外源褪黑素對低溫脅迫玉米幼苗生理特性的影響

韋安星

（山東省單縣東城街道辦事處，山東 單縣 274300）

玉米是重要的糧食和飼料作物，苗期易受低溫冷害，影響玉米的正常生長[1]。研究發(fā)現(xiàn)，低溫環(huán)境下植物體內(nèi)的酶活性降低，導(dǎo)致酶促反應(yīng)減弱，生長停滯；溫度過低還會導(dǎo)致葉片光系統(tǒng)Ⅱ活性中心受損，從而降低葉片光合能力，影響物質(zhì)積累和生長發(fā)育[2]。褪黑素是一種植物激素，能夠調(diào)節(jié)植物對環(huán)境的耐受性，提高植物抗逆性。研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素能夠提高低溫脅迫下植物的SOD、PO、CAT 活性，降低丙二醛含量，從而緩解低溫對幼苗的過氧化傷害[3]。唐鴻呂等[4]研究表明，外源褪黑素處理能夠有效緩解甘藍幼苗期間低溫脅迫造成的傷害，提高了甘藍幼苗的抗低溫能力。李欠敏等[5]研究表明，褪黑素處理的大白菜凈光合速率和可溶性蛋白含量增加，SOD、POD 和APX 的活性提高，丙二醛含量降低。本文對低溫脅迫下，不同濃度褪黑素對玉米幼苗生理特性的影響開展試驗研究，為提高玉米苗期抗性提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗玉米品種為先玉335。

褪黑素試劑購于上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用完全隨機設(shè)計，幼苗4 片真葉時以清水為對照，設(shè)置4 個褪黑素溶液濃度，分別為60、120、180、240μmol/L，均勻噴灑到葉片表面記為T1、T2、T3、T4 處理。褪黑素溶液每隔1 天噴1 次，共噴3 次。處理期間光周期為14 h（晝）、10 h（夜），光照強度33000 lx，溫度為4℃（晝）、0℃（夜）。每個處理重復(fù)設(shè)置5 次重復(fù)，第3 次噴施48 h 后取樣測定各指標(biāo)。

1.3 試驗準(zhǔn)備

玉米種子消毒后在培養(yǎng)箱中催芽，露白后播種在50 孔穴盤中，隨后放置在光照培養(yǎng)箱中，光周期為14 h（晝）、10 h（夜），溫度為22℃（晝）、15℃（夜），光照強度6600 lx。處理7 天后移栽于6 cm×6 cm 營養(yǎng)缽中，轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)箱備用。

1.4 測定項目和方法

1.4.1 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)測定。采用蒽酮比色法測定玉米幼苗可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍G-250 染色法測定玉米幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量，采用酸性茚三酮顯色法測定游離脯氨酸。

1.4.2 保護酶活性測定。參考李合生[8]的方法，測定SOD、POD 和CAT 活性。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SPSS24.0 進行數(shù)據(jù)整理、分析，采用Duncan’s 法進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源褪黑素對低溫脅迫玉米幼苗保護酶活性的影響

由表1 可知，外源褪黑素對低溫脅迫玉米幼苗保護酶活性有顯著影響。其中，SOD 活性隨褪黑素濃度增加呈先升高后降低趨勢，T3 處理達到最大值，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3、T4 處理分別比CK 高7.99%、17.07%、33.19%、23.33%。POD 活性和SOD 變化趨勢相似，T1、T2、T3、T4 處理分別比CK 高37.66%、53.55%、170.29%、120.50%。CAT活性隨褪黑素濃度增加呈逐漸增加趨勢，處理間差異均顯著，且T1、T2、T3、T4 處理均顯著高于CK，分別比CK 高61.64%、86.12%、134.12%、155.37%。

表1 不同濃度外源褪黑素處理的低溫脅迫玉米幼苗保護酶活性

2.2 外源褪黑素對低溫脅迫玉米幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

由表2 可知，外源褪黑素顯著影響低溫脅迫玉米幼苗的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量。其中，隨著褪黑素濃度增加，脯氨酸含量呈先升高后降低趨勢，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3、T4 處理分別比CK高13.42%、34.98%、59.86%、47.70%，各處理間差異均顯著，T3 處理脯氨酸含量最高?？扇苄蕴呛孔兓厔莺透彼嵯嗨疲琓1、T2、T3、T4 處理分別比CK高27.95%、69.38%、132.99%、87.86%，各處理間差異均顯著?？扇苄缘鞍纂S褪黑素濃度增加呈逐漸增加趨勢，T1、T2、T3、T4 處理分別比CK 高30.48%、104.81%、143.85%、127.81%。

表2 不同濃度外源褪黑素處理的低溫脅迫玉米幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)

3 結(jié)論與討論

植物在受到低溫脅迫時，細(xì)胞內(nèi)超氧陰離子大量積累，為了清除超氧陰離子，減小氧化損傷，植物體內(nèi)會啟動系列反應(yīng)機制，其中包括抗氧化酶的作用。有研究表明，外源褪黑素能夠提高植株在低溫脅迫下的保護酶活性[6]。本次試驗結(jié)果表明，褪黑素處理顯著提高低溫脅迫玉米幼苗葉片的SOD、POD 和CAT 活性，說明外源褪黑素能夠提高幼苗對低溫的適應(yīng)能力，緩解低溫造成的過氧化傷害。本次試驗中，濃度為180μmol/L 時保護酶活性較高。

滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)是植物低于外界傷害的防御物質(zhì)[7]。本次試驗結(jié)果表明，外源褪黑素能夠提高低溫脅迫玉米幼苗的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量，在濃度為180μmol/L 時，各滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量較高。由此可知，適宜濃度的外源褪黑素能夠維持低溫脅迫玉米幼苗葉片較高的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和抗氧化酶活性，濃度為 180μmol/L 時效果較佳。