低溫脅迫后增溫對(duì)‘羅賓娜’百合生理特性的影響

葛蓓蕾，張 萍，雅 蓉，張瑞軍，靳 磊

(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】‘羅賓娜’百合(‘Robina’)是寧夏地區(qū)溫室中常見的切花品種，因花大色艷、觀賞性高、抗病性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)備受消費(fèi)者青睞?！_賓娜’百合的生長(zhǎng)發(fā)育需要充足的熱量，白天生長(zhǎng)最適溫度為20～25 ℃，夜間最適溫度為14～15 ℃；溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致其生長(zhǎng)停滯、花期延遲，而溫度過(guò)高則會(huì)引起花蕾敗育、開花率下降等癥狀[1]。目前由于寧夏百合栽培地溫室保溫效果不理想，常使冬季生長(zhǎng)的‘羅賓娜’百合遭受低溫脅迫，進(jìn)而導(dǎo)致百合切花質(zhì)量差、切花率低[2-3]。種植過(guò)程中，生產(chǎn)者常依據(jù)百合株型或花朵的變異等指標(biāo)來(lái)判斷溫室溫度是否過(guò)低，但此時(shí)百合大多已遭受低溫脅迫，因此在何種受損程度下采取增溫措施從而抑制其繼續(xù)惡化(或恢復(fù)正常生長(zhǎng))將顯得尤為重要。【前人研究進(jìn)展】近幾年，國(guó)內(nèi)外針對(duì)百合低溫響應(yīng)的研究大多集中在低溫脅迫后鱗莖的生理、表型及品質(zhì)變化等方面，主要通過(guò)測(cè)定低溫下百合的萌芽率、電導(dǎo)率、抗氧化酶活性、丙二醛以及可溶性糖含量等指標(biāo)評(píng)價(jià)不同種質(zhì)的抗寒差異及生理機(jī)制[4-9]，對(duì)百合低溫脅迫后增溫修復(fù)的研究還鮮有報(bào)道，目前僅有李智輝等[10]對(duì)新鐵炮百合幼苗期葉片進(jìn)行低溫脅迫和增溫處理的研究，該研究發(fā)現(xiàn)增溫一段時(shí)間能夠恢復(fù)低溫脅迫后百合葉片的活性氧產(chǎn)生速率、SOD和POD活性，但涉及的切花百合生長(zhǎng)期較單一、指標(biāo)較少，重點(diǎn)亦放在低溫脅迫后切花百合的生理變化上，關(guān)于增溫對(duì)其生理和品質(zhì)是否具有一定恢復(fù)作用并未見討論?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】通過(guò)人工氣候室在不同生長(zhǎng)期對(duì) ‘羅賓娜’切花百合進(jìn)行低溫脅迫后增溫處理?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】探討增溫對(duì)不同生長(zhǎng)期百合生理特性的影響，以期為冬季日光溫室的調(diào)溫及切花百合的種植管理提供技術(shù)參考，進(jìn)而促進(jìn)切花百合的冬季優(yōu)質(zhì)、高效種植。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的百合品種為‘羅賓娜’，鱗莖周徑為18～20 cm，購(gòu)自昆明紅日花卉種植有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料培養(yǎng)與處理 試驗(yàn)于2017年3-7月在寧夏大學(xué)林學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在栽培箱(60 cm×40 cm)底部鋪3～4 cm厚草炭與珍珠巖混合基質(zhì)(比例為3∶1)，3月31日種植60顆種球，分別在3個(gè)時(shí)期(10葉期、20葉期、現(xiàn)蕾期)各取20株用于溫度處理，覆蓋基質(zhì)10 cm，基質(zhì)pH值為6.5，根據(jù)基質(zhì)水分狀況每周澆水1～2次。

2個(gè)溫度處理分別為：①室溫處理(晝/夜溫度22 ℃/14 ℃)，作為對(duì)照(CK)；②低溫處理(晝/夜溫度8 ℃/2 ℃)，每種溫度處理各10株。低溫處理的百合首先在晝夜溫度22 ℃/14 ℃條件下預(yù)處理1 d，測(cè)定各生理作為初始值，第2 天分別移入光照強(qiáng)度為400 μmol·m-2·s-1的光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行低溫處理，光周期均設(shè)為白天15 h，黑夜9 h。低溫處理10 d，分別在脅迫第3、7和10天取樣測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)，隨后立即進(jìn)行增溫處理(溫度增至室溫)，分別測(cè)定增溫第3、7和10天的各項(xiàng)生理指標(biāo)。試驗(yàn)期間各處理的環(huán)境條件及管理措施均保持一致。

1.2.2 生理指標(biāo)測(cè)定 在低溫和增溫處理過(guò)程中，分別選取百合10葉期(2017年4月29日采樣，每株10～12片葉)、20葉期(2017年5月19日采樣，每株18～20片葉)和現(xiàn)蕾期(2017年6月24日采樣)的中部葉用于其生理指標(biāo)的測(cè)定，各重復(fù)測(cè)定3次。

采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性，愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性，紫外吸收法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性，酸性茚三酮比色法測(cè)定脯氨酸(Pro)含量[11]；利用電導(dǎo)儀(DDS-307)測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率(REC)；蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2010和Origin 8.5軟件分析并作圖，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 增溫對(duì)不同生長(zhǎng)期低溫脅迫百合葉片抗氧化酶活性的影響

2.1.1 超氧化物歧化酶(SOD) 在8 ℃/2 ℃(晝/夜溫度)低溫脅迫處理下，百合10葉期葉片SOD活性隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)不斷上升，脅迫10 d時(shí)達(dá)到183.92 U·g-1，是同期CK的2.19倍，20葉期葉片SOD活性隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升-下降-上升趨勢(shì)，脅迫3 d時(shí)出現(xiàn)最高值(138.75 U·g-1)，是同期CK的1.80倍，現(xiàn)蕾期葉片SOD活性與同期CK相比無(wú)明顯變化，脅迫10 d時(shí)為82.44 U·g-1，是同期CK的1.03倍。增至室溫后，百合10葉期和20葉期葉片SOD活性均隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)不斷下降，但仍略高于各期CK，現(xiàn)蕾期葉片SOD活性隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降趨勢(shì)。增溫10 d后10葉期、20葉期及現(xiàn)蕾期葉片SOD活性分別降到114.96、81.81、141.24 U·g-1，分別是各期CK的1.49、1.13、1.03倍?？梢?，百合各時(shí)期葉片SOD活性受溫度影響的大小為：10葉期>20葉期>現(xiàn)蕾期，即現(xiàn)蕾期百合SOD活性在低溫脅迫下波動(dòng)較小，抗低溫能力較強(qiáng)(圖1，A～C)。綜上，低溫脅迫會(huì)誘導(dǎo)百合葉片SOD活性升高，而增溫處理能有效緩解這種上升趨勢(shì)，使葉片SOD活性下降，逐漸恢復(fù)到CK水平。

處理時(shí)間3、7、10代表低溫脅迫第3、7、10天；(3)(7)(10)代表增溫第3、7、10天，下同 Treatment time 3, 7, and 10 represent the third, seventh, and tenth days of low temperature stress; (3) (7) (10) represent the third, seventh, and tenth days of warming, the same as below

2.1.2 過(guò)氧化物酶(POD) 低溫脅迫下，百合10葉期、20葉期及現(xiàn)蕾期葉片POD活性均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)不斷升高，脅迫10 d時(shí)各期葉片POD活性分別升到49.70、25.69、30.38 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的5.48、2.96、3.29倍。增溫后各時(shí)期葉片POD活性均隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)不斷下降，且逐漸趨于CK，增溫10 d后各期葉片POD活性分別降到13.01、13.03、14.17 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的1.47、1.55、1.33倍?？梢?，百合各時(shí)期葉片POD活性受溫度影響的大小為：10葉期>現(xiàn)蕾期>20葉期(圖2，A～C)。綜上，低溫脅迫會(huì)誘導(dǎo)百合各期葉片POD活性升高，而增溫能有效緩解這種上升趨勢(shì)，使葉片POD活性下降，逐漸恢復(fù)到各期CK水平。

2.1.3 過(guò)氧化氫酶(CAT) 低溫脅迫后，百合10葉期、20葉期和現(xiàn)蕾期葉片CAT活性均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)不斷升高，脅迫10 d時(shí)達(dá)到峰值，分別為243.45、239.69、251.81 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的1.97、1.94、2.15倍。增溫后各時(shí)期葉片CAT活性均隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)不斷下降，逐漸恢復(fù)CK水平。增溫10 d后百合10葉期、20葉期和現(xiàn)蕾期葉片CAT活性分別降到134.89、137.00、137.05 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的1.14、1.11、1.13倍。可見，百合各時(shí)期葉片CAT活性受溫度影響的大小為：現(xiàn)蕾期>10葉期>20葉期(圖3，A～C)。綜上，低溫脅迫會(huì)誘導(dǎo)百合葉片CAT活性升高，而增溫能有效緩解這種上升趨勢(shì)，使葉片CAT活性下降，逐漸恢復(fù)CK水平。

2.2 增溫對(duì)不同生長(zhǎng)期低溫脅迫百合葉片相對(duì)電導(dǎo)率(REC)的影響

百合10葉期葉片REC在低溫脅迫前7 d大幅上升，隨后開始下降，但始終高于同期CK，脅迫7 d時(shí)出現(xiàn)最高值(26.35 %)，是同期CK的2.91倍；20葉期和現(xiàn)蕾期葉片REC均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)不斷上升，脅迫10 d時(shí)達(dá)到峰值，分別為20.02 %和20.85 %，分別是各期CK的2.38和2.43倍。增溫后各時(shí)期百合REC均隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)不斷下降，且逐漸趨于各期CK，增溫10 d后百合各期REC分別降到12.45 %、10.95 %、11.03 %，分別是各期CK的1.24、1.39、1.25倍。可見，百合各時(shí)期葉片REC受溫度影響的大小為：10葉期>20葉期>現(xiàn)蕾期(圖4，A～C)。綜上，低溫脅迫會(huì)誘導(dǎo)百合葉片REC升高，而增溫能有效緩解這種上升趨勢(shì)，使REC下降逐漸趨于CK。

圖2 低溫脅迫后增溫處理對(duì)切花百合‘羅賓娜’POD活性的影響

圖3 低溫脅迫后增溫處理對(duì)切花百合‘羅賓娜’CAT活性的影響

圖4 低溫脅迫后增溫處理對(duì)切花百合‘羅賓娜’相對(duì)電導(dǎo)率的影響

2.3 增溫對(duì)不同生長(zhǎng)期低溫脅迫百合葉片脯氨酸(Pro)含量的影響

低溫脅迫下，百合10葉期葉片Pro含量隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)大幅上升，脅迫10 d時(shí)達(dá)到3.92 mg·g-1，是同期CK的1.81倍，20葉期和現(xiàn)蕾期葉片Pro含量趨于穩(wěn)定，無(wú)大幅度波動(dòng)，脅迫10 d時(shí)分別達(dá)到1.04和1.94 mg·g-1，是各期CK的0.72和0.82倍。增溫后百合10葉期葉片Pro含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)不斷下降，20葉期葉片Pro含量仍趨于穩(wěn)定，現(xiàn)蕾期葉片Pro含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈小幅先升后降趨勢(shì)。脅迫10 d后10葉期、20葉期及現(xiàn)蕾期百合葉片Pro含量分別為2.24、1.03、2.04 mg·g-1，分別是各期CK的1.05、0.70、0.94倍?？梢?，百合各時(shí)期葉片Pro含量受溫度影響的大小為：10葉期>現(xiàn)蕾期>20葉期(圖5，A～C)。綜上，整個(gè)處理過(guò)程對(duì)20葉期和現(xiàn)蕾期百合葉片Pro含量影響不大，但對(duì)10葉期百合葉片Pro含量影響較大，即低溫脅迫會(huì)誘導(dǎo)百合10時(shí)期葉片Pro含量大幅上升，且明顯高于同期CK，而增溫能有效緩解這種升高趨勢(shì)，使Pro含量逐漸減少并趨于同期CK。

2.4 增溫對(duì)不同生長(zhǎng)期低溫脅迫百合葉片可溶性糖含量的影響

低溫脅迫后，百合10葉期葉片可溶性糖含量隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降趨勢(shì)，但仍高于同期CK，20葉期和現(xiàn)蕾期葉片可溶性糖含量均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先降后升趨勢(shì)，脅迫10 d時(shí)10葉期、20葉期及現(xiàn)蕾期百合葉片可溶性糖含量均高于各期CK，分別為1.02 %、1.52 %、1.36 %，是各期CK的1.35、1.82、2.59倍。增溫后百合10葉期葉片可溶性糖含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降趨勢(shì)，20葉期和現(xiàn)蕾期葉片可溶性糖含量均隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)大幅降低，增溫10 d后各期葉片可溶性糖含量分別降到0.85 %、0.30 %、0.42 %，分別是各期CK的1.10、0.38、0.55倍?？梢姡俸细鲿r(shí)期葉片可溶性糖含量受溫度影響的大小為： 20葉期>現(xiàn)蕾期>10葉期(圖6，A～C)。綜上，低溫脅迫會(huì)誘導(dǎo)百合各時(shí)期葉片可溶性糖含量上升，且明顯高于各期CK，而增溫能有效緩解這種升高趨勢(shì)，使其不斷減少并逐漸趨于各期CK。

圖5 低溫脅迫后增溫處理對(duì)切花百合脯氨酸含量的影響

圖6 低溫脅迫后增溫處理對(duì)切花百合可溶性糖含量的影響

3 討 論

溫度是影響百合生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子，尤其在低溫脅迫下，百合的細(xì)胞膜和抗氧化等系統(tǒng)產(chǎn)生一系列變化，使其抗低溫能力下降、生理機(jī)能發(fā)生改變，最終導(dǎo)致百合優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)嚴(yán)重受限[13]。本研究中，低溫脅迫下百合各時(shí)期葉片抗氧化酶活性、REC、Pro及可溶性糖含量均有所升高，增溫后各指標(biāo)不斷下降逐漸趨于各期CK，這表明低溫脅迫后增至室溫對(duì)不同生長(zhǎng)期‘羅賓娜’切花百合的生理活性有一定修復(fù)作用。

抗氧化酶活性是判斷植物在低溫脅迫環(huán)境中生理機(jī)能的重要指標(biāo)[14-16]。本研究中，百合在不同生長(zhǎng)期經(jīng)低溫脅迫后，其SOD、POD和CAT活性均大幅上升，這與羅萍等[17]研究結(jié)果一致，這些抗氧化酶活性的上升加強(qiáng)了清除H2O2的能力，從而使膜脂過(guò)氧化物減少，百合抗寒能力增強(qiáng)，增溫后其葉片SOD、POD和CAT活性基本恢復(fù)至CK水平，這表明增溫對(duì)低溫脅迫后‘羅賓娜’切花百合的抗氧化酶活性有一定修復(fù)作用。

植物相對(duì)電導(dǎo)率(REC)是反映植物細(xì)胞膜透性的一項(xiàng)基本指標(biāo)，低溫脅迫會(huì)影響植物的REC。百合在低溫脅迫下產(chǎn)生大量自由基與活性氧，從而引起細(xì)胞膜透性增大，電解質(zhì)和小分子有機(jī)物外滲較多，REC升高，膜系統(tǒng)受到傷害[18]。本研究中，百合在不同生長(zhǎng)期經(jīng)低溫處理后REC升高，這與王玲麗等[19]研究結(jié)果一致，增溫后REC下降，百合葉片膜透性減小，電解質(zhì)和小分子有機(jī)物外滲減少，這表明增溫對(duì)低溫脅迫后‘羅賓娜’切花百合的REC有一定修復(fù)作用。

脯氨酸(Pro)和可溶性糖是植物體內(nèi)重要的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[20]。通常低溫脅迫下植物為保持自身正常的生理代謝，常把淀粉轉(zhuǎn)化成可溶性糖，然后主動(dòng)的積累可溶性糖和Pro去調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)，保護(hù)體內(nèi)所含的酶類以及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)免受凍害[21]。本研究中，百合在不同生長(zhǎng)期經(jīng)低溫處理后，其葉片Pro和可溶性糖含量均升高，這與金鑫等[22]研究結(jié)果一致，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的增加會(huì)引起細(xì)胞液濃度增大，滲透勢(shì)降低，從而減小低溫脅迫傷害，增溫后百合葉片Pro和可溶性糖含量下降，逐漸趨于CK，這說(shuō)明增溫對(duì)低溫脅迫后‘羅賓娜’切花百合的Pro和可溶性糖含量有一定修復(fù)作用。其中，溫度變化對(duì)10葉期百合Pro含量影響最大，20葉期和現(xiàn)蕾期百合Pro含量與CK相比無(wú)顯著變化，可能是因?yàn)橛g時(shí)期百合生長(zhǎng)發(fā)育不完全，易受低溫影響，隨著植株生長(zhǎng)，其自身抗性不斷增強(qiáng)，Pro含量不易受低溫影響，但具體原因還有待進(jìn)一步深究。

綜上所述，增溫對(duì)低溫脅迫后不同生長(zhǎng)期‘羅賓娜’百合的生理活性具有一定恢復(fù)作用，其中，百合葉片的SOD、POD、CAT、REC及可溶性糖含量在3個(gè)時(shí)期均對(duì)溫度變化均較為敏感，可作為主要生理指標(biāo)用于今后切花百合的抗寒研究，本研究結(jié)果為寧夏地區(qū)‘羅賓娜’切花百合的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供了技術(shù)參考，為增溫恢復(fù)低溫脅迫后切花百合的生理活性奠定了理論基礎(chǔ)。