徐佳宁，郑洪蕊，王希波，郭守鹏，王文军

(1.济南市农业科学研究院 济南 250316； 2.山东省伟丽种苗科学研究院 济南 250212）

西瓜甜瓜是世界农业中重要的水果作物，中国作为世界上重要的西瓜甜瓜生产国和消费国之一，西瓜甜瓜产业的发展对我国农业发展和实现农民增收发挥了重要作用[1]。温度是影响植物生长的主要因子之一，近年来，随着温室效应加剧，全球气温上升，西瓜甜瓜生产已面临着高温胁迫的严峻挑战。有研究发现，西瓜幼苗的株高、茎粗以及叶面积在高温胁迫后与对照相比均出现不同程度下降，表明高温对西瓜幼苗生长起到抑制作用，幼苗耐热性越强，受到的抑制作用越小[2]。刘成静等[3]研究了不同砧木嫁接西瓜苗的耐热性和保护酶变化趋势，结果表明，经高温胁迫后，嫁接苗比自根苗的耐热性更好，并且嫁接苗保护酶活性均高于自根苗，说明嫁接有助于提高西瓜幼苗的耐热性。赵琼颖[4]发现，在高温胁迫条件下，嫁接苗比自根苗更能保持较高的抗氧化活性，同时光能捕获效率、净光合作用速率、蒸腾速率也比自根苗大，说明嫁接对高温胁迫下西瓜叶绿素和抗氧化酶系统能够起到一定的保护和缓解作用。

随着温室效应的加剧，选取耐热西瓜甜瓜砧木品种意义越来越重要。因此，笔者选取7个西瓜甜瓜砧木品种为试验材料，探讨高温条件下砧木材料叶片中丙二醛含量以及抗氧化酶活性的变化，为进一步筛选优良嫁接砧木及探究西瓜甜瓜砧木的高温胁迫响应机制提供一定的理论基础和依据。

1 材料与方法

1.1 材料

材料详见表1。试验于2017年1月在济南市农业科学研究院进行。将幼苗栽培于营养钵中，基质为通用育苗基质，置于人工气候箱中培育。每个品种种植30株，温度25℃，每天光照12 h，光照强度22 000 lx。将4周龄的长势良好的砧木幼苗置于40℃的人工气候箱中进行高温胁迫处理。每个品种随机分为5组，每组6株，每组的处理时间分别为 0、2、4、6、12 h，3 次重复。取样均为生长一致的幼苗顶端相同节位幼嫩叶片。

表1 试验材料编号

1.2 测定项目及方法

试验测定项目（均以鲜质量表示）为丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性等5项。其中MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法测定，SOD活性采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定，POD活性采用愈伤木酚比色法测定，CAT活性和APX活性采取紫外吸收法测定[5-6]。

1.3 数据处理

试验数据采用DPS 6.0软件进行统计分析，采用Tukey法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 高温胁迫对砧木叶片中MDA含量的影响

高温处理后，7个参试砧木品种叶片中的MDA含量均出现了不同程度的上升（图1）。其中，‘甬砧1号’‘恒力1号’‘伟砧’‘苏梦砧木二号F1’和‘青研砧木一号’5个参试品种的MDA含量峰值出现在高温处理2 h时，之后迅速回落至初始水平，说明这5个品种对高温胁迫的适应能力优于另外2个参试品种。

图1 高温胁迫对砧木叶片中MDA含量的影响

2.2 高温胁迫对砧木叶片中SOD活性的影响

由图2可知，高温处理后7个参试砧木品种叶片细胞中SOD活性均显著上升，但随着处理时间的增加，SOD活性的变化趋势和峰值出现的时间均不完全相同。‘伟砧’和‘全能铁甲’叶片细胞中SOD活性都呈先上升后下降的趋势，而‘伟砧’的峰值出现在高温处理6 h时，而‘全能铁甲’的峰值出现在高温处理2 h。

2.3 高温胁迫对砧木叶片中POD活性的影响

由图3可知，高温处理后7个参试品种叶片细胞中POD活性均出现了显著的变化，其中，‘甬砧1号’‘恒力1号’‘伟砧’和‘全能铁甲’叶片中POD活性呈现先上升后下降然后再上升的趋势，但峰值出现的时间不同，‘甬砧1号’和‘伟砧’的POD活性峰值出现在12 h，而‘恒力1号’和‘全能铁甲’的峰值分别出现在处理4 h和2 h。

2.4 高温胁迫对砧木叶片中CAT活性的影响

与对照相比，高温处理后7个参试品种叶片细胞中CAT活性都显著上升（图4）。其中，‘甬砧1号’‘恒力1号’‘甬砧2号’和‘青研砧木一号’叶片细胞中CAT活性均呈现先上升后下降的趋势，但峰值出现的时间不同；‘甬砧1号’和‘恒力1号’的CAT活性峰值出现在高温处理4 h，而‘甬砧2号’和‘青研砧木一号’的峰值出现在高温处理2 h。

图2 高温胁迫对砧木叶片中SOD活性的影响

图3 高温胁迫对砧木叶片中POD活性的影响

图4 高温胁迫对砧木叶片中CAT活性的影响

2.5 高温胁迫对砧木叶片中APX活性的影响

植物处于逆境条件下，会通过增强APX活性来清除活性氧以适应逆境。从图5可以看出，高温处理后7个参试品种叶片中APX活性都出现显著上升并都呈现先上升后下降的趋势。其中2个葫芦砧木品种‘甬砧1号’和‘恒力1号’的峰值出现在高温处理4 h，而另外5个南瓜砧木品种的峰值都出现在高温处理6 h。

3 讨论

MDA是膜脂过氧化最重要的产物之一，其含量与细胞膜脂过氧化程度呈正相关[7]。SOD是生物体内重要的抗氧化酶，具有特殊的生理活性，它能够催化超氧化物通过歧化反应转化为氧气和过氧化氢，是生物体内清除自由基的重要酶[8-9]。POD是植物体内负责清除H2O2的主要酶之一，它能够催化H2O2氧化为H2O，除此之外，它还能使脂质的过氧化物转变为正常的脂肪酸，可终止进一步的生物自由基链式反应，从而阻止脂质过氧化产物的积累而引起的细胞中毒[10-11]。CAT是一种以铁卟啉为辅基的酶类清除剂，能促进H2O2迅速分解为分子氧和水，广泛存在于植物细胞中[12]。APX是植物活性氧代谢中重要的抗氧化酶之一，尤其是叶绿体中清除H2O2的关键酶，又是维生素C代谢的主要酶[12]。正常条件下植物体内活性氧的产生和清除处于动态平衡中，以维持植物正常的生长。高温胁迫条件下，植物体内的平衡遭到破坏，活性氧的产生与清除的失衡会引起膜蛋白和膜内脂的变化，对植物造成伤害[13]。本试验结果表明，高温胁迫处理对不同砧木品种叶片中的MDA含量以及抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）活性均有不同程度的影响。‘甬砧1号’‘恒力 1 号’‘伟砧’‘苏梦砧木二号 F1’和‘青研砧木一号’等5个参试品种的MDA含量峰值出现在高温处理2 h，之后迅速回落至初始水平，说明这5个品种对高温胁迫的适应能力优于‘全能铁甲’和‘甬砧2号’。特别是‘恒力1号’叶片MDA含量一直维持在相对较低的水平，说明此砧木品种对高温胁迫的适应性最强。

‘恒力1号’在高温处理4 h时MDA含量就出现明显回落，叶片中POD、CAT和APX活性达到峰值，说明这3种抗氧化酶在‘恒力1号’适应高温环境的过程中起重要作用。‘甬砧1号’‘伟砧’‘苏梦砧木二号F1’和‘青研砧木一号’在适应高温环境过程中起主要作用的抗氧化酶类各不相同。其中，‘甬砧1号’和‘伟砧’在适应高温环境过程中起主要作用的是SOD，而‘青研砧木一号’和‘苏梦砧木二号F1’在适应高温环境过程中起主要作用的是CAT。这说明不同砧木品种在适应高温条件的过程中抗氧化酶系统参与应答的机制不同。

图5 高温胁迫对砧木叶片中APX活性的影响

4 结论

通过测定7个西瓜甜瓜砧木品种幼苗在高温胁迫下叶片中MDA含量和抗氧化酶活性的变化，分析得到5个相对抗高温砧木品种‘甬砧1号’‘恒力1号’‘伟砧’‘苏梦砧木二号F1’和‘青研砧木一号’。其中，‘恒力1号’对高温胁迫的适应性最强。此外，还发现不同品种的抗氧化酶系统对高温胁迫的应答机制存在差异，其他还有待于进一步研究。

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