弱光条件下亚适温对黄瓜幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

2014-09-22杨全勇王秀峰张蒙等

山东农业科学 2014年7期

杨全勇　王秀峰　张蒙等

摘要：以8个黄瓜品种为试材，研究了弱光条件下亚适温对黄瓜幼苗生长及抗氧化酶活性的影响。结果表明，弱光条件下经过14 d亚适温处理后，‘津优5号、‘津优1号、‘沃优2号和‘津优35号长势较好；与适温对照相比，这4个品种电解质渗漏率增加较小，叶绿素（a+b）含量降低较小，可溶性蛋白质含量和抗氧化酶活性增加较大。表明在弱光条件下这4个品种对亚适温的适应能力优于其它参试品种，适宜在我国北方冬季日光温室栽培。

关键词：黄瓜；弱光；亚适温；抗氧化酶活性

中图分类号：S642.201文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）07-0042-05

AbstractThe effects of low light and suboptimal temperature on growth and antioxidant enzyme activities of cucumber seedlings were studied with eight cucumber varieties as experiment materials. The results showed that Jinyou 5， Jinyou 1， Woyou 2 and Jinyou 35 grew better after treated for 14 days under low light and suboptimal temperature； compared with optimal temperature， the increase of electrolyte leakage of the four varieties was smaller， while those of soluble protein content and antioxidant enzyme activities were larger， and the content of chlorophyll（a+b） decreased a little. All these indicated that the adaptability of the four varieties to suboptimal temperature under low light condition was superior to the others， so they were suitable for cultivation in solar greenhouse in winter of northern China.

Key wordsCucumber； Low light； Suboptimal temperature； Antioxidant enzyme activity

我国北方大部分地区设施栽培是以非加温的日光温室和塑料大棚为主，低温冷害发生频繁，弱光亚适温逆境也较为常见[1，2]。黄瓜属于喜温喜光植物，冬春季节的弱光亚适温严重影响黄瓜的产量和品质[3～5]。荷兰、英国等设施园艺发达国家常采用加温和补光等措施来调控设施内部环境，使设施内的最低温度控制在15℃以上。而我国由于经济和成本等原因，尚不能在大面积生产中进行人工补光或加温，这使得弱光亚适温逆境的研究更为重要[5～10]。黄瓜耐弱光亚适温能力是由黄瓜自身长期适应环境而形成的、并且受遗传因素控制的一种生理特性。在弱光亚适温的逆境条件下，黄瓜通过形态变化、生理生化反应和代谢功能等的改变，来提高自身对逆境胁迫的适应能力。不同的黄瓜品种对弱光亚适温逆境的适应能力存在差异[5]。为此，本试验通过人工模拟弱光亚适温环境，研究了不同黄瓜品种在弱光亚适温逆境条件下幼苗生长及抗氧化酶活性的变化，探究不同黄瓜品种对弱光亚适温胁迫环境适应性差异的生理基础，旨在筛选适宜北方冬季日光温室栽培的黄瓜品种，并为黄瓜保护地栽培提供一定的指导。

1材料与方法

试验处理：每个黄瓜品种挑选100粒饱满的种子进行温汤浸种，催芽，播种。栽培基质选取草炭与蛭石2∶1混合配制，将混好的基质填入直径8 cm育苗钵中，浇透水，每品种设30个育苗钵，摆放于山东农业大学玻璃温室育苗床上。播种后，进行常规管理，根据天气情况和基质的缺水情况进行浇水，子叶展开后每两天浇1次营养液（营养液为山崎配方）。当幼苗长至三叶一心时，挑选长势相对一致的幼苗转移至宁波产GXZ型光照培养箱内，在常温弱光下适应3 d后进行亚适温处理。处理前为0 d，亚适温处理14 d为T 14 d，适温对照14 d为CK 14 d。通过查阅文献亚适温处理的温度为18℃/12℃（昼/夜），适温对照为25℃/18℃（昼/夜）。光量子通量密度（PFD）为100 μmol/（m2·s），日照时数12 h，相对湿度80%左右。处理14 d后测定各项指标，重复3次，取平均值。采用Excel 2003软件处理数据和绘图，采用Duncans新复极差法进行差异显著性检验。

1.2测定项目及方法

弱光条件下经过14 d亚适温处理黄瓜不同品种幼苗的Chl a、Chl b和Chl（a+b）含量较适温对照均有不同程度的降低，原因可能是亚适温影响叶绿素合成，加快叶绿素的降解，或者是亚适温影响黄瓜幼苗根系对镁和铁的吸收，进而对叶绿素含量产生影响，原因有待于进一步探究。陈青君等[5]研究表明，在低温弱光胁迫下，黄瓜幼苗的Chl（a+b）含量降低，这与低温胁迫下叶绿素生物合成酶的活性降低和光照的强弱程度有关。除‘WY2 以外其它黄瓜品种幼苗叶绿素a/b均有不同程度的降低，说明弱光亚适温胁迫下黄瓜幼苗通过增加叶绿素b的相对含量，进而增加天线色素在捕光色素复合体中所占的比例，从而更有效捕获有限的光能[18～20]。

抗寒型的黄瓜品种在低温胁迫下其蛋白质合成系统运行正常，而对低温胁迫较为敏感的黄瓜品种，许多蛋白质合成系统会受到明显的抑制，主要表现为蛋白质的亚基种类减少含量降低。李本湘等提出了一种与抗寒性相关的蛋白质合成模式：低温胁迫下，可溶性糖增加，细胞液浓度升高，从而导致ABA积累，特殊的蛋白质合成，植物产生较为显著的抗寒力。在植物经受冷驯化的过程中，组织中可溶性蛋白质含量的增加是植物产生抗寒性的重要过程。经过14 d弱光亚适温胁迫处理后发现‘JY1、 ‘WY2、‘JY5和‘JY3可溶性蛋白增加较为明显。

正常情况下，植物体内活性氧产生和清除处于相对平衡的状态，不会对细胞产生损害，当植物受到逆境胁迫时，这种平衡体系就会遭到破坏，活性氧清除系统特别是抗氧化酶类就会表现出应激反应。清除体内多余的活性氧以缓解胁迫对植物膜系统造成的伤害。周艳红等[21]研究表明，低温弱光处理后，黄瓜幼苗SOD、POD活性均有显著提高，表明植株为避免遭受胁迫伤害而做出的适应性反应。说明植株在逆境胁迫下，体内生成了相应的氧自由基，并且过多的氧自由基可能已超过SOD和POD等抗氧化系的清除能力，所以部分未能清除的活性氧引起膜脂过氧化（MDA含量的增加），从而导致膜系统的损伤，电解质渗漏率升高。郁继华等[22]研究表明，耐低温弱光胁迫能力强的辣椒品种在低温弱光下能维持较高水平的SOD、POD和CAT活性，较好地防止膜脂过氧化作用，使膜系统受到的伤害较少。在本试验中，经过14 d弱光亚适温逆境胁迫后，不同黄瓜品种的SOD、POD、CAT、APX活性都有不同程度的提高，与适温对照相比，‘JY5、‘JY35、‘JY1和‘WY2的抗氧化酶活性增加较大。‘XT和‘JY4增加较小。

通过对比不同黄瓜品种幼苗的电解质渗漏率和抗氧化酶活性可以发现，‘JY5、 ‘JY1、‘JY35和‘WY2耐弱光亚适温能力较强，亚适温对其造成的逆境伤害较小，膜系统受到的伤害较少，故‘JY5、‘JY1、‘JY35和‘WY2黄瓜幼苗的长势优于其它品种。通过对比不同黄瓜品种幼苗叶面积大小和叶绿素含量可以发现，‘JY5、‘JY1、‘WY2和‘JY35叶面积增长较大且Chl（a+b）含量降低较小，且其干物质积累量增加较为明显。

综上所述，黄瓜品种之间对弱光亚适温的耐性存在明显差异。津优5号（JY5）、津优35号（JY35）、津优1号（JY1）和沃优2号（WY2）耐弱光亚适温能力较强，适宜在我国北方冬季日光温室栽培。

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