摘要：以黃瓜為試材，采用葉面噴施的方法，研究了水楊酸(sA)和CaCl2單一及復(fù)配處理對(duì)熱脅迫逆境下黃瓜幼苗的誘抗作用。結(jié)果表明，sA和CaCl2單一及復(fù)配處理黃瓜幼苗耐熱性均有提高，其中SA處理的SOD、PoD活性增幅最大，在高溫處理3天時(shí)SOD、POD活性分別比對(duì)照提高42.7％、77.1％，并且MDA含量降低42.6％；CaCl2處理的CAT活性和脯氨酸含量驟增且顯著高于其它處理，在處理3天時(shí)CAT活性和脯氨酸含量分別比對(duì)照提高49.2％、42.7％。sA與CaCl2復(fù)配處理的誘導(dǎo)效果雖優(yōu)于對(duì)照，但顯著低于sA和CaCl2的單一處理，表現(xiàn)出拮抗性。

關(guān)鍵詞：水楊酸；氯化鈣；復(fù)配；黃瓜幼苗；耐熱性

中圖分類號(hào)：S642.201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001－4942(2010)04－0027－04

黃瓜起源于亞熱帶，是一種喜溫性植物，夏秋茬黃瓜的幼苗期正值高溫時(shí)節(jié)，高溫會(huì)使黃瓜幼苗的生理代謝紊亂，生長(zhǎng)受到抑制。水楊酸(sA)是植物體內(nèi)自身合成的一種類似植物激素的酚類化合物，它能夠激活植物過(guò)敏反應(yīng)和系統(tǒng)獲得性抗性。有研究證明，外源SA可緩解逆境脅迫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)所產(chǎn)生的抑制作用，SA還可顯著提高馬鈴薯、芥菜幼苗、豌豆及高羊茅幼苗的耐熱性。Ca2＋作為植物體必需的營(yíng)養(yǎng)元素，更作為偶聯(lián)胞外信號(hào)與胞內(nèi)生理生化反應(yīng)的第二信使，能提高植物對(duì)滲透脅迫、鹽脅迫等逆境的抵抗能力。本試驗(yàn)以黃瓜自交系5號(hào)為試材，研究了在熱脅迫條件下，黃瓜幼苗在SA和CaCl2單一及復(fù)配誘導(dǎo)條件下的生理效應(yīng)變化，以探討SA和CaCl2單一及復(fù)配誘導(dǎo)提高黃瓜耐熱性的效果以及可能的生理機(jī)制，為防治高溫逆境對(duì)黃瓜幼苗產(chǎn)生的危害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

黃瓜材料為本實(shí)驗(yàn)室自育自交系5號(hào)(不耐熱)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2009年4月10日至6月25日在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站和園藝科學(xué)與工程學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗，人工調(diào)整生長(zhǎng)條件為：晝(28±3)℃/夜(13±1)℃，自然光照強(qiáng)度和光周期，相對(duì)濕度75％～95％。長(zhǎng)到三葉一心時(shí)，誘導(dǎo)處理前選苗，選取幼苗的形態(tài)、長(zhǎng)勢(shì)、大小基本一致。在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)定以下4個(gè)處理：(1)100 p，mol/L SA；(2)10 mmol/L CaCl2；(3)100 μmol/L SA+10 mmol/L CaCl2；(4)清水(對(duì)照)。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，每個(gè)處理30株。每天用對(duì)應(yīng)處理的誘導(dǎo)劑噴施葉面，早晚各一次，連續(xù)噴施4天。然后將黃瓜幼苗轉(zhuǎn)到光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行熱脅迫處理，處理?xiàng)l件：光周期為晝夜各12 h，光照強(qiáng)度為400～450 μmol/(m2·s)，相對(duì)濕度為80％，晝38℃/夜20℃，處理3天(前期試驗(yàn)得出的最佳處理天數(shù))，恢復(fù)常溫2天，晝28℃/夜13℃，光周期不變。期間每天下午18時(shí)取樣一次測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，重復(fù)測(cè)定3次。統(tǒng)一取第二片葉測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，其中在熱脅迫處理前一天也取樣一次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

超氧化物歧化酶(SOD)用氮藍(lán)四唑法(NBT)測(cè)定；過(guò)氧化物酶(POD)用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定；過(guò)氧化氫酶(CAT)用Chancede的方法測(cè)定；丙二醛(MDA)用硫代巴比妥酸方法測(cè)定；脯氨酸用水合茚三酮方法測(cè)定。

所得數(shù)據(jù)均用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA和CaCl2單一及復(fù)配誘導(dǎo)對(duì)熱脅迫下黃瓜幼苗保護(hù)酶活性的影響

2.1.1 SA和CaCI，單一及復(fù)配處理對(duì)熱脅迫下黃瓜幼苗SOD活性的影響

熱脅迫條件下，SA、CaCl2單一和復(fù)配處理均提高了黃瓜幼苗的SOD活性。熱脅迫處理的1、2、3天，SA和CaCl2復(fù)配處理和單一處理的SOD相對(duì)活性均高于對(duì)照，呈逐漸升高趨勢(shì)，其中，SA處理的SOD活性最高，在處理3天時(shí)SOD活性比對(duì)照提高42.7％(圖1A)。恢復(fù)常溫2天后，各處理的SOD活性均下降，但均高于熱脅迫處理前的SOD活性，其中復(fù)配處理的降幅最大，與處理3天時(shí)比較，SOD活性下降26.7％。以sA和CaCl2復(fù)配處理為例，熱脅迫處理1、2、3天以及恢復(fù)常溫2天時(shí)SOD活性分別比對(duì)照提高5.7％、1.5％、18.8％和20％。sA單一處理，熱脅迫處理1、2、3天以及恢復(fù)常溫2天時(shí)SOD活性分別比對(duì)照提高53.7％、35.5％、42.7％和68.1％。

2.1.2 SA和CaCl2單一及復(fù)配處理對(duì)熱脅迫下黃瓜幼苗POD活性的影響 熱脅迫條件下，SA和CaCl2單一處理和復(fù)配處理對(duì)POD活性的影響與SOD的趨勢(shì)基本一致。在高溫脅迫過(guò)程中，各處理的POD活性均提高，且SA和CaCl2復(fù)配處理和單一處理的POD活性均高于對(duì)照。由圖1B可知，sA和CaCl2處理顯著提高了黃瓜幼苗葉片中的POD活性，而且SA處理的POD活性最高，在熱脅迫處理的3天時(shí)POD活性比對(duì)照提高77.1％。恢復(fù)常溫2天后，各處理POD活性均下降，但均高于熱脅迫處理前的POD活性，其中SA處理的降幅最小，對(duì)照降幅最大，與處理3天時(shí)比較，分別下降8.01％和24.9％。

2.1.3 SA和CaCl2單一及復(fù)配誘導(dǎo)對(duì)熱脅迫下黃瓜幼苗CAT活性的影響熱脅迫處理1天后，與對(duì)照相比，SA單一處理和sA與CaCl2復(fù)配處理均提高了黃瓜幼苗葉片的CAT活性。CaCl2單一處理與對(duì)照的CAT活性基本一致，但是處理2天后CaCl2處理的CAT活性驟增且顯著高于其它處理，SA處理次之，復(fù)配處理低于二者，處理3天后三者CAT活性分別比對(duì)照提高49.2％、40.6％和19.6％(圖2)。恢復(fù)常溫2天后各處理CAT活性均下降，但均高于熱脅迫處理前的CAT活性，其中CaCl2處理的降幅最小，對(duì)照的降幅最大，與處理3天時(shí)比較，CAT活性分別下降16.6％和25.7％。

2.2 SA和CaCl2單一及復(fù)配處理對(duì)熱脅迫下黃瓜幼苗MDA含量的影響

膜傷害的指標(biāo)膜質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物MDA是一重要的抗逆性指標(biāo)，sA與CaCl2單一與復(fù)配處理均能延緩高溫脅迫過(guò)程中MDA的增加(圖3)，降低膜脂的過(guò)氧化程度。熱脅迫處理的前一天，測(cè)得材料的MDA含量基本一致，熱脅迫處理的1、2、3天時(shí)，各處理和對(duì)照的MDA含量均增加，其中sA處理增幅最慢，對(duì)照處理增幅最快，sA和CaCl2復(fù)配處理僅次于對(duì)照處理的升高速度，熱脅迫處理3天后與對(duì)照相比，SA、CaCl2和SA與CaCl2復(fù)配處理的MDA含量分別降低42.6％、29.2％和4.3％。恢復(fù)常溫2天時(shí)各處理的MDA含量均下降，但均高于熱脅迫處理前的含量，且SA處理的MDA含量降幅最大，對(duì)照降幅最小，恢復(fù)常溫2天后與熱脅迫處理3天相比，sA、CaCl2和sA與CaCl2復(fù)配處理及對(duì)照的MDA含量分別降低22.2％、14.5％、10.6％和3.9％。

2.3 SA和CaCl2單一及復(fù)配處理對(duì)熱脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響

植物中游離脯氨酸含量一直是備受關(guān)注的抗逆性指標(biāo)，其具有調(diào)節(jié)滲透及保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用。如圖4，本研究中熱脅迫處理的前一天，測(cè)得各處理的脯氨酸含量基本一致，隨著熱脅迫天數(shù)的增加，各處理脯氨酸的含量均逐漸上升，在熱脅迫處理的第三天時(shí)達(dá)到最大值。其中CaCl2處理的脯氨酸含量顯著高于其它處理，sA和CaCl2復(fù)配處理脯氨酸含量?jī)H高于對(duì)照。熱脅迫處理3天后與對(duì)照相比，CaCl2、SA和SA與CaCl2復(fù)配處理的脯氨酸含量分別增加42.7％、23.7％和13.3％?；謴?fù)常溫2天時(shí)各誘導(dǎo)處理和對(duì)照的脯氨酸含量均下降，但均高于熱脅迫處理前的含量，其中CaCl2誘導(dǎo)處理降幅最小，對(duì)照降幅最大。說(shuō)明熱脅迫可促進(jìn)幼苗體內(nèi)脯氨酸的積累，且經(jīng)CaCl2、SA處理后更加顯著提高脯氨酸的含量，提高幼苗的耐熱性。

3 討論與結(jié)論

在正常生理?xiàng)l件下，植物細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，所以活性氧水平較低，而逆境條件會(huì)破壞活性氧的動(dòng)態(tài)平衡，從而產(chǎn)生過(guò)多的自由基，使細(xì)胞的正常生理功能受到傷害。馬德華等(1998)研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜幼苗在經(jīng)過(guò)42℃高溫處理后，或經(jīng)過(guò)38℃/32℃(晝/夜)的高溫鍛煉后，葉片內(nèi)游離SA含量均成倍增加。這表明SA可能與植物抗高溫脅迫有關(guān)。劉悅萍等(2005)研究表明，SA提高了葡萄幼苗的耐熱性。杜朝坤等(2005)研究發(fā)現(xiàn)，在高溫和低溫脅迫過(guò)程中，SA預(yù)處理過(guò)的玉米幼苗中過(guò)氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、過(guò)氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(sOD)和谷胱甘肽還原酶(GR)的活性水平均高于未經(jīng)SA處理的。何亞麗等(2002)認(rèn)為，水楊酸提高耐熱性的機(jī)制就是可使植物大量合成熱激蛋白，并保持較高的SOD和CAT活性，提高植物的抗氧脅迫能力，降低高溫引起的氧化脅迫對(duì)植株的傷害，維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，從而提高耐熱性。

研究表明，外源Ca2+可有效地緩解高溫脅迫下葉綠素含量和光合速率的下降速度。高溫脅迫下，較高的葉綠素含量是保證黃瓜幼苗在高溫下維持較高的光合水平，保持較大生長(zhǎng)量的基礎(chǔ)，從而提高了黃瓜幼苗的耐熱性。關(guān)于外源Ca2+在逆境脅迫下的作用機(jī)理，Weiss認(rèn)為胞外Ca2+處理對(duì)熱傷害的減輕作用可歸結(jié)到Ca2+對(duì)細(xì)胞膜表面電荷的屏蔽作用，而Cooke認(rèn)為由于Ca2+結(jié)合固定膜上的組分而減少了質(zhì)膜的流動(dòng)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，SA、CaCl2單一與復(fù)配誘導(dǎo)處理均可提高黃瓜幼苗的耐熱性，在熱脅迫下黃瓜幼苗的SOD、POD、CAT的活性顯著提高，游離脯氨酸含量顯著增加，MDA含量顯著降低，使膜脂過(guò)氧化作用減弱。通過(guò)SA對(duì)熱脅迫條件下黃瓜幼苗所表現(xiàn)出的生理效應(yīng)，可以看出SA、CaCl2誘導(dǎo)確實(shí)能提高黃瓜幼苗的耐熱性。本試驗(yàn)還表明，SA和CaCl2復(fù)配處理的誘導(dǎo)效果雖優(yōu)于對(duì)照，但顯著低于sA和CaCl2的單一處理，這說(shuō)明sA和CaCl2復(fù)配效果是拮抗的。同時(shí)，sA和CaCl2單一誘導(dǎo)對(duì)各項(xiàng)生理指標(biāo)的影響程度也有差異，這可能是由于外源sA和Ca2+在誘導(dǎo)植物抗逆性方面存在著機(jī)制或者途徑的不同。具體原因有待于進(jìn)一步的探討研究。