茄子幼苗耐低溫生理指標(biāo)的影響

李元梅， 姚金曉， 朱田香

(1.舟山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 舟山 316000； 2.舟山市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)中心，浙江 舟山 316000)

茄子為茄科茄屬一年生植物，起源于亞洲東南熱帶地區(qū)，喜溫，在低于15 ℃時(shí)植株生長(zhǎng)遲緩，低于5 ℃時(shí)莖葉會(huì)受到傷害[1]。目前長(zhǎng)江流域的茄子生產(chǎn)一般采用薄膜覆蓋的鋼制大棚進(jìn)行保護(hù)地栽培，在此方式下早春和冬季栽培時(shí)植株易遭受低溫傷害，引發(fā)減產(chǎn)，降低生產(chǎn)效益。因此，對(duì)茄子耐低溫性鑒定顯得尤為必要。張澤煌等[2]報(bào)道，在0～5 ℃低溫下，茄子葉片細(xì)胞膜透性增大，丙二醛(MDA)含量上升，細(xì)胞膜脂過氧化加劇，超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)活性上升，過氧化物酶(POD)活性相對(duì)保持穩(wěn)定。吳雪霞等[3]報(bào)道，茄子耐低溫性與MDA含量、SOD活性和POD活性的增加值密切相關(guān)，與游離脯氨酸(Pro)和可溶性蛋白含量增加值關(guān)系較小。本研究利用5份不同低溫耐受性茄子材料，在苗期對(duì)其進(jìn)行低溫處理，之后進(jìn)行冷害級(jí)別調(diào)查并計(jì)算冷害指數(shù)，測(cè)定低溫耐性生理指標(biāo)，分析其與茄子苗期耐低溫性的關(guān)系，探討茄子耐低溫性的生理機(jī)制，以期為茄子低溫耐受性鑒定提供方法。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試茄子材料5份，由舟山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供，編號(hào)依次為E1、E2、E3、E4、E5，其中E1果實(shí)為紅色卵圓，E2果實(shí)為紫紅色長(zhǎng)條，E3果實(shí)為白色短羊角形，E4果實(shí)為紫黑色卵圓，E5果實(shí)為紫黑色長(zhǎng)條。E1、E3、E4為高代自交系，E2為舟山市主栽品種之一，E5為引進(jìn)的新品種，產(chǎn)品較受市場(chǎng)歡迎。經(jīng)過前期低溫發(fā)芽試驗(yàn)和田間種植發(fā)現(xiàn)，這5份材料對(duì)低溫的耐受性不同，E1、E2耐低溫性較強(qiáng)，E3耐低溫性中等，E4、E5耐低溫性較弱。

1.2 方法

試驗(yàn)在舟山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地內(nèi)進(jìn)行。3月對(duì)5份材料種子經(jīng)55 ℃溫湯處理15 min后自然冷卻，浸種2 h，將種子放入光照培養(yǎng)箱中催芽，溫度設(shè)置為30 ℃，種子露白后，采用商用育苗基質(zhì)，32孔穴盤播種。長(zhǎng)出真葉后分苗，移植在直徑10 cm、高10 cm的營(yíng)養(yǎng)缽中，期間晝夜溫度保持在16～26 ℃。當(dāng)幼苗具有4～5片真葉，挑選生長(zhǎng)一致的植株放入光照培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)置溫度4 ℃、光照4 000 lx，處理4 d，每份材料選5株，重復(fù)3次。同時(shí)以大棚內(nèi)生長(zhǎng)的植株為對(duì)照，棚內(nèi)晝夜溫度在17～26 ℃。處理結(jié)束后，進(jìn)行冷害級(jí)別調(diào)查并計(jì)算冷害指數(shù)，同時(shí)進(jìn)行生理指標(biāo)測(cè)定。

冷害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和冷害指數(shù)的計(jì)算參照查丁石等[4]的方法。0級(jí)：植株生長(zhǎng)正常；1級(jí)：植株1～2片葉受凍，面積20%～30%；2級(jí)：植株2～4片葉受凍，其中1～2片葉受凍面積>50%；3級(jí)：植株3～4片葉受凍，其中2～3片葉受凍面積>50%；4級(jí)：植株各葉片普遍受凍，其中3～4片葉受凍面積>50%；5級(jí)：全株受凍死亡或接近死亡。POD活性、CAT活性、MDA含量、Pro含量和可溶性蛋白含量使用蘇州夢(mèng)犀生物醫(yī)藥科技有限公司提供的試劑盒進(jìn)行測(cè)定。

數(shù)據(jù)利用WPS和SPSS 20.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茄子材料苗期的低溫耐受性

冷害指數(shù)是植物耐低溫鑒定的形態(tài)指標(biāo)之一，冷害指數(shù)與耐低溫能力呈負(fù)相關(guān)。茄子幼苗經(jīng)4 ℃、4 d的低溫處理后，各材料間的冷害指數(shù)呈現(xiàn)顯著性差異。其中，E1、E2的冷害指數(shù)分別為7.2和10.2，兩者間無顯著差異，耐低溫性較強(qiáng)；E3、E4、E5的冷害指數(shù)差異顯著，E5數(shù)值最高，為67.4，耐低溫性最弱。這與前期的觀測(cè)結(jié)果基本相同(表1)。

表1 低溫脅迫對(duì)茄子幼苗冷害指數(shù)的影響

2.2 低溫脅迫對(duì)茄子幼苗MDA含量的影響

由表2可知，常溫處理下各材料的MDA含量為E1最高，E4最低；其中E1、E2、E3、E5間無顯著差異，E1、E2與E4間差異顯著，E4與E3、E5間差異不顯著。經(jīng)低溫處理后，各材料的MDA含量均有所上升，上升幅度為E2>E5>E1>E3>E4，E1、E2的MDA含量顯著高于E3、E4和E5，E3顯著高于E4，E1與E2、E3與E5、E4與E5之間差異不顯著。

表2 低溫脅迫對(duì)茄子幼苗MDA含量的影響

2.3 低溫脅迫對(duì)茄子幼苗保護(hù)酶活性的影響

由表3可知，常溫下各茄子材料的POD活性只有E2與E4間存在顯著差異，其他材料間均無顯著差異。經(jīng)低溫處理后，POD活性均有所上升，上升幅度順序?yàn)镋2>E1>E3>E4>E5，E2與其他各材料間存在顯著差異，其余材料間無顯著差異。常溫下各茄子材料的CAT活性只有E3與E5間存在顯著差異，其余各材料間無顯著差異；經(jīng)低溫處理后，各材料的CAT活性均有所上升，上升幅度為E1>E2>E5>E3>E4，E1、E2、E3與E4、E5間存在顯著差異，E1、E2和E3間無顯著差異，E4和E5間無顯著差異。

表3 低溫脅迫對(duì)茄子幼苗POD、CAT活性的影響

2.4 低溫脅迫對(duì)茄子幼苗Pro和可溶性蛋白含量的影響

由表4可以看出，常溫下E1與E2的Pro含量顯著高于E3、E4和E5，E3、E4和E5間無顯著差異，E2顯著高于E1；經(jīng)低溫處理后，各材料的Pro含量均有所升高，其中E1的升高幅度最高，其次為E2，之后為E3，E4和E5的提升值較小，E1與E2間存在顯著差異，E2與E3、E4、E5存在顯著差異，E3、E4、E5之間的差異不顯著。常溫下可溶性蛋白含量E1顯著高于其他材料，E2、E3、E4和E5之間無顯著差異；經(jīng)低溫處理后，可溶性蛋白含量均有所上升，E1顯著高于E3、E4、E5，E4顯著低于其他材料，E1與E2之間不存在顯著差異，E2、E3和E5之間不存在顯著差異。

表4 低溫對(duì)茄子幼苗Pro和可溶性蛋白含量的影響

2.5 茄子耐低溫指標(biāo)間的相關(guān)性分析

本試驗(yàn)所用茄子材料的植物學(xué)性狀差異較大，冷害指數(shù)可以直觀地表現(xiàn)材料對(duì)低溫的耐受性，冷害指數(shù)與耐低溫性為負(fù)相關(guān)，即冷害指數(shù)越大，茄子材料的耐低溫性越弱。各材料在常溫下生理指標(biāo)存在差異。茄子幼苗冷害指數(shù)與生理指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果表明，冷害指數(shù)與Pro含量(r=-0.751**)、CAT活性(r=-0.669**)、MDA含量(r=-0.818**)呈顯著負(fù)相關(guān)，與可溶性蛋白含量(r=-0.464)、POD活性(r=-0.509)無顯著相關(guān)?？芍?，本試驗(yàn)條件下，茄子的耐低溫性與Pro含量、CAT活性和MDA含量呈正相關(guān)，與可溶性蛋白含量和POD活性無顯著相關(guān)。

3 討論

茄子在適宜的溫度和光照下能正常生長(zhǎng)發(fā)育，低溫弱光環(huán)境會(huì)出現(xiàn)萎蔫、死苗、落花落果等生長(zhǎng)不良現(xiàn)象。冷害指數(shù)是根據(jù)群體植株冷害癥狀表現(xiàn)統(tǒng)計(jì)出的數(shù)值，是對(duì)低溫冷害的直接反應(yīng)。冷害使茄子幼苗的細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞器膜系統(tǒng)遭到破壞，植物膜脂過氧化產(chǎn)物MDA大量積累，導(dǎo)致細(xì)胞膜系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p傷；同時(shí)活性氧自由基明顯增加，清除劑含量下降，導(dǎo)致自由基積累，造成膜脂過氧化[5]。酶促防御系統(tǒng)POD、SOD和CAT等物質(zhì)能提高清除活性氧水平，從而避免或減輕活性氧對(duì)植物的傷害[6]。閆世江等[7]研究表明，低溫條件下，茄子POD活性、Pro含量上升，茄子耐低溫性與POD活性、SOD活性密切相關(guān)，與Pro含量關(guān)系較小。周雙等[8]研究指出，黃瓜冷害指數(shù)與MDA增高率、Pro增高率、POD增高率極顯著相關(guān)，可用作黃瓜種質(zhì)資源耐低溫性篩選的輔助指標(biāo)。本試驗(yàn)中，低溫脅迫后的茄子材料的MDA含量、POD活性、CAT活性均升高，與上述結(jié)論相同；茄子耐低溫性與MDA含量、CAT活性呈顯著正相關(guān)，與POD活性無顯著相關(guān)性，與其他研究不完全一致。本試驗(yàn)中，5個(gè)茄子材料常溫下MDA含量、Pro含量、可溶性蛋白含量及POD和CAT活性不同，部分材料間存在顯著差異，低溫處理后各生理指標(biāo)的變化值差異顯著，以及低溫處理溫度和時(shí)間不同，從而得出此結(jié)論，具體原因有待進(jìn)一步研究。

低溫脅迫使茄子幼苗遭受冷害，細(xì)胞內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如Pro、可溶性蛋白和可溶性糖在低溫條件下呈增加趨勢(shì)。王吉慶等[9]研究證明，黃瓜在(0±1)℃的低溫脅迫下，Pro含量與對(duì)照的差異達(dá)極顯著水平；姚明華等[10]研究表明，茄子耐冷性與Pro及可溶性糖含量呈正相關(guān)；高青海等[11]認(rèn)為，低溫脅迫下葉片的Pro、可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的高低可作為茄子幼苗耐寒性鑒定指標(biāo)之一；李彩霞等[12]認(rèn)為，MDA、電導(dǎo)率、可溶性糖含量可作為茄子幼苗耐低溫能力的鑒定指標(biāo)。本試驗(yàn)研究表明，低溫脅迫后，茄子材料的Pro、可溶性蛋白含量均升高，茄子耐低溫性與Pro含量呈顯著正相關(guān)。本研究認(rèn)為，低溫條件下，Pro含量、CAT活性、MDA含量的變化值可作為茄子幼苗耐冷性的鑒定指標(biāo)。