短期溫度脅迫對西葫蘆葉片抗壞血酸代謝系統(tǒng)的影響

吳雪霞，張圣美，楊左芬，朱宗文，張愛冬，尚 靜，田守波，查丁石

(上海市農業(yè)科學院園藝研究所,上海市設施園藝技術重點實驗室，上海201403)

西葫蘆(CucurbitapepoL.)是葫蘆科南瓜屬的一個種，為一年生蔓性草本蔬菜作物，又叫番瓜、美洲南瓜等，具有較高的營養(yǎng)價值和保健功能，具有生長期短、耐貯運、產量高、適宜間作套種等優(yōu)點[1-2]。西葫蘆作為我國普遍栽培的一種瓜類蔬菜，種植面積在逐年增加，保護地栽培面積僅次于黃瓜[3]。冬季溫室低于 11 ℃ 時其生長發(fā)育常受到阻礙，從而降低產量[4]。與其他瓜類作物相比，西葫蘆不耐高溫，當環(huán)境溫度高于 32 ℃ 花器發(fā)育不良，40 ℃ 以上即停止生長[5]。因此，溫度逆境成為影響西葫蘆產量和品質的主要因素之一。

目前對西葫蘆的研究主要集中在低溫弱光對幼苗生長、抗氧化酶活性、光合特性等方面[4,10]，對高溫的研究主要是關于光合及酶活性方面[5,11]。關于溫度脅迫對西葫蘆葉片AsA代謝影響的系統(tǒng)研究尚無報道。本試驗研究高溫和低溫脅迫下西葫蘆葉片AsA、GSH含量及其代謝關鍵酶活性和相關物質含量的變化規(guī)律，探討以AsA為核心的抗氧化系統(tǒng)抵御溫度脅迫的生理機制，以期為提高西葫蘆抵御溫度脅迫的能力提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西葫蘆品種為‘德綠808’，購自北京杰德諾農業(yè)科技發(fā)展有限公司。

1.2 試驗處理

試驗在上海市農業(yè)科學院莊行試驗站溫室內進行。種子經55 °C溫水浸種催芽12 h后播于32孔的穴盤中，以蛭石作基質，每孔播1粒種子。

當幼苗具有3—4片真葉時，選取生長一致的幼苗分別置于溫度為(27±1)°C(晝)(22±1)°C(夜)(常溫)的3個光照培養(yǎng)箱內，光照強度為400 μmol(m2·s)左右，相對濕度 65% ±10%。2 d 后對西葫蘆幼苗進行3個不同溫度的處理：(1)對照，常溫處理，以CK表示；(2)低溫處理，(12±1)°C(晝)(12±1)℃(夜)，以T1表示；(3)高溫處理，(38±1)°C(晝)(38±1)°C(夜)，以 T2表示。于溫度處理0 h、24 h、48 h和恢復12 h選取幼苗生長點下第2片完全展開葉測定各項生理指標，每處理10株，3次重復。樣品經液氮冷凍后，于-80 °C超低溫冰箱保存。

1.3 測定指標與方法

1.4 統(tǒng)計分析

數據采用Origin 7.5軟件繪圖，用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對平均數用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 短期溫度脅迫對西葫蘆葉片MDA含量產生速率和H2O2含量的影響

2.2 溫度脅迫對西葫蘆葉片AsA、DHA含量及AsADHA比值的影響

由圖2(A，B和C)可知，從處理0 h至常溫恢復12 h，對照(CK)的AsA、DHA和AsA+DHA含量均處于較低水平且相對穩(wěn)定。從處理0 h至48 h，T1和T2處理的AsA、DHA和AsA+DHA含量均顯著高于對照，其中T1處理的AsA、DHA和AsA+DHA含量在處理48 h時達到最大值，分別比對照增加了36.14%、 140.76%和71.47%；T2處理的在24 h時達到最大值，分別比對照增加了97.41%、 197.86%和 133.16%。常溫恢復12 h后，T1和T2處理的AsA、DHA和AsA+DHA含量繼續(xù)降低且均顯著高于對照。整個處理過程中，T2處理的 AsA、DHA和AsA+DHA含量均顯著高于T1處理的。

由圖2D可以看出，從處理0 h至常溫恢復12 h，對照(CK)的 AsADHA比值均相對處于較高水平。T1和T2處理的葉片 AsA氧化還原態(tài)(AsADHA)在24 h、48 h均顯著低于CK，48 h達到最低，分別降低了43.48%、42.49%。常溫恢復12 h后T1和T2處理的AsADHA比值稍微增加但仍顯著低于CK。T1處理的AsADHA在整個處理過程中均低于T2處理的，但差異不顯著。

2.3 溫度脅迫對西葫蘆葉片GSH、GSSG、GSH+GSSG含量及GSHGSSG比值的影響

由圖(3A，B和C)可知，對照(CK)的西葫蘆葉片GSH、GSSG和GSH+GSSG含量從處理0 h至常溫恢復12 h期間變化幅度不大。T1和T2處理的GSH、GSSG和GSH+GSSG含量先升高后降低，在24 h達到鋒值，分別比CK顯著提高了26.97%、63.51%和33.99%，67.90%、 134.63%和80.73%。常溫恢復12 h后，T1和T2處理的以上三者指標含量比脅迫期間下降，但仍顯著高于對照。整個處理過程中，T12處理GSH、GSSG和GSH+GSSG含量均顯著高于T1處理的。

2.4 溫度脅迫對西葫蘆葉片APX、MDHAR、DHAR和GR活性的影響

由圖4可知，從處理0 h至常溫恢復12 h，對照(CK)處理西葫蘆葉片APX、MDHAR、DHAR和GR 4 種酶活性均處于較低水平。T1和T2處理下，4 種酶活性均隨脅迫時間的延長呈先增加后降低的趨勢，APX活性在48 h達到最高值，分別比CK提高了 45.25%和 178.51%；MDHAR、DHAR和GR活性均在24 h達到最大，分別提高了 166.40%和 282.03%，418.69%和 505.65%，78.39%和 148.55%。常溫恢復12 h后，T1和T2處理的APX、MDHAR、DHAR和GR活性比脅迫時下降但仍高于CK。T2處理的以上4種酶活性均顯著高于T1處理的。

3 討論與結論

在逆境條件下，由于APX參與AsA清除H2O2，其活性也標志著H2O2清除能力。AsA在清除H2O2時被氧化，作為AsA再生的MDHAR和DHAR活性也相應提高[23-24]。Li等[22]研究結果表明，根際低溫處理提高了山荊子根系APX和MDHAR活性，降低了DHAR和GR活性。MDHAR和DHAR是AsA再生途徑中的關鍵酶。MDHAR、DHAR先上升后降低，在24 h達到峰值，均顯著高于對照。

以上試驗結果表明，當西葫蘆在面對短期溫度脅迫時，其葉片中以 AsA為核心的抗氧化系統(tǒng)會發(fā)揮抵御逆境脅迫的作用，但是隨著高溫脅迫時間的延長，仍會對其造成不逆的傷害。