5—氨基乙酰丙酸對茄子幼苗抗冷性的影響

劉輝+黃娟

摘 要：以春秋長茄和渝早茄一號為材料，5℃下低溫脅迫4 d，研究了外源ALA（5-氨基乙酰丙酸）對茄子幼苗抗冷性的影響，以期為茄子的冬春栽培提供理論依據(jù)和實踐參考。試驗結果表明，外源ALA能有效降低茄子幼苗低溫脅迫下葉片的相對電導率與MDA含量，減緩葉綠素分解，提高脯氨酸含量以及SOD、POD、CAT活性，且以1 mg/L ALA處理效果最好。試驗說明，外源ALA處理可通過提高茄子幼苗葉片的抗氧化能力和滲透調(diào)節(jié)能力來緩解低溫脅迫對植物的傷害。

關鍵詞：茄子幼苗；ALA；低溫脅迫；滲透調(diào)節(jié)物質；抗氧化酶

中圖分類號：S661.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-3547（2014）16-0043-04

茄子屬于喜溫性蔬菜作物，常常遭遇冷害和病害。冬春設施栽培中常會遇到低溫為害，可導致茄子生長發(fā)育受阻，產(chǎn)量和品質下降[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施栽培高產(chǎn)優(yōu)質的主要限制因子，但在我國茄果類蔬菜抵抗冷害研究方面，關于番茄和辣椒的研究報道相對較多，而關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）生物合成的關鍵前體物質[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熒光產(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[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

本試驗在西南大學園藝園林學院完成，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5個ALA處理，處理濃度分別為0（CK），0.05，0.5，1，5 mg/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，在光照強度設置為20 klx每天12 h光照下，白天15℃，夜晚10℃預處理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率（REC）、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）、葉綠素（Chl）含量，3次重復。

1.2 測定方法

REC采用侯福林[15]的方法，使用DDS-11A型電導率儀測定；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標準版進行分析， 方差分析采用LSD法檢驗。

2 結果與分析

2.1 ALA處理在低溫脅迫下對茄子幼苗葉片中相對電導率和丙二醛含量的影響

逆境脅迫下，植物組織中電解質滲透率會明顯升高，測定相對電導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。0.05～5 mg/L ALA處理的葉片與CK相比電導率都顯著降低，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1 mg/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1 mg/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，當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。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。0.05～1 mg/L ALA處理與對照相比具有顯著性差異， 1 mg/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， 1 mg/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、1 mg/L ALA處理葉片的SOD活性均顯著高于CK，而4 d脅迫后， 1 mg/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1 mg/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、1 mg/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5 mg/L ALA處理的POD活性前3 d一直低于對照，第4天略高于對照，但差異不是特別明顯。結果說明，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、1 mg/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0.5 mg/L ALA處理后第1天降低幅度較大，達到了43.75%，5 mg/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。

3 結論與討論

低溫使植物細胞膜由液晶態(tài)轉變?yōu)槟z態(tài)[21]，致使植物體內(nèi)生理生化代謝紊亂，導致植物體內(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，近年來，有關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1 mg/L ALA處理緩解效果最明顯。

滲透物質含量的多少、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。

本試驗結果表明，0.05～5 mg/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1 mg/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率與MDA含量，減緩葉綠素分解，提高滲透調(diào)節(jié)物質脯氨酸含量，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。

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