外源油菜素內酯對低溫脅迫下 玉米發(fā)芽及幼苗生理特性的影響

孫玉珺，吳 玥，馬德志，呂金瑩，賀韻涵，宮 磊，劉 哲，高麗丹，李 娜，閆 冬，朱晶桓，楊德光

(1.東北農業(yè)大學 農學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.齊齊哈爾市甘南縣扶貧開發(fā)服務中心，黑龍江 齊齊哈爾 162100)

玉米(ZeamaysL.)是世界廣泛種植的糧食作物，也是工業(yè)原料和動物飼料的主要來源。作為一種嗜熱作物，玉米發(fā)芽的最佳溫度為25～28 ℃。黑龍江省種植的春玉米在苗期常遭受10 ℃以下、0 ℃以上的低溫冷害，低溫冷害(低溫和霜凍脅迫)是影響嗜熱作物生長發(fā)育和產量最嚴重的環(huán)境脅迫之一[1-2]。低溫脅迫通常會導致植物的形態(tài)、生理生化和分子結構發(fā)生變化[3]。當植物暴露在低于12 ℃的不凍溫度一段時間，且超過臨界期時，會發(fā)生一種被稱為“低溫損傷”的生理機能障礙[4-5]。然而，低溫傷害的癥狀主要包括生長和光合能力下降、葉片壞死和變色、植株異常成熟和對疾病易感性的增加。

油菜素內酯(Brassinolide，BR)，別名蕓苔素內酯，是一類多羥基化的固醇類新型植物激素，在植物界廣泛存在。它們在植物的細胞分裂、細胞伸長、脈管分化、花粉管生長、細胞衰老、基因調控、蛋白質與核酸生物合成和光合作用[6-7]等多種植物活動中具有不同的生理作用。一般來說，非生物脅迫可以引發(fā)植物體內如過氧化氫(H2O2)、單線態(tài)氧(1O2)等活性氧(ROS)物質的積累，從而增加植物的氧化應激反應[8]；同時還可以增加植物的脯氨酸、甜菜堿、可溶性蛋白和可溶性糖含量[9-10]，從而增強植物體對脅迫反應的抵抗能力。自從Hamada[11]首次報道油菜素內酯對植物非生物脅迫有改善作用以來，許多研究人員對油菜素內酯的作用進行了研究。大多數(shù)研究都集中在緩解或減輕溫度或鹽度脅迫的損傷。例如，油菜素內酯可以提高番茄[12]和水稻[13]的耐熱性；在低溫脅迫下油菜素內酯也被證實對辣椒[14]和茄子[15]有積極的作用。在水稻中，油菜素內酯增強了水稻幼苗抗低溫損傷能力，并在低溫條件下增加了水稻的株高、根長、根生物量和總生物量[16]。李淑葉等[17]應用2，4表油菜素內酯可以顯著降低低溫脅迫下棉花葉片相對電導率，顯著提高光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學效率，增加了總葉綠素的含量。

本研究中試驗材料選取黑龍江省主栽玉米雜交品種天農九號和天和1號，在低溫(芽期6 ℃，苗期4 ℃)和常溫條件下，通過芽期浸種和苗期葉面噴施不同質量濃度的油菜素內酯溶液，研究不同質量濃度的油菜素內酯在低溫脅迫下分別對玉米發(fā)芽和幼苗生理特性的調控，探究油菜素內酯不同濃度效應對玉米發(fā)芽及幼苗抗冷性的影響，為玉米抗低溫逆境栽培提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與地點

供試品種為玉米雜交種天農九號、天和1號，由黑龍江省農業(yè)科學院提供；供試藥劑油菜素內酯(Brassinolide)購自合肥博美生物科技公司。

1.2 試驗設計

試驗于2018年5月在東北農業(yè)大學農學院低溫人工氣候室盆栽進行。

芽期：選擇飽滿且大小一致種子，每個重復選取30粒種子，3次重復，用0.5%次氯酸鈉(NaClO)溶液消毒種子3 min，然后用水沖洗3次，分別用質量濃度為0(T0)，0.01(T1)，0.100(T2)，1.00 mg/L(T3)的油菜素內酯浸種24 h，用蒸餾水(CK)作為常溫對照。轉入墊有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿上，培養(yǎng)皿中水層深度為1 mm。低溫發(fā)芽溫度設置為6 ℃，常溫對照為25 ℃。黑暗條件下萌發(fā)，逐天統(tǒng)計發(fā)芽率。

苗期：選擇飽滿且大小一致種子，用0.5% NaClO溶液消毒種子3 min，然后用水沖洗3次，蒸餾水浸種24 h于培養(yǎng)缽(90 mm×100 mm)內點播，土質為草碳土。每個處理保苗200棵，3次重復。玉米幼苗培養(yǎng)至三葉一心期，在上午同一時間分別用質量濃度為0(T0)，0.01(T1)，0.10(T2)，1.00 mg/L(T3)的油菜素內酯進行葉面噴施處理1次，每株噴施量相同，約為10 mL，用蒸餾水(CK)作為常溫對照。葉面噴施待常溫培養(yǎng)24 h后，低溫處理組放入4 ℃低溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)2 d(Percival I-36VL美國，光強為100～560 μmol/(m2·s)，光照時數(shù)12 h，RH = 80%)。常溫對照處理(CK)轉入25 ℃ 培養(yǎng)箱正常生長，其他設置與低溫處理組相同。低溫處理結束后取代表性植株測定生理生化指標。

1.3 測定指標與方法

1.3.2 幼苗干鮮質量、株高及根長測量 低溫處理后立即取同位展開葉測定相關指標。隨機選取5株幼苗，用刻度為1 mm的直尺測量株高和根長，算取5株平均值；用精度為0.001的電子天平(JA2603B型，上海精密科學儀器有限公司，中國)準確稱量植株地上部和地下部鮮質量；植株置于烘干箱105 ℃殺青30 min后，置于80 ℃下烘至恒質量測定樣品干質量。

1.3.3 生理指標測定 SPAD值于上午09：00-12：00利用葉綠素計SPAD-520Plus，選取距離生長點第2片完全展開葉，進行SPAD值測定，每片葉片選取上、中、下分別讀數(shù)取平均值，每個處理重復3次。

相對電導率的測量，采用Mmettler Toledo FE30電導率儀進行測定，取新鮮葉，用蒸餾水洗凈吸干水分，用葉片打孔器打成小片狀，放入100 mL三角瓶中，加入20 mL蒸餾水，室溫放置24 h后測定電導率L1，隨后轉入水浴鍋中沸水浴20 min，冷卻至室溫后測定電導率L2。相對電導率=L1/L2×100%。

丙二醛(MDA)含量(以鮮質量計)采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定[18]，稱取葉片0.5 g，加TCA冰浴研磨至勻漿，離心取上清液加入TBA，混勻后在沸水浴中煮沸，冷卻后離心。上清液利用分光光度計(PERSEE，中國北京)分別測定在450，532，600 nm處的OD值；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑法測定[19]，反應混合物包括磷酸鹽緩沖液(pH值7.8)、蛋氨酸、NBT、EDTA-Na2、酶提取液，4 000 lx照光后以空白調零，560 nm測量吸光值；過氧化物酶(POD)活性(以鮮質量計)采用愈創(chuàng)木酚混合液在470 mm下比色測定[20]；過氧化氫酶(CAT)活性(以鮮質量計)采用紫外吸收法測定[18]；采用酸性茚三酮法測定脯氨酸(Pro)含量(以鮮質量計)；采用考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白含量；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用Microsoft Excel 2016作圖，SPSS 22 軟件進行統(tǒng)計分析，對各項生理生化指標進行差異顯著性檢驗，用 Duncan′s 新復極差法進行多重比較，P<0.05。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫下不同質量濃度BR浸種對玉米發(fā)芽的影響

由圖1可以看出，低溫脅迫明顯降低兩玉米種子的發(fā)芽率。使用不同質量濃度的BR浸種處理，不同玉米品種的發(fā)芽率差異顯著。低溫脅迫下天農九號在常溫CK處理中3 d全部發(fā)芽；在低溫脅迫下T0、T1和T3處理中第10天開始發(fā)芽，第24天結束發(fā)芽；各處理起始和結束發(fā)芽率分別為7.78%，13.33%，10.00%和93.33%，96.67%，98.89%。T2處理第10天開始發(fā)芽，第18天結束發(fā)芽，且起始和結束發(fā)芽率分別為26.67%和100.00%。天和1號在常溫CK處理中第3天開始發(fā)芽，第6天全部發(fā)芽；在低溫脅迫下T0、T1和T3處理中第10天開始發(fā)芽，第24天結束發(fā)芽；各處理起始和結束發(fā)芽率分別為8.89%，12.22%，14.44%和66.67%，60.00%，80.00%。T2處理第10天開始發(fā)芽，第24天結束發(fā)芽，且起始和結束發(fā)芽率分別為20.00%和85.56%。BR浸種處理可以明顯縮短低溫脅迫下玉米發(fā)芽時間，且T1、T2、T3浸種濃度明顯提高玉米種子低溫發(fā)芽率，其中T2濃度效果最好。天農九號在T2濃度浸種處理下，起始和結束發(fā)芽率分別比常溫CK處理降低73.33，0百分點；比低溫T0處理增加18.89，6.67百分點。天和1號在T2濃度浸種處理下，起始和結束發(fā)芽率分別比常溫CK處理降低80.00，14.44百分點；比低溫T0處理增加11.10,18.89百分點。結果表明，在低溫脅迫下，T2處理為緩解低溫抑制種子發(fā)芽的最適濃度；其中天農九號對低溫抵抗能力大于天和1號。

字母a、b、c、d表示各處理在0.05水平上差異顯著。圖2-6同。The letters a，b，c and d indicate that the treatment differs significantly at the 0.05 level. The same as Fig.2-6.

2.2 低溫脅迫下不同質量濃度BR對玉米幼苗干鮮質量、株高及根長的影響

由表1可知，2個玉米品種在常溫(25 ℃)和低溫脅迫(4 ℃)處理下，經3種不同濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，玉米幼苗農藝性狀變化明顯。低溫脅迫可以明顯降低玉米幼苗的株高、根長和地上、下部干鮮質量。低溫脅迫下，T1、T2、T3葉噴處理明顯緩解了低溫對幼苗的生長抑制作用。低溫脅迫下兩玉米幼苗的株高明顯低于常溫CK處理，隨著噴施處理濃度的增加，幼苗株高呈先上升后下降的趨勢。兩品種幼苗株高均在T2處理時最高，株高分別為32.50，34.76 cm，分別比低溫T0處理增加20.07%，18.93%。低溫脅迫下兩玉米幼苗的根長明顯低于常溫CK處理，隨著噴施處理濃度的增加，幼苗根長呈先上升后下降的趨勢。兩品種幼苗根長均在T2處理時最長，根長分別為26.30，32.83 cm，分別比低溫T0處理增加41.40%，64.15%。同樣的趨勢也在地上、下部干鮮質量中被證實。天農九號和天和1號在T2處理時，地上部鮮質量和干質量分別比低溫T0處理增加44.15%，55.92%和57.65%，49.15%；地下部鮮質量和干質量分別比低溫T0處理增加32.04%，38.79%和49.87%，14.26%。結果表明，在試驗濃度范圍內，T2濃度為緩解低溫脅迫對幼苗農藝性狀傷害的最適濃度，且不同品種間存在差異；該處理濃度對天農九號地上部緩解能力大于天和1號，反之對天和1號地下部緩解能力大于天農九號。

表1 不同質量濃度BR對玉米幼苗干鮮質量、株高及根長的影響Tab.1 The effects of different concentrations of brassinolide on dry weight，fresh weight， plant height and root length of maize seedlings

注：同列數(shù)據(jù)不同小寫字母表示在5%水平上差異顯著。

Note：Different lowercase letters in each column means significant difference at 0.05 level.

2.3 低溫脅迫下不同質量濃度BR對玉米幼苗SPAD值的影響

光合作用是植物生長和有機物積累的主要過程，葉綠素含量是評估光合能力的標準，而SPAD值可以直觀地反映植物葉片的葉綠素含量。由圖2可知，兩玉米品種在低溫脅迫下，SPAD值顯著低于常溫CK處理。經3種不同質量濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可以明顯緩解低溫對玉米幼苗SPAD值的降低程度；隨著噴施濃度的增加，幼苗SPAD值呈先上升后下降的趨勢，且不同濃度的BR處理對兩品種SPAD值影響不同，其中T2處理時達到最大值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的SPAD值分別比常溫CK處理降低19.59%和21.74%，下降幅度天和1號>天農九號；T2處理的天農九號和天和1號的SPAD值分別比低溫T0處理增加12.57%和18.88%。結果表明，噴施BR能夠明顯緩解低溫脅迫對玉米幼苗SPAD值的降低，T2處理濃度效果最好；且不同品種間存在差異，天和1號對低溫脅迫更敏感，低溫噴施BR處理后葉綠素緩解能力天和1號>天農九號。

圖2 不同質量濃度BR對幼苗SPAD的影響

2.4 低溫脅迫下不同質量濃度BR對玉米幼苗相對電導率的影響

植物在低溫脅迫下，通常細胞膜最先接觸脅迫環(huán)境，相對電導率的高低可以直接反映植物細胞膜的損傷程度。不同質量濃度BR處理對低溫脅迫下玉米幼苗相對電導率的影響如圖3所示。在低溫脅迫下，兩玉米品種葉片相對電導率顯著高于常溫CK處理。經3種不同質量濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可以明顯降低低溫脅迫下玉米幼苗相對電導率；隨著BR噴施濃度的增加，幼苗相對電導率呈單峰曲線先降后升的趨勢，其中T2處理時相對電導率達到最小值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的相對電導率分別比常溫CK處理升高8.58%和9.54%，上升幅度天和1號>天農九號；T2處理較T0處理相對電導率降低，天農九號降低7.33%，天和1號降低6.80%。結果表明，低溫BR噴施能夠顯著緩解玉米幼苗相對電導率升高，T2處理濃度效果最好；不同品種間存在差異，天和1號對低溫脅迫更敏感，低溫噴施BR處理后相對電導率緩解能力天農九號>天和1號。

圖3 不同質量濃度BR對幼苗相對電導率影響Fig.3 The effects of different concentrations of brassinolide on relative conductivity

2.5 低溫脅迫下不同質量濃度BR對玉米幼苗MDA含量的影響

MDA是細胞膜脂過氧化作用的最終產物，ROS的損傷程度與MDA含量的高低有密切關系，因此，MDA是氧化脅迫的重要參數(shù)。由圖4可知，在低溫脅迫下，兩玉米品種葉片中MDA含量(以鮮質量計)高于常溫CK處理。經3種不同質量濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可以明顯緩解低溫對玉米幼苗MDA含量的增加程度；隨著BR噴施濃度的增加，幼苗MDA含量呈先降后升的趨勢，其中T2處理時MDA含量達到最小值。低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的MDA含量分別比常溫CK處理升高234.04%和267.07%，上升幅度天和1號>天農九號；T2處理的天農九號和天和1號的MDA含量分別比低溫T0處理降低35.31%和40.01%。結果表明，噴施BR能夠明顯緩解低溫脅迫對玉米幼苗MDA含量的升高，T2處理效果最好；不同品種間存在差異，低溫噴施BR處理后MDA緩解能力天和1號>天農九號。

圖4 不同質量濃度BR對幼苗MDA含量的影響

2.6 低溫脅迫下不同質量濃度BR對玉米幼苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性的影響

當植物暴露于低溫環(huán)境下會產生大量的活性氧(ROS)，抗氧化系統(tǒng)控制著ROS的水平并消除它們的不利影響。在該系統(tǒng)中，SOD、POD、CAT等抗氧化酶是脅迫階段最活躍最有效的保護機制，這些酶被認為是指示生物和非生物脅迫的生物標志物。

SOD催化超氧化物自由基歧化生成H2O2和O2，該酶被認為是控制活性氧產生的第一道防線。從圖5-A可以看出，兩玉米品種在低溫脅迫下SOD活性(以鮮質量計)顯著高于常溫CK處理。經3種不同質量濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可以明顯增加低溫下玉米幼苗SOD的活性；隨著噴施濃度的增加，幼苗SOD活性呈先上升后下降的趨勢，且不同濃度的BR處理對兩品種SOD活性影響顯著，其中T2處理時SOD活性達到最大值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的SOD活性分別比常溫CK處理升高36.42%和52.39%，上升幅度天和1號>天農九號；T2處理的天農九號和天和1號的SOD活性分別比低溫T0處理升高20.68%和35.99%。結果表明，噴施BR能夠明顯增加低溫脅迫下玉米幼苗SOD活性，T2處理濃度效果最好；不同品種間存在差異，天和1號對低溫脅迫更敏感，低溫噴施BR處理后SOD活性增加能力天和1號>天農九號。

POD是一種雙功能酶，在標準過氧化物循環(huán)中，可以氧化H2O2等底物，POD可以通過各種分子催化還原H2O2，直接參與ROS的清除。如圖5-B所示，兩玉米品種在低溫脅迫下POD活性(以鮮質量計)顯著高于常溫CK處理。經3種不同濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可以明顯增加低溫下玉米幼苗POD的活性；隨著噴施濃度的增加，幼苗POD活性呈單峰曲線先升后降趨勢，不同濃度的BR處理對兩品種POD活性影響顯著，其中T2處理時POD活性達到最大值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的POD活性分別比常溫CK處理升高35.97%和64.58%，上升幅度天和1號>天農九號；T2處理的天農九號和天和1號的POD活性分別比低溫T0處理升高33.47%和46.28%。結果表明，噴施BR能夠明顯增加低溫脅迫下玉米幼苗POD活性，T2處理濃度效果最好；不同品種間存在差異，低溫噴施BR處理后POD活性增加能力天和1號>天農九號。

CAT是含有四聚體血紅素的酶，具有直接將H2O2歧化為H2O和O2的潛力，CAT是所有酶中轉換率最高的抗氧化酶之一，1個CAT分子每分鐘可將600萬分子的H2O2轉化為H2O和O2，在脅迫條件下對于ROS的清除是必不可少的。如圖5-C所示，兩玉米品種在低溫脅迫下CAT活性高于常溫CK處理。經3種不同濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可以明顯增加低溫下玉米幼苗CAT的活性；隨著噴施濃度的增加，幼苗CAT活性呈先升后降的趨勢，其中T2處理時CAT活性達到最大值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的CAT活性分別比常溫CK處理升高22.09%和19.23%，上升幅度天農九號>天和1號；T2處理的天農九號和天和1號的CAT活性分別比低溫T0處理升高110.58%和120.43%。結果表明，噴施BR能夠明顯增加低溫脅迫下玉米幼苗CAT活性，T2處理度效果最好；不同品種間存在差異，低溫噴施濃BR處理后CAT活性增加能力天和1號>天農九號。

圖5 不同質量濃度BR對幼苗抗氧化酶活性的影響

以上結果表明，噴施BR能夠明顯增加低溫脅迫下玉米幼苗抗氧化酶活性，T2處理濃度為抗氧化酶提高的最適濃度；該濃度對3種抗氧化酶活性的提高幅度不同，分別為CAT活性>POD活性>SOD活性。

2.7 低溫脅迫下不同質量濃度BR對玉米幼苗滲透調節(jié)物質的影響

低溫脅迫下植物會產生過量ROS，超過細胞的整體抗氧化潛能，導致氧化脅迫，對植物生長產生不利影響，因此，植物會積累大量如Pro、可溶性糖、可溶性蛋白等低分子質量、高可溶性的有機化合物。這些化合物通常無毒，溶質通過促進細胞滲透調節(jié)、解毒活性氧、保護膜的完整性和酶的穩(wěn)定性，進而保護植物免受低溫脅迫的傷害。

Pro是一種氨基酸，其含量與植物脅迫之間存在正相關關系。它可以通過維持細胞膨脹或滲透平衡來賦予植物脅迫耐受性，從而穩(wěn)定膜結構，防止電解質泄漏，使活性氧的濃度在正常范圍內，在植物脅迫中發(fā)揮著重要作用。如圖6-A所示，兩玉米品種在低溫脅迫下Pro含量高于常溫CK處理。經3種不同質量濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，玉米幼苗中Pro的含量顯著增加；隨著噴施濃度的增加，幼苗中Pro含量呈先升后降的趨勢，不同濃度的BR處理對兩品種Pro含量影響顯著，其中T2處理時Pro含量達到最大值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的Pro含量分別比常溫CK處理升高8.17%和6.76%，上升幅度天農九號>天和1號；T2處理的天農九號和天和1號的Pro含量分別比低溫T0處理升高66.59%和54.63%。結果表明，噴施BR能夠明顯增加低溫脅迫下玉米幼苗Pro含量，T2處理濃度效果最好；不同品種間存在差異，低溫噴施BR處理后Pro含量增加能力天農九號>天和1號。

可溶性糖作為相容性的溶質在植物抗低溫過程中起著關鍵作用。隨著低溫脅迫的進行，植物體內的可溶性糖會不斷累積，通過與脂質相互作用，保護細胞膜免受脫水和低溫的傷害。如圖6-B所示，兩玉米品種在低溫脅迫下可溶性糖含量顯著高于常溫CK處理。經3種不同質量濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可增加低溫下玉米幼苗可溶性糖含量；隨著BR施用濃度增加，幼苗可溶性糖含量呈單峰曲線先升后降的趨勢，且兩品種不同濃度的BR處理可溶性糖含量變化顯著，其中T2處理時可溶性糖含量達到最大值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的可溶性糖含量分別比常溫CK處理升高15.98%和29.88%，上升幅度天和1號>天農九號；T2處理的天農九號和天和1號的可溶性糖含量分別比低溫T0處理升高39.78%和58.51%。結果表明，低溫脅迫下噴施BR能夠顯著增加玉米幼苗可溶性糖含量，T2處理濃度效果最好；不同品種間存在差異，天和1號對低溫脅迫更敏感，低溫噴施BR處理后可溶性糖含量增加能力天和1號>天農九號。

研究表明，可溶性蛋白的積累與植物冷凍或低溫脅迫的耐受性呈正相關，能參與維持細胞穩(wěn)定性。如圖6-C所示，兩玉米品種在低溫脅迫下可溶性蛋白含量顯著高于常溫CK處理。經3種不同質量濃度(T1、T2、T3)BR噴施處理后，可以增加低溫下玉米幼苗可溶性蛋白的含量；隨BR噴施濃度的增加，幼苗可溶性蛋白含量呈先升后降的趨勢，且不同濃度的BR處理對兩品種可溶性蛋白含量影響顯著，其中T2處理時可溶性蛋白含量達到最大值。在低溫脅迫下，T0處理的天農九號和天和1號的可溶性蛋白含量分別比常溫CK處理升高36.38%和18.97%，上升幅度天農九號>天和1號；T2處理的天農九號和天和1號的可溶性蛋白含量分別比低溫T0處理升高33.52%和12.88%。結果表明，噴施BR能夠顯著增加低溫脅迫下玉米幼苗可溶性蛋白含量，T2處理濃度效果最好；不同品種間存在差異，低溫噴施BR處理后可溶性蛋白含量增加能力天農九號>天和1號。

圖6 不同濃度BR對幼苗脯氨酸、 可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig.6 The effects of different concentrations of brassinolide on proline and soluble sugar and soluble protein content

以上結果表明，噴施BR能夠明顯增加低溫脅迫下玉米幼苗滲透調節(jié)物質含量，T2處理為滲透調節(jié)物質提高的最適濃度；該質量濃度對3種滲透調節(jié)物質含量的提高幅度不同，分別為Pro含量>可溶性糖含量>可溶性蛋白含量。

3 結論與討論

玉米生長的最佳溫度為25～28 ℃，適用于種子萌發(fā)、芽伸長、葉片擴張和干物質積累等過程[21-24]。種子萌發(fā)和早期幼苗生長是玉米對環(huán)境脅迫最敏感的階段[25]。低溫不利于玉米種子萌發(fā)和早期發(fā)育，明顯延長種子萌發(fā)和出苗的平均時間，從而影響作物生長和產量。本研究發(fā)現(xiàn)，兩玉米品種經低溫脅迫處理后，發(fā)芽時間明顯延長，發(fā)芽率顯著降低，且不同品種發(fā)芽延長時間差異顯著，這也和前人的研究結果相似[26-28]。經不同質量濃度的BR浸種處理后，可以明顯緩解低溫脅迫對兩玉米品種發(fā)芽的抑制作用，在馬金虎[29]的研究中也證實了這一點。本研究在試驗范圍內篩選出玉米低溫發(fā)芽的最適宜BR處理質量濃度T2(0.1 mg/L)，該處理能顯著降低低溫脅迫對玉米發(fā)芽的抑制作用，T3處理優(yōu)于T1處理；T2處理的天農九號在低溫脅迫下發(fā)芽提前6 d，天和1號沒有提前發(fā)芽，但明顯提高了終日發(fā)芽率，說明天農九號比天和1號抗低溫發(fā)芽能力強。

低溫對植物的影響是多方面的，在植物幼苗生長階段，低溫可導致復雜的細胞功能障礙癥狀，如萎蔫、生長抑制、黃化甚至死亡。在生長發(fā)育的不同階段，不同組織對低溫的反應有所不同。莖尖對低溫非常敏感，其會對葉片的質量增長以及生長速度產生消極影響[30-31]。然而，在其他試驗中，莖尖的低溫脅迫導致了葉片發(fā)育的延遲，但并沒有顯著影響光合作用的效率[32]。而葉片在低溫脅迫下抑制生長現(xiàn)象似乎是由細胞周期持續(xù)時間的增加和幼苗在低溫脅迫下細胞數(shù)量的減少引起的[33]。徐曉昀等[34]研究表明，油菜素內酯可以有效緩解低溫造成的黃瓜生物量的下降，可以明顯促進干物質的積累；劉巾瑞[35]通過試驗證明，BR可以通過調節(jié)高粱的生理代謝，增強抵抗低溫脅迫的能力；同樣的結論也在甘薯、小麥、棉花等作物上得到證實[17，36-37]。本研究中發(fā)現(xiàn)，低溫明顯降低了兩玉米幼苗株高、根長和地上、地下部干鮮質量。在試驗范圍內，葉面噴施3種(T1、T2、T3)質量濃度的BR溶液能夠明顯改善低溫對玉米幼苗農藝性狀的抑制現(xiàn)象，其中T2處理效果最顯著。馬金虎[29]的研究中也篩選出了試驗范圍內適宜低溫脅迫下玉米生長的最適BR濃度。當?shù)陀诨蚋哂赥2濃度時，不同品種的不同組織反應不同。T1與T3處理相比，T1處理時，天農九號的地上部和地下部生長較好；而天和1號表現(xiàn)則不同，地上部和地下部均在T3濃度時生長較好。這樣的現(xiàn)象說明不同品種對低溫脅迫和BR的適應能力不同，對于冷敏感品種在≥最適濃度下噴施有利于植株幼苗生長，而抗冷性較好的品種在≤最適濃度下噴施有利于植株幼苗生長。

低溫脅迫已被公認為植物生長和農業(yè)生產的環(huán)境限制因素[38]。低溫損傷癥狀的發(fā)展，在某種程度上可能是由于植物體內產生大量如超氧自由基、單線態(tài)氧、過氧化氫和羥基自由基等活性氧物質，對蛋白質、核酸和細胞膜結構造成損害[39]。Wang等[40]在研究中觀察到玉米幼苗在低溫脅迫時會明顯增強MDA的含量和質膜的滲透性，這意味著玉米幼苗的膜結構受損，溶質和水在細胞內很容易丟失，使細胞的含水量減少，導致幼苗嫩葉萎蔫。本研究發(fā)現(xiàn)，兩玉米品種經低溫脅迫處理后，幼苗相對電導率、MDA含量顯著增加，但兩品種低溫脅迫時表現(xiàn)不同，抗低溫生長能力天農九號>天和1號。低溫脅迫下葉面噴施3種(T1、T2、T3)質量濃度的BR溶液后，相對電導率和MDA含量有所下降，其中T2濃度處理效果最顯著。這也與劉巾瑞[35]發(fā)現(xiàn)BR噴施可以降低MDA含量和質膜過氧化作的結果相一致。而本研究還發(fā)現(xiàn)，在T3濃度時天農九號和天和1號相對電導率與最適T2處理差異不顯著；天農九號在T3濃度時MDA含量與最適T2處理差異不顯著。

低溫脅迫還會直接影響光合器官，本質上是通過影響光合作用的主要組件，包括類囊體電子傳遞受阻、脂質過氧化破壞、碳水化合物積累和光合色素的損失[41]。低溫脅迫通過擾亂類囊體膜和光合色素從而影響光合作用裝置[42-43]。本研究中發(fā)現(xiàn)低溫脅迫噴施3種(T1、T2、T3)質量濃度的BR溶液后，兩品種幼苗的葉綠素含量有所增加，其中T2處理葉綠素含量最高，但3種濃度處理間差異不顯著。說明低溫脅迫下葉綠素含量的下降不是抑制光合作用的主要因素。而BR是否對類囊體電子傳遞等過程起到調控作用目前未知。

為了清除活性氧的積累，減少細胞氧化損傷，植物必須刺激相應的抗氧化防御系統(tǒng)，產生如POD、CAT、抗壞血酸過氧化物酶(APX)等酶類[44]和抗壞血酸、谷胱甘肽(GSH)[45-46]等一些非酶的抗氧化劑。Liu等[47]報道BR處理促進高山離子芥植株中抗氧化酶的活性，增加了低溫脅迫下Pro和還原型谷胱甘肽的含量，從而清除了過量的ROS；國內也有研究表明，適宜濃度的BR處理可以顯著提高草莓葉片的保護酶活性。同樣在本研究中也得到相同的結論，低溫噴施3種(T1、T2、T3)質量濃度的BR溶液后，可以明顯升高低溫脅迫下抗氧化酶(SOD、POD、CAT)的活性，其中T2處理效果最顯著。而在本研究中還發(fā)現(xiàn)，T2濃度BR提高CAT活性的幅度大于其他2種保護酶，這可以印證前人提出的CAT為高效保護酶的觀點?？寡趸烙到y(tǒng)在植物抗低溫脅迫耐受能力中起著一定作用，同時滲透調節(jié)物質也參與提高耐寒能力[48]。而另一類非酶的滲透調節(jié)物質如Pro、可溶性蛋白和可溶性糖等含量也會大量增加，從而緩解低溫脅迫對植物體造成的傷害。本研究低溫脅迫導致玉米幼苗Pro、可溶性糖和可溶性蛋白含量升高，BR噴施處理后提高了上述低溫脅迫下3種物質的含量，其中Pro和可溶性蛋白含量上升顯著。

綜上所述，低溫脅迫顯著抑制不同玉米品種發(fā)芽和幼苗生長，低溫下噴施油菜素內酯可以緩解玉米在低溫脅迫下受到的損傷。不同質量濃度的油菜素內酯處理對玉米發(fā)芽率、農藝性狀、葉綠素含量、抗氧化酶和滲透調節(jié)物質均有顯著影響，0.1 mg/L BR處理條件下對玉米幼苗低溫脅迫的緩解效果最顯著。