王明友++張紅++李士平

摘 要：為了探討豇豆的抗寒性，該試驗研究了低溫脅迫對德州灰嘴、禹城18粒、德州紫皮和德州白條等4個豇豆品種生理特性的影響。結果表明：在低溫脅迫下，德州白條豇豆的根系活力明顯高于德州灰嘴、禹城18粒和德州的紫皮豇豆，且葉片的SOD、POD活性以及可溶性糖含量也最高，并顯著高于其余3個品種；同時，德州白條豇豆葉片的MDA含量與相對電導率均最低，并與其他品種間差異達顯著水平。此外，在德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮3個豇豆品種中，德州紫皮和禹城18粒的SOD、POD活性以及可溶性糖含量顯著高于德州灰嘴豇豆，而MDA含量和相對電導率則明顯低于德州灰嘴豇豆。綜上，在4個豇豆供試品種中，德州白條豇豆的抗寒性最強，其次是德州紫皮與禹城18粒豇豆，而德州灰嘴豇豆的抗寒性最弱。

關鍵詞：豇豆；抗寒性；根系活力；抗氧化酶；可溶性糖

中圖分類號 S63 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）24-0060-03

豇豆（Vigna unguiculata L.）是豆科豇豆屬豇豆種一年生纏繞草本植物，原產(chǎn)于非洲東北部和印度，中國是其第二起源中心[1-2]。豇豆易栽培、產(chǎn)量高、品質佳，是解決夏秋淡季蔬菜供應的重要蔬菜作物之一[3]，同時其營養(yǎng)豐富，藥用價值高，是倍受人們青睞的保健蔬菜[4]。豇豆栽培范圍非常廣泛，尤其在長江以南地區(qū)，春夏秋季均適宜豇豆的種植[5-6]。豇豆在設施內(nèi)主要作早春蔬菜栽培，越冬栽培容易受凍害[7-8]，低溫是限制豇豆冬春保護地栽培產(chǎn)量與品種的主要因素之一，如何提高豇豆的抗寒性已成為目前豇豆設施栽培品種選育的重要課題[9-11]。而使用低溫耐受性強的品種是實現(xiàn)豇豆冬春優(yōu)質高效栽培的關鍵途徑。為此，筆者探討了與豇豆抗寒性緊密相關的幾個指標（根系活力、超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性、可溶性糖和丙二醛含量及相對電導率）在低溫脅迫環(huán)境下的變化規(guī)律，比較分析了4個豇豆品種抗寒性的強弱，旨在為篩選豇豆的耐寒性品種提供理論依據(jù)與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗設在德州市九龍灣低碳生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園的溫室大棚內(nèi)。供試豇豆品種有4個：德州灰嘴、禹城18粒、德州紫皮和德州白條，均由德州學院生態(tài)與園林建筑學院提供。

1.2 試驗設計 挑選飽滿、大小均勻的4個品種的豇豆種子，溫湯浸種后，播種于50孔育苗穴盤，每穴1粒。然后放于育苗溫室培養(yǎng)，晝夜溫度19～22℃，自然光照，待幼苗2葉1心時，選取整齊一致的幼苗放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，光照強度為76μmol/（m2·s），溫度7℃/7℃（晝/夜）。每個品種作為一個處理，重復3次，每個重復20株苗。低溫脅迫6d后，取出幼苗植株開始測定各項指標，生理指標的測定采用完全展開的第2片真葉。

1.3 測定項目與方法 豇豆幼苗的根系活力的測定采用TTC比色法；葉片SOD和POD活性的測定分別采用氮藍四唑（NBT）光還原法和愈創(chuàng)木酚法；葉片可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法；葉片丙二醛（MDA）含量和相對電導率的測定采用硫代巴比妥酸法和電導儀法[12]。UV-265型紫外可見分光光度計測定吸光值，測定均重復3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excel 2013進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，使用DPS 7.05軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種的根系活力比較 根系活力主要指根系新陳代謝的活動能力，是反映根系吸收功能的重要指標之一，根系特性和發(fā)育狀況能直接關系到豇豆對土壤水分、養(yǎng)分的吸收[13]。因此，根系活力的高低也影響著豇豆植株的生長情況。低溫脅迫對豇豆幼苗根系活力的影響如圖1所示，由圖1可知，低溫脅迫對4個不同豇豆品種的根系活力具有明顯的影響。各個品種根系活力的變化規(guī)律為：德州白條>禹城18?！值轮葑掀?gt;德州灰嘴，德州白條豇豆的根系活力達最大值，并顯著高于其他品種，分別較德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮顯著高出39.29%、18.18%和14.71%；禹城18粒和德州紫皮豇豆無顯著性差異，但均顯著高于德州灰嘴。數(shù)據(jù)分析表明，4個豇豆品種的根系活力對低溫脅迫呈現(xiàn)出截然不同的響應，其中德州白條豇豆的根系活力顯著高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮。

2.2 不同品種的葉片SOD與POD活性比較 從酶促防御活性氧傷害的保護系統(tǒng)來看，作為植物體內(nèi)重要的抗氧化酶，SOD是植物細胞最重要的清除氧自由基的一種酶，其主要生理功能是清除氧自由基產(chǎn)生H2O2，而H2O2能與氧自由基相互作用并產(chǎn)生更多的氧自由基；而POD能清除H2O2，維持活性氧的代謝平衡，保護膜系統(tǒng)，進而減輕或拮抗逆境的脅迫[14-15]。圖2顯示了低溫脅迫對豇豆幼苗葉片的SOD和POD活性的影響，由圖2可以得出，4個豇豆品種葉片的SOD與POD活性對低溫脅迫呈現(xiàn)出顯著的差異。德州白條豇豆的SOD活性最高，并顯著高于其他品種，分別較德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮顯著高出56.80%、26.79%和21.56%；依次是德州紫皮和禹城18粒，兩個品種的SOD活性差異未達顯著水平，但明顯高于德州灰嘴。不同豇豆品種葉片的POD活性大小次序為：德州白條>德州紫皮>禹城18粒>德州灰嘴，且品種之間的差異均達顯著水平，其中德州白條的POD活性分別比德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮顯著提高103.23%、46.51%和21.15%。以上分析認為，德州白條豇豆在低溫脅迫下可以較好地保護膜系統(tǒng)，進而減緩低溫脅迫，具有較強的抗寒性；其次是德州紫皮和禹城18粒豇豆，而德州灰嘴豇豆的抗寒性最弱。

2.3 不同品種的葉片可溶性糖比較 可溶性糖是作物抵御低溫脅迫的重要保護性物質之一，可以降低冰點，提高原生質的保護能力，從而保護蛋白質膠體不致遇冷變性凝固[9]，這表明可溶性糖含量越高，抗寒性越強。從圖3可以看出，4個豇豆品種葉片的可溶性糖含量在低溫脅迫下具有明顯的變化。各品種的可溶性糖含量大小次序為：德州白條>德州紫皮>禹城18粒>德州灰嘴，且各個品種之間的差異均達顯著水平，德州白條的可溶性糖含量分別較德州灰嘴、禹城18粒與德州紫皮明顯提高72.92%、45.61%和20.29%；其次是德州紫皮，也顯著高于禹城18粒和德州灰嘴，而德州灰嘴的可溶性糖含量最低，且與其他品種間的差異達顯著水平。數(shù)據(jù)分析表明，在4個豇豆品種中，德州白條豇豆葉片的可溶性糖含量較高，可以提高原生質的保護能力，能較好地保護蛋白質膠體不致遇冷變性凝固；依次是德州紫皮和禹城18粒豇豆，而德州灰嘴豇豆最差。

2.4 不同品種的MDA含量與相對電導率比較 丙二醛（MDA）是膜質過氧化的重要產(chǎn)物，其積累是受到活性氧毒害作用的外觀表現(xiàn)。細胞浸出液電導率的變化能夠反映質膜的受傷害程度；當植物遭受低溫脅迫時，一般會傷害原生質結構進而引起膜透性增大，導致細胞的內(nèi)含物外滲，相對電導率增大。因此，相對電導率越大，說明受傷害越重，抗寒性就越弱[16]。從圖4可以看出，低溫脅迫對豇豆幼苗葉片的丙二醛含量與相對電導率具有顯著的影響，而且丙二醛含量與相對電導率呈現(xiàn)基本一致的變化規(guī)律：德州灰嘴>禹城18?！值轮葑掀?德州白條，德州灰嘴豇豆的丙二醛含量與相對電導率均達最高值，并顯著高于其余3個品種，其中丙二醛含量分別比禹城18粒、德州紫皮和德州白條顯著高出30.77%、34.21%和96.15%，相對電腦率分別顯著高出20.10%、23.17%和54.16%；依次是禹城18粒和德州紫皮豇豆，而德州白條的丙二醛含量與相對電導率均顯著低于其他品種。由此可見，4個豇豆品種中，德州白條豇豆在低溫脅迫時受害最輕，其次為德州紫皮與禹城18粒豇豆，而德州白條豇豆在低溫脅迫下所受傷害最嚴重。

3 討論與結論

低溫脅迫對4個豇豆品種的生長均產(chǎn)生了一定影響。本試驗結果得出，4個豇豆品種的根系活力在低溫脅迫環(huán)境下呈現(xiàn)出顯著的差異。德州白條豇豆的根系活力明顯高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮豇豆。

SOD、POD作為內(nèi)源活性氧的清除劑可以在低溫脅迫中清除過量的活性氧，保持膜結構穩(wěn)定性，進而減輕或去除傷害[16]。有研究表明，在低溫逆境下SOD與POD活性的高低和作物品種的抗寒性強弱有緊密聯(lián)系[7]。同時，可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)物質，在低溫脅迫環(huán)境下能作為防脫水劑保護作物，其含量增加能增強組織或細胞持水的能力，進而增強作物的抗寒性[9]。由此可見，作物在低溫脅迫環(huán)境中，通過提高SOD與POD等保護酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質含量，能夠保護細胞膜免受活性氧的傷害[8]。本試驗研究得出，在低溫脅迫條件下，德州白條豇豆葉片的SOD和POD活性及可溶性糖含量均最高，并顯著高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮豇豆。

低溫脅迫還能引發(fā)或加劇細胞的膜脂過氧化作用，作物抗寒性與MDA含量呈負相關關系[7]。吳錦程等[17]對枇杷的研究表明，低溫脅迫會加劇幼果細胞膜脂過氧化作用，導致MDA含量顯著增加。還有研究發(fā)現(xiàn)[18]，低溫逆境會使黃瓜幼苗的膜透性與MDA含量明顯增加。本試驗得出了相似的結論，低溫環(huán)境使豇豆葉片的MDA含量和相對電導率顯著增加。而張瑜[19]的研究則認為，低溫脅迫使豇豆幼苗MDA含量升高，但可溶性糖含量呈顯著降低的趨勢，這與本研究結論不完全一致，造成這一差異可能與脅迫強度、脅迫時間和作物品種等因素有關。此外，本試驗還發(fā)現(xiàn)，在4個豇豆品種中，德州白條豇豆葉片的SOD、POD及可溶性糖含量均顯著高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮豇豆，而MDA含量與相對電導率則顯著低于其余3個品種；在德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮3個豇豆品種中，德州紫皮和禹城18粒的保護酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質含量均明顯高于德州灰嘴。綜合分析認為，在4個不同的豇豆品種中，德州白條豇豆的抗寒性最強，其次是德州紫皮和禹城18粒，而德州灰嘴的抗寒性最弱。

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