腐植酸引發(fā)對低溫脅迫西葫蘆種子萌發(fā)的影響

常佳悅，李靈芝，李海平**，馬太光，張國香，高清蘭，梁運香，李發(fā)遠，王艷芳

腐植酸引發(fā)對低溫脅迫西葫蘆種子萌發(fā)的影響

常佳悅1,6，李靈芝1，李海平1**，馬太光2，張國香3，高清蘭4，梁運香5，李發(fā)遠1，王艷芳1

（1．山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，晉中 030801；2．山西省交城縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，呂梁 030500；3．山西省分析科學研究院，太原 030000；4．山西省大同市氣象局，大同 037010；5．山西省榆次區(qū)氣象局，晉中 030600；6．西北農(nóng)林科技大學園藝學院，楊凌 712100）

選用不同種類的腐植酸作為引發(fā)溶液，以無離子水引發(fā)作為對照，通過分析低溫脅迫下西葫蘆的發(fā)芽活力、幼苗地上部和根系指標、抗氧化酶活性以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和過氧化物含量，為腐植酸引發(fā)提高西葫蘆種子抗低溫脅迫的應用提供參考。結(jié)果表明：腐植酸引發(fā)可以提高低溫脅迫下西葫蘆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，緩解低溫對西葫蘆種子萌發(fā)的抑制作用，增加幼苗的芽高、下胚軸粗、胚根長、全株干重及根冠比，同時促進幼苗側(cè)根分生，使根粗、根分支數(shù)和根尖數(shù)增加，總根長、根表面積以及根體積也有所增加，一定程度上促進了西葫蘆幼苗的生長，提高了低溫條件下西葫蘆幼苗素質(zhì)。腐植酸引發(fā)可以提高低溫下西葫蘆幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量，增強幼苗低溫適應性，同時可以提高幼苗中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫歧化酶（CAT）的活性，降低丙二醛（MDA）和超氧陰離子自由基的含量，提高西葫蘆幼苗抗氧化能力，其中以生化腐植酸引發(fā)對西葫蘆低溫傷害的緩解效應最明顯。

西葫蘆；低溫脅迫；腐植酸；種子萌發(fā)

西葫蘆（L.），屬葫蘆科南瓜屬，其營養(yǎng)豐富，栽培容易，在中國北方栽培面積僅次于黃瓜，是設施栽培的主要商品蔬菜之一[1]。為獲得更好的經(jīng)濟效益，西葫蘆主要作冬春茬栽培，以供應早春淡季市場，而低溫是限制西葫蘆產(chǎn)量和質(zhì)量的重要原因，在北方西葫蘆設施栽培過程中，因低溫脅迫導致缺苗斷壟的現(xiàn)象時常發(fā)生，提高低溫條件下西葫蘆幼苗素質(zhì)顯得尤為重要[2]。

除依靠育種方法和基因工程手段提高作物對低溫的抗性外，通過種子引發(fā)提高種子的低溫萌發(fā)活力是一種簡單有效的方法，具有廣闊的應用前景。種子引發(fā)是指將種子控制在緩慢吸水的第二階段，為萌發(fā)做預先準備的一種播前種子處理技術(shù)，具有成本低，效果好，操作簡便的特點。引發(fā)可以控制種子吸水，促使種子萌發(fā)，提高逆境下種子的發(fā)芽率，改善作物營養(yǎng)狀況，提高幼苗抗性和素質(zhì)[3?5]。

腐植酸因其多功能性，是一種良好的種子引發(fā)劑。申潔等[6]研究表明，通過腐植酸浸種可以提高谷子抗旱性，增強谷子對干旱脅迫的響應，從而促進谷子萌發(fā)和幼苗生長。廖映枌等[7]指出，采用適宜濃度的腐植酸可以促進煙草種子萌發(fā)，提高幼苗生長活力。丁丁等[8]研究表明，通過施用適宜濃度的黃腐酸可以有效緩解鹽脅迫對金絲皇菊幼苗的傷害。宋摯等[9]指出，用黃腐酸鉀拌種可提高水稻種子發(fā)芽率，并增加幼苗中可溶性蛋白含量，增強幼苗抗性，提高幼苗素質(zhì)。采用適宜濃度的腐植酸可以影響作物生命活動，刺激作物生長，在緩解各種逆境對作物的脅迫中起著重要作用[10?12]。

對于腐植酸在農(nóng)業(yè)上的應用，前人研究多集中于小麥、玉米、馬鈴薯等糧食作物，在西葫蘆上鮮有報道，且有關(guān)腐植酸對植物低溫脅迫的緩解效應報道較少。本實驗選用不同種類的腐植酸作為種子引發(fā)劑，通過測量低溫脅迫下西葫蘆的發(fā)芽活力、幼苗地上部和根系指標、抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和過氧化物含量，研究不同種類腐植酸引發(fā)對低溫脅迫西葫蘆種子萌發(fā)的影響，旨在了解腐植酸引發(fā)對提高西葫蘆耐寒性的作用，篩選出對西葫蘆低溫脅迫緩解效應更好的腐殖酸種類，為生產(chǎn)應用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用低溫敏感型西葫蘆品種SH-3，由山西農(nóng)業(yè)大學西葫蘆課題組提供，具有耐高溫，抗白粉病的特點。

1.2 種子引發(fā)

種子引發(fā)：挑選大小一致的西葫蘆種子，用千分之二的高錳酸鉀溶液消毒，然后用去離子水沖洗干凈。將黃腐酸（FA）、腐植酸（HA）、生化腐植酸（BFA）作為引發(fā)劑，分別配成0.05%溶液（濃度通過預實驗確定），以無離子水引發(fā)作對照CK，共計4個處理，分別為（FA）T1、（HA）T2、（BFA）T3、CK處理，重復3次。在墊2層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中，加入引發(fā)溶液，使濾紙徹底潤濕（以不滴水為限）。將消毒洗凈的西葫蘆種子50粒均勻置于濕潤的濾紙上，蓋后密封在16℃完全黑暗的環(huán)境下引發(fā)48h。引發(fā)結(jié)束后，用無離子水沖洗種子，用濾紙吸干種子表面水分，在自然條件下回干至種子原始含水量（約24h）。

1.3 種子發(fā)芽

用鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿進行發(fā)芽實驗。首先用純凈水潤濕濾紙（以不滴水為限），然后均勻放入用不同液體引發(fā)回干后的西葫蘆種子。每個培養(yǎng)皿中放50粒，每個處理3次重復。將培養(yǎng)皿置于培養(yǎng)箱中恒溫25℃完全黑暗條件下處理24h后，再將培養(yǎng)箱環(huán)境設置為5℃仍然保持黑暗進行處理，72h后將溫度調(diào)整為25℃/18℃，16h光照（LED燈源）/8h黑暗24h交替繼續(xù)正常發(fā)芽。以重新調(diào)整為25℃環(huán)境開始作為發(fā)芽第1天，每天記錄發(fā)芽種子數(shù)（以種子胚根1mm長為發(fā)芽標準），以2d內(nèi)發(fā)芽總數(shù)計算發(fā)芽勢（第2天的發(fā)芽種子數(shù)達到單日發(fā)芽種子數(shù)最高峰），以7d內(nèi)發(fā)芽總數(shù)計算發(fā)芽率（第7天時發(fā)芽總數(shù)達到最大值），第10天結(jié)束發(fā)芽，取發(fā)芽10d的幼苗用于測量形態(tài)指標和生理指標。

1.4 項目觀測與指標計算

1.4.1 種子發(fā)芽活力

每日統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)量，以發(fā)芽種子數(shù)停止增長時的發(fā)芽總數(shù)計算發(fā)芽率（GP，%），以日發(fā)芽種子數(shù)達到最高峰時的發(fā)芽總數(shù)計算發(fā)芽勢（GE，%），并根據(jù)每天的發(fā)芽種子數(shù)計算發(fā)芽指數(shù)（GI）和活力指數(shù)（VI），一起反映種子的活力。計算式分別為

GP(%)=N/M×100 （1）

GE(%)=M1/M×100 （2）

GI=∑(Gt/Dt） （3）

VI=GI·S （4）

式中，N為發(fā)芽總數(shù)，M為參與發(fā)芽實驗的種子總數(shù)，M1為日發(fā)芽種子數(shù)達到最高峰時的發(fā)芽總數(shù)，Gt為第t天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為與Gt相對應的發(fā)芽天數(shù)，S為10株正常幼苗的干重（g）。

1.4.2 幼苗形態(tài)指標

（1）各處理隨機選取10株幼苗測量其芽高、下胚軸粗、胚根長和干重。芽高和胚根長用直尺測量；下胚軸粗用游標卡尺測量；10株幼苗均從根莖連接部位分開成兩部分，在105℃下殺青20min，然后在80℃下烘干24h，用電子天平稱重，計算全株干重和根冠比。

（2）各處理隨機選取3株幼苗用去離子水沖洗根系，應用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)對幼苗根粗、根分支數(shù)、根尖數(shù)、總根長、總根表面積、總根體積以及根系徑級進行分析。

1.4.3 幼苗物質(zhì)含量

各處理隨機選取20株幼苗研磨后用于測定可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量；SOD、POD、CAT活性以及MDA和超氧陰離子自由基含量。其中可溶性糖含量用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍G-250染色法測定，脯氨酸含量用酸性茚三酮比色法測定，SOD活性用氮藍四唑還原法測定，POD活性用愈創(chuàng)木酚比色法測定，CAT活性用紫外吸收法測定，MDA含量用硫代巴比妥酸比色法測定，超氧陰離子自由基含量用羥胺氧化法測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)采用Excel和SPASS25分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐植酸引發(fā)對低溫處理西葫蘆種子發(fā)芽活力的影響

通常，種子活力高，發(fā)芽早，出苗整齊迅速，則萌發(fā)后幼苗對外界不良環(huán)境的抵抗力強，具有明顯的生長優(yōu)勢和田間生產(chǎn)潛力。由表1可見，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均呈現(xiàn)T3（生化腐植酸引發(fā)）＞T2（腐植酸引發(fā)）＞T1（黃腐酸引發(fā)）＞CK（無離子水引發(fā)）的趨勢。相較于對照CK，T1、T2、T3的發(fā)芽率分別提高了1.4、2.7和3.4個百分點，其中T2和T3顯著高于對照CK，T1與對照CK之間差異不顯著；從發(fā)芽勢來看，T1、T2、T3與對照CK相比分別提高了3.3、6.0和11.3個百分點，各處理間差異顯著；就發(fā)芽指數(shù)而言，T1、T2、T3相較于對照CK分別提高了5.22%、12.17%和18.26% ，其中T2和T3顯著高于對照CK，T1與對照CK之間差異不顯著；各處理間活力指數(shù)差異顯著，相較于對照CK，T1、T2、T3的活力指數(shù)分別提高了39.35%、52.90%和72.90%。由此可見，腐植酸引發(fā)在一定程度上可以緩解低溫脅迫對西葫蘆種子萌發(fā)的抑制作用，提高發(fā)芽活力。

表1 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆種子萌發(fā)指標的比較

注：T1、T2、T3處理分別為以黃腐酸、腐植酸、生化腐植酸作為引發(fā)劑，配成0.05%溶液進行種子引發(fā)，CK（對照）為以無離子水引發(fā)。小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性。下同。

Note: T1, T2 and T3 treatments are initiated with fulvic acid, humic acid and biochemical humic acid, respectively, in 0.05% solution for seed initiation, and CK(control) was initiated with non-ionic water. Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0.05 level. The same as below.

2.2 腐植酸引發(fā)對低溫處理西葫蘆幼苗形態(tài)的影響

2.2.1 幼芽生長

芽高、下胚軸粗、胚根長、全株干重、根冠比等一系列指標是幼芽素質(zhì)高低的直接表現(xiàn)。由圖1可見，腐植酸引發(fā)能促進低溫條件下西葫蘆幼芽的生長。經(jīng)腐植酸引發(fā)后，幼芽的芽高、下胚軸粗、胚根長、全株干重、根冠比均高于對照CK，且大體呈現(xiàn)T3＞T2＞T1＞CK的趨勢。T1、T2、T3的芽高相較于對照CK分別增加了0.09、0.19和0.59cm，其中T2和T3與對照CK差異不顯著，T3顯著高于對照CK；T1、T2、T3的下胚軸粗相較于對照CK分別增加了0.85、0.84和0.89mm，均顯著高于對照CK，但T1、T2、T3之間差異不顯著；T1、T2、T3的胚根長比對照CK分別增加了0.72、1.06和1.46cm，其中T1與對照CK差異不顯著，T2和T3均顯著高于對照CK；就全株干重而言，T1、T2、T3比對照CK分別增加了0.0221、0.0245和0.0311g，均顯著高于對照CK，且T3顯著高于T1和T2；T1、T2、T3的根冠比相較于對照CK分別提高了1.41%、8.32%和15.95%，T1與對照CK差異不顯著，T2和T3顯著高于對照CK?？傮w來看，T3（生化腐植酸引發(fā)）處理的芽高、下胚軸粗、胚根長、全株干重、根冠比均顯著高于對照CK，幼芽素質(zhì)綜合表現(xiàn)最好。

圖1 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆幼芽生長指標的比較

注：短線表示標準誤。下同。

Note：The bar is mean square error. The same as below.

2.2.2 根系形態(tài)

根系是植物吸收水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的重要器官，根系越發(fā)達則幼苗長勢越好，根系形態(tài)可作為衡量幼苗素質(zhì)的重要指標。由圖2可見，幼苗根系的根粗、分支數(shù)、根尖數(shù)均呈現(xiàn)T3＞T2＞T1＞CK的趨勢，且低溫條件下經(jīng)腐植酸引發(fā)的幼苗根系的根粗、分支數(shù)、根尖數(shù)均顯著高于對照CK。相較于對照CK，T1、T2、T3的根粗分別增加了0.13、0.22和0.25mm，T1、T2、T3之間差異不顯著；根分支數(shù)表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，且各處理間差異顯著，T1、T2、T3比對照CK分別增加21.48%、30.77%和38.21%；幼苗根尖數(shù)與根分支數(shù)的變化一致，T1、T2、T3分別比CK增加13.55%、20.20%和32.86%。總體來看，T3的根粗最大，根分支數(shù)和根尖數(shù)最多，表明T3（生化腐植酸引發(fā)）處理對低溫下西葫蘆幼苗根系形態(tài)建成的促進作用更明顯。

由圖3可見，幼苗的總根長、總根表面積和總根體積大體呈T3＞T2＞T1＞CK趨勢，T3的總根長、根表面積和根體積均為最大，且顯著高于對照CK。各處理間總根長差異顯著，相較于對照CK，T1、T2、T3分別增加了30.92、42.32和54.22cm；就總根表面積而言，相較于對照CK，T1、T2、T3分別增加了9.52%、19.04%和28.11%，T2和T3顯著高于對照CK，T1與對照CK差異不顯著；就總根體積而言，T1和T2與對照CK差異不顯著，T3顯著高于對照CK、T1和T2，相較于對照CK，T3的總根體積增加了20.99%?？偟膩碚f，經(jīng)腐植酸處理后幼苗的總根長、根表面積和根體積均有所增加，表明在低溫下腐植酸引發(fā)處理對西葫蘆幼苗根系總長度、總表面積、總體積有正效應，可以促進西葫蘆幼苗根系保持良好發(fā)展狀態(tài)，根系伸展范圍更廣，提高對水分和離子的吸收能力。

圖2 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆幼苗根系形態(tài)的比較

圖3 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆幼苗根系生長量的比較

2.2.3 根系徑級

一般，單位體積內(nèi)相同重量的細根比粗根的吸收表面積更大，與粗根相比，細根的養(yǎng)分吸收效率更高。由表2可見，低溫下腐植酸引發(fā)可以增加西葫蘆幼苗0～0.25mm和0.25～0.45 mm兩個徑級的根系總長。其中，T3的細根（0～0.25mm）長度最長，與其它處理相比增加了6.87%～39.88%。T2的中粗根（0.25～0.45mm）長度最長，對照CK的粗根（＞0.45mm）長度最長，說明腐植酸引發(fā)能促進低溫下西葫蘆幼苗細根和中粗根長度增加，不同腐植酸種類對幼苗細根和中粗根長度的促進效果不同。

對于根表面積來說，由表3可見，低溫下經(jīng)腐植酸處理后的西葫蘆幼苗的細根（0～0.25mm）和中根（0.25～0.45mm）表面積均顯著高于對照CK，呈T3＞T2＞T1＞CK趨勢，對照CK根表面積僅在粗根級別（＞0.45mm）有優(yōu)勢。由此可知，低溫下腐植酸引發(fā)可以促進西葫蘆幼苗細根（0～0.25mm）和中粗根（0.25～0.45mm）表面積的增加。

就根體積而言，由表4可見，低溫條件下經(jīng)腐植酸引發(fā)后西葫蘆幼苗的細根（0～0.25mm）和中粗根（0.25～0.45mm）體積均顯著高于對照CK，表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK。由此可知，低溫下腐植酸處理可以促進西葫蘆幼苗細根（0～0.25mm）和中粗根（0.25～0.45mm）體積增加。

表2 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆幼苗根系徑級的比較

表3 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆幼苗根表面積的比較

表4 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆幼苗根體積的比較

根系通常包括主根和側(cè)根，根系的空間擴展主要依賴于側(cè)根的分生和伸展。從幼苗不同徑級根系總長度、表面積和體積的整體表現(xiàn)分析，T3處理（生化腐植酸引發(fā)）的細根（0～0.25mm）長度、表面積和體積占比均最高，分別占總根系的97.00%、63.67%和18.05%。T2的中粗根（0.25～0.45mm）長度和體積占比最高，分別占1.64%和18.92%，T1的細根長度、表面積和體積較T2和T3占比低，但高于對照CK，對照CK的粗根（＞0.45mm）長度、表面積和體積占比均為最高。低溫下經(jīng)腐植酸引發(fā)后的西葫蘆幼苗的細根和中粗根的根長、表面積和體積均較對照CK占優(yōu)勢，說明腐植酸可以調(diào)控有利于吸收水分和礦質(zhì)離子的最優(yōu)根系構(gòu)型建成。

2.3 腐植酸引發(fā)對低溫處理西葫蘆物質(zhì)含量的影響

2.3.1 滲透調(diào)節(jié)物含量

可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸作為植物遭受逆境時主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量越高，植物對逆境的抵抗能力越強。由圖4可見，幼苗的可溶性糖含量表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，且各處理間差異顯著，相較于對照CK，T1、T2、T3的可溶性糖含量分別提高了55.42%、130.12%和141.57%；幼苗的可溶性蛋白含量表現(xiàn)為T3＞T2＞CK＞T1，各處理間差異顯著，相較于對照CK，T2和T3的可溶性蛋白含量分別提高了31.99%和89.96%；各處理脯氨酸含量呈T3＞T2＞T1＞CK趨勢，T1、T2、T3均顯著高于對照CK，相較于對照CK，分別提高了13.35%、49.77%和50.88%。由此可見，低溫下經(jīng)腐植酸引發(fā)的幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均有所提高，表明腐植酸引發(fā)可以提高西葫蘆幼苗抗逆性，其中T3（生化腐植酸引發(fā)）表現(xiàn)最好。

2.3.2 抗氧化酶活性

SOD、POD和CAT統(tǒng)稱保護酶，是生物體系中抗氧化酶系的重要組成成員，在機體氧化和抗氧化平衡中起著至關(guān)重要的作用。由圖5可見，幼苗的SOD和CAT活性均呈現(xiàn)T3＞T2＞T1＞CK的趨勢，且各處理間差異顯著，T1、T2、T3的SOD活性與CK相比分別提高了11.61%、29.62%和47.64%；就POD而言，T1略低于對照CK，而T2和T3則比對照CK顯著提高了96.64%和156.96% ，且T3顯著高于T2；T1、T2、T3的CAT活性較CK分別提高了33.91%、82.56%和91.89%。總的來看，T2和T3的SOD、POD和CAT活性較CK均有顯著提高。

2.3.3 過氧化物含量

MDA和超氧陰離子自由基可與核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子發(fā)生反應，從而破壞細胞結(jié)構(gòu)，其含量可作為檢測細胞破壞程度的指標。由圖6可見，幼苗的MDA和超氧陰離子自由基含量均呈現(xiàn)CK>T1>T2>T3的趨勢，就MDA含量而言，相較于對照CK，T1、T2、T3分別降低了11.22%、30.55%和50.87%，且各處理間差異顯著；就超氧陰離子自由基含量而言，相較于對照CK，T1、T2、T3均有顯著性下降，分別降低了35.88%、46.14%和47.41%，T2和T3顯著低于T1，但T2與T3差異不顯著。由此可以看出，經(jīng)腐植酸引發(fā)后的幼苗其MDA和超氧陰離子含量均有顯著性下降，說明低溫條件下腐植酸引發(fā)可以提高西葫蘆抗氧化能力，緩解低溫傷害。

圖4 低溫（5℃，72h）下各處理西葫蘆幼苗滲透調(diào)節(jié)物含量的比較

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

西葫蘆生產(chǎn)中常常由于種子發(fā)芽率低、苗勢不強等問題造成很大的經(jīng)濟損失，同時低溫脅迫是影響西葫蘆生長的重要原因之一，因而提高低溫條件下西葫蘆發(fā)芽活力以及培育抗寒性強的西葫蘆幼苗，是挖掘西葫蘆產(chǎn)量潛力，提高經(jīng)濟效益的重要措施[13]。

腐植酸可以刺激植物生長，提高植物抗逆能力，從而達到增產(chǎn)增收，改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的[14]。張瑞騰等[15]研究表示，腐植酸浸種可以提高鹽脅迫下番茄種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，促進胚根和下胚軸生長。于明艷[16]研究指出，腐植酸浸種可以提高黃瓜種子鹽脅迫下萌發(fā)耐受性。本實驗探索腐植酸引發(fā)對低溫脅迫西葫蘆種子萌發(fā)的影響，研究結(jié)果與其相似，且得出相比于黃腐酸（FA）和腐植酸（HA），生化腐植酸（BFA）引發(fā)對提高西葫蘆種子發(fā)芽活力的效果更為明顯。BFA引發(fā)下西葫蘆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、芽高、下胚軸粗、胚根長、全株干重以及根冠比相較于無離子水引發(fā)、FA引發(fā)和HA引發(fā)分別提高了0.7～3.4個百分點、5.3～11.3個百分點、5.43%～18.26%、13.08%～72.90%、3.68%～5.52%、0.88%～24.18%、2.50%～9.69%、7.19%～46.21%和7.04%～15.95%。

植物主要通過根系來吸收水分和礦質(zhì)營養(yǎng)，從而保障機體生理代謝活動正常進行[17?18]。低溫脅迫會導致作物根系活力下降，須根減少，根系正常生長發(fā)育受到抑制，根長、根體積、根系生物量等指標下降[19?23]。張水勤等[24]指出，腐植酸可以提高根系H+-ATP酶的活性，對根系產(chǎn)生類似生長素的作用，刺激植物根系生長，促進根系伸長和側(cè)根生長點增多。本實驗結(jié)果表明，腐植酸引發(fā)可以增加西葫蘆幼苗根粗、根分支數(shù)和根尖數(shù)，根系總長、表面積、體積也有所增加，同時提高了根系中細根（0～0.25mm）和中粗根（0.25～0.45mm）比例，使根系保持相對較好的生長構(gòu)型，增強西葫蘆幼苗吸收水分和養(yǎng)分的能力。其中，BFA引發(fā)對促進西葫蘆幼苗根系生長的綜合效果最好。此外，根系分支和根尖數(shù)量增多，也意味著根系整體結(jié)構(gòu)中毛細根數(shù)量增多，而毛細根是根系吸收水分和礦物質(zhì)最活躍的部位，腐植酸處理增加毛細根的結(jié)果給予西葫蘆幼苗高效吸收水分和養(yǎng)分的能力，對后期生長和發(fā)育有重要意義。

植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化是植物適應逆境脅迫的表現(xiàn)之一，主要涉及可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等物質(zhì)。脯氨酸在植物體滲透系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，當植物受到逆境脅迫時，細胞內(nèi)脯氨酸含量升高能夠調(diào)節(jié)細胞的滲透壓，增強植物對外界不良環(huán)境脅迫的抵御能力[25]?？扇苄蕴呛涂扇苄缘鞍滓灿姓{(diào)節(jié)細胞滲透壓的作用，前人研究表明，其含量與植物抗冷性呈正相關(guān)[26]。本實驗研究結(jié)果表明，腐植酸引發(fā)可以增加西葫蘆幼苗可溶性糖、可溶性蛋白以及脯氨酸含量，從而提高西葫蘆幼苗抗冷性，與前人研究基本一致[27?28]。其中BFA引發(fā)效果最為明顯，相較于無離子水引發(fā)、FA引發(fā)和HA引發(fā)，BFA引發(fā)下幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量分別提高了5.02%～141.94%、43.90%～117.41%和0.75%～50.88%。

低溫脅迫會導致植物體內(nèi)自由基大量產(chǎn)生并出現(xiàn)積累，從而引起膜脂過氧化，破壞細胞膜結(jié)構(gòu)，造成代謝紊亂[29]。而植物體內(nèi)的SOD、POD和CAT等保護酶可以清除組織中過多的自由基，減緩低溫傷害，因此，植物體內(nèi)SOD、POD和CAT的活性大小可以作為衡量植物耐寒性強弱的重要指標之一[30?31]。MDA作為膜脂過氧化分解的產(chǎn)物，其含量高低可以反映細胞膜破壞程度和植物抗逆性強弱[32?33]。于曉東等[34]研究表明，施用腐植酸可增強棉花幼苗葉片和根系中SOD、POD和CAT活性，降低MDA和超氧陰離子自由基含量，提高幼苗耐鹽性。本實驗研究結(jié)果與其一致。通過腐植酸引發(fā)可以提高植物體內(nèi)抗氧化酶活性，降低過氧化物含量，其中以BFA引發(fā)效果最顯著，相較于無離子水引發(fā)、FA引發(fā)和HA引發(fā)，BFA引發(fā)幼苗SOD、POD和CAT活性分別提高了13.90%～47.64%、30.67%～180.85%和5.11%～91.89%；MDA和超氧陰離子自由基含量則分別降低了29.26%～50.87%和2.36%～47.41%。

本實驗從發(fā)芽活力、幼苗地上部和根系指標、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、抗氧化酶活性以及過氧化物含量等方面出發(fā)，探討了低溫脅迫下腐植酸引發(fā)對西葫蘆種子萌發(fā)的影響，為腐植酸引發(fā)提高種子抗低溫脅迫應用提供參考，但對于腐植酸引發(fā)促進西葫蘆種子萌發(fā)、提高幼苗素質(zhì)的內(nèi)在機理還需進一步研究。

3.2 結(jié)論

（1）腐植酸引發(fā)可以提高低溫下西葫蘆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，增加幼苗芽高、下胚軸粗、胚根長、全株干重和根冠比，一定程度上減輕了低溫脅迫對西葫蘆種子萌發(fā)的抑制作用，促進西葫蘆幼苗的生長，提高低溫條件下西葫蘆幼苗素質(zhì)。

（2）腐植酸引發(fā)促進西葫蘆幼苗側(cè)根的分生和伸展，幼苗根粗增大、根分支數(shù)和根尖數(shù)增多，總根長、根表面積和根體積增加，細根（0～0.25mm）和中粗根（0.25～0.45mm）的比例增大，增強了幼苗根系吸收水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的能力。

（3）腐植酸引發(fā)可以增加低溫下西葫蘆幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量，增強幼苗的低溫適應性。同時可以提高幼苗SOD、POD和CAT活性，降低MDA和超氧陰離子自由基的含量，有助于緩解低溫傷害，增強西葫蘆幼苗抗寒性。

（4）供試腐植酸中，以生化腐植酸（BFA）引發(fā)對西葫蘆種子萌發(fā)的促進效果最為顯著，其表現(xiàn)優(yōu)于黃腐酸（FA）和腐植酸（HA）。

[1] 王義.溫室西葫蘆綠色食品栽培技術(shù)要點[J].新疆農(nóng)業(yè)科技, 2016(2):28-30.

Wang Y.Key points of green food cultivation techniques for greenhouse zucchini[J].Xinjiang Agricultural Science and Technology,2016(2):28-30.(in Chinese)

[2] 侯富恩,聶園軍,郝科星.晉中市日光溫室西葫蘆冬春茬高效栽培技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2018(7):94-95.

Hou F E,Nie Y J,Hao K X.Efficient cultivation technology of winter and spring stubble of zucchini in solar greenhouse of Jinzhong city[J].Modern Agricultural Science and Technology, 2018(7):94-95.(in Chinese)

[3] 詹振楠,王文娟.種子引發(fā)對鹽脅迫枸杞種子萌發(fā)的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學,2018,45(6):14-18.

Zhan Z N,Wang W J.Effects of seed initiation on seed germination of Chinese wolfberry under salt stress[J]. Guangdong Agricultural Sciences,2008,45(6):14-18.(in Chinese)

[4] 謝娟娜,路楊,房琴,等.種子引發(fā)對小麥抗鹽及抗旱特性影響綜述[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2016,24(8):1025-1034.Xie J N,Lu Y,Fang Q,et al.Review on effects of seed initiation on salt and drought resistance of wheat[J].Chinese Journal of Ecological Agriculture,2016,24(8):1025-1034.(in Chinese)

[5] 于惠琳,吳玉群,胡寶忱,等.PEG引發(fā)種子對干旱逆境下甜玉米萌發(fā)及幼苗生長的生理調(diào)節(jié)[J].山西農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2019,39(6):34-39.Yu H L,Wu Y Q,Hu B C,et al.PEG induced physiological regulation of sweet maize germination and seedling growth under drought stress[J].Journal of Shanxi Agricultural University (Natural Science Edition),2019,39(6):34-39.(in Chinese)

[6] 申潔,衛(wèi)林穎,郭美俊,等.腐植酸對干旱脅迫下谷子萌發(fā)的影響[J].山西農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2019,39(6):26-33. Shen J,Wei L Y,Guo M J,et al.Effects of humic acid on grain germination under drought stress[J].Journal of Shanxi Agricultural University(Natural Science Edition),2019,39(6): 26-33.(in Chinese)

[7] 廖映枌,胡薇,蔣鵬.腐殖酸對煙草種子萌發(fā)的影響[J].中國煙草,1993(1):11-14.Liao Y F,Hu W,Jiang P.Effect of humic acid on seed germination of tobacco[J].China Tobacco,1993(1):11-14.(in Chinese)

[8] 丁丁,郭艷超,魯夢瑩,等.黃腐酸對NaCl脅迫下茶菊幼苗生理特性的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2019,47(24):114-117. Ding D,Guo Y C,Lu M Y,et al.Effects of fulminant acid on physiological characteristics of tea chrysanthemum seedlings under NaCl stress[J].Jiangsu Agricultural Science, 2019,47 (24):114-117.(in Chinese)

[9] 宋摯,郭新送,孟慶羽,等.黃腐酸鉀作為水稻拌種劑的效果研究[J].腐植酸,2020(2):51-55. Song Z,Guo X S,Meng Q Y,et al.Study on the effect of potassium fulvic acid as rice seed mixing agent[J].Humic Acid,2020(2):51-55.(in Chinese)

[10] 陳玉玲.腐植酸對植物生理活動的影響[J].植物學通報, 2000(1):64-72. Chen Y L.Effects of humic acid on plant physiological activities[J].Botanical Bulletin,2000(1):64-72.(in Chinese)

[11] 周曉燕,石懷超,施志鵬,等.腐植酸鈉對鉛、鎘脅迫小麥種子萌發(fā)及生長的影響[J].分子植物育種,2018,16(14): 4793-4801. Zhou X Y,Shi H C,Shi Z P,et al.Effects of sodium humate on seed germination and growth of wheat under lead and cadmium stress[J].Molecular Plant Breeding,2008,16(14): 4793-4801.(in Chinese)

[12] 龐強強,陳日遠,劉厚誠,等.硝酸鹽脅迫下黃腐酸對小白菜生長及氮代謝相關(guān)酶活性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學報,2015, 27(12):2136-2140. Pang Q Q,Chen R Y,Liu H C,et al.Effects of fulvic acid on growth and enzyme activity related to nitrogen metabolism in Chinese cabbage under nitrate stress[J].Acta Agriculture Zhejiangensis,2015,27(12):2136-2140.(in Chinese)

[13] 何興佳,曾雙,袁麗偉,等.不同濃度外源激素浸種對西葫蘆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].北方園藝,2018(21):6-12. He X J,Zeng S,Yuan L W,et al.Effects of different concentrations of exogenous hormones on seed germination and seedling growth of zucchini[J].Northern Horticulture, 2018(21):6-12.(in Chinese)

[14] 張瑜,王若楠,邱小倩,等.腐植酸對植物生長的促進作用[J].腐植酸,2018(2):5-9. Zhang Y,Wang R N,Qiu X Q,et al.Promoting effect of humic acid on plant growth[J].Humic Acid,2018(2):5-9.(in Chinese)

[15] 張瑞騰,張佳,周可杰,等.NaCl脅迫下腐植酸浸種對番茄種子發(fā)芽的影響[J].腐植酸,2016(2):11-14. Zhang R T,Zhang J,Zhou K J,et al.Effects of humic acid immersion on seed germination of tomato under NaCl stress[J].Humic Acid,2016(2):11-14.(in Chinese)

[16] 于明艷.不同外源性試劑對鹽脅迫下黃瓜種子萌發(fā)的影響[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,2019(2):27-29. Yu M Y.Effects of different exogenous reagents on seed germination of cucumber under salt stress[J].Agricultural Science and Technology and Equipment,2019(2):27-29.(in Chinese)

[17] 季青,郭新宇,王紀華,等.玉米形態(tài)建成研究進展[J].玉米科學,2004,12(S2):31-34. Ji Q,Guo X Y,Wang J H,et al.Progress in morphogenesis of maize[J].Maize Science,2004,12(S2):31-34.(in Chinese)

[18] 馮玉龍,劉恩舉,孟慶超.根系溫度對植物的影響(Ⅱ):根溫對植物代謝的影響[J].東北林業(yè)大學學報,1995,23(4): 94-99. Feng Y L,Liu E J,Meng Q C.Root the influence of temperature on plant(Ⅱ):temperature affect metabolism of plants[J].Journal of Northeast Forestry University,1995, 23(4):94-99.(in Chinese)

[19] 扈光輝.玉米抗冷性研究進展[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學, 2009(2):150-152. Hu G H.Advances in research on cold resistance of maize[J].Heilongjiang Agricultural Sciences,2009(2): 150-152.(in Chinese)

[20] 姜麗娜,張黛靜,林琳,等.低溫對小麥幼苗干物質(zhì)積累及根系分泌物的影響[J].麥類作物學報,2012,32(6):1171-1176. Jiang L N,Zhang D J,Lin L,et al.Effect of low temperature on dry matter accumulation and root exudates of wheat seedlings[J].Journal of Wheat Crops,2012,32(6):1171-1176. (in Chinese)

[21] 宋廣樹,孫蕾,楊春剛,等.吉林省水稻幼苗期低溫處理對根系活力的影響[J].中國農(nóng)學通報,2011,28(3):33-37. Song G S,Sun L,Yang C G,et al.Effect of low temperature treatment on root activity of rice seedlings in Jilin province[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2011, 28(3):33-37.(in Chinese)

[22] 任旭琴,繆旻珉,陳曉明,等.低溫逆境下辣椒根系生長及生理特性的響應[J].中國蔬菜,2007(3):12-14. Ren X Q,Miao M M,Chen X M,et al.Root growth and physiological characteristics of pepper under low temperature stress[J].Chinese Vegetable,2007(3):12-14.(in Chinese)

[23] 劉煒,楊君林,許安民,等.不同根區(qū)溫度對冬小麥生長發(fā)育及養(yǎng)分吸收的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010,28(4): 197-201. Liu W,Yang J L,Xu A M,et al.Effects of different root zone temperatures on growth and nutrient uptake of winter wheat[J].Agricultural Research in Arid Regions,2010, 28(4):197-201.(in Chinese)

[24] 張水勤,袁亮,林治安,等.腐植酸促進植物生長的機理研究進展[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2017,23(4):1065-1076. Zhang S Q,Yuan L,Lin Z A,et al.Advances in the mechanism of humic acid promoting plant growth[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers,2017,23(4):1065-1076.(in Chinese)

[25] 白寶璋,任永信,白嵩.植物生理生化[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2003:257-279. Bai B Z,Ren Y X,Bai S.Plant physiology and biochemistry [M].Beijing:China Agricultural Science and Technology Press,2003:257-279.(in Chinese)

[26]嚴寒靜,談鋒.桅子葉片生理特性與抗寒性的關(guān)系[J].植物資源與環(huán)境學報,2005,14(4):21-24. Yan H J,Tan F.Relationship between physiological characteristics and cold resistance of mast cotyledon[J]. Journal of Plant Resources and Environment,2005,14(4): 21-24.(in Chinese)

[27]張帆.外源物質(zhì)對辣椒幼苗抗冷性的影響[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學,2010. Zhang F.Effects of exogenous substances on cold resistance of pepper seedlings[D].Lanzhou:Gansu Agricultural University, 2010.(in Chinese)

[28]武麗麗.SA與CaCl2對低溫脅迫下辣椒種子萌發(fā)及幼苗生理生化特性影響的研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學,2009. Wu L L.Effects of SA and CaCl2on physiological and biochemical characteristics of pepper seed germination and seedling under low temperature stress[D].Lanzhou:Gansu Agricultural University,2009.(in Chinese)

[29] Shabala,Sergey,Hariadi,et al.Genotypic difference in salinity tolerance in quinoa is determined by differential control of xylem Na+ loading and stomatal density[J].Journal of Plant Physiology,2013,170(10):906-914.

[30]胡晉.種子生物學[M].北京:高等教育出版社,2006:215-220. Hu J.Seed biology[M].Beijing:Higher Education Press,2006: 215-220.(in Chinese)

[31]張彩鳳,王慧,潘虹,等.低溫脅迫下葉面噴施腐植酸鉀對紅掌生理生化指標的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2015,43(2): 167-171. Zhang C F,Wang H,Pan H,et al.Effects of foliar application of potassium humate on physiological and biochemical indexes of anthurium anthuriae under low temperature stress[J].Shanxi Agricultural Sciences,2015,43(2):167-171. (in Chinese)

[32]Zhao L Q,Zhang F,Guo J K,et al.Nitric oxide functions as a signal in salt resistance in the calluses from two ecotypes of reed[J].Plant Physiology,2004,134(2):849-857.

[33]張志,徐洪國,王世發(fā),等.低溫脅迫對黃瓜幼苗生理指標的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2013,41(5):126-127. Zhang Z,Xu H G,Wang S F,et al.Effects of low temperature stress on physiological indexes of cucumber seedlings[J]. Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(5):126-127.(in Chinese)

[34]于曉東,郭新送,范仲卿,等.鹽分脅迫下腐植酸對棉花幼苗生長和抗氧化系統(tǒng)的影響[J].腐植酸,2020(1):75-81. Yu X D,Guo X S,Fan Z Q,et al.Effects of humic acid on growth and antioxidant system of cotton seedlings under salt stress[J].Humic Acid,2020(1):75-81.(in Chinese)

Effect of Humic Acid as Initiating Solution on Seed Germination of Summer Squash under Low Temperature Stress

CHANG Jia-yue1,6，LI Ling-zhi1，LI Hai-ping1，MA Tai-guang2，ZHANG Guo-xiang3, GAO Qing-lan4，LIANG Yun-xiang5，LI Fa-yuan1，WANG Yan-fang1

（1.College of Horticulture, Shanxi Agricultural University, Jinzhong 030801, China;2.Jiaocheng County Agricultural and Rural Bureau, Lvliang 030500;3.Shanxi Institute of Analytical Sciences, Taiyuan 030000;4.Datong Meteorological Bureau, Datong 037010;5.Yuci Meteorological Bureau, Jinzhong 030600;6.College of Horticulture, Northwest A & F University, Yangling 712100）

Summersquash is an annual trailing herbaceous crop of cucurbit. Its fruit is thin in skin, thick in meat, rich in juice, rich in nutrients, and can be eaten as vegetables, which is deeply loved by the public. In production, summer squash can get higher economic benefits when cultivated out of season in winter-spring season, and temperature is the main limiting factor in winter-spring cultivation, so improving the cold resistance of summer squash seedlings is the key to ensure the production benefits of summer squash in winter-spring season. Seed initiation is a simple and quick means to improve seed germination vigor and enhance seedling quality under stress conditions. As a natural organic polymer mixture, humic acid can affect various physiological activities in crops and stimulate crop growth, which has high application value in agriculture and is an excellent seed initiator. In order to explore the effect of humic acid initiation on seed germination and seedling growth of summer squash at low temperature, 0.05% fulvic acid (FA), humic acid (HA) and biochemical humic acid (BFA) were selected separately as initiation solutions, with deionized water caused by contrast, through the analysis of the germination activity, indices of root and shoot, activity of antioxidant enzyme and content of osmotic regulators and peroxides of summer squash under low temperature stress, application of humic acid cause raised summer squash seed resistance to low temperature stress. The results showed that the humic acid cause could improve under low temperature stress summersquash seed germination rate, germination potential, germination index and vigor index, ease to summersquash seed germination inhibition in low temperature, increase seedling bud high, hypocotyl diameter, radicle length, plant dry weight and root cap ratio, at the same time promote seedling lateral root meristem, making branch root diameter, forks and tips, total root length, root surface area and volume also increased, to some extent promote the summersquash seedlings growth, improve the quality of the summersquash seedlings under the condition of low temperature. Humic acid cause summersquash seedlings could improve the low temperature in the content of soluble sugar, soluble proteins and proline, enhance seedling low temperature adaptability, and could improve the seedling superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT) activity and lower malondiadehyde (MDA) and superoxide anion free radical content, improving oxidation resistance of the summer squash seedlings. Among them, biochemical humic acid induced the most obvious mitigation effect on low temperature injury of summersquash.

L.;Low temperature stress; Humic acid;Seed germination

10.3969/j.issn.1000-6362.2020.08.002

常佳悅,李靈芝,李海平,等.腐植酸引發(fā)對低溫脅迫西葫蘆種子萌發(fā)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2020,41(8):483-494

2020?03?30

李海平，E-mail：lihp0205@163.com

國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目（2014GB2A300017）；山西省科技攻關(guān)項目（20110311016-2）；山西省留學回國人員科研資助項目（2011050）

聯(lián)系方式：常佳悅，E-mail：15513999532@163.com