劉瑩 萬麗墻 海梅榮

摘要：UV-B輻射會(huì)對(duì)植物造成傷害，降低作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，褪黑素可以增強(qiáng)植物的抗逆性。為明確褪黑素在UV-B輻射下對(duì)馬鈴薯的影響，試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)輻射強(qiáng)度［太陽光自然照射及2.5、5.0、7.5 kJ/（m2·d），分別記為CK、B1、B2、B3］以及6個(gè)褪黑素濃度（0、25、50、100、150、200 μmol/L），選用馬鈴薯品種合作88，進(jìn)行為期15 d的處理。研究發(fā)現(xiàn)：UV-B輻射增強(qiáng)后，馬鈴薯植株高度降低，進(jìn)行褪黑素處理后有所提高，提高幅度最大為7.65%，即B3條件下，施加100 μmol/L的褪黑素。施加褪黑素后可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)一步升高抗壞血酸（AsA）的含量，升高幅度最大約為成倍增加，即在B1條件下施加25 μmol/L褪黑素。施加褪黑素后也可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)一步升高谷胱甘肽（GSH）的含量，升高程度可達(dá)30.43%，即在B1條件下，施加50 μmol/L褪黑素。隨著輻射的增強(qiáng)，類黃酮含量呈上升趨勢，在B3條件下，類黃酮含量最高，與在CK條件下各褪黑素濃度相比分別增加61.41%、63.44%、64.86%、64.86%、65.78%、65.78%。在一定范圍內(nèi)，褪黑素能使脯氨酸（Pro）含量進(jìn)一步升高，升高程度可達(dá)13.93%，即在B3條件下，施加100 μmol/L褪黑素。施加褪黑素，在一定的范圍內(nèi)可以使H2O2含量降低，降低的最大幅度為18.06%，即在B2條件下施加50 μmol/L的褪黑素。褪黑素可促進(jìn)抗壞血酸、谷胱甘肽和類黃酮等抗氧化物質(zhì)含量增加，說明褪黑素可以保護(hù)細(xì)胞膜免受損傷，提高馬鈴薯植株的抗氧化能力，同時(shí)外源褪黑素可以增加內(nèi)源褪黑素的含量。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；UV-B輻射；褪黑素；抗氧化物；過氧化氫

中圖分類號(hào)：S532.01??文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A??文章編號(hào)：1002-1302（2023）09-0060-08

基金項(xiàng)目：科研發(fā)展基金（編號(hào)：KX900078000）。

作者簡介：劉?瑩（1999—），女，新疆喀什人，碩士研究生，主要從事作物生理生態(tài)與產(chǎn)量品質(zhì)形成研究。E-mail：1430441802@qq.com。

通信作者：海梅榮，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事作物生產(chǎn)生理研究。E-mail：2250029499@qq.com 。

褪黑素（N-乙酰基-5-甲氧基色胺，melatonin）是一種吲哚胺類激素，具有使用量少且高效的特點(diǎn)。它同時(shí)也是一種潛在的自由基清除劑和抗氧化劑，能夠消除植物體內(nèi)的活性氧。通過級(jí)聯(lián)反應(yīng)，每一個(gè)褪黑素分子可以消除約10個(gè)自由基，而傳統(tǒng)的抗氧化物質(zhì)，比如維生素C、維生素E、谷胱甘肽等，通常只能清除1個(gè)自由基［1］。因此，和傳統(tǒng)的抗氧化物質(zhì)相比，褪黑素作為抗氧化劑具有更強(qiáng)的抗氧化能力［2］。研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素能夠提高植株對(duì)UV-B輻射的耐受性。王英利等通過對(duì)UV-B輻射下的綠豆添加一定濃度的外源褪黑素，發(fā)現(xiàn)其降低了綠豆的氧化應(yīng)激反應(yīng)，可見褪黑素是植株中的一種保護(hù)性抗氧化劑［3］。馬征通過擬南芥褪黑素響應(yīng)UV-B脅迫的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，擬南芥體內(nèi)褪黑素含量的增加可以提高植株對(duì)UV-B輻射的感知，并提高植株對(duì)UV-B輻射的抗性［4］。張來軍等利用單細(xì)胞凝膠電泳的方法，檢測了UV-B輻射后添加外源褪黑素的秦艽原生質(zhì)體，結(jié)果表明褪黑素可降低由 UV-B 輻射誘導(dǎo)的植物原生質(zhì)體的 DNA 損傷程度，并促進(jìn)DNA損傷的修復(fù)，對(duì)植物原生質(zhì)體有明顯的保護(hù)作用［5］。此外，褪黑素還可以調(diào)節(jié)植物器官的生長發(fā)育，對(duì)下胚軸的伸長［6］、側(cè)根及不定根的形成［7］、腋芽及不定芽的形成［8-9］、調(diào)控開花［10-11］、種子萌發(fā)等抗逆過程都起著重要作用［12］。

自1984年南極臭氧空洞的發(fā)現(xiàn)震撼了全球開始，有關(guān)UV-B輻射變化及其對(duì)全球生物的作用就開始受到重視，而根據(jù)最近數(shù)十年的觀測資料分析，由于工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展以及人類的活動(dòng)所造成的氟氯烴、氮氧化物等臭氧耗損物質(zhì)，不斷滲入地球平流層從而造成環(huán)境中臭氧下降，使到達(dá)地球地表的UV-B輻射更多［13］。據(jù)預(yù)測，未來70年，全球大氣臭氧濃度將會(huì)不斷減少，減少程度在2%～10%，而到達(dá)地球表面的UV-B輻射則會(huì)不斷上升，增加量為4%～20%［14］。研究表明，UV-B輻射會(huì)對(duì)植物的核酸、蛋白質(zhì)、表型、光合作用、生理代謝產(chǎn)生直接或間接的危害［15］，會(huì)使植株葉面積減少、蒸騰作用下降致使光合受阻，進(jìn)而導(dǎo)致植株矮化、發(fā)育遲緩從而影響生長，最終使植物產(chǎn)量減少、作物品質(zhì)下降，嚴(yán)重危害整個(gè)植株的生態(tài)系統(tǒng)［16-19］，從而造成生產(chǎn)上嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

目前，更多的人開始認(rèn)識(shí)到褪黑素的積極影響，在植株發(fā)育、種子萌發(fā)、蔬菜成熟與老化、生態(tài)脅迫以及非生物脅迫等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，但在馬鈴薯的實(shí)際應(yīng)用上則大多是關(guān)于晚疫病的研究，有學(xué)者認(rèn)為褪黑素能有效控制馬鈴薯晚疫病的產(chǎn)生，其最主要原因就是由于褪黑素使馬鈴薯晚疫病病菌絲的增殖過程遭到了抑制，使細(xì)菌的超微管結(jié)構(gòu)被改變，削弱了細(xì)菌的抗逆功能，進(jìn)而明顯降低了馬鈴薯晚疫病的發(fā)生［20-21］。但是，褪黑素對(duì) UV-B 輻射下馬鈴薯生長發(fā)育及葉片抗氧化物的影響卻鮮有報(bào)道。因此，本研究采用不同濃度的褪黑素對(duì)不同UV-B輻射下馬鈴薯幼苗進(jìn)行處理，并測定植株高度、抗壞血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、脯氨酸（Pro）、類黃酮、過氧化氫（H2O2）以及內(nèi)源褪黑素含量的變化規(guī)律，擬探究UV-B輻射下褪黑素對(duì)馬鈴薯的作用機(jī)制，為UV-B輻射下褪黑素增強(qiáng)馬鈴薯植株耐受性提供科學(xué)依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)地及試驗(yàn)品種

試驗(yàn)于2020年5—9月進(jìn)行。在云南省昆明市云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山大棚（102°45′E、25°08′N）進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，該地海拔1 966 m，平均溫度15.1 ℃，年平均蒸發(fā)量為175.1 mm。在西南生物多樣性實(shí)驗(yàn)室（云南省昆明市盤龍區(qū)茨壩青松路19號(hào)）進(jìn)行相關(guān)生理指標(biāo)測定。試驗(yàn)材料為馬鈴薯品種：合作88。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

待馬鈴薯幼苗生長至15 cm左右進(jìn)行處理。試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)褪黑素濃度（0、25、50、100、150、200 μmol/L）、4個(gè)輻射強(qiáng)度［太陽光自然照射及2.5、5.0、7.5 kJ/（m2·d），分別記為CK、B1、B2、B3］，UV-B輻射選用波長范圍為290～320 nm的紫外燈，輻射劑量由VLX-3W紫外輻射計(jì)測量，標(biāo)準(zhǔn)帶寬為295～395 nm，中心波長為312 nm。試驗(yàn)共24個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。為確保在全部輻射期間維持同樣的輻射劑量，及時(shí)調(diào)整燈管距離植株的高度以及定時(shí)旋轉(zhuǎn)花盆角度。對(duì)照組的植株上部設(shè)置一個(gè)空燈架，以保證非輻射期間對(duì)照組和處理組之間所接受的自然光照相同。除陰雨天不進(jìn)行輻射處理外，其余時(shí)間每天10：00—15：00進(jìn)行5 h處理。處理15 d后取馬鈴薯幼苗倒三葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定。

1.3?測定指標(biāo)及方法

1.3.1?株高的測定?使用長卷尺測量馬鈴薯植株底部至冠層高度，每個(gè)處理測量6次，取平均值。

1.3.2?抗氧化物質(zhì)、脅迫性物質(zhì)含量測定?測定指標(biāo)包括抗壞血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、類黃酮、脯氨酸（Pro）、過氧化氫（H2O2）含量。上述指標(biāo)均使用蘇州格銳思生物技術(shù)有限公司的試劑盒，利用紫外光度法進(jìn)行測定。

1.3.3?內(nèi)源褪黑素含量的測定?將不同處理的馬鈴薯挑選倒三葉進(jìn)行采樣，每個(gè)處理3次重復(fù)，用滅菌后的剪刀進(jìn)行采摘。采摘后的葉片迅速裝入貼好標(biāo)簽的無菌離心管放入液氮中，而后放在-80 ℃冰箱中儲(chǔ)存。送樣時(shí)將樣品放在充滿干冰的泡沫盒中送往蘇州格瑞斯生物科技有限公司進(jìn)行檢測。

1.4?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)中所得數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，用單因素方差分析法（one-way ANOVA）分析不同處理間的顯著差異（α=0.05）。用Excel 2016軟件作圖。

2?結(jié)果與分析

2.1?外源褪黑素對(duì)UV-B輻射下馬鈴薯生長發(fā)育的影響

由圖1可知，在CK和B1條件下施加褪黑素對(duì)馬鈴薯表型的影響主要體現(xiàn)在株高上，B2和B3條件下未施加褪黑素的馬鈴薯植株其莖發(fā)生了一定程度上的彎曲，這可能是為了減少UV-B輻射而采取的適應(yīng)性行為，B3條件下所有的馬鈴薯植株葉片相較于其他3個(gè)處理都出現(xiàn)了一定程度的卷縮，且葉片較小。

由圖2可知，UV-B輻射增強(qiáng)后，馬鈴薯植株高度整體先升高后降低，進(jìn)行褪黑素處理后又進(jìn)一步提高，提高幅度最大為7.65%，即B3條件下，施加 100 μmol/L 的褪黑素處理；在B1條件下，當(dāng)施加 25 μmol/L 褪黑素時(shí)，馬鈴薯株高最高，在同等條件下較不施加褪黑素處理增加5.97%；B2條件

下，施加50 μmol/L褪黑素處理株高最高，較不施加褪黑素處理相比增加2.05%；而B1條件下，0、25、50、100、150 μmol/L褪黑素濃度處理下的株高均高于其余條件下相同褪黑素處理的馬鈴薯植株，較B3條件下褪黑素濃度0、25、50、150 μmol/L以及B2條件下褪黑素濃度100 μmol/L處理下的株高依次提高18.22%、21.39%、15.87%、14.12%、8.75%。在沒有UV-B輻射的CK條件下，施用褪黑素也可使馬鈴薯的株高提升，施加25 μmol/L褪黑素處理馬鈴薯株高最高，在同等條件下較不施加褪黑素增加10.22%。

2.2?外源褪黑素對(duì)UV-B輻射下馬鈴薯抗氧化物質(zhì)含量的影響

由圖3可知，UV-B輻射可使馬鈴薯植株中抗壞血酸含量先升高后降低，施加褪黑素后可以進(jìn)一步升高抗壞血酸含量，但過高的褪黑素濃度處理也會(huì)起到反作用。在相同UV-B輻射不同褪黑素濃度條件處理下的結(jié)果顯示：在CK、B1和B2條件下，施加25 μmol/L褪黑素處理時(shí)AsA含量最高，CK、B2條件下與不施加褪黑素相比分別增加94.83%、59.62%，B1條件下則約成倍增加；在B3條件下施加50 μmol/L褪黑素處理AsA含量最高，較不施加褪黑素處理增加25.00%。

由圖4可以看出，馬鈴薯在受到UV-B輻射后，其葉片中的還原型谷胱甘肽含量與抗壞血酸含量表現(xiàn)相同，整體呈先上升后下降趨勢，在施加相應(yīng)濃度的褪黑素后可以使其含量進(jìn)一步上升。在同樣的UV-B輻射條件和不同的褪黑素濃度下進(jìn)行分析：在CK條件下，25、50、100 μmol/L褪黑素處理GSH含量最高，三者之間沒有顯著差異；B1和B2條件下，施用褪黑素的最優(yōu)濃度均為 50 μmol/L，在同等條件下較不施加褪黑素處理分別提高30.43%、27.94%；在B3條件下，施用褪黑素的最優(yōu)濃度為100 μmol/L，同等條件下較不施加褪黑素處理增加29.51%。在相同褪黑素濃度但 UV-B 輻射不同的情況下進(jìn)行分析則發(fā)現(xiàn)：不施加褪黑素、施加25、50 μmol/L褪黑素處理，均是B1條件下的GSH含量最高；在施加100、200 μmol/L褪黑素時(shí)，均為B3條件下的GSH含量最高；在施加150 μmol/L褪黑素時(shí)，B2條件下的GSH含量最高；綜合2種處理?xiàng)l件，在B1條件下，施加50 μmol/L褪黑素時(shí)，馬鈴薯葉片中的GSH含量最高。

由圖5可知，隨著UV-B輻射強(qiáng)度的增加，類黃酮含量呈上升趨勢。在B3條件下，類黃酮含量最高，與在CK條件各褪黑素處理相比分別增加61.41%、63.44%、64.86%、64.86%、65.78%、65.78%，不同濃度褪黑素處理對(duì)其影響差異不明顯。

由圖6可知，UV-B輻射會(huì)使馬鈴薯中脯氨酸含量整體先升高后降低，施加褪黑素后能使其含量進(jìn)一步升高，但過高的褪黑素濃度也會(huì)使脯氨酸含量降低。在CK條件下，不施加褪黑素時(shí)Pro含量最大；在B1條件下，施加褪黑素的最優(yōu)濃度為 25 μmol/L，同等條件下較不施加褪黑素處理提高13.81%；在B2條件下，施用褪黑素的最優(yōu)濃度為50 μmol/L，同等條件下較不施加褪黑素處理提高11.07%；在B3條件下，施用褪黑素的最優(yōu)濃度為100 μmol/L，同等條件下較不施加褪黑素處理提高13.93%。在相同褪黑素濃度不同UV-B輻射處理下的結(jié)果顯示，B1輻射條件無論哪個(gè)褪黑素濃度馬鈴薯葉片中Pro含量均最高，較CK處理分別增加3.41%、19.44%、26.36%、23.88%、25.00%、16.23%。

2.3?外源褪黑素對(duì)UV-B輻射下馬鈴薯脅迫性物質(zhì)含量的影響

由圖7可知，UV-B輻射會(huì)使馬鈴薯植株的過氧化氫含量升高，而應(yīng)用褪黑素后可以降低其含量，但過高的褪黑素濃度也會(huì)增加過氧化氫的含量。在同樣的UV-B輻射但褪黑素濃度不相同的條件下結(jié)果顯示：在B1和B2條件下，施用褪黑素的最優(yōu)濃度為50 μmol/L，同等條件下較不施加褪黑素處理分別降低14.15%、18.06%；在B3條件下，施用褪黑素的最優(yōu)濃度為100 μmol/L，同等條件下較不施加褪黑素處理降低14.65%。而在相同褪黑素含量不同UV-B輻射條件下，5個(gè)褪黑素濃度下（0、25、50、100、200 μmol/L）都是CK條件下的馬鈴薯葉片中的H2O2含量低于其他UV-B輻射條件下的H2O2含量。

2.4?外源施加褪黑素對(duì)UV-B輻射下內(nèi)源褪黑素含量的影響

由圖8可知，隨著UV-B輻射的增強(qiáng)會(huì)使馬鈴薯葉片中內(nèi)源褪黑素濃度先升高后下降，而在 UV-B 輻射下施加外源褪黑素，則會(huì)在一定范圍內(nèi)

使內(nèi)源褪黑素含量升高，超過此范圍后過高的外源褪黑素濃度會(huì)對(duì)其起到抑制作用。在相同的 UV-B 輻射不同褪黑素濃度處理下進(jìn)行分析：在CK、B1、B2條件下，施加50 μmol/L外源褪黑素時(shí)內(nèi)源褪黑素含量最高，同等條件下較不施加褪黑素分別提高38.79%、41.73%、51.82%；在B3條件下施加100 μmol/L外源褪黑素濃度時(shí)內(nèi)源褪黑素含量最大，在同等條件下與不施加褪黑素相比提高40.19%。在相同褪黑素濃度和不同UV-B輻射處理?xiàng)l件下進(jìn)行分析：不施加外源褪黑素時(shí)，B1條件下馬鈴薯葉片中的內(nèi)源褪黑素含量要大于其他 UV-B 輻射條件下的含量；在施加25、50、100、150 μmol/L 外源褪黑素的情況下，均是B1條件下的內(nèi)源褪黑素含量最高，與CK條件下各對(duì)應(yīng)褪黑素濃度相比分別提高43.90%、11.80%、16.23%、7.35%；在施加200 μmol/L外源褪黑素的情況下，B2條件下的內(nèi)源褪黑素含量最大，較CK條件增加5.22%。綜合2種處理?xiàng)l件，在B1條件下，施加 50 μmol/L 褪黑素濃度時(shí)，馬鈴薯葉片中的內(nèi)源褪黑素含量最高。

3?討論

3.1?外源褪黑素對(duì)UV-B輻射下馬鈴薯生長發(fā)育的影響

植物會(huì)調(diào)節(jié)自身的適應(yīng)性保護(hù)機(jī)制去應(yīng)對(duì)各種脅迫。植物在表型上應(yīng)對(duì)增強(qiáng)UV-B輻射的保護(hù)機(jī)制體現(xiàn)在縮短節(jié)間、降低株高、卷曲葉片、減小葉面積等，研究表明，長時(shí)間強(qiáng)烈的UV-B輻射會(huì)抑制植物的株高［22-23］。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在不施用外源褪黑素的情況下，和正常光照組相比，B2、B3處理組的UV-B輻射會(huì)使馬鈴薯植株高度顯著下降，無論有無UV-B輻射在對(duì)馬鈴薯施加不同濃度的褪黑素后，植株高度均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。這就意味著，在UV-B輻射的情況下施加適量褪黑素可以增加植株的高度，但是高濃度的褪黑素也會(huì)使馬鈴薯株高下降，本試驗(yàn)中在2.5 kJ/（m2·d）的UV-B輻射下施加25 μmol/L褪黑素時(shí)馬鈴薯植株最高。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在5.0、7.5 kJ/（m2·d）的 UV-B 輻射下馬鈴薯植株的葉片發(fā)生了一定程度的卷縮，且葉片較小，莖也發(fā)生了一定程度的彎曲，這可能是馬鈴薯植株為減少UV-B輻射所產(chǎn)生的形態(tài)上的變化。

3.2?外源褪黑素對(duì)UV-B輻射下馬鈴薯抗氧化物質(zhì)、脅迫物質(zhì)和內(nèi)源褪黑素含量的影響

UV-B輻射不但能使植物的表型產(chǎn)生變化，而且還會(huì)使植株自身形成過多的自由基，這些自由基會(huì)攻擊植株的DNA、核酸、蛋白質(zhì)等，從而造成植株光合速率降低，損傷細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)［24］，使作物品質(zhì)和產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致作物的死亡。針對(duì)UV-B輻射，植株主要采取防護(hù)和修復(fù)2個(gè)方法實(shí)施自我保護(hù)，防護(hù)主要是指植物的表皮細(xì)胞、表皮毛、蠟質(zhì)體等對(duì)UV-B輻射進(jìn)行阻擋、吸附和反射［25］，修復(fù)主要指通過酶和非酶系統(tǒng)清除自由基。

非酶反應(yīng)的防護(hù)系統(tǒng)大多為較低分子量的抗氧化物，如抗壞血酸、谷胱甘肽、類黃酮等?？箟难峥梢灾苯优c羥基自由基、超氧化物和單價(jià)氧反應(yīng)，可以保護(hù)質(zhì)膜免于氧化損傷，并觸發(fā)分子響應(yīng)機(jī)制，有研究表明，當(dāng)進(jìn)行UV-B輻射時(shí)植物的抗壞血酸含量會(huì)增加［16］。谷胱甘肽是含硫化合物，其在植物防御氧化傷害中起著一定的作用。同時(shí)，植物在受到UV-B輻射誘導(dǎo)時(shí)，由于在類黃酮化合物結(jié)構(gòu)的3位點(diǎn)處有一個(gè)羥基基團(tuán)能夠和金屬螯合，可以有效控制活性氧自由基產(chǎn)生累積，此時(shí)類黃酮的合成基因會(huì)在葉綠素、細(xì)胞壁、腺體等部位積累，從而使植物有效地吸收并且清除自由基［26］；雖然類黃酮能夠清除自由基，但不同植物、不同品種和UV-B不同輻射強(qiáng)度均會(huì)使類黃酮的清除能力有所不同，同時(shí)清除能力不以相同速率和比例增加［27］。脯氨酸也是植物機(jī)體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它除了能通過提高細(xì)胞的滲透勢來維持細(xì)胞的水分平衡外，還具有維持生物膜、穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、碳和氮儲(chǔ)存以及平衡脅迫下植物氧化與還原狀態(tài)的功能［28］，從而改善植株對(duì)逆境的抵抗能力。前人的研究已經(jīng)證實(shí)，對(duì)植物葉片施用脯氨酸會(huì)減少葉片中MDA和H2O2的含量，從而提高抗氧化酶活力，增加植物葉片中光合色素含量和葉片相對(duì)含水量，從而提高植物的抗逆性［29］。

在本試驗(yàn)中抗壞血酸、谷胱甘肽和類黃酮在一定范圍內(nèi)隨著UV-B輻射的增強(qiáng)其含量都有所升高，說明增強(qiáng)UV-B輻射會(huì)激起馬鈴薯植株合成抗氧化物質(zhì)進(jìn)行自我保護(hù)，在施加外源褪黑素后，抗壞血酸和谷胱甘肽的含量進(jìn)一步增加，說明褪黑素有利于提高馬鈴薯植株的抗氧化能力，而類黃酮在施加外源褪黑素后變化不顯著，表明類黃酮主要受UV-B輻射的影響。當(dāng)在CK、B1、B2條件下褪黑素濃度超過25 μmol/L，B3條件下褪黑素濃度超過50 μmol/L時(shí)抗壞血酸含量開始下降；在B1、B2條件下褪黑素濃度超過50 μmol/L，CK、B3條件下褪黑素濃度超過100 μmol/L時(shí)谷胱甘肽含量開始降低。脯氨酸在無UV-B輻射條件下施加褪黑素后其含量降低，在UV-B輻射下施加褪黑素后脯氨酸含量先上升后下降，在B1條件下超過25 μmol/L、B2條件下褪黑素濃度超過50 μmol/L、在B3條件下褪黑素濃度大于100 μmol/L時(shí)脯氨酸含量降低。表明在UV-B輻射條件下褪黑素可以通過提高抗氧化物質(zhì)的含量來提高馬鈴薯植株的抗性，但高濃度的褪黑素也會(huì)對(duì)馬鈴薯植株帶來脅迫。

過氧化氫是植株在正常生理代謝中形成的主要副產(chǎn)物，它參與植株的一般生長發(fā)育過程，是植株脅迫應(yīng)答中的關(guān)鍵信號(hào)分子，高濃度的過氧化氫會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生損傷［30］。在本試驗(yàn)中，過氧化氫含量在CK條件下施加褪黑素后升高了，這可能說明褪黑素對(duì)沒有UV-B輻射的植物有一定的脅迫作用；在UV-B輻射下施用褪黑素，過氧化氫含量先降低后升高，在B2條件下施加50 μmol/L褪黑素濃度時(shí)馬鈴薯葉片中的過氧化氫含量最低。上述結(jié)果表明，在UV-B輻射下施加適量濃度的外源褪黑素可以減輕馬鈴薯幼苗細(xì)胞膜系統(tǒng)所受到的破壞。

褪黑素是植物體內(nèi)很強(qiáng)大的抗氧化劑，其抗氧化功能明顯優(yōu)于抗壞血酸、生育酚、谷胱甘肽等抗氧化劑，它不但有助于消除羰基自由基、羥基自由基等活性氧自由基，而且有助于激活植物抗氧化酶的活性及其生物合成能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)植物細(xì)胞抗氧化的目的，以減少環(huán)境脅迫及生物脅迫對(duì)高等植物所造成的損傷，從而提高植物的抗逆性［31-32］。研究表明，外源褪黑素可在一定程度上增加馬鈴薯植株內(nèi)源褪黑素的含量，產(chǎn)生這一變化的原因可能是馬鈴薯幼苗吸收了外源褪黑素，也有可能是外源褪黑素刺激了內(nèi)源褪黑素的合成。

4?結(jié)論

4.1?外源褪黑素對(duì)UV-B輻射下馬鈴薯生長發(fā)育的影響

褪黑素可以減輕UV-B輻射對(duì)馬鈴薯的傷害，但其濃度過高時(shí)也會(huì)造成損傷，因此施加褪黑素應(yīng)該適量。適量施加褪黑素有利于提高植株的高度，本試驗(yàn)中在2.5 kJ/（m2·d）的UV-B輻射下施加25 μmol/L褪黑素濃度時(shí)馬鈴薯植株最高，試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)馬鈴薯植株自身會(huì)通過彎曲莖稈等形態(tài)上的變化來減少UV-B輻射對(duì)其自身的傷害。

4.2?外源褪黑素對(duì)UV-B輻射下馬鈴薯抗氧化物質(zhì)、脅迫物質(zhì)和內(nèi)源褪黑素含量的影響

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在UV-B輻射的脅迫下馬鈴薯過氧化氫含量升高，通過施加外源褪黑素后能使其含量降低，這表明褪黑素在保護(hù)細(xì)胞膜免受損傷方面發(fā)揮作用；抗壞血酸、谷胱甘肽、類黃酮等抗氧化物質(zhì)含量的升高說明施加外源褪黑素有利于馬鈴薯合成抗氧化物質(zhì)進(jìn)行自我保護(hù)；本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)施加外源褪黑素也會(huì)使內(nèi)源褪黑素含量在一定程度上升高。

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