低溫弱光對(duì)黃瓜礦質(zhì)元素含量的影響

劉 潔，閻世江，張繼寧，張建軍

(1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技信息研究所，山西 太原，030031；2 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所；3 遼寧省鞍山市園藝科學(xué)研究所)

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低溫弱光對(duì)黃瓜礦質(zhì)元素含量的影響

劉 潔1，閻世江2，張繼寧2，張建軍3

(1山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技信息研究所，山西 太原，030031；2 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所；3 遼寧省鞍山市園藝科學(xué)研究所)

為研究低溫弱光對(duì)黃瓜幼苗生長過程中礦質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，選取耐低溫性不同的6份黃瓜材料9504，9506，9507，9511，9514和9517，進(jìn)行低溫弱光處理，白天12 ℃，晚上8 ℃，每天光照處理7.5 h，強(qiáng)度為30 μmol·(m2·s)-1，約合2 000 lx，共處理14 d。調(diào)查其耐低溫性及N，P，K，Ca，F(xiàn)e，Zn等礦質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果表明，在常溫下各指標(biāo)差異不顯著，經(jīng)低溫弱光處理各指標(biāo)均差異顯著，葉片中K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升，其余各指標(biāo)下降。相關(guān)分析表明，黃瓜的耐低溫性與K和Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的偏相關(guān)呈顯著正相關(guān)。

黃瓜；低溫弱光；礦質(zhì)元素

黃瓜(CucumissativusL.)起源于熱帶，喜溫[1]，為滿足人民生活的需要，在氣溫較低的冬春季節(jié)進(jìn)行保護(hù)地栽培時(shí)，低溫對(duì)生產(chǎn)帶來巨大危害，成為最主要的限制因素。有關(guān)黃瓜耐低溫性的研究已引起科學(xué)家的重視，目前的研究多集中在發(fā)芽率、產(chǎn)量性狀、綜合耐低溫性、生理指標(biāo)等方面[2～9]。冬季溫室低溫弱光環(huán)境嚴(yán)重影響黃瓜對(duì)礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收和利用[10]，但有關(guān)低溫弱光對(duì)黃瓜多種礦質(zhì)元素含量影響的系統(tǒng)研究少見報(bào)道。由于礦質(zhì)元素是植株活性物質(zhì)的組成成分，因此研究礦質(zhì)元素對(duì)維持黃瓜正常代謝的影響意義重大，筆者利用幾份不同耐低溫性的黃瓜高代自交系，給予其低溫處理，研究其耐低溫性及N，P，K，Ca，F(xiàn)e，Zn等礦質(zhì)元素含量的變化規(guī)律，探討這些指標(biāo)與耐低溫性的關(guān)系，以期為黃瓜逆境生理奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選取6份耐低溫性不同的黃瓜高代自交系，編號(hào)為9504，9506，9507，9511，9514和9517，其中9504和9507耐低溫性較強(qiáng)，9511和9514耐低溫性居中，9506和9517耐低溫性較弱。上述材料由鞍山市園藝科學(xué)研究所黃瓜育種課題組提供。

1.2 材料種植與性狀調(diào)查

本次試驗(yàn)于2015年3月開始，至6月結(jié)束。3月將6份材料播種于鞍山市園藝科學(xué)研究所育種基地1號(hào)溫室，每份材料播40粒種子。30 d后，待其長至3片真葉，分苗至營養(yǎng)缽(10 cm×10 cm)，每份材料取5株，將苗置于日本SANYO公司產(chǎn)MLR-350H型人工光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行低溫處理，每天光照處理7.5 h，強(qiáng)度為30 μmol·(m2·s)-1，約合2 000 lx，白天12 ℃，晚上8 ℃，共處理14 d。另取5株作對(duì)照，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，然后調(diào)查耐低溫性。耐低溫性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下：0級(jí)，全株受凍死亡或接近死亡；1級(jí)，秧苗各葉片普遍受凍，其中3～4葉受凍面積>50%；2級(jí)，秧苗3～5葉受凍，其中2～3葉受凍面積>50%；3級(jí)，秧苗2～4葉受凍，其中1～2葉受凍面積>50%；4級(jí)，秧苗1～2葉受凍，面積約20%～30%；5級(jí)，秧苗生長正常，無任何受凍癥狀[11]。處理結(jié)束后取對(duì)照與處理的幼苗葉片洗凈吸干水分，立即在110 ℃下殺青15 min，然后于75 ℃下烘至恒質(zhì)量，用分析天平測量干質(zhì)量。將烘干稱量后的樣品用微型植物樣品粉碎機(jī)粉碎并過0.25 mm篩，用濃H2SO4-H2O2消煮，消煮液用于各礦質(zhì)元素的測定。全N含量用半微量凱式定氮法測定[12]；P，K，Ca，F(xiàn)e，Zn等含量用美國產(chǎn)ICP6000型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)測定。數(shù)據(jù)分析采用DPS軟件，Excel統(tǒng)計(jì)并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜幼苗的耐低溫性

黃瓜幼苗耐低溫性分級(jí)后，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行方差分析。結(jié)果表明，供試的6份材料的耐低溫性差異達(dá)極顯著水平(表1)，說明它們的耐低溫性差異很大，即耐低溫性不同，因此可進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

表1 低溫弱光對(duì)黃瓜耐低溫性的方差分析

注：**表示在P=0.01時(shí)差異顯著，*表 示在P=0.05時(shí)差異顯著，下同。

圖1 6份黃瓜材料的耐低溫性

常溫下6份黃瓜材料耐低溫性均在5級(jí)左右，差異不顯著(圖1)。低溫下9504和9507的耐低溫性最高，達(dá)4級(jí)以上；9511和9514的耐低溫性居中，在3.5～4級(jí)之間；9506和9517的耐低溫性最低，在2.1級(jí)以下。由此，按耐低溫性可分為3組，即9504和9507為一組，9511和9514為一組，9506和9517為一組，在組間的差異不顯著。

2.2 低溫弱光處理對(duì)黃瓜N，P，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

供試的6份黃瓜材料的N，P，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)常溫下在材料間差異不顯著，低溫弱光處理后均達(dá)極顯著水平(表2)。說明低溫弱光對(duì)這些元素在黃瓜體內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響較大，因此可進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

表2 6份黃瓜材料的N，P，K質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方差分析

供試的6份黃瓜材料在常溫下N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異未達(dá)顯著水平，在低溫弱光處理后的差異達(dá)顯著水平(圖2)。9504和9507的N質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到35.45 mg·g-1和35.22 mg·g-1；9511和9514的N質(zhì)量分?jǐn)?shù)居中；9506和9517的N質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為25.22 mg·g-1和24.98 mg·g-1。

供試的6份黃瓜材料常溫下P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在9.00～9.66 mg·g-1之間，差異未達(dá)顯著水平(圖3)。經(jīng)過低溫弱光處理，P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均下降，9504和9507的P質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到5.21 mg·g-1和5.22 mg·g-1；9511和9514的P質(zhì)量分?jǐn)?shù)居中；9506和9517的P質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為2.21 mg·g-1和2.55 mg·g-1。

供試的6份黃瓜材料在常溫下K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異未達(dá)顯著水平(圖4)。經(jīng)過低溫弱光處理后K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升，差異在材料間達(dá)極顯著水平。9504和9507的K質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到50.22 mg·g-1和51.21 mg·g-1；9506和9517的K質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為36.22 mg·g-1和36.21 mg·g-1；9511和9514的K質(zhì)量分?jǐn)?shù)居中，分別為46.33 mg·g-1和45.99 mg·g-1。

圖2 低溫弱光處理對(duì)黃瓜N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 圖3 低溫弱光處理對(duì)黃瓜P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

圖4 低溫弱光處理對(duì)黃瓜K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.3 低溫弱光處理對(duì)黃瓜Ca，F(xiàn)e，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

供試的6份黃瓜材料的Ca，F(xiàn)e，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)在常溫下材料間的差異未達(dá)顯著水平(表3)，而在低溫弱光處理后的差異達(dá)極顯著水平，有進(jìn)一步研究的必要。

供試的6份黃瓜材料在常溫下Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在64.47～65.66 mg·g-1之間，差異未達(dá)顯著水平(圖5)。在低溫弱光處理后Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)極顯著水平。9504和9507的Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到55.21 mg·g-1和55.22 mg·g-1；9506和9517的Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為32.21 mg·g-1和32.55 mg·g-1；9511和9514的Ca質(zhì)量分?jǐn)?shù)居中，分別為44.21 mg·g-1和43.99 mg·g-1。

表3 6份黃瓜材料的Ca，F(xiàn)e，Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方差分析

供試的6份黃瓜材料在常溫下Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異未達(dá)顯著水平，在低溫弱光處理后，F(xiàn)e的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，差異達(dá)極顯著水平(圖6)。9504和9507的Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到85.21 μg·g-1和85.22 μg·g-1；9511和9514的Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)居中，為74.21 μg·g-1和73.99 μg·g-1；9506和9517的Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為63.21 μg·g-1和62.55 μg·g-1。

供試的6份黃瓜材料在常溫下Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在81.98～83.10 μg·g-1之間，差異未達(dá)顯著水平(圖7)。經(jīng)過低溫弱光處理，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，但9504和9507的Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，分別達(dá)到55.21 μg·g-1和56.00 μg·g-1；9511和9514的Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)居中，分別為50.21 μg·g-1和49.00 μg·g-1；9506和95147的Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為44.47 μg·g-1和45.00 μg·g-1。

圖5 低溫弱光處理對(duì)黃瓜Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 圖6 低溫弱光處理對(duì)黃瓜Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

圖7 低溫弱光處理對(duì)黃瓜Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.4 相關(guān)分析

由于在常溫下6份黃瓜材料各礦質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異未達(dá)顯著水平，因此運(yùn)用處理后的數(shù)據(jù)與耐低溫性做偏相關(guān)分析，結(jié)果表明，耐低溫性與全部元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈正相關(guān)(表4)，其中與K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏相關(guān)呈顯著正相關(guān)，與其余元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的相關(guān)未達(dá)顯著水平。

表4 6份黃瓜材料的耐低溫性與低溫弱光處理后礦質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的偏相關(guān)分析

3 結(jié)論與討論

N，P，K是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的主要組成部分，如蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶以及一些植物激素等都含有這些元素。任志雨等[13]研究表明，低溫處理增加了黃瓜幼苗根系、莖、葉片中的K含量，這與本次研究的結(jié)論一致。但倪洋等[14]報(bào)道，低溫使番茄的K含量下降，除K以外的結(jié)論與本研究的結(jié)論一致，這說明低溫環(huán)境直接影響植株對(duì)K的吸收，但是對(duì)不同植物產(chǎn)生不同的影響，與植物的種類和品種有關(guān)。本次試驗(yàn)中，降溫使黃瓜幼苗根系中N和P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，這可能是低根溫誘導(dǎo)了其抗寒性增加，從而導(dǎo)致了N和P等元素在根系中積累，或者是低根溫阻礙了其向地上部的運(yùn)輸。

Ca，F(xiàn)e，Zn屬微量元素，其在植物體生長過程中也是不可缺失的。任志雨等[13]研究表明，低溫處理降低了Ca，F(xiàn)e，Zn的含量，這與本次研究的結(jié)論一致。本次試驗(yàn)中，低溫使黃瓜幼苗葉片中Ca，F(xiàn)e，Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。這可能是低根溫阻礙了其向地上部的運(yùn)輸，這些元素在莖中的積累，阻礙了其進(jìn)一步向葉片中運(yùn)輸，最終阻礙葉片的正常生長發(fā)育。

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(責(zé)任編輯：朱寶昌)

Effects of Low Temperature and Light on Mineral Elements Content in Cucumber

LIU Jie1,YAN Shi-jiang2, ZHANG Ji-ning2，ZHANG Jian-jun3

(1 Information Institute,Shanxi Academy of Agricultural Science,Taiyuan Shanxi，030031；2 Vegetables Research Institute,Shanxi Academy of Agricultural Science；3 Anshan Horticultural Institute, Anshan；China)

To study the effect of low temperature and light on the content of mineral elements in the process of cucumber seedling growth, six cucumber materials with different low temperature resistance, including 9504,9506,9507,9511,9514 and 9517, were treated with low temperature of 12/8 ℃ in day/night with 7.5 h everyday and weak light of 30 μmol·(m2·s)-1or 2 000 lx in light intensity for 14 days. Low temperature resistance and the content of mineral elements of N，P，K，Ca，F(xiàn)e，Zn of cucumber seedlings were investigated. The results showed that the differences were not significant at normal temperature, but there were significant differences between every index at low temperature and light. The content of K in leaves increased, while the other characters decreased. Correlation analysis showed that low temperature resistance was significantly positively correlated with the partial correlation of the content of K and Zn.

cucumber; low temperature and light; mineral elements

2015-11-10; 修改稿收到日期: 2015-12-07

10． 3969 /J． ISSN． 1672-7983． 2015． 04． 004

S642.201

A

1672-7983(2015)04-0018-05

劉潔(1976-)，女，助理研究員。主要研究方向：農(nóng)業(yè)信息學(xué)。