鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗生長和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

孫港+路雅順+李亞+胡克玲

摘 要：為探討逆境脅迫對甜瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，該文以甜瓜幼苗為試驗材料，設(shè)置4個不同處理，T1：對照，T2：15℃低溫+100mmol/L NaCl，T3：15℃低溫，T4：100mmol/L NaCl，研究不同處理條件下與正常情況下甜瓜幼苗的葉綠素SPAD值、葉面積、株高、莖粗及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化情況。結(jié)果表明：與對照相比，在逆境脅迫下顯著降低了葉面積、株高、莖粗等生長指標(biāo)。鹽低溫雙重脅迫下顯著降低了甜瓜幼苗的葉綠素SPAD值，光化學(xué)效率（Fv/Fm）、PSII的電子傳遞速率（ETR）、光化學(xué)淬滅（qP）、PSII的實際光量子效率（Y（II）等；而初始熒光（F0）、非光化學(xué)淬滅（qN）則顯著升高。綜上，逆境脅迫抑制了甜瓜幼苗的生長，尤其在低溫鹽脅迫雙重脅迫下對甜瓜幼苗造成光抑制，為甜瓜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：甜瓜；低溫脅迫；鹽脅迫；雙重脅迫；葉綠素?zé)晒鈪?shù)

中圖分類號 S63 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）02-03-0031-04

Abstract：In order to study the effect of stress on growth and chlorophyll fluorescence parameters of melon seedlings，four different treatments were carried out in this experiment using melon seedlings as test materials.As follows：T1：control，T2：15℃+100mmol/L NaCl，T3：15℃，T4：100 mmol/L NaCl.The effects of chlorophyll SPAD，leaf area，plant height，stem diameter and chlorophyll fluorescence parameters of melon seedlings under different treatment conditions were studied.The results showed that the leaf area，plant height and stem diameter were significantly decreased under the stress.Photochemical efficiency（Fv/Fm），electron transport rate（ETR），photochemical quenching（qP），and actual photon quantum efficiency（Y（II））of melon seedlings were significantly reduced under low temperature and salt stress.Initial fluorescence（F0），non-photochemical quenching（qN））were significantly increased.In conclusion，the growth of melon seedlings was inhibited under the stress，especially under the stress of double stress，which provided the theoretical basis for the production of melon.

Key words：Melon；Low temperature；Salt stress；Double stress；Chlorophyll fluorescence parameters

葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)實現(xiàn)了對植物的無損檢測，較好地反應(yīng)了植物的光合作用，尤其是分析植物逆境條件下的光合功能[1，2]。低溫、鹽、干旱等逆境對植物的光合作用均有很大的影響，進而影響植物的生長發(fā)育[3，4]。目前較多的研究集中在單一逆境對植物生長葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，但隨著設(shè)施栽培的不斷發(fā)展，設(shè)施內(nèi)反季節(jié)低溫與土壤鹽漬化等問題也逐漸暴露出來，在設(shè)施內(nèi)部極易形成鹽低溫雙重脅迫，造成植物生長發(fā)育不良、光合作用下降等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)劣化和生產(chǎn)效益降低[5]。

甜瓜（Cucumismelo L.）是深受人們喜愛的一種園藝作物[6]，但其對低溫、鹽等逆境環(huán)境較為敏感，尤其是苗期[7]。苗永美[8]和Hu[9]等研究發(fā)現(xiàn)在單一的低溫和鹽脅迫下甜瓜的生長發(fā)育受到了顯著的影響。而目前有關(guān)鹽低溫雙重逆境條件下對甜瓜的影響還少見影響。為此，本文以甜瓜幼苗作為研究對象，通過測量植株的葉綠素SPAD值、葉面積、株高、莖粗以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)，研究鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗生長和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?，旨在為實際生產(chǎn)中提高甜瓜的抗逆性提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室進行，本試驗以甜瓜品種“金甜蜜”為試驗材料，選取沒有損傷、顆粒比較飽滿的甜瓜種子，將種子置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進行催芽，催芽溫度保持在25～28℃，露白后播種于營養(yǎng)缽中，采用基質(zhì)育苗，營養(yǎng)缽內(nèi)的基質(zhì)為蛭石與草炭，按照體積比控制在1∶1。按照正常栽培管理，白天溫度25～30℃，夜間溫度15～18℃，最大光照強度為600μmol·m-2·s-1。

1.2 試驗處理 當(dāng)甜瓜幼苗3葉1心時，選擇生長狀況良好，長勢一致的植株進行隨機分組，并分別進行處理：T1代表對照，T2代表100mmol/L氯化鈉（NaCl）+15℃低溫處理，T3代表15℃低溫處理，T4代表100mmol/L NaCl處理。處理14d后取樣測定相關(guān)指標(biāo)。每個處理3次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定 使用葉綠素?zé)晒鈨xPAM-2100（德國WALZ）測定甜瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測量前先提前將甜瓜幼苗進行暗處理20min，調(diào)試好設(shè)備后在遮光情況下，使用葉夾夾住甜瓜幼苗葉片，測定各處理甜瓜葉片的初始熒光（F2）、實際光合速率（Y（Ⅱ））、PSⅡ的最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、光化學(xué)淬滅參數(shù)（qP）、非光化學(xué)淬滅參數(shù)（qN）、電子傳遞速率（ETR）。

1.3.2 葉綠素含量測定 用浙江托普便攜儀葉綠素測量儀TYS-A測量葉片的葉綠素相對含量。與晴天上午9：00—11：00選擇長勢一致的植株，測定同一葉位的SPAD值。

1.3.3 葉面積、株高、莖粗的測定 葉面積測量使用浙江托普產(chǎn)的葉面積測量儀YMJ-A測量。夾住待測葉片，按下測量鍵，然后用夾板夾住葉片慢慢滑動并記錄測量數(shù)據(jù)。株高使用直尺測量。莖粗使用游標(biāo)卡尺測量。

1.4 數(shù)據(jù)處理 利用Excel等軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗株高、莖粗、葉面積的影響 由表1可知，與對照相比，株高、莖粗、葉面積在低溫、鹽和低溫鹽雙重脅迫處理下，均顯著降低。其中，莖粗、葉面積在雙重脅迫下與單一逆境處理下相比差異顯著。此外，低溫和鹽單一逆境處理相比，株高、莖粗、葉面積3個指標(biāo)均沒有顯著差異。表明在本試驗條件下逆境處理均對甜瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積有較大的影響，其中雙重脅迫對其生長發(fā)育影響最大。

2.2 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗葉綠素含量（SPAD）的影響 由圖1可知，與對照相比，鹽低溫雙重脅迫，顯著降低了甜瓜幼苗的SPAD值，但單一的低溫和鹽脅迫處理，與對照相比沒有顯著差異。此外，3個逆境脅迫處理之間葉綠素相對含量差異不顯著。

2.3 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗PSⅡ?qū)嶋H光量子效率（Y（II））的影響 由圖2可知，與對照相比，鹽低溫雙重脅迫和單一低溫處理差異顯著，其中雙重脅迫下與單一低溫、單一鹽脅迫相比也達到顯著差異。

2.4 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗初始熒光（Fo）的影響 由圖3可知，單一鹽和低溫處理以及鹽低溫雙重脅迫處理，與對照相比，均顯著提高了甜瓜葉片的Fo，而且T2、T3、T4 3個處理組之間差異不顯著。表明低溫、鹽脅迫、低溫加鹽脅迫均使甜瓜幼苗PSⅡ反應(yīng)中心受到破壞。

2.5 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）的影響 由圖4可知，與對照相比，鹽低溫雙重逆境顯著降低了鹽低溫雙重逆境下的qP，但單一低溫和鹽處理qP有所下降，但沒有達到差異顯著。表明低溫、鹽脅迫2種逆境條件下均對甜瓜幼苗的qP有一定程度的影響，而鹽低溫雙重脅迫逆境條件下對qP影響較大。

2.6 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗非光化學(xué)淬滅（qN）的影響 由圖5可知，與對照相比，鹽低溫雙重脅迫顯著提高了qN，但單一低溫和鹽處理對qN沒有顯著影響。表明鹽低溫雙重脅迫逆境條件下則對甜瓜幼苗的qN有顯著影響。

2.7 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗光合電子傳遞速率（ETR）的影響 由圖6可知，在光合電子傳遞速率（ETR）方面，鹽低溫雙重脅迫處理和單一鹽脅迫、單一低溫處理，與對照相比，均顯著降低了ETR，且T3、T4組與T2組也有差異顯著。表明低溫、鹽脅迫逆境條件下均對ETR有顯著影響，而鹽低溫雙重脅迫逆境條件下對光合電子傳遞速率（ETR）的影響具有疊加效應(yīng)。

2.8 鹽低溫雙重脅迫對甜瓜幼苗最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）的影響 由圖7可知，在最大光化學(xué)效率（Fv/Fm），在逆境脅迫下，均有下降趨勢，其中，低溫鹽雙重脅迫和單一的低溫脅迫均與對照相比差異顯著，此外低溫鹽雙重脅迫均與其他處理達到差異顯著。表明低溫、鹽脅迫逆境條件下均會降低甜瓜幼苗光化學(xué)效率，但在本試驗條件下，單一逆境低溫比單一的鹽脅迫對Fv/Fm的影響更大，而鹽低溫雙重脅迫下對甜瓜幼苗光化學(xué)效率具有疊加效果，且對PSⅡ傷害更大。

3 討論與結(jié)論

低溫、鹽脅迫條件對甜瓜幼苗生長發(fā)育均具有很大的傷害性影響，而鹽低溫雙重脅迫逆境條件下對甜瓜幼苗生長發(fā)育的危害尤其嚴重。這與逆境脅迫下植物的生長發(fā)育受到抑制的結(jié)論是一致的[10]。

葉綠素是植物進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)[11]。SPAD值與葉綠素總含量呈極顯著相關(guān)，可以表示葉片葉綠素含量[12，13]。宋廷宇等[11]研究表明甜瓜葉片SPAD值與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)。本試驗中，在鹽低溫雙重逆境脅迫下，SPAD值顯著下降，表明在雙重逆境脅迫下甜瓜葉片的葉綠素含量顯著下降。有研究表明，低溫鹽雙重脅迫處理顯著降低了辣椒的葉綠素含量[10]。

在逆境脅迫下，利用葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以判斷植物葉片的光系統(tǒng)是否受到損傷[14，15]。Fv/Fm值是PSII最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，反映了PSII的最大光能轉(zhuǎn)換效率[16]，也是發(fā)生光抑制的重要特征[17]。由試驗可知，鹽低溫雙重脅迫和單一低溫處理下，F(xiàn)v/Fm值顯著下降，說明逆境對光合機構(gòu)產(chǎn)生了損傷，在單一鹽處理，F(xiàn)v/Fm值雖然略有下降，但與對照相比差異不顯著，在這種情況下可能產(chǎn)生了一種光保護機制[10]。同時在本文試驗中甜瓜幼苗的初始熒光（Fo）的值均顯著上升，表明光合反映中心已經(jīng)受到了損害。

葉片對激發(fā)能到利用情況可以用qN和qP來表示[18]。本文鹽低溫雙重脅迫處理的試驗中甜瓜幼苗的qN顯著上升，而qP則顯著下降，兩者在本試驗條件下表現(xiàn)了相反的趨勢。而甜瓜幼苗的Y（II）的下降，表明了甜瓜幼苗內(nèi)部的光化學(xué)結(jié)構(gòu)中的實際光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率的下降。ETR反映的是實際光照條件下表觀電子傳遞速率[19]。與植物光合條件的變化密切相關(guān)，可將其作為多種逆境脅迫的指示參數(shù)對植物光合作用的分析[20]。在本試驗中，雙重逆境也顯著降低了ETR。

綜上分析表明，在本試驗條件下，鹽低溫雙重逆境下甜瓜幼苗的生長發(fā)育受到影響最為嚴重，而單一低溫脅迫下甜瓜幼苗的生長發(fā)育所受到的影響次之，單一鹽脅迫條件下甜瓜幼苗的生長發(fā)育所受到的影響相對最小。因此，在進行甜瓜幼苗的栽培種植中，應(yīng)盡量避免低溫、土壤鹽漬化等環(huán)境條件，尤其是雙重逆境等多重逆境的脅迫，防止逆境對甜瓜葉片光合活性的影響，利用各種措施來調(diào)控甜瓜的栽培環(huán)境。

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（責(zé)編：張宏民）