xiàn)經(jīng)ALA處理后，辣椒幼苗葉片中POD、SOD和CAT活性均明顯升高，增強了組織和細胞清除活性氧的能力，抗冷能力增強。

本試驗結(jié)果表明，0.05～5mg/L ALA 能夠不同程度地提高茄子幼苗抗冷能力，其中以外源噴施1mg/L ALA處理效果最佳，其作用機理主要是因為在低溫逆境脅迫下，一定濃度的ALA可以降低低溫脅迫下茄子幼苗葉片的相對電導(dǎo)率與MDA含量，減緩葉綠素分解，提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸含量，增強膜保護酶SOD、POD、CAT活性，降低細胞膜脂過氧化作用，提高幼苗抗脅迫能力，緩解低溫對茄子植株的傷害。

圖1 ALA在低溫脅迫下對茄子幼苗葉片SOD活性的影響

圖2 ALA在低溫脅迫下對茄子幼苗葉片POD活性的影響

圖3 ALA在低溫脅迫下對茄子幼苗葉片CAT活性的影響

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