張永平，張紅梅，顧海峰，張文獻(xiàn)，范紅偉，刁倩楠，張 輝*

(1 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海201403；2 上海市嘉定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海201800； 3 上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海201103)

甜瓜(CucumismeloL.)為喜溫耐熱植物，具有植株生長(zhǎng)速度快、供應(yīng)時(shí)期長(zhǎng)、產(chǎn)量高、效益好等優(yōu)點(diǎn)，已成為中國(guó)設(shè)施栽培的主要水果型蔬菜作物之一[1]。在早春設(shè)施甜瓜栽培中經(jīng)常遇到低溫弱光，低溫影響植物生長(zhǎng)和發(fā)育，降低了植物的光合效率，導(dǎo)致類囊體膜蛋白變性，葉綠體遭到破壞，使光系統(tǒng)Ⅱ活性降低，從而出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象[2-4]。此外，植物在一定低溫范圍內(nèi)通過(guò)提高抗氧化酶活性來(lái)維持體內(nèi)自由基產(chǎn)生與清除間的動(dòng)態(tài)平衡，保護(hù)植物避免逆境條件下氧化損傷[5-6]。

1 材料和方法

1.1 材料培養(yǎng)與處理

供試的甜瓜品種為‘世紀(jì)蜜’(耐低溫品種)和‘GL-1’(低溫敏感品種)，種子由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供，試驗(yàn)在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所進(jìn)行。將飽滿、整齊一致的種子浸種催芽，出芽后播于裝有西甜瓜專用育苗基質(zhì)的塑料營(yíng)養(yǎng)缽中，放置于晝(28±1) ℃/夜(22±1) ℃培養(yǎng)室中進(jìn)行幼苗培養(yǎng)，光照12 h，光照強(qiáng)度為400 μmol·m-2·s-1左右。

依據(jù)作者前期研究結(jié)果[16]和前期溫度篩選試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致、生長(zhǎng)健壯的植株進(jìn)行4種試驗(yàn)處理。(1)常溫下噴施蒸餾水作對(duì)照(CK)；(2)常溫下噴施1 mmol·L-1的Spd(Spd)；(3)低溫下噴施蒸餾水(LT)；(4)低溫下噴施1 mmol·L-1的Spd (Spd+LT)。每種處理20株，幼苗葉片噴施Spd溶液，至葉面滴水，每天噴1次。常溫為晝(28±1)℃/夜(22±1)℃，低溫脅迫為晝(12±1)℃/夜(6±1)℃。低溫處理與對(duì)照培養(yǎng)箱除溫度不同外，光照和濕度狀況均一致。低溫培養(yǎng)7 d后溫度調(diào)為常溫，進(jìn)行7 d恢復(fù)處理。處理7 d和恢復(fù)7 d分別測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)，然后取幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)下第2片完全展開(kāi)葉片測(cè)定葉綠素含量、光合作用和葉綠素?zé)晒鈪?shù)及抗氧化酶活性和基因表達(dá)等指標(biāo)，每處理25株，3次重復(fù)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1生長(zhǎng)指標(biāo)幼苗株高用刻度直尺測(cè)量(子葉節(jié)至生長(zhǎng)點(diǎn))；莖粗利用游標(biāo)卡尺測(cè)量，即子葉展開(kāi)方向的子葉節(jié)的直徑；葉片面積用Li-3100型葉面積測(cè)試儀(美國(guó)Li-COR公司)測(cè)量；鮮重在地上部分取樣后用自來(lái)水沖洗干凈用吸水紙吸干后稱量。

1.2.2光合作用參數(shù)葉綠素含量參照李合生[17]的方法進(jìn)行測(cè)定；凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)利用LI-6400光合儀(美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn))于上午9：00～11：00測(cè)定，測(cè)定時(shí)光照強(qiáng)度約800 μmol·m-2·s-1，溫度為(30±1)℃， 大氣CO2濃度約為(400±10)μmol·mol-1；然后根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算氣孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)。Ls=1-Ci/Co(Co為葉外空氣CO2濃度)，WUE=Pn/Tr[18]。

1.2.3葉綠素?zé)晒鈪?shù)利用PAM-2100型便攜式熒光儀(德國(guó)Walz公司)測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。測(cè)定時(shí)先將所測(cè)試材料充分暗適應(yīng)30 min以上，在室溫下測(cè)定每株葉片暗適應(yīng)下的初始熒光(Fo)和最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)；在600 μmo1·m-2·s-1光量子通量下測(cè)定光系統(tǒng)Ⅱ光能捕獲效率(Fv′/Fm′)和表觀光合電子傳遞速率(ETR)；光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ之間的激發(fā)能分配系數(shù)(α和β)按Braun和Malkin的公式計(jì)算，光系統(tǒng)Ⅰ激發(fā)能分配系數(shù)(α)=f/(1+f)，光系統(tǒng)Ⅱ激發(fā)能分配系數(shù)(β)=1/(1+f)，f= (Fm′-Fs) /(Fm′-Fo′)[19]。

1.2.4抗氧化酶活性甜瓜葉片超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性測(cè)定參照張永平等[16]的方法。

1.2.5RNA提取及熒光定量PCR分析甜瓜葉片總RNA采用TaKaRa公司的Total RNA提取試劑說(shuō)明書(shū)提取，之后反轉(zhuǎn)錄成cDNA備用；引物具體見(jiàn)表1[1]；依據(jù)試劑盒(SuperReal PreMix SYBR Green)說(shuō)明書(shū)要求確定實(shí)時(shí)熒光定量反應(yīng)體系為25 μL：cDNA模版 2 μL；正、反向引物(10 μmol·L-1)各0.75 μL；2×Super-Real PreMix 12.5 μL； 9 μL RNase-free，最后用ddH2O補(bǔ)充至25 μL。根據(jù)引物的擴(kuò)增條件設(shè)計(jì)qPCR 反應(yīng)條件： 95 ℃預(yù)變性15 min；95 ℃ 變性15 s；X ℃(各對(duì)引物具體退火溫度如表1所示)退火20 s；72 ℃延伸30 s；40 個(gè)循環(huán)。分析各樣品溶解曲線，確定引物的特異性擴(kuò)增，重復(fù)3 次，以Actin 為內(nèi)參基因。利用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并將結(jié)果(2-ΔΔCt)轉(zhuǎn)化成線性關(guān)系，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)指標(biāo)測(cè)定重復(fù)3次，取平均值。數(shù)據(jù)采用Origin軟件繪圖，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)平均數(shù)用Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

表1 引物設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

由圖1可以看出，低溫脅迫7 d時(shí)(LT)，‘世紀(jì)蜜’幼苗的株高、葉面積和地上鮮重分別比對(duì)照(CK)顯著下降了22.92%、35.76%和25.67%，‘GL-1’則分別顯著下降了31.00%、40.33%和30.20%，而2個(gè)甜瓜品種幼苗莖粗則與CK差異不顯著，即低溫脅迫對(duì)‘GL-1’生長(zhǎng)的抑制程度明顯大于‘世紀(jì)蜜’；Spd單獨(dú)處理時(shí)(Spd)，2個(gè)品種的生長(zhǎng)指標(biāo)均不同程度地高于CK，但除‘世紀(jì)蜜’株高外均未達(dá)到顯著水平；與LT處理相比，Spd+LT處理使2個(gè)甜瓜品種的株高、葉面積和地上鮮重顯著增加(‘世紀(jì)蜜’地上鮮重除外)，‘世紀(jì)蜜’分別增加了24.86%、38.69%和13.53%，‘GL-1’分別增加了24.68%、45.36%和21.76%，‘GL-1’的葉面積和地上鮮重增加幅度大于‘世紀(jì)蜜’，它們稍低于同期CK。同時(shí)，常溫恢復(fù)7 d后，2個(gè)甜瓜品種生長(zhǎng)量變化規(guī)律與低溫脅迫7 d相似。由此可見(jiàn)，低溫脅迫顯著抑制了甜瓜幼苗生長(zhǎng)，外源Spd能有效緩解低溫脅迫對(duì)甜瓜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，且對(duì)低溫脅迫敏感品種‘GL-1’效果好于耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’。

2.2 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗葉綠素含量的影響

圖2顯示，在LT處理7 d時(shí)，2個(gè)甜瓜品種幼苗葉片葉綠素含量顯著低于CK，此時(shí)‘世紀(jì)蜜’葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和葉綠素a/b分別比CK顯著下降了46.72%、32.78%、42.34%和20.80%，‘GL-1’則分別顯著降低了51.00%、45.37%、49.16%和10.11%；與LT相比，Spd+LT處理顯著提高甜瓜幼苗的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和葉綠素a/b含量，‘世紀(jì)蜜’分別增加了65.30%、32.07%、53.12%和25.10%，‘GL-1’分別增加了84.52%、21.22%、62.37%和52.42%。同時(shí)，在常溫恢復(fù)7 d后，2個(gè)甜瓜品種幼苗葉片葉綠素a、葉綠素a+b含量和葉綠素a/b在各處理下的變化趨勢(shì)與低溫脅迫7 d時(shí)相似，但其葉綠素b含量在Spd+LT處理與LT處理間差異不顯著?？梢?jiàn)，外源Spd可能通過(guò)提高幼苗葉片內(nèi)葉綠素含量來(lái)促進(jìn)其光合作用的進(jìn)行，從而增強(qiáng)其對(duì)低溫脅迫的抗性。

CK.常溫噴施蒸餾水；Spd.常溫下噴施1 mmol·L-1 Spd；LT. 低溫下噴施蒸餾水；Spd+LT.低溫下噴施1 mmol·L-1 Spd；SJM和GL-1分別為品種‘世紀(jì)密’和‘GL-1’；DW.低溫脅迫7 d; HF. 低溫脅迫結(jié)束后常溫回復(fù)7 d;同一處理時(shí)間內(nèi)不同小寫(xiě)字母表示同期處理間在0.05水平存在顯著性差異(P<0.05)。下同圖1 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗生長(zhǎng)的影響CK. Control, normal temperature and distilled water； Spd. Normal temperature and 1 mmol·L-1 Spd；LT. Low temperature and distilled water; Spd+LT. Low temperature and 1 mmol·L-1 Spd；SJM and GL-1 stand for variety Shijimi and GL-1, respectively; DW. Chilling stress for 7 days; HF. Recovering for 7 days after chilling stress; Means followed by different normal letters within same treatment indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same as followingFig.1 Effects of exogenous spermidine on the growth of melon seedlings under low temperature stress

圖2 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of exogenous spermidine on chlorophyll contents of melon seedlings under low temperature

2.3 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗光合作用的影響

圖3，A顯示，低溫脅迫7 d和常溫恢復(fù)7 d時(shí)，LT處理‘世紀(jì)蜜’甜瓜幼苗葉片凈光合速率(Pn)分別比CK顯著降低了66.79%和52.25%，‘GL-1’則分別顯著降低了70.30%和61.30%，‘GL-1’降幅大于‘世紀(jì)蜜’； Spd+LT處理‘世紀(jì)蜜’Pn分別比LT處理顯著提高了139.87%和92.65%，‘GL-1’則分別顯著提高了144.23%和125.86%，‘GL-1’增加幅度大于‘世紀(jì)蜜’； Spd單獨(dú)處理時(shí)，2個(gè)甜瓜品種幼苗的Pn也比CK顯著增加，但增加幅度明顯小于Spd+LT處理。

與此同時(shí)，2個(gè)甜瓜品種幼苗葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和氣孔限制值(Ls)與Pn的變化趨勢(shì)基本一致； Spd+LT處理‘世紀(jì)蜜’Gs、Tr和Ls在低溫脅迫7 d時(shí)分別比相應(yīng)LT處理顯著增加了186.64%、147.93%和66.50%，而‘GL-1’則分別顯著增加了389.54%、206.62%和108.79%， ‘GL-1’增加幅度明顯大于‘世紀(jì)蜜’(圖3，B、D、E)。

另外，2個(gè)甜瓜品種葉片的胞間CO2濃度(Ci)在LT處理下比CK顯著增加， ‘世紀(jì)蜜’在低溫脅迫7 d和常溫恢復(fù)7 d時(shí)增幅分別為92.78%和42.57%， ‘GL-1’增幅分別為108.73%和72.08%；而2品種的Ci在Spd+LT處理下比LT處理顯著降低(圖3，C)。

此外，2個(gè)甜瓜品種水分利用效率(WUE)在低溫脅迫7 d時(shí)比CK顯著增加，‘世紀(jì)蜜’和‘GL-1’增幅分別為78.88%和77.78%，而在常溫恢復(fù)7 d時(shí) ‘世紀(jì)蜜’的WUE比CK降低，‘GL-1’ 比CK增加幅度變小；與LT處理相比， Spd+LT處理 ‘世紀(jì)蜜’WUE在低溫脅迫7 d時(shí)稍有降低，而此時(shí)‘GL-1’顯著降低，在常溫恢復(fù)7 d時(shí)，Spd+LT處理‘世紀(jì)蜜’WUE顯著增加，‘GL-1’變化不顯著(圖3，F(xiàn))。由此可見(jiàn)，低溫脅迫顯著抑制了甜瓜幼苗光合作用， Spd處理能不同程度提高甜瓜幼苗Pn、Gs、Tr和Ls, 并降低了Ci，且對(duì)低溫敏感品種‘GL-1’作用效果明顯大于耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’。

2.4 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

首先，在低溫脅迫7 d和常溫恢復(fù)7 d時(shí)，LT處理 ‘世紀(jì)蜜’甜瓜幼苗的初始熒光(Fo)比CK 分別顯著升高了79.95%和45.23%，‘GL-1’ 分別顯著升高了107.48%和31.38%；同時(shí)， Spd+LT處理‘世紀(jì)蜜’甜瓜幼苗的Fo比LT處理分別顯著降低了31.48%和33.50%，‘GL-1’ 則分別顯著降低了30.44%和14.57%(圖4，A)。

圖3 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗光合作用的影響Fig.3 Effects of exogenous spermidine on photosynthesis of melon seedlings under low temperature stress

其次，2品種甜瓜幼苗葉片最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、光系統(tǒng)Ⅱ光能捕獲效率(Fv′/Fm′)和表觀光合電子傳遞速率(ETR)在低溫脅迫下變化趨勢(shì)基本一致(圖4，B、C和D)。其中，LT處理‘世紀(jì)蜜’甜瓜幼苗的Fv/Fm、Fv′/Fm′和ETR在低溫脅迫7 d時(shí) 分別比CK顯著降低了38.84%、52.68%和62.53%，‘GL-1’則分別顯著降低了47.67%、56.31%和59.40%，耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’的Fv/Fm和Fv′/Fm′下降幅度小于低溫敏感品種‘GL-1’；同時(shí)，Spd+LT處理均顯著提高低溫脅迫下2個(gè)甜瓜品種的Fv/Fm，F(xiàn)v′/Fm′和ETR，而Spd單獨(dú)處理對(duì)2個(gè)甜瓜品種的Fv/Fm、Fv′/Fm′和ETR影響不顯著。

另外，低溫脅迫7 d和常溫恢復(fù)7 d時(shí)，耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’光系統(tǒng)Ⅰ激發(fā)能分配系數(shù)(α)在LT處理下分別比CK顯著降低了72.47%和30.90%，其Spd+LT處理的α分別比LT處理顯著增加了249.67%和225.02%；同期‘GL-1’品種各處理間α值差異不顯著(圖4，E)。2甜瓜品種光系統(tǒng)Ⅱ激發(fā)能分配系數(shù)(β)的變化趨勢(shì)正好與α相反(圖4，F(xiàn))，在低溫脅迫7 d和常溫恢復(fù)7 d時(shí)，耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’的β在LT處理下均顯著高于CK，其在Spd+LT處理下均比LT處理顯著降低；同期‘GL-1’ 品種的β在各處理間也差異不顯著。

以上結(jié)果說(shuō)明，低溫脅迫使甜瓜幼苗明顯受到光抑制，外源Spd不同程度地提高了甜瓜幼苗Fv/Fm、Fv′/Fm′和ETR，并降低了Fo，使光抑制程度得到顯著緩解。

2.5 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性的影響

低溫脅迫7 d時(shí)，2個(gè)甜瓜品種幼苗4種抗氧化酶活性變化趨勢(shì)相接近(圖5)。其中，LT處理‘世紀(jì)蜜’幼苗的SOD、POD、CAT和APX活性分別比CK升高了44.24%、129.14%、 169.44%和58.53%，同期‘GL-1’分別比CK升高了38.83%、158.43%、72.57%和46.61%， ‘GL-1’升高幅度低于‘世紀(jì)蜜’(POD活性除外)；與LT處理相比, Spd+LT處理‘世紀(jì)蜜’甜瓜幼苗的SOD、POD、CAT和APX活性分別升高了62.38%、43.37%、25.41%和91.63%， ‘GL-1’甜瓜則分別升高了33.94%、44.57%、59.65%和47.25%；與CK相比，Spd單獨(dú)處理2甜瓜品種幼苗抗氧化酶活性變化不顯著(SOD活性除外)。常溫恢復(fù)7 d時(shí)，與CK相比，LT處理2個(gè)甜瓜品種POD活性變化不顯著，而其SOD和CAT活性顯著增加，‘世紀(jì)蜜’增幅分別為50.75%和53.24%，‘GL-1’增幅分別為11.29%和102.13%；與LT處理相比,Spd+LT處理均提高了2個(gè)甜瓜品種幼苗的各抗氧化酶活性, 且‘GL-1’升高幅度大于‘世紀(jì)蜜’。可見(jiàn)， Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性的提高有顯著促進(jìn)作用，從而增強(qiáng)植株的抗低溫能力。

圖4 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Fig.4 Effects of exogenous spermidine on chlorophyll fluorescent parameters of melon seedlings under low temperature stress

2.6 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗抗氧化酶基因相對(duì)表達(dá)量的影響

由圖6可知，在低溫脅迫7 d時(shí)， LT處理‘世紀(jì)蜜’幼苗的CmSOD、CmPOD、CmCAT和CmAPX基因相對(duì)表達(dá)量分別比CK顯著升高了27.99%、100.51%、 257.93%和146.63%(圖6)，‘GL-1’則分別顯著升高了95.13%、105.06%、313.42%和167.10%， ‘GL-1’升高幅度大于‘世紀(jì)蜜’；與LT處理相比，Spd+LT處理 ‘世紀(jì)蜜’幼苗的CmSOD、CmPOD、CmCAT和CmAPX相對(duì)表達(dá)量分別升高了36.91%、58.63%、82.86%和88.64%，‘GL-1’幼苗分別升高了43.19%、22.64%、25.40%和14.00%；與CK相比，Spd處理‘世紀(jì)蜜’CmCAT和CmAPX基因相對(duì)表達(dá)量顯著增加，其余基因相對(duì)表達(dá)量差異均不顯著。在常溫恢復(fù)7 d時(shí)，與CK相比，LT處理兩個(gè)甜瓜品種CmAPX基因相對(duì)表達(dá)量，以及‘世紀(jì)蜜’CmSOD和‘GL-1’CmCAT基因相對(duì)表達(dá)量變化均不明顯，其余基因表達(dá)量均顯著增加；與LT處理相比,Spd+LT處理均提高了2個(gè)甜瓜品種幼苗的各抗氧化酶基因相對(duì)表達(dá)量, 且‘GL-1’品種升高幅度大于‘世紀(jì)蜜’品種。可見(jiàn)，低溫脅迫下，外源Spd可以在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控甜瓜抗氧化酶基因表達(dá)，CmSOD、CmPOD、CmCAT和CmAPX基因相對(duì)表達(dá)量顯著高于低溫脅迫處理，有效減緩低溫脅迫對(duì)甜瓜幼苗的傷害。

圖5 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性的影響Fig.5 Effects of exogenous spermidine on antioxidant enzyme activities of melon seedlings under low temperature stress

圖6 外源Spd對(duì)低溫脅迫下甜瓜幼苗抗氧化酶基因相對(duì)表達(dá)量的影響Fig.6 Effects of exogenous spermidine on relative expression of CmSOD, CmPOD, CmCAT and CmAPX of melon seedlings under low temperature stress

3 討 論

生長(zhǎng)受到抑制、生物量降低是植物對(duì)低溫脅迫的最敏感生理響應(yīng)[20]。本研究表明，低溫脅迫(LT)7 d顯著抑制了甜瓜幼苗的生長(zhǎng)，幼苗株高、葉面積和地上鮮重均顯著低于對(duì)照，并且低溫敏感品種‘GL-1’下降幅度大于耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’，這與胡俊杰等[21]在大豆上的研究結(jié)果一致；同時(shí)，噴施Spd可以明顯提高甜瓜幼苗在低溫脅迫下的生長(zhǎng)，且LT+Spd處理對(duì)‘GL-1’植株生長(zhǎng)的影響大于‘世紀(jì)蜜’，不同品種存在差異的原因可能與自身抗低溫能力的不同以及Spd多重復(fù)雜的生理功能有關(guān)。但當(dāng)室溫恢復(fù)7 d時(shí)，2品種甜瓜植株生長(zhǎng)量依然較低，說(shuō)明其還未從低溫脅迫中完全恢復(fù)。

葉綠素(主要包括葉綠素a和葉綠素b)是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，發(fā)揮著捕獲和傳遞光能的作用；葉綠素a/b可以反映類囊體在葉綠體中的垛疊程度，該比值降低則表明光能向生物化學(xué)能的轉(zhuǎn)化效率下降[22]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，與CK相比，低溫脅迫下2個(gè)甜瓜品種幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量和葉綠素a/b均顯著降低，葉綠素a/b比值降低表明低溫脅迫干擾了葉片葉綠素構(gòu)成，即葉綠素a的合成對(duì)低溫脅迫更為敏感，這與鄭春芳等[23]對(duì)低溫脅迫下秋茄的研究結(jié)果相似。同時(shí)，本試驗(yàn)通過(guò)葉面噴施Spd顯著提高了低溫脅迫下2種耐低溫性不同的甜瓜幼苗光合色素含量，又說(shuō)明外源Spd可緩解低溫脅迫下甜瓜幼苗葉片葉綠素含量的下降，這與姜秀梅等[24]在辣椒幼苗上的研究結(jié)論一致。另外，本試驗(yàn)中外源Spd對(duì)耐低溫性弱的甜瓜品種‘GL-1’葉綠素含量下降的緩解效果大于耐低溫性強(qiáng)的‘世紀(jì)蜜’(葉綠素b含量除外)，這可能是因?yàn)槟偷蜏匦匀醯摹瓽L-1’對(duì)周?chē)h(huán)境的變化更敏感，外源Spd可能降低了低溫脅迫下植物體中葉綠素酶的活性，抑制了因低溫脅迫引起的葉綠素的降解，從而提高了低溫脅迫下幼苗葉片葉綠素含量。說(shuō)明低溫脅迫下光合色素的變化可能還與作物基因型有關(guān)，而不同基因型的幼苗對(duì)外源Spd處理的響應(yīng)可能也存在差異。

植物光合作用效率降低主要包括氣孔部分關(guān)閉導(dǎo)致的氣孔限制和葉肉細(xì)胞光合活性下降導(dǎo)致的非氣孔限制2個(gè)方面的原因[25]。如果Ci和Gs同時(shí)下降，說(shuō)明氣孔因素是引起光合速率下降的主要原因；如果Gs下降，而Ci維持不變甚至上升，則說(shuō)明葉肉細(xì)胞同化能力降低等非氣孔因素是引起光合速率下降的主要原因[26]。早期研究發(fā)現(xiàn)[27]，低溫脅迫下甜瓜幼苗葉片Pn的降低主要是因?yàn)榉菤饪紫拗扑?，并認(rèn)為這與葉綠素含量下降和活性氧代謝失調(diào)等有關(guān)。本研究中低溫脅迫7 d顯著降低了2個(gè)甜瓜幼苗葉片Gs和Ls，反而提高了Ci，所以認(rèn)為本研究中甜瓜幼苗Pn的下降也與非氣孔限制因素有關(guān)；同時(shí)，常溫恢復(fù)7 d后，甜瓜葉片Pn、Gs和Ls仍顯著低于CK，而Ci顯著高于CK，表明低溫脅迫對(duì)甜瓜幼苗光合作用造成的傷害仍存在；此外，與CK相比，低溫脅迫7 d時(shí)2個(gè)甜瓜品種幼苗葉片水分利用率顯著提高，但‘世紀(jì)蜜’升高幅度大于‘GL-1’，這可能與二者的凈光合速率和蒸騰速率的降幅不同有關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)，外源Spd處理可顯著提高低溫脅迫下甜瓜幼苗葉片Pn、Gs和Ls，抑制Ls增加，并加速植株光合能力的恢復(fù)?？梢?jiàn)，Spd處理可以維持植株葉片類囊體膜結(jié)構(gòu)的完整性，增強(qiáng)光合機(jī)構(gòu)對(duì)低溫脅迫的適應(yīng)能力，減少非氣孔限制因素對(duì)光合作用的影響[28]。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)可表征植物PSⅡ的運(yùn)行狀態(tài)，F(xiàn)v/Fm可反映植物PSⅡ受光抑制的狀況[3]。本研究中，低溫脅迫7 d時(shí)，2個(gè)甜瓜品種葉片F(xiàn)v/Fm明顯降低，且‘GL-1’ 降低幅度大于‘世紀(jì)蜜’，受光抑制程度更嚴(yán)重，同時(shí)Fo上升、Fv′/Fm′和ETR降低是低溫脅迫導(dǎo)致PSⅡ反應(yīng)中心失活所致，又表明非化學(xué)能量耗散加強(qiáng)，葉片光能利用率降低；在常溫恢復(fù)7 d時(shí)，葉片F(xiàn)v/Fm降低幅度有所緩解，說(shuō)明光抑制導(dǎo)致的傷害是可逆的。另外，Spd處理顯著提高了低溫脅迫下甜瓜葉片F(xiàn)v/Fm、Fv′/Fm′和ETR值，明顯降低了Fo，有效緩解了低溫脅迫對(duì)甜瓜幼苗PSⅡ反應(yīng)中心活性的傷害，提高了細(xì)胞內(nèi)CO2的同化效率，從而促進(jìn)甜瓜幼苗植株的生長(zhǎng)，最終表現(xiàn)為植株生物量增加。

綜上所述，在低溫脅迫條件下，兩個(gè)甜瓜幼苗生長(zhǎng)均受到抑制，低溫敏感品種 ‘GL-1’ 受到抑制程度大于耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’；同時(shí)，2個(gè)甜瓜品種幼苗光合色素含量和光合作用效率下降，并由于植株自身對(duì)低溫的應(yīng)激能力，它們抗氧化酶活性和相關(guān)基因表達(dá)水平顯著增加。外源Spd能夠促進(jìn)甜瓜誘導(dǎo)抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)，提高抗氧化酶活性，延緩葉綠素降解，提高光合作用效率，從而有效緩解低溫脅迫對(duì)甜瓜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，最終提高幼苗對(duì)低溫的適應(yīng)性，且對(duì)低溫敏感品種‘GL-1’促進(jìn)效果優(yōu)于耐低溫品種‘世紀(jì)蜜’。

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