刘彤彤++蒋欣梅++于锡宏+邓冠聪 +韩明宇

摘要：以黄瓜品种津优1号为供试材料，采用间歇降温处理（设定平均下降1 ℃/h）的方式模拟自然界温度逐渐下降的过程，研究其对黄瓜幼苗耐冷性的影响。结果表明：与常温对照CK相比，黄瓜幼苗经低温胁迫后丙二醛含量、脯氨酸含量、超氧阴离子产生速率均提高，且随低温胁迫处理天数的增加而上升，均在处理8 d达到最大值。从低温胁迫2 d开始，和直接降温对照CK1相比，间歇降温处理F1的黄瓜幼苗冷害指数、丙二醛含量、脯氨酸含量、超氧阴离子产生速率均不同程度低于对照，说明通过间歇降温处理可以在一定程度上缓解低温对黄瓜幼苗的胁迫作用，增强其在逆境下抵御低温的能力。

关键词：间歇降温；黄瓜；丙二醛；脯氨酸；超氧阴离子

中图分类号： S642.201文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）12-0195-03

收稿日期：2015-10-16

基金项目：国家大宗蔬菜产业技术体系专项（编号：CARS-25-C-08）。

作者简介：刘彤彤（1990—），女，内蒙古兴安盟人，硕士研究生，主要从事蔬菜栽培与生理研究。E-mail：1043814718@qq.com。

通信作者：蒋欣梅，副研究员，硕士生导师，主要从事蔬菜栽培生理及设施园艺的研究，E-mail：jxm0917@163.com。于锡宏，教授，博士生导师，主要从事蔬菜栽培生理及设施园艺的研究，E-mail：yxh100@sohu.com。

黄瓜（Cucumis sativus L.）以其独特的风味和清新的口感深受广大农户和消费者的青睐，是百姓餐桌上不可或缺的喜温果菜之一。黄瓜对低温十分敏感，当遭遇突降的低温后，轻者表现叶片卷曲皱缩但未死亡，重者表现部分叶片枯萎，严重时植株呈水浸状，最后整个植株死亡。黄瓜这种冷敏感的习性导致其遭受冷害的现象在我国高寒地区进行冬季或早春生产时常有发生，不仅严重影响黄瓜的品质同时在产量上也给种植者造成了巨大的损失。针对这一特性，前人从冷害机理、遗传研究等多个领域探讨低温对黄瓜生长的影响，并采取了一些行之有效的措施，达到了减轻黄瓜冷害的目的[1-3]。冷害对植物的伤害能直观地反映在植物的叶片、果实等器官上，常用冷害指数来判断黄瓜的耐冷特性[4]，冷害指数与低温耐受力成负相关，可作为评价不同材料苗期低温耐受性的重要指标[5]。植株受冷害后其体内的生理指标也发生改变，其中植物体内丙二醛（MDA）含量、脯氨酸含量以及超氧阴离子的含量可作为衡量植物抗冷性的重要指标。作为膜脂过氧化代谢产物的MDA，在植物遭遇冷害的过程中会迅速积累，其积累量的增多会导致细胞受到毒害；在MDA积累的同时细胞内的另一代谢产物活性氧的含量也会随着胁迫时间的延长而上升，当其含量过多时首先会损伤细胞膜系统，严重时甚至导致细胞的死亡[6]。汤章城认为，植物在低温条件下会积累大量脯氨酸，因其溶解度较高，可作为细胞内重要的渗透调节物质，因此，植物体内脯氨酸含量的增高是对冷害的适应性反应[7]。前人对冷害的研究多集中于将植株直接置于一个恒定的低温环境中，而忽视了实际生产中温度的降低是个逐渐下降的过程，并不是直接就下降到胁迫温度。于锡宏等对渐降低温胁迫过程中保护酶活性的变化规律研究发现，在渐降低温胁迫后，植物体内的一些保护酶（如SOD、POD和CAT）的活性会迅速增强，有利于自由基的清除，从而可以减轻黄瓜幼苗所受到的伤害[8]。

在前人的研究中，有关间歇降温处理（即渐降低温处理）对黄瓜耐冷性方面的研究较少。为此，本试验通过间歇降温的方法模拟自然界温度逐渐下降的过程，研究间歇降温过程中黄瓜幼苗体内丙二醛含量、脯氨酸含量、超氧阴离子含量的变化规律，探讨间歇降温处理对黄瓜幼苗抗冷性的影响，旨在为今后研究黄瓜冷害的缓解机制提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

本试验于2013—2014年在东北农业大学园艺设施中心及蔬菜设施工程与环境调控实验室进行了2年重复试验。选用黄瓜品种津优1号（天津科润黄瓜研究所研制）为试材。

1.2试验方法

将催芽的黄瓜种子进行播种育苗，待子叶展平时分苗于8 cm×8 cm营养钵中，置于日光温室内，昼温/夜温=（25±1） ℃/（17±1） ℃，常规方法管理。幼苗长至3叶1心时，将幼苗放置于LRH250-G型光照培养箱中进行以下3组试验：第1组幼苗模拟自然界间歇降温的过程进行处理（F1），即将初始温度设置為（25±1） ℃开始进行间歇降温，设定平均下降1 ℃/h的速度降至（10±1） ℃，之后按照昼温/夜温=（10±1） ℃/（5±1） ℃的温度条件进行低温胁迫处理；第2组幼苗为直接降温对照（CK1）试验，即从初始温度（25±1） ℃ 直接置于已调试好的（10±1） ℃的光照培养箱中，之后同样按照昼温/夜温=（10±1） ℃/（5±1） ℃的温度条件进行低温胁迫处理；第3组幼苗为常温对照（CK）试验，温度设定为昼温/夜温=（25±1） ℃/（17±1） ℃，3组试验于 19：00 同时进行处理，其间每日19：00至翌日07：00为黑暗处理时间，其余时间为光照处理时间，光照时间均为12 h/d，连续处理8 d，光照度为 4 000 lx。每组试验进行3次重复，每次重复70株，其中在低温胁迫2、4、6、8 d 选取相同的30株黄瓜幼苗对冷害指数进行记录，同时在0（田间苗）、2、4、6、8 d 在剩余幼苗中随机取样测定耐冷性相关指标，取样方式为整株混合取叶法。

1.3测定指标

冷害指数参照王丽丽的考察标准[9]，分为5级：0级，叶片正常未受冷害；1级，仅有少数叶片边缘有轻度的皱缩萎蔫；2级，约50%的叶片萎蔫死亡，主茎没有死亡，恢复室温后可以长出新叶；3级，约50%的叶片萎蔫死亡，主茎死亡；4级，植株全部死亡。

冷害指数=（1×S1+2×S2+3×S3+4×S4+5×S5）/（低温处理总植株数×5），式中S为每一级冷害的植株数。

丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸比色法[10]；脯氨酸含量的测定采用茚三酮比色法[11]；超氧阴离子产生速率的测定采用羟氨氧化法[12]。

试验数据处理采用 Office，方差分析采用Duncans multiple-range test。

2结果与分析

2.1间歇降温对黄瓜幼苗冷害指数的影响

图1表明，间歇降温处理对冷害指数有明显影响。间歇降温处理F1和直接降温对照CK1在低温胁迫处理过程中，随着处理时间的延长冷害指数显著增加，处理F1和对照CK1的冷害指数均在8 d时达到最大值，但处理F1的冷害指数在测定的各个时期内均显著低于对照CK1。

[FK（W12][TPLTT1.tif]

2.2间歇降温对黄瓜幼苗丙二醛含量的影响

[JP3]图2表明，间歇降温处理对黄瓜幼苗的丙二醛含量有明显影响。在处理的8 d内，间歇降温处理F1和直接降温对照CK1植株体内丙二醛含量均随着处理时间的延长而上升，常温对照CK在处理过程中基本保持不变。在低温胁迫2、4、6、8 d，直接降温对照CK1的黄瓜幼苗中丙二醛含量均显著高于间歇降温处理F1，但二者在6 d和8 d时都显著高于常温对照CK。

2.3间歇降温对黄瓜幼苗超氧阴离

[JP2]产生速率以及脯氨酸含量均显著低于直接降温对照CK1。在低温胁迫的8 d内，随着处理天数的延长间歇降温处理F1与直接降温对照CK1黄瓜幼苗超氧阴离子产生速率和脯氨酸含量不断增加，且都在8 d时达到最大值，常温对照CK在处理过程中基本保持不变。从低温胁迫2 d开始，间歇降温处理F1均显著低于直接降温对照CK1，二者均显著高于常温对照CK。

3讨论与结论

低温驯化就是通过低温锻炼的手段来提高植物耐寒性的适应过程[13]。李明玉等认为，植物在低温驯化的过程中伴随着许多生理生化代谢反应，如酶活性的提高、渗透调节物质的增加、可溶性蛋白的积累等，生理生化代谢的改变会对细胞产生保护作用[14]。SOD等酶活性的提高有助于细胞膜上活性氧（ROS）的清除，使代谢达到平衡，降低组织电解质渗出率，防止丙二醛的积累损伤细胞膜，同时可溶性糖和脯氨酸等物质大量积累，有利于维持细胞结构，对低温胁迫下的黄瓜幼苗起到保护作用，蛋白质作为亲水性胶体，可防止逆境下细胞膜脱水造成的伤害，增强其在逆境下的耐受能力，提高其抗低温的能力。本试验利用间歇降温的方法模拟自然界逐渐降温的过程，使黄瓜幼苗在冷害到来之前处于一个低温锻炼过程中，在该过程中黄瓜幼苗产生许多生理生化反应，与直接降温相比，丙二醛含量、脯氨酸含量和超氧阴离子产生速率均较低，冷害指数也显著低于直接降温对照，说明间歇降温处理是黄瓜幼苗逐渐进行低温锻炼的过程，通过间歇降温处理的方法，能有效地缓解黄瓜幼苗在低温胁迫下所受到的伤害。

总之，与常温对照CK相比，间歇降温处理F1的黄瓜幼苗经低温胁迫后，丙二醛含量、脯氨酸含量和超氧阴离子产生速率均随处理天数的增加有不同程度的提高，都在8 d时达到最大值。而和直接降温对照CK1相比，间歇降温处理F1从低温胁迫2 d开始，在各测定时间内，这几项指标均显著低于直接降温对照CK1，说明间歇降温处理在一定程度上对黄瓜幼苗受到的低温胁迫起到了缓解作用，增强了其在逆境下抵御低温的能力。

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