高溫下葉用萵苣氯化鈣噴施濃度的篩選

齊軒藝，韓瑩琰

(北京農學院植物科學技術學院/農業(yè)應用新技術北京市重點實驗室/植物生產國家級實驗教學示范中心，北京102206)

葉用萵苣(LactucasativaL.)俗稱生菜，是重要的世界性蔬菜。其喜冷涼氣候，在高溫環(huán)境下極易抽薹，即由于受到高溫影響，過早進行生殖生長，影響葉片的生長，導致商品性降低[1]。高溫對葉用萵苣細胞膜熱穩(wěn)定性及保護酶系統(tǒng)產生重大影響[2]。鈣是植物生長發(fā)育過程中的必需元素，其調節(jié)和控制著許多生理生化反應和代謝途徑[3]。康杰等[4]研究表明，CaCl2溶液為1～5 mmol/L時，能顯著提高高溫下葉用萵苣種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數。同時適宜濃度的CaCl2溶液可提高高溫下幼苗葉片的膜保護酶活性，增加可溶性蛋白和游離脯氨酸含量。楊景愛等[5]研究表明，高溫下向葉用萵苣幼苗葉面噴施CaCl2溶液，其膜保護酶活性有所提高，丙二醛含量和相對電導率降低。祁向玲[6]研究表明，葉面噴施CaCl2溶液顯著提高鹽脅迫下生菜的根系活力，并提高了生菜產量。王曉理[7]研究表明，低濃度的CaCl2溶液可顯著促進鹽脅迫下生菜種子的萌發(fā)，濃度過高則有抑制作用。劉麗等[8]研究表明，CaCl2溶液可顯著提高鹽脅迫下菠菜的植株干質量及鮮質量，提高葉綠素、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量，減輕鹽脅迫下葉片的膜脂過氧化程度。目前，關于鈣緩釋植物非生物脅迫的研究已有很多，如鈣素增強植物的抗熱性[9]、抗寒性[10]、抗旱性[11]、抗鹽性[12]。外源鈣對葉用萵苣高溫抽薹的影響未知。本試驗旨在探索葉面噴施CaCl2溶液對葉用萵苣高溫抽薹及相關生理指標的影響，篩選出高溫下葉用萵苣的最適CaCl2噴施濃度，為促進周年均衡生產和合理生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

以葉用萵苣品種‘PS11’為試驗材料。種子催芽1 d后播種于50孔穴盤中進行育苗，在溫室常溫條件下培養(yǎng)，6：00至18：00為22 ℃，18：00至次日6：00為17 ℃。待幼苗生長至六葉一心期時，選擇長勢一致的植株定植于塑料營養(yǎng)缽中。緩苗7 d后，將幼苗放入溫室的高溫處理區(qū)，6：00至18：00為34 ℃，18：00至次日6：00為27 ℃。從高溫處理當天開始，每隔1 d在同一時間向葉用萵苣葉面噴施CaCl2溶液，均勻噴施，葉片全部濕潤為宜。分別噴施1、3、5、7 mmol/L的CaCl2溶液，以噴施純水為對照。在高溫處理14、16、18、20 d后，取同一葉位的葉片用于指標測定。

1.2 指標測定與數據分析

用直尺測量葉用萵苣的莖長、葉片展幅、最大葉長、最大葉寬。莖長指第1片真葉葉節(jié)處到莖尖生長點的距離。葉片展幅指直立狀態(tài)下外廓葉片的展開幅度。測最大葉長時每株選取最大蓮座葉，測量葉基部至葉頂端的長度。測最大葉寬時每株選取最大蓮座葉，測量葉子最寬處寬度。用浸泡法測量葉用萵苣的相對電導率[13]。用酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)過氧化物酶(peroxidase，POD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)活性。測定時每處理取相同葉位葉片0.3 g，然后用3 mL磷酸鹽緩沖液進行研磨，在4 ℃下12 000 r/min離心15 min，上清液用于酶活性的測定。用SPSS 24和Origin 2017軟件進行數據統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理下葉用萵苣的表觀圖

對高溫處理14、16、18、20 d后的葉用萵苣進行拍照，獲取表觀圖，見圖1。5 mmol/L處理下葉用萵苣莖長最低，且長勢良好。與對照相比，5 mmol/L處理顯著抑制了葉用萵苣的高溫抽薹。對照處理下，葉用萵苣在高溫處理14 d已明顯發(fā)生抽薹現象，而在5 mmol/L處理下，高溫處理16 d葉用萵苣才明顯發(fā)生抽薹現象。與對照相比，7 mmol/L處理對葉用萵苣高溫抽薹有抑制作用，但作用效果沒有5 mmol/L處理顯著，且7 mmol/L處理下葉用萵苣老葉的干枯現象嚴重。對照、1 mmol/L處理、3 mmol/L處理間莖長差異不顯著，長勢之間的差異也不顯著。

2.2 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣莖長的影響

在高溫處理14、16、18、20 d后，測量各處理下葉用萵苣的莖長，見圖2。5 mmol/L處理下葉用萵苣的莖長最低。與對照相比，5 mmol/L處理抑制葉用萵苣高溫抽薹的效果最顯著。高溫處理14、16、18、20 d后，5 mmol/L處理的莖長分別為對照的94.59%、85.31%、86.43%、89.86%。在高溫處理14～20 d內，對照的莖長以1.29 cm/d的速度進行增長，5 mmol/L處理的莖長以1.12 cm/d的速度進行增長。高溫處理14、16、18、20 d后，對照、1 mmol/L處理、3 mmol/L處理、7 mmol/L處理間莖長差異均不顯著。綜上所述，CaCl2溶液濃度為5 mmol/L時對高溫下葉用萵苣莖長生長的抑制作用最強。

圖1 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣生長的影響Fig.1 Effect of different concentrations of CaCl2 solution on the growth of lettuce

2.3 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣葉片形態(tài)的影響

在高溫處理14 d后，測量各處理下葉用萵苣的葉片展幅、最大葉長、最大葉寬，見圖3。與對照相比，CaCl2溶液使葉用萵苣的葉片展幅增大。1、3、5 mmol/L處理間無明顯差異，7 mmol/L處理雖然增大了葉用萵苣的葉片展幅，但促進效果不如1、3、5 mmol/L處理。1、3、5 mmol/L處理下葉用萵苣的葉片展幅分別為對照的1.07倍、1.06倍、1.07倍，而7 mmol/L處理下葉片展幅為對照的1.02倍。

注：圖中不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different letters in the figure stand for the significant difference at the 0.05 level (P<0.05). 圖2 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣莖長的影響Fig.2 Effect of different concentrations of CaCl2solution on the bolting height of lettuce

與對照相比，1、3、5 mmol/L處理使葉用萵苣最大葉長有所增加，這3個處理間差異不顯著。1、3、5 mmol/L處理下葉用萵苣的最大葉長分別為對照的1.01倍、1.06倍、1.06倍。與對照相比，7 mmol/L處理對葉用萵苣的最大葉長沒有明顯影響。與對照相比，1、3、5 mmol/L處理對葉用萵苣的最大葉寬沒有產生明顯影響，而7 mmol/L處理使葉用萵苣的最大葉寬降低。7 mmol/L處理下葉用萵苣的最大葉寬為對照的84.31%。綜上所述，CaCl2溶液濃度為5 mmol/L時，最有利于高溫下葉用萵苣葉片展幅、最大葉長、最大葉寬的增加。

2.4 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣葉片中保護酶活性的影響

在高溫處理14、16、18、20 d后，測量各處理下葉用萵苣葉片中POD和CAT活性，見圖4。5 mmol/L處理下POD活性最高。高溫處理14、16、18、20 d后，5 mmol/L處理下POD活性分別為對照的1.21倍、1.23倍、1.24倍、1.20倍。與對照相比，噴施CaCl2溶液處理使POD活性增加，且隨著濃度增加，POD活性呈現先上升后降低趨勢，在5 mmol/L處理下達到最高。5 mmol/L處理下CAT活性最高。高溫處理14、16、18、20 d后，5 mmol/L處理下CAT活性分別為對照的1.49倍、1.41倍、1.39倍、1.20倍。與對照相比，噴施CaCl2溶液處理使CAT活性增加，且隨著濃度增加，CAT活性呈現先上升后降低趨勢，在5 mmol/L處理下達到最高。綜上所述，CaCl2溶液濃度為5 mmol/L時，最有利于高溫下葉用萵苣葉片中POD、CAT活性的增加。

注：圖中不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different letters in the figure stand for the significant difference at the 0.05 level (P<0.05).圖3 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣葉片形態(tài)的影響Fig.3 Effect of different concentrations of CaCl2 solution on leaf morphology of lettuce

2.5 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣相對電導率的影響

在高溫處理14、16、18、20 d后，測量各處理下葉用萵苣葉片的相對電導率，見圖5。5 mmol/L處理下相對電導率最低，與對照相比，其使高溫下葉用萵苣葉片的相對電導率顯著降低。高溫處理14、16、18、20 d后，5 mmol/L處理下相對電導率分別為對照的43.99%、39.85%、41.49%、41.62%。與對照相比，噴施CaCl2溶液處理使相對電導率降低，且隨著濃度增加，相對電導率呈現先下降后上升趨勢，在5 mmol/L處理下達到最低。1、3、5、7 mmol/L處理中，7 mmol/L處理下相對電導率最高，但其值仍顯著低于對照處理。高溫處理14、16、18、20 d后，7 mmol/L處理下相對電導率分別為對照的68.50%、69.56%、56.12%、66.89%。這說明葉面噴施CaCl2溶液，降低葉用萵苣葉片相對電導率的效果十分顯著。綜上所述，CaCl2溶液濃度為5 mmol/L時，最有利于降低高溫下葉用萵苣葉片的相對電導率。

注：圖中不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different letters in the figure stand for the significant difference at the 0.05 level (P<0.05).圖4 不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣POD、CAT活性的影響Fig.4 Effect of different concentrations of CaCl2 solution on the activity of POD and CAT in lettuce

3 討 論

生長量是反映植物脅迫耐性的常用指標。高溫脅迫下，葉用萵苣的抽薹、開花加速，造成產量降低[14]。陳青君等[15]研究表明，高溫下葉用萵苣表現為抽薹提前，葉形變大，還會出現葉片焦黃、腐爛等熱害癥狀?？朔邷貤l件下葉用萵苣的提前抽薹，及其他不良反應是急需解決的重點問題。本試驗研究了高溫脅迫下噴施不同濃度的CaCl2溶液對葉用萵苣品種‘PS11’莖長、葉片展幅、最大葉長、最大葉寬的影響。由圖1可知，5 mmol/L處理下葉用萵苣的莖長最低；與對照相比，5 mmol/L處理延緩了葉用萵苣的高溫抽薹；7 mmol/L處理下葉用萵苣老葉的干枯現象嚴重，這說明噴施7 mmol/L的CaCl2溶液不利于高溫下葉用萵苣葉片的生長。由圖2和圖3可知，5 mmol/L處理抑制高溫下葉用萵苣莖生長的效果最顯著；1、3、5 mmol/L的CaCl2溶液使高溫下葉用萵苣葉片展幅、最大葉長增加；7 mmol/L的CaCl2溶液會降低高溫下葉用萵苣的最大葉寬。范雙喜等[16]研究表明，營養(yǎng)液中Ca2+為80 mg/L和160 mg/L時，葉用萵苣產量極顯著高于對照，當Ca2+提高至240 mg/L時，其產量有所下降。

POD和CAT是植物細胞內重要的抗氧化酶。高溫脅迫下，植物細胞膜透性會發(fā)生改變，通過測定細胞滲透在溶液中的電解質可判斷細胞膜受傷害程度，即通過測定相對電導率來衡量植物抗性[17]。高溫脅迫下，植物細胞的酶保護系統(tǒng)受到破壞，POD、CAT等酶活性降低，植物體清除活性氧能力降低，因此細胞內活性氧積累加劇，細胞膜脂過氧化加劇，細胞膜結構受破壞，導致相對電導率增加[18]。本研究表明，噴施1、3、5、7 mmol/L的 CaCl2溶液可增加高溫下葉用萵苣葉片中POD、CAT活性，隨著濃度增加，POD、CAT活性呈現先上升后降低趨勢，在5 mmol/L處理下達到最高。本研究表明，噴施1、3、5、7 mmol/L的 CaCl2溶液可降低高溫下葉用萵苣葉片的相對電導率，隨著濃度增加，相對電導率呈現先下降后上升趨勢，在5 mmol/L處理下達到最低。楊華庚等[19]研究表明，高溫脅迫下，外源鈣明顯提高蝴蝶蘭幼苗中POD和CAT活性。張燕等[9]研究表明，外源鈣能明顯提高高溫下煙草幼苗中CAT活性，且降低電解質外滲率。噴施CaCl2溶液可使植物中抗氧化酶活性保持較高水平，使過氧化作用的傷害降低，保持細胞膜結構及其功能相對穩(wěn)定，從而使相對電導率降低。

綜合葉用萵苣表觀圖以及不同濃度CaCl2溶液對葉用萵苣莖長、葉片形態(tài)、保護酶活性、相對電導率的影響，篩選出高溫下葉用萵苣品種‘PS11’的最適CaCl2噴施濃度為5 mmol/L。