初 敏，王秀峰，2，王淑芬，楊鳳娟，2，魏 珉，2，史慶華，2

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安271018;2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安271018;3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，山東濟(jì)南250100)

蘿卜(Raphanus sativus L.)原產(chǎn)于中國(guó)，現(xiàn)已成為重要的世界性蔬菜.蘿卜具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，國(guó)內(nèi)種植廣泛［1］.但是秋冬蘿卜和冬春蘿卜在栽培過(guò)程中，幼苗經(jīng)常受到低溫脅迫的影響，生產(chǎn)上容易造成嚴(yán)重的損失.有研究表明，添加適當(dāng)濃度的外源物質(zhì)，如水楊酸(SA)［2］、稀土鑭［3］、CaCl2［4］等均能減輕低溫對(duì)蘿卜幼苗的傷害.脫落酸(ABA)是介導(dǎo)環(huán)境脅迫和植物抗逆反應(yīng)的調(diào)節(jié)物質(zhì)，對(duì)植物抗冷能力的調(diào)控起重要作用［5］.噴施外源脫落酸能緩解低溫對(duì)香蕉幼苗的傷害程度［6］.于錫宏等［7］研究表明，低溫脅迫前，適當(dāng)濃度的脫落酸噴施番茄幼苗后，番茄葉片相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量降低，葉綠素和脯氨酸(Pro)含量增加，冷害指數(shù)降低，對(duì)冷害具有緩解作用.尤揚(yáng)等［8］研究表明，在處理濃度范圍內(nèi)，脫落酸噴施葉片，能明顯提高香樟幼樹(shù)的抗寒性.但是，ABA能否緩解低溫脅迫對(duì)蘿卜幼苗的傷害及緩解機(jī)理尚缺乏深入系統(tǒng)的研究.本研究以‘陽(yáng)春早秀’蘿卜品種為試材，選用不同質(zhì)量濃度的外源ABA對(duì)蘿卜幼苗進(jìn)行葉面噴施預(yù)處理，在篩選出提高蘿卜抗冷性適宜ABA質(zhì)量濃度基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了外施ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性的影響，以期為提高蘿卜幼苗的抗冷性及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)于2010－10—2010－12在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行.供試蘿卜品種為‘陽(yáng)春早秀’，該蘿卜品種為冷敏感品種，是根據(jù)電解質(zhì)滲漏率從12份蘿卜品種(由山東農(nóng)科院蔬菜所提供)中篩選出來(lái)的.

按常規(guī)方法浸種，挑選飽滿(mǎn)的種子播于裝有基質(zhì)［V(草炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=2∶1∶1］的50孔穴盤(pán)中.待子葉展平后，用1/2的營(yíng)養(yǎng)液代替自來(lái)水澆灌，待第1片真葉展平后，用全營(yíng)養(yǎng)液澆灌.營(yíng)養(yǎng)液中大量元素參照日本園試配方［9］，微量元素參照 ARNON 配方［9］.

待蘿卜幼苗長(zhǎng)至3葉1心時(shí)，移至?xí)?夜溫度25℃/15℃，光周期8 h/16 h的培養(yǎng)箱(寧波產(chǎn)GXZ型)中，預(yù)處理2 d后，開(kāi)始葉面噴施外源ABA，每天噴施1次(噴時(shí)加入少許TritonX-100)，共設(shè)4個(gè)處理，分別為 5(A1)，10(A2)，15(A3)，20 mg·L－1(A4)，以清水作為對(duì)照(CK)，連續(xù)噴施3 d.每次噴施以葉面均勻附著一層小液珠為準(zhǔn)，每處理50株.然后將蘿卜幼苗置于低溫處理?xiàng)l件下［晝/夜溫度5℃/5℃，光量子通量密度550～600 μmol·m－2·s－1，光周期 8 h/16 h］，于低溫處理4 d后取植株的第2～3片真葉，進(jìn)行各生理指標(biāo)的測(cè)定.每處理重復(fù)3次，共150株幼苗，求平均值，找出適宜的外源ABA質(zhì)量濃度.

在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)篩選出的適宜ABA質(zhì)量濃度，進(jìn)一步研究外源ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性的影響.幼苗培養(yǎng)和處理方式及條件同上，共設(shè)2個(gè)處理，以葉面噴施清水作為對(duì)照(CK)，另一處理為噴施上述試驗(yàn)篩選出的適宜質(zhì)量濃度的ABA，連續(xù)噴施3 d后，放入低溫(處理?xiàng)l件同前)條件下處理10 d，分別于低溫處理 0，1，4，7，10 d 后取樣，測(cè)定各生理指標(biāo)，每處理重復(fù)3次，求平均值.

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

電解質(zhì)滲漏率［電解質(zhì)滲漏率(%)=(初電導(dǎo)率－空白電導(dǎo)率)/(終電導(dǎo)率－空白電導(dǎo)率)×100］和可溶性糖含量測(cè)定參照趙世杰等［10］的方法.脯氨酸含量測(cè)定采用酸性茚三酮顯色法［11］.丙二醛(MDA)含量參照 CAKMAK等［12］的方法測(cè)定.

抗氧化酶活性的測(cè)定:酶液提取參照朱祝軍等［13］的方法.超氧化物岐化酶(SOD)活性采用PROCHAZKOVA 等［14］的方法測(cè)定;過(guò)氧化氫酶(CAT)活性采用CAKMAK等［12］的方法測(cè)定;抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性采用NAKANO等［15］的方法測(cè)定.

試驗(yàn)中數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值，采用Microsoft Excel和Sigma plot軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并運(yùn)用Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較(P＜0.05).

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗電解質(zhì)滲漏率、可溶性糖和脯氨酸含量的影響

由表1可知，不同質(zhì)量濃度ABA預(yù)處理后，均能顯著降低低溫脅迫下蘿卜幼苗的電解質(zhì)滲漏率，以A3(15 mg·L－1ABA)處理的電解質(zhì)滲漏率最小，顯著低于CK.由表1還可以看出，低溫脅迫下，外加一定質(zhì)量濃度的ABA(5～15 mg·L－1)，蘿卜幼苗中可溶性糖和脯氨酸大量積累，顯著高于CK.其中A3處理的蘿卜幼苗可溶性糖含量最高，較CK提高了29.86%.A1處理的蘿卜幼苗脯氨酸含量最高，A3次之.

綜合上述結(jié)果可知，進(jìn)行15 mg·L－1(A3)ABA預(yù)處理可明顯通過(guò)降低電解質(zhì)滲漏率和積累大量滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)減輕低溫對(duì)蘿卜幼苗造成的傷害.

2.2 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片可溶性糖與脯氨酸含量的影響

由圖1和圖2可知，低溫脅迫前，A3處理蘿卜幼苗葉片可溶性糖含量比清水處理(CK)稍有降低，而脯氨酸含量略有增加.低溫脅迫1 d后，其可溶性糖和脯氨酸含量均比清水對(duì)照稍有降低;但隨低溫脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，A3處理與CK條件下，其可溶性糖和脯氨酸含量均呈增加趨勢(shì).從低溫脅迫4 d起，A3處理的可溶性糖與脯氨酸含量顯著高于CK.

圖1 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片可溶性糖含量的影響Fig.1 Effects of ABA on soluble sugar content in leaves of radish seedlings under low temperature stress

2.3 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片MDA含量及抗氧化酶活性的影響

2.3.1 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片MDA含量的影響 由圖3可知，低溫脅迫前，A3處理蘿卜幼苗葉片MDA含量比清水處理(CK)稍有增加.低溫脅迫下，蘿卜幼苗葉片MDA含量顯著增加，且脅迫時(shí)間越長(zhǎng)，增幅越大.A3處理蘿卜幼苗MDA含量在低溫脅迫前4 d雖有升高趨勢(shì)，但相對(duì)較平緩，且明顯低于CK;低溫脅迫10 d后，CK幼苗葉片MDA含量較脅迫前增加207.71%，15 mg·L－1ABA預(yù)處理僅增加54.70%，差異顯著.

2.3.2 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片CAT活性的影響 圖4所示，A3處理蘿卜幼苗葉片CAT活性比清水處理(CK)稍有升高.低溫脅迫開(kāi)始后，CK的CAT活性呈先升高后降低趨勢(shì)，而A3處理

蘿卜幼苗葉片中CAT活性變化趨勢(shì)正好與之相反，呈先降低后升高趨勢(shì);低溫脅迫10 d后，A3處理的CAT活性顯著高于CK.

圖4 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片CAT活性的影響Fig.4 Effects of ABA on CAT activity in leaves of radish seedlings under low temperature stress

2.3.3 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片SOD活性的影響 圖5顯示，A3處理與CK條件下，其SOD在低溫脅迫前7 d變化趨勢(shì)基本一致，呈先降低后升高趨勢(shì).低溫脅迫10 d后，A3處理蘿卜幼苗SOD活性繼續(xù)升高，而清水處理(CK)下其SOD活性迅速下降，且低于低溫脅迫前，差異顯著.

圖5 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片SOD活性的影響Fig.5 Effects of different mass concentration ABA on SOD activity in leaves of radish seedlings under low temperature stress

2.3.4 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片APX活性的影響 圖6表明，A3處理與CK條件下，其APX活性變化趨勢(shì)基本一致，呈先升高后降低再升高趨勢(shì);但整個(gè)處理過(guò)程中，A3處理蘿卜幼苗其APX活性均高于清水處理(CK).低溫脅迫10 d后，A3處理與清水處理(CK)葉片中的APX活性分別比脅迫前升高66.72%和47.96%，差異顯著.

圖6 ABA對(duì)低溫脅迫下蘿卜幼苗葉片APX活性的影響Fig.6 Effects of ABA on APX activity in leaves of radish seedlings under low temperature stress

3 結(jié)論與討論

膜透性增大的程度與逆境脅迫強(qiáng)度有關(guān)，質(zhì)膜透性直接反映膜系統(tǒng)受傷程度，而電解質(zhì)滲漏率的大小反映了質(zhì)膜透性大小，因此可通過(guò)測(cè)定電解質(zhì)滲漏率來(lái)反映植物受冷害程度.本研究中，噴施一定質(zhì)量濃度ABA預(yù)處理后，蘿卜幼苗葉片電解質(zhì)滲漏率顯著低于對(duì)照，說(shuō)明ABA預(yù)處理能減少低溫對(duì)蘿卜幼苗膜系統(tǒng)造成的傷害，對(duì)低溫脅迫有一定的緩解作用.

低溫脅迫下，植物能夠合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以增強(qiáng)其抗冷性，這是植物為適應(yīng)環(huán)境的一種保護(hù)性反應(yīng)［16］.可溶性糖和游離脯氨酸是植物細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，脅迫下植物體內(nèi)兩者的含量與植物抗寒性之間存在相關(guān)性［8］.在植物可忍受的低溫脅迫下，脯氨酸含量呈上升趨勢(shì)［17］，可溶性糖含量與多數(shù)植物的抗逆性呈正相關(guān)［18］.而MDA含量是反映細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用強(qiáng)弱和質(zhì)膜破壞程度的重要指標(biāo)［19，20］.本試驗(yàn)中，與清水處理(CK)相比，噴施不同質(zhì)量濃度ABA預(yù)處理后，其蘿卜幼苗可溶性糖與脯氨酸含量增加，從而緩解蘿卜幼苗的低溫脅迫.隨處理時(shí)間延長(zhǎng)，A3處理可溶性糖、脯氨酸含量和MDA含量隨之增加，但可溶性糖和脯氨酸含量增加幅度顯著高于CK，而MDA含量增加幅度顯著低于CK.以上結(jié)果表明，15 mg·L－1ABA預(yù)處理后，可通過(guò)減緩蘿卜幼苗葉片中MDA積累和大量積累脯氨酸和可溶性糖來(lái)緩解低溫對(duì)蘿卜幼苗造成的傷害.

在正常情況下，植物體內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除處于平衡狀態(tài)，不會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞傷害.一旦植物受到環(huán)境脅迫，這種平衡體系就會(huì)遭到破壞［21］，其清除系統(tǒng)尤其是抗氧化酶類(lèi)則會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)［22，23］，緩解脅迫對(duì)植物膜系統(tǒng)造成的傷害.SOD是清除生物體內(nèi)O－·2的唯一酶類(lèi)，它能歧化O－·2生成H2O2，而CAT和APX是植物體內(nèi)清除H2O2的關(guān)鍵酶.本試驗(yàn)中，外源ABA提高了蘿卜幼苗中SOD活性，從而可將過(guò)量生成的O－·2.迅速分解為O2和H2O2.

已有研究表明，H2O2的存在對(duì)細(xì)胞具有雙重作用，一方面H2O2的跨膜通透性使得其具有信號(hào)分子的作用，另一方面，H2O2的過(guò)量累積能夠加劇對(duì)細(xì)胞的傷害［24］.本試驗(yàn)中，15 mg·L－1ABA 預(yù)處理顯著提高高溫脅迫10 d后蘿卜幼苗CAT和APX活性，這可能是CAT和SOD雙重作用的結(jié)果.脅迫7 d后，CAT活性受到很大抑制，降至最低，使植株積累一部分H2O2;而脅迫10 d后SOD活性的提高，又歧化O－2.產(chǎn)生另一部分H2O2;這兩部分H2O2激活了CAT和APX活性，來(lái)清除脅迫后期過(guò)量產(chǎn)生的活性氧，最終提高蘿卜幼苗的抗低溫脅迫能力.

綜上所述，噴施一定質(zhì)量濃度的外源ABA，能降低蘿卜幼苗葉片電解質(zhì)滲漏率，增加脯氨酸和可溶性糖含量，其中，以15 mg·L－1ABA預(yù)處理對(duì)緩解低溫冷害效果最好.外源ABA可通過(guò)緩解MDA的上升速度，促進(jìn)可溶性糖和脯氨酸積累及提高抗氧化酶酶活性等來(lái)提高蘿卜幼苗的抗冷性.

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