外源ABA對(duì)低溫脅迫下番木瓜幼苗抗寒性的影響

陳燕　潘祖建　甘衛(wèi)堂　歐景莉　朱楊帆　陳豪軍　寧琳　何江　李穆

摘 要：為探索外施ABA（脫落酸）對(duì)番木瓜幼苗抗寒性的影響，以“穗中紅”番木瓜幼苗為材料，外施ABA，濃度分別為1、5、10、20 mg/L，清水為對(duì)照，4 ℃低溫脅迫4 d后，每天觀測(cè)番木瓜葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物歧化酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的變化。結(jié)果顯示，噴施外源ABA，番木瓜幼苗葉片中SOD、POD活性得以提高，并先上升后下降，MDA含量先下降后上升，和清水對(duì)照相比，差異達(dá)顯著水平。以ABA濃度為5 mg/L處理番木瓜幼苗的抗寒性效果最佳。

關(guān)鍵詞：番木瓜 低溫脅迫 ABA 抗寒特性

Abstract：To explore the effect of spraying ABA on cold resistance of papaya， we used papaya variety “Suizhonghong” as material， and sprayed on it with different concentrations of abscisic acid （1， 5， 10， 20 mg/L， water as CK）， respectively， then after cold stress at 4℃ for 4 days， daily observed the variation of the activity of superoxide dismutase （SOD） and peroxidase （POD）， and malonaldehyde （MDA） content in leaf. Results showed that after treatment with different concentrations of ABA， the SOD and POD activities in seedling leaf were significantly higher than that of CK， and increased firstly and then decreased; but the MDA content was significantly lower than that of CK， and decreased firstly and then increased. The treatment with 5mg/L ABA had the optimum chilling resistance effect.

Key words：Papaya; cold stress; abscisic acid; chilling resistance

番木瓜（Carica ?Papaya ?L.）是番木瓜科番木瓜屬的熱帶草本果樹(shù)，果實(shí)可鮮食可加工成蜜餞、飲料、罐頭等。番木瓜果實(shí)，含豐富的維生素A和維生素C及17種以上氨基酸及多種營(yíng)養(yǎng)元素，所含的齊墩果成分還具有一定的保健功能：護(hù)肝降酶、抗炎抑菌、降低血脂等[1]。從番木瓜中提取的蛋白酶已被廣泛應(yīng)用到食品、醫(yī)藥、飼料、日化、皮革及紡織等行業(yè)。番木瓜當(dāng)年種當(dāng)年可收，投資少，見(jiàn)效快，種植番木瓜是農(nóng)民增收，脫貧致富的有效途徑。番木瓜多采用秋播春植的方法，一般10月中下旬至11月中旬播種，第2年3月上旬可以種植，期間容易遇上低溫寒害，存在越冬問(wèn)題，低于5 ℃和長(zhǎng)時(shí)間低于10℃都會(huì)對(duì)番木瓜生長(zhǎng)造成影響[2]。低溫導(dǎo)致番木瓜幼苗嫩葉畸形，苗木質(zhì)量差，給番木瓜生產(chǎn)造成重大影響。2008年冬季，廣西南寧受陰冷型災(zāi)害天氣影響，連續(xù)33 d平均溫度7.2 ℃，番木瓜幼苗嚴(yán)重受害[3]。如何提高番木瓜幼苗抗寒性，保障其安全越冬，已經(jīng)成為亟待解決的重要問(wèn)題。溫室大棚、地膜覆蓋等方法培育番木瓜苗已見(jiàn)報(bào)道[4-5]。大量研究表明，外源ABA 可在環(huán)境脅迫中起到重要的調(diào)節(jié)作用，如鹽漬、干旱、低溫等，作物的抗鹽、抗旱、抗寒能力得以提高[6-9]。目前，外施氯化鈣、水楊酸等提高番木瓜幼苗的抗寒性已有研究[10-11]，而外施ABA對(duì)番木瓜幼苗抗寒性的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本文測(cè)定了外施不同濃度ABA后番木瓜幼苗葉片中的SOD、POD活性及MDA含量的變化，探討了ABA對(duì)番木瓜幼苗抗寒性的影響，以期為大田育苗生產(chǎn)作參考。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗(yàn)地：廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所番木瓜基地育苗棚。

試驗(yàn)品種：穗中紅。2017年10月中下旬精選種子播到育苗袋中，育苗袋直徑9 cm，高10 cm，每袋1株，用泥土、椰糠作為育苗基質(zhì)，在溫室大棚中正常管理。2018年3月，待苗長(zhǎng)至15～20 cm時(shí)，挑選生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)均勻的番木瓜苗供實(shí)驗(yàn)用。

1.2 方法

2018年3月22日，用濃度為1、5、10、20 mg/L的ABA溶液噴施試驗(yàn)苗，每個(gè)濃度每次重復(fù)30株，設(shè)3次重復(fù)，每24 h噴施1次，連續(xù)噴3次，噴施清水為對(duì)照。放置1 d后，將實(shí)驗(yàn)苗轉(zhuǎn)移到生化培養(yǎng)箱中進(jìn)行4 ℃低溫脅迫培養(yǎng)，箱內(nèi)光照強(qiáng)度1500 lx，每天光照12 h，分別于低溫處理的0 d、1 d、2 d、3 d和4 d后觀察，并參考李合生的方法[12] 測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel和SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

從表1可以看出，外源ABA處理后，番木瓜葉片中的SOD、POD活性都得到了提高，并先升高后下降，且整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，外源ABA處理過(guò)的葉片SOD、POD活性都比對(duì)照（清水）高，MDA含量先降低后升高，且每個(gè)處理都低于清水對(duì)照。低溫脅迫處理的第1 d，ABA濃度為5 mg/L的處理，番木瓜葉片的SOD、POD活性最大，MDA含量最低，且各濃度處理的差異達(dá)顯著水平，其次為10 mg/L。低溫脅迫處理的第2 d，番木瓜葉片的SOD、POD活性達(dá)到最大值，MDA含量最低，以ABA濃度為5 mg/L的處理活性最高，MDA含量最低，與其他各處理的差異達(dá)顯著水平。低溫脅迫處理的第3 d，第4 d，過(guò)氧化氫清除系統(tǒng)受損，有害的活性氧增多，同時(shí)過(guò)氧化氫累積，嚴(yán)重?fù)p壞活性氧清除體系，使得SOD、POD活性下降，MDA含量隨之增多。在整個(gè)處理過(guò)程中，ABA濃度為5 mg/L處理的番木瓜幼苗葉片SOD、POD活性高于其他濃度的處理，積累的MDA最少，抗寒性最強(qiáng);其次為ABA 1 mg/L、10 mg/L的處理，20 mg/L濃度太大，抑制了相關(guān)酶的活性，用不同濃度ABA溶液處理番木瓜幼苗，經(jīng)過(guò)4 ℃低溫脅迫處理，番木瓜葉片SOD、POD活性，MDA含量各處理間的差異達(dá)顯著水平。

3 結(jié)論與討論

ABA是一種脅迫激素，可調(diào)節(jié)植物對(duì)脅迫環(huán)境的適應(yīng)性[13]。植物感知外界的低溫信號(hào)，將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)（這需要一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)系統(tǒng)，這其中就包括了ABA），進(jìn)而誘導(dǎo)一系列基因的表達(dá)。低溫脅迫下植物體內(nèi)的ABA含量可以迅速增加[14]。大量研究表明外施ABA能提高植物對(duì)多種逆境的抗性，如抗寒、抗旱、抗鹽性等[15-18]。外施適當(dāng)濃度的ABA溶液可以提高作物的抗寒性，其原因可能是：ABA可延緩SOD、CAT等毒性降解酶活性的下降;提高膜脂不飽和度;促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的增加及促進(jìn)氣孔關(guān)閉等機(jī)制[13]，本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與該結(jié)論相符。

低溫環(huán)境下，植物利用O2的能力降低，沒(méi)有被利用的O2會(huì)在代謝過(guò)程中轉(zhuǎn)化成對(duì)植物有害的活性氧（Active oxygen ?species ?AOS），自由基·O2-、·OH-等也會(huì)增多，活性氧還可導(dǎo)致MDA積累，MDA為膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物。這時(shí)植物會(huì)啟動(dòng)自身的防御系統(tǒng)調(diào)控相關(guān)的代謝途徑，如植物體內(nèi)存在抗氧化酶和抗氧化劑SOD、POD，清除多于的活性氧，對(duì)植物起到保護(hù)作用[19]。試驗(yàn)中，低溫脅迫處理的第1 d、第2 d，SOD、POD酶活性逐漸上升，而MDA含量逐漸降低，這是植物細(xì)胞在受到低溫刺激產(chǎn)生后作出的一種保護(hù)性應(yīng)激反應(yīng)，植物的抗寒能力可以得到迅速提高。低溫脅迫處理的第3 d、第4 d，過(guò)氧化氫清除系統(tǒng)受損，有害的活性氧增多，同時(shí)過(guò)氧化氫累積，損壞了活性氧清除體系，使得SOD、POD活性下降，MDA含量隨之增多。通過(guò)噴施ABA，處理組的SOD、POD活性顯著高于對(duì)照組（清水），MDA含量顯著低于對(duì)照組（清水），說(shuō)明ABA可延緩SOD、POD等酶活性的下降，提高番木瓜幼苗的抗寒性。

許多研究表明：外源ABA可以改變作物內(nèi)源ABA的平衡狀況，從而誘導(dǎo)相關(guān)抗性基因的轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)并使得它們?cè)诘鞍姿缴系幕钚缘靡栽鰪?qiáng)，植株的抗冷性得到增強(qiáng)[20-21]。ABA濃度不一致，對(duì)各抗寒指標(biāo)的影響不一致。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置的4個(gè)濃度，以5 mg/L處理番木瓜葉片SOD、POD活性顯著高于其他處理，MDA含量少于其他處理。因此，得出結(jié)論，ABA濃度為5 mg/L對(duì)提高番木瓜幼苗抗寒性效果最佳。本研究結(jié)果與前人利用水楊酸、氯化鈣提高番木瓜幼苗抗寒性的研究結(jié)果較相似，合適的外源物濃度可提高番木瓜幼苗的抗寒性，過(guò)高的濃度可引起燒苗或抑制相關(guān)酶的活性，不利于抗寒性的提高。

本實(shí)驗(yàn)只研究了外源ABA對(duì)番木瓜幼苗抗寒性的影響，而番木瓜植株如何感知低溫，并將低溫信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)激活轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、引起一系列生理生化反應(yīng)還值得進(jìn)一步研究。此外，外源ABA提高番木瓜幼苗抗寒性的持久性以及大田實(shí)驗(yàn)值得進(jìn)一步探討。

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