曹 毅 李春梅 鄧 燏 劉永聰

菜薹（Brassica campestrisL. ssp.chinensisvar.utilisTsen et Lee）為十字花科蕓薹屬（Brassica）白菜亞種的一個(gè)變種，一年生或二年生草本，以柔嫩肉質(zhì)的花薹為食用器官。菜薹生長(zhǎng)周期短、經(jīng)濟(jì)效益高，是目前廣東省栽培面積最大、具有優(yōu)勢(shì)和標(biāo)志性的蔬菜種類。菜薹生長(zhǎng)適宜溫度為 15～25 ℃，30 ℃以上生長(zhǎng)比較困難，且菜薹細(xì)小、質(zhì)劣，所以南方 7～9月種植菜薹存在明顯的不適應(yīng)性（張振賢 等，2003）。前人研究表明幾乎所有的逆境如干旱、高溫、低溫、冰凍、鹽漬、低pH、營(yíng)養(yǎng)不良、病害、大氣污染等都會(huì)造成植物體內(nèi)脯氨酸（Pro）的積累，部分試驗(yàn)已證實(shí)Pro積累與植物的脅迫耐受力呈正相關(guān)（許祥明 等，2000；Hong et al.，2000；Sivakumar et al.，2000；Adams & Valdes，2002；Matysik et al.，2002；全先慶 等，2007），而關(guān)于 Pro對(duì)高溫脅迫下菜薹耐熱性的研究尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)在研究了高溫脅迫對(duì)不同菜薹品種產(chǎn)生不同影響的基礎(chǔ)上（曹毅 等，2010），以相對(duì)耐熱的50天油青菜心為試材，研究不同濃度 Pro預(yù)處理對(duì)高溫脅迫下菜薹幼苗熱害指數(shù)、電解質(zhì)滲透率、抗氧化酶活性，以及田間自然高溫下Pro處理對(duì)菜薹生長(zhǎng)、生物量與品質(zhì)的影響，以期探討Pro對(duì)高溫脅迫下菜薹耐熱性的影響，為進(jìn)一步研究菜薹抗熱栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2009、2010年7～9月在佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院教學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行。采用生產(chǎn)上應(yīng)用品種：特抗熱50天油青菜心（種子純度≥98%，葉色油綠、薹整齊、粗壯、質(zhì)優(yōu)、耐熱和抗病，市售）；Pro為生化試劑（上海求德生物化工，純度≥99%，市售）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 菜薹幼苗耐熱性試驗(yàn) 菜薹浸種催芽后播于盛有混合基質(zhì)（菜園土∶草菇泥=1V∶1V）的營(yíng)養(yǎng)缽中，待幼苗長(zhǎng)到二葉一心時(shí)，7月16日定植于6 cm×6 cm營(yíng)養(yǎng)缽中，緩苗后移入人工智能氣候培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，預(yù)培養(yǎng)2 d后（溫度白天28 ℃/夜間20 ℃，晝/夜各12 h，相對(duì)濕度白天75%，夜間85%，光照強(qiáng)度5×104lx），采用Pro葉面噴施，濃度設(shè)50、100、150、200、250 mg·L-15個(gè)梯度，CK為清水，每處理30株，3次重復(fù)，噴施時(shí)間為每天18：00時(shí)，噴施量3 mL·株-1，連續(xù)噴施3 d后，進(jìn)行高溫脅迫處理，高溫（42±1）℃下設(shè)培養(yǎng)0、4、8、12 h，相對(duì)濕度75%，光照強(qiáng)度5×104lx，取幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)下第2片展開真葉進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。植株受熱害分級(jí)參照康俊根等（2002）的方法，并加以改進(jìn)。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：正常為 0級(jí)；葉片綠色輕度反卷萎蔫為1級(jí)；葉片微黃中度萎蔫為2級(jí)；葉片發(fā)黃重度萎蔫為3級(jí)；植株莖萎縮，葉大部枯黃萎蔫為4級(jí)；死亡干枯為5級(jí)。

電解質(zhì)滲透率采用羅少波（1996）的方法。

S0為蒸餾水空白電導(dǎo)值，S1為初始電導(dǎo)值，S2為熱處理后電導(dǎo)值。

新鮮葉片剪碎混勻后，稱取0.2 g，加pH 7.8的磷酸緩沖液1.5 mL于冰浴中研磨提取，4 ℃下冷凍離心15 min待測(cè)，超氧化物歧化酶（SOD）活性用氮藍(lán)四唑NBT法測(cè)定，過氧化物酶（POD）活性用紫外吸收法測(cè)定（李合生，2003）。

1.2.2 菜薹田間耐熱性試驗(yàn) 幼苗長(zhǎng)到二葉一心（7月16日）時(shí)定植于露地，株距13.3 cm，行距16.7 cm，按照常規(guī)管理，待菜薹生長(zhǎng)到四葉一心（7月26日）、初蕾（8月2日）時(shí)各采用Pro葉面噴施一次，濃度同1.2.1，CK為清水，噴施時(shí)間為每天18：00時(shí)，噴施量5 mL·株-1，小區(qū)面積12 m2，種植500株，3次重復(fù)，處理后調(diào)查7 d的晝夜溫度變化（表1）。8月10日對(duì)菜薹生長(zhǎng)、生物量與品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，主要測(cè)定株高、莖粗、葉數(shù)、葉面積、薹鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量，可溶性糖、可溶性蛋白和VC含量，采用5點(diǎn)取樣，每點(diǎn)6株，共30株，3次重復(fù)。其中，葉面積用便攜式活體葉面積測(cè)定儀（哈爾濱光學(xué)儀器廠）在生長(zhǎng)盛期測(cè)定，從齊口花向下留15 cm稱取薹質(zhì)量，可溶性糖含量（取8月10日收薹葉測(cè)得，下同）用蒽酮法測(cè)定，VC含量用2, 6-二氯靛酚滴定法測(cè)定，可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍(lán)G-250快速測(cè)定法測(cè)定（王忠，2001）。

表1 Pro噴施后田間晝夜溫度變化情況 ℃

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用DPS處理，用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 脯氨酸對(duì)高溫脅迫下菜薹幼苗耐熱性的影響

2.1.1 對(duì)幼苗熱害指數(shù)和電解質(zhì)滲透率的影響 從表2中可以看出，隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，CK熱害指數(shù)和電解質(zhì)滲透率不斷增高。對(duì)熱害指數(shù)，脅迫0 h，各處理差異均不顯著；脅迫4 h，150、200 mg·L-1Pro處理顯著低于 CK，降幅分別為 8.9%、8.3%；脅迫 8 h，150、200、100 mg·L-1Pro處理比CK降低顯著，降幅分別為13.7%、13.4%和11.9%；脅迫12 h，200、150 mg·L-1Pro處理比CK降低顯著，降幅分別為15.0%、12.9%，250、100 mg·L-1處理的降幅分別為10.3%、10.0%。對(duì)電解質(zhì)滲透率，脅迫0、4 h，Pro各處理差異均不顯著；脅迫8 h，200、150、100 mg·L-1處理顯著低于CK，降幅分別為16.7%、13.7%和13.4%；脅迫12 h，200、150、250、100 mg·L-1處理顯著低于其他處理，與CK比降幅分別為20.3%、15.8%、15.6%和15.2%。

對(duì)菜薹熱害指數(shù)（Y）和電解質(zhì)滲透率（X）進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸分析，脅迫8 h，Y1=5.434+0.179X1+0.008X12，相關(guān)系數(shù)R=0.973，F(xiàn)=26.642，顯著水平p=0.012，剩余標(biāo)準(zhǔn)差S=0.093，調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)Ra=0.955；脅迫 12 h，Y2=1.953+0.151X2+0.003X22，相關(guān)系數(shù)R=0.982，F(xiàn)=39.691，顯著水平p=0.069，剩余標(biāo)準(zhǔn)差S=0.081，調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)Ra=0.969。表明高溫脅迫8、12 h熱害指數(shù)和電解質(zhì)滲透率呈正相關(guān)關(guān)系，植株外部觀測(cè)到的熱害癥狀與內(nèi)部受到的傷害程度是一致的。

表2 脯氨酸對(duì)高溫脅迫下菜薹熱害指數(shù)和電解質(zhì)滲透率的影響

2.1.2 對(duì)幼苗SOD和POD活性的影響 從表3中可以看出，對(duì)SOD活性，脅迫0、4 h，Pro各處理差異均不顯著；脅迫8 h，150、200 mg·L-1Pro處理顯著高于其他處理，與CK比增幅分別為33.7%、30.9%，50、100、250 mg·L-1處理的增幅分別為11.0%、14.6%和10.3%；脅迫12 h，200、150 mg·L-1處理增加顯著，與CK比增幅分別為26.8%、26.1%，其次為250、100、50 mg·L-1處理，增幅分別為15.6%、13.9%和13.3%。

對(duì)POD活性，脅迫0 h，Pro各處理差異不顯著；脅迫4 h和8 h，200、250 mg·L-1Pro處理顯著高于CK，增幅分別為11.4%、9.8%和22.8%、22.4%，其次為150、100、50 mg·L-1處理，增幅分別為7.0%、8.1%、7.9%和19.7%、17.8%、16.4%；脅迫12 h，150、200 mg·L-1處理的增加顯著，與CK比增幅分別為25.1%、24.8%，其次是Pro濃度為100、250、50 mg·L-1的處理，POD活性增幅分別為20.1%、15.9%和15.1%。

表3 脯氨酸對(duì)高溫脅迫下菜薹幼苗SOD和POD活性的影響

2.2 脯氨酸對(duì)高溫脅迫下菜薹田間耐熱性的影響

2.2.1 對(duì)菜薹生長(zhǎng)的影響 從表4中可以看出，Pro各處理對(duì)菜薹株高無顯著影響；對(duì)莖粗，200、150、250 mg·L-1Pro處理顯著高于CK，增幅分別達(dá)到10.2%、7.8%、7.8%，其次是100 mg·L-1處理；對(duì)葉數(shù)，200、250、150 mg·L-1處理顯著高于其他處理，比CK分別增加13.4%、12.2%、12.2%；對(duì)葉面積，200、150 mg·L-1處理顯著高于其他處理，比CK分別增加20.8%和19.4%，其次是250、100 mg·L-1處理，增幅分別達(dá)到17.4%和16.9%。

2.2.2 對(duì)菜薹生物量與品質(zhì)的影響 對(duì)薹鮮質(zhì)量，Pro濃度為200、150 mg·L-1處理顯著高于CK，增幅分別達(dá)到 14.5%和 14.1%；對(duì)根鮮質(zhì)量，200、150 mg·L-1處理顯著高于 CK，增幅分別達(dá)到19.1%和18.3%；對(duì)可溶性糖含量，200 mg·L-1Pro處理顯著高于其他處理，比CK增加11.8%，其次是 150、100、250 mg·L-1處理，增幅分別達(dá)到 9.8%、8.5%、8.5%；對(duì)可溶性蛋白含量，200 mg·L-1處理顯著高于CK，增幅達(dá)到16.7%，其次是150、100、250 mg·L-1處理，增幅分別達(dá)到12.5%、8.3%、8.3%，差異均達(dá)顯著水平；對(duì)VC含量而言，200、150 mg·L-1處理顯著高于其他處理，均比CK增加22.6%，其次是250、100、50 mg·L-1處理，增幅分別達(dá)到16.1%、16.1%、12.9%（表4）。

表4 脯氨酸對(duì)高溫脅迫下菜薹生長(zhǎng)、生物量與品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

溫度是影響菜薹生長(zhǎng)發(fā)育的重要條件，是由其起源環(huán)境及生物學(xué)特性所決定，在我國(guó)南方高溫季節(jié)種植菜薹，選育耐熱型的新品種、選用抗熱栽培新技術(shù)顯得更為重要。本試驗(yàn)通過苗期及田間耐熱性研究，結(jié)果表明：①隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，熱害指數(shù)、電解質(zhì)滲透率不斷增高，說明高溫是造成菜薹葉片損傷、質(zhì)膜透性發(fā)生改變的主要原因，且熱害指數(shù)和電解質(zhì)滲透率呈正相關(guān)關(guān)系，說明植株外部觀測(cè)到的熱害癥狀與內(nèi)部受到的傷害程度是一致的，這與賈開志和陳貴林（2005）、冉茂林等（2006）在茄子、蘿卜上的研究結(jié)果一致，而采用Pro處理后，尤其是150～200 mg·L-1處理，盡管高溫脅迫8～12 h，但熱害指數(shù)、電解質(zhì)滲透率降幅明顯，從而證實(shí)了Pro對(duì)維持膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有一定的作用；②高溫脅迫8～12 h，150～200 mg·L-1Pro處理的SOD活性、POD活性增幅明顯，說明Pro能緩解高溫脅迫對(duì)菜薹葉片質(zhì)膜的過氧化傷害，其可能機(jī)理是SOD、POD具有抵御多種理化因子脅迫、減少活性氧積累、維護(hù)膜結(jié)構(gòu)完整等重要作用，其中POD專門清除MDA，SOD清除，減少了OH-生成，植物體內(nèi)保護(hù)性酶活性的大小在一定程度上決定著植物的耐熱性。廖飛雄和潘瑞熾（2001）、何曉明等（2002）試驗(yàn)也有類似結(jié)果；③使用150～200 mg·L-1Pro葉面噴施，可明顯促進(jìn)葉片生長(zhǎng)，增加葉面積，提高薹鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量，以及提高可溶性糖、可溶性蛋白和 VC含量。在逆境脅迫下，植物細(xì)胞中積累的可溶性糖參與滲透保護(hù)、滲透調(diào)節(jié)、碳的貯藏以及活性氧的清除，可溶性蛋白作為一種滲透調(diào)節(jié)，VC保護(hù)細(xì)胞不受氧化傷害等，對(duì)緩解高溫脅迫下植株的傷害等都起著重要的作用。這與劉書仁等（2010）在黃瓜上的試驗(yàn)結(jié)果一致。

本試驗(yàn)主要研究了菜薹苗期及田間高溫脅迫下耐熱性的不同表現(xiàn)，探討了采用 Pro不同濃度處理能增強(qiáng)菜薹的抗氧化能力和維持滲透調(diào)節(jié)能力，從而緩解高溫脅迫對(duì)菜薹的傷害，為進(jìn)一步研究菜薹抗熱栽培技術(shù)奠定基礎(chǔ)。綜合試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)，推薦Pro使用濃度為150～200 mg·L-1，噴施量為3～5 mL·株-1，并以苗期、初蕾期葉面噴施為好。另外，由于外界條件的復(fù)雜和試驗(yàn)材料的差異，以及研究范圍的局限，Pro對(duì)高溫脅迫下菜薹其他生理指標(biāo)、菜薹其他品種的影響尚有待進(jìn)一步試驗(yàn)探討。

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