張翠平，王艷慧，袁小環(huán)，邢曉云，彭向永

（1.曲阜師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 曲阜273165；2.北京農(nóng)林科學(xué)院草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心，北京100097）

冷害是指植物在生育期間，遭受低于其生長發(fā)育所需的環(huán)境溫度而引起生育期延遲、生理機能受到損害，導(dǎo)致減產(chǎn)的現(xiàn)象，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常通過噴施一些外源物質(zhì)如CaCl2、殼多糖、甜菜堿等緩解冷害作用［1－2］。鉬是動植物生長必需的微量元素之一，可參與機體氮、磷代謝，并與細(xì)胞膜穩(wěn)定性、光合作用、抗逆性有密切關(guān)系［3］。施用鉬肥能促進冬小麥（Triticumaestivum）壯苗、分蘗，大幅度提高小麥產(chǎn)量，克服冬小麥越冬期黃化死苗現(xiàn)象，提高冬小麥的抗寒力［4－6］。

狼尾草（Pennisetumalopecuroides）屬于禾本科狼尾草屬，是一種多年生觀賞草和重要的牧草，其株形優(yōu)美、花序美麗，耐旱性好，近年來受到園林界的廣泛關(guān)注［7］。由于狼尾草屬的起源中心在非洲，廣泛分布在熱帶、亞熱帶和部分溫帶地區(qū)，大部分種具有喜溫好濕且耐干旱的特性，但耐寒性較差，低溫是影響其生長的重要因素［8］。植物受到低溫脅迫后，葉綠素合成受到抑制，一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如游離脯氨酸、抗壞血酸、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖的含量以及細(xì)胞膜透性、丙二醛含量均會發(fā)生相應(yīng)的變化［9－10］。本研究通過噴施不同質(zhì)量濃度的鉬酸鈉，研究模擬低溫脅迫下狼尾草葉綠素、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和細(xì)胞膜穩(wěn)定性的變化，為解決生產(chǎn)中狼尾草倒春寒冷害問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料 2009年秋天收集成熟狼尾草種子，自然通風(fēng)干燥，不脫殼于室溫下儲藏，2010年3月25日種植于營養(yǎng)缽中，栽培介質(zhì)為河沙與腐殖質(zhì)等質(zhì)量的混合物，25℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)，光照強度200 μmol·m－2·s－1，每天光照時間12 h。待幼苗株高生長至10 cm以上，隨機分成6組，每組6盆，先以不同質(zhì)量濃度（0.1、0.5、1.0、2.5、5.0 mg·L－1）的鉬酸鈉噴施葉片，每天1次，每次每組5 m L，連續(xù)施用7 d，以噴施蒸餾水的處理為對照，然后轉(zhuǎn)入0℃下培養(yǎng)，光照強度不變，3 d后，取葉片進行指標(biāo)測定。

1.2 項目測定 參考高俊鳳［11］、陳建勛和王曉峰［12］的方法。蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)比色法測定；葉綠素含量采用分光光度法測定；游離脯氨酸和可溶性糖含量采用80%乙醇提取后，分別以二甲苯萃取比色法和硫酸蒽酮法測定；相對膜透性采用電導(dǎo)法測定；抗壞血酸含量（Vc）采用2，6－二氯酚靛酚法測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析 所得數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進行方差分析和LSR檢驗，在P＜0.05水平上分析各質(zhì)量濃度處理間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉬對低溫脅迫下狼尾草總?cè)~綠素含量的影響 施用鉬酸鈉的狼尾草葉綠素a、b及總?cè)~綠素含量均高于未施用的對照組（表1），經(jīng)LSR分析顯示，噴施鉬酸鈉的處理組葉綠素a含量與對照無顯著差異；除0.1 mg·L－1質(zhì)量濃度外，其他鉬酸鈉質(zhì)量濃度下，葉綠素b以及總?cè)~綠素含量與對照差異顯著（P＜0.05），而施用不同質(zhì)量濃度的鉬酸鈉處理間無顯著差異。結(jié)果表明，低溫主要影響狼尾草葉綠素b含量，進而影響總?cè)~綠素含量，而對葉綠素a含量影響較??；施用外源鉬酸鈉可有效提高其葉綠素b及總?cè)~綠素含量，緩解低溫冷害。

2.2 鉬對低溫脅迫下狼尾草可溶性蛋白和Vc含量的影響 隨施用外源鉬酸鈉質(zhì)量濃度的升高，狼尾草葉片中蛋白質(zhì)含量先上升后下降（圖1）。除0.1 mg·L－1質(zhì)量濃度外，噴施其他質(zhì)量濃度鉬酸鈉的狼尾草蛋白質(zhì)含量均顯著高于對照組（P＜0.05），在1.0 mg·L－1水平下最高，達(dá)到10.675 mg·g－1，1.0～5.0 mg·L－1的鉬酸鈉對狼尾草蛋白質(zhì)含量影響無顯著差異（P＞0.05）。

狼尾草葉片中Vc含量隨施用鉬酸鈉質(zhì)量濃度的升高而上升（圖1）。噴施鉬酸鈉的狼尾草Vc含量均顯著高于對照組（P＜0.05），LSR分析表明，0.1 mg·L－1水平下Vc含量與對照及其他質(zhì)量濃度水平鉬酸鈉的處理組差異顯著（P＜0.05），但高于0.5 mg·L－1時，各質(zhì)量濃度水平間Vc含量無顯著差異（P＞0.05）。

表1 鉬對低溫脅迫下狼尾草葉綠素含量的影響Table 1 Effects of molybdenum on chlorophyll content of Pennisetum alopecuroides under low temperature stress

圖1 鉬對低溫脅迫下狼尾草可溶性蛋白和Vc含量的影響Fig.1 Effects of molybdenum on soluble protein and Vc contents of Pennisetum alopecuroides under low temperature stress

2.3 鉬對低溫脅迫下狼尾草可溶性糖和脯氨酸含量的影響 隨噴施鉬酸鈉質(zhì)量濃度的升高，狼尾草葉片中可溶性糖含量先上升后下降（圖2）。除0.1 mg·L－1質(zhì)量濃度外，噴施其他質(zhì)量濃度鉬酸鈉的狼尾草可溶性糖含量與對照均有顯著差異（P＜0.05）；鉬酸鈉質(zhì)量濃度在2.5 mg·L－1時，可溶性糖含量最高，為1.433 mg·g－1，且在0.5～5.0 mg·L－1水平下無顯著差異。

施用鉬酸鈉后，狼尾草葉片中游離脯氨酸含量先上升后下降，且均顯著高于未施用鉬酸鈉的對照組（P＜0.05）（圖2）。鉬酸鈉質(zhì)量濃度在2.5 mg·L－1時，游離脯氨酸含量最高，為 22.50 μg·g－1，但與其他各鉬酸鈉施用水平間無顯著差異（P＞0.05）。

2.4 鉬對低溫脅迫下狼尾草丙二醛含量和膜透性的影響 隨施用鉬酸鈉質(zhì)量濃度的升高，狼尾草丙二醛呈先下降后上升趨勢（圖3）。噴施鉬酸鈉的狼尾草植株中丙二醛含量與對照比較均有顯著差異（P＜0.05），但不同鉬酸鈉質(zhì)量濃度水平間變化較小，差異不顯著（P＞0.05）。

相對膜透性與丙二醛含量變化相似，隨鉬酸鈉質(zhì)量濃度的升高，狼尾草細(xì)胞膜透性先下降后上升（圖3）。對照組的相對膜透性最高，與噴施鉬酸鈉的各處理狼尾草葉片中相對膜透性均有顯著差異（P＜0.05），但不同鉬酸鈉質(zhì)量濃度水平間膜透性無顯著差異（P＞0.05）。

圖2 鉬對低溫脅迫下狼尾草可溶性糖和游離脯氨酸含量的影響Fig.2 Effects of molybdenum on soluble sugar and free proline contents of Pennisetum alopecuroides under low temperature stress

圖3 鉬對低溫脅迫下狼尾草MDA含量和膜透性的影響Fig.3 Effects of molybdenum on malondialdehyde content and membrane permeability of Pennisetum alopecuroides under low temperature stress

3 討論與結(jié)論

葉綠素含量影響植物光合作用效率，本試驗結(jié)果表明，噴施鉬酸鈉可提高狼尾草總?cè)~綠素含量，并且顯著高于未施用的對照。一方面，可能是因為缺鉬影響δ－氨基酮戊酸（ALA）向尿卟啉原Ⅲ（UroⅢ）的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致葉綠素合成受阻，含量下降，施用鉬肥則葉綠素合成量增加［13］；另一方面，鉬肥還可影響植物葉片中葉綠體內(nèi)囊體基粒片層排列方式，保護低溫脅迫引起的光合結(jié)構(gòu)免 遭破壞［14－15］。孫學(xué)成［16］通過對低 溫 脅 迫 后 冬 小 麥 （Triticumaestivum）葉片蛋白質(zhì)雙向電泳圖譜分析發(fā)現(xiàn)施用一定濃度的鉬肥后，冬小麥的蛋白表達(dá)差異達(dá)到1.5倍。本試驗通過測定也發(fā)現(xiàn)，施用鉬酸鈉后狼尾草的可溶性蛋白的含量顯著升高，但高于0.5 mg·L－1的鉬酸鈉水平，植株的蛋白質(zhì)含量差異不顯著?？赡苁且驗椋f是作物體內(nèi)硝酸還原酶的成分，其參與硝態(tài)氮的還原過程，施用鉬肥可以促進作物對氮素，特別是硝態(tài)氮素的吸收利用，有利于蛋白質(zhì)的合成［17］。

鉬肥能夠促進抗壞血酸［18］氧化還原及再生循環(huán)過程，提高抗壞血酸的含量，而抗壞血酸能維持植物為適應(yīng)惡劣環(huán)境所需要的氧化還原狀況；施鉬還可以提高小麥幼苗及種子的含糖量［19］及游離脯氨酸［20］含量，它們作為細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可使細(xì)胞質(zhì)的濃度增大，降低冰點，在保護蛋白質(zhì)分子，抵御氧化脅迫，減輕低溫對生物膜的傷害和植株的死亡率等方面都具有重要作用。從試驗結(jié)果來看，施用鉬酸鈉后狼尾草的抗壞血酸、可溶性糖、游離脯氨酸均顯著提高，與對照的差異達(dá)到顯著水平，這與前人的研究一致［18］。但鉬酸鈉質(zhì)量濃度在0.5～5.0 mg·L－1范圍內(nèi)，狼尾草植株的抗壞血酸、可溶性糖、游離脯氨酸含量并無顯著差異。

在逆境脅迫過程中，植物細(xì)胞原生質(zhì)膜中的不飽和脂肪酸發(fā)生過氧化作用產(chǎn)生丙二醛，使質(zhì)膜系統(tǒng)受到傷害，其選擇透性降低，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲量增加，因而丙二醛含量可反映細(xì)胞膜脂過氧化作用的強弱，細(xì)胞膜透性（電解質(zhì)外滲量）可表示膜傷害或變性程度。雖然鉬對生物膜沒有直接作用，但其參與無機態(tài)磷向有機態(tài)磷的合成及蛋白質(zhì)的合成，通過對氮和磷代謝的作用而間接影響生物膜的穩(wěn)定性［21－22］。所以，本試驗中，對照組丙二醛和細(xì)胞膜透性均顯著高于施用鉬酸鈉的處理組。

本試驗中設(shè)置的鉬酸鈉的質(zhì)量濃度范圍為0.1～5.0 mg·L－1，從結(jié)果來看，各質(zhì)量濃度鉬酸鈉雖然都可提高低溫脅迫下狼尾草植株的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，降低丙二醛含量和膜透性，緩解低溫凍害作用，但最低效應(yīng)質(zhì)量濃度為0.5 mg·L－1，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到5.0 mg·L－1時，未表現(xiàn)出毒害癥狀，而且0.5～5.0 mg·L－1范圍內(nèi)并無顯著差異。這可能是由于鉬被植物吸收后，能以多聚陰離子的螯合態(tài)存在，相對過量吸收后無明顯毒害［23］。甚至有報道稱，植物在鉬質(zhì)量濃度大于1 800 mg·kg－1的條件下仍可正常生長［24］。這些研究結(jié)果說明，噴施較低質(zhì)量濃度（0.5 mg·L－1）的鉬酸鈉就可以顯著提高植物的抗逆性；提高施用鉬酸鈉的濃度也具有相同抗逆效果，不會引起鉬毒害，但具體鉬酸鈉的毒害濃度還需要根據(jù)不同植物種類作進一步研究。

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