低溫對黃瓜幾種內源激素含量的影響

閻世江，劉 潔，張繼寧，司龍亭

(1山西省農業科學院蔬菜研究所，山西太原，030031;2山西省農業科學院科技情報研究所;3沈陽農業大學園藝學院)

黃瓜(Cucumis sativusL.)屬葫蘆科1年生草本蔓生攀緣植物，喜溫，對低溫十分敏感［1］，由于目前常在氣溫較低的冬春季節進行保護地黃瓜栽培，因此低溫對生產帶來巨大危害，成為最主要的限制因素。隨著研究的深入，有關黃瓜耐低溫性的研究已經開展，主要集中在耐低溫鑒定［2］、低溫下有關性狀的遺傳［3，4］、低溫對生理指標的影響［5，6］、品種選育［7，8］等方面，而進一步有關抗寒基因表達的研究少見報道。學者普遍認為，植物激素可能是抗寒基因表達的啟動因素，而應用植物生長調節劑是生產上控制作物抗寒力的可能途徑［9］。筆者利用6份黃瓜高代自交系，給予其低溫處理，調查低溫對脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、腐胺(Put)、亞精胺(Spd)、精胺(Spm)的含量的影響，以期摸索黃瓜耐低溫性的機理，為今后的抗逆育種奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選取9504，9506，9507，9511，9514，9517 等耐低溫性不同的 6 份材料。其中9504，9507 耐低溫性較強;9511，9514耐低溫性居中;9506，9517耐低溫性較弱。

1.2 方法

1.2.1 材料種植與性狀調查 本試驗于2006年3月開始至6月結束。3月將9504等6份材料播種于沈陽農業大學園藝學院育種基地1號溫室，每份材料播40粒，30 d后，待其長至3片真葉，分苗至營養缽(10 cm×10 cm)，每份材料取5株，將苗拿到日本SANYO公司產MLR-350H型人工光照培養箱中進行低溫處理，每天光照處理7.5 h，強度為30μmol(m2·s)－1，約合2 000 lx，白天12℃，晚上8℃，共處理14 d。另取5株作對照，隨機區組設計，3次重復，然后調查耐低溫性及脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、腐胺(Put)、亞精胺(Spd)、精胺(Spm)的含量。耐低溫性分級標準如下:0級，全株受凍死亡或接近死亡;1級，秧苗各葉片普遍受凍，其中3～4葉受凍面積＞50%;2級，秧苗3～5葉受凍，其中2～3葉受凍面積＞50%;3級，秧苗2～4葉受凍，其中1～2葉受凍面積＞50%;4級，秧苗1～2葉受凍，面積約20%～30%;5級，秧苗生長正常，無任何受凍癥狀［10］。測定內源激素的含量采用張憲政等［11］的方法。數據分析采用DPS軟件，Excel統計并制圖。

2 結果與分析

2.1 黃瓜幼苗耐低溫性

供試的6份材料的耐低溫性在材料間差異達極顯著水平(表1)，說明它們的耐低溫性差異很大，即耐低溫性不同，因此可進行進一步的分析。

表1 6份黃瓜幼苗耐低溫性的方差分析

試驗結果表明，材料9504，9507的耐低溫性最高，達4以上;9511，9514的耐低溫性居中，在4左右;9506，9517的耐低溫性最低，在2.1以下(圖1)。

圖1 不同材料的耐低溫性

2.2 低溫對內源激素含量的影響

常溫條件下，6份材料間的差異不顯著，經低溫處理，在材料間的差異均達顯著水平(表2，表3)。

經過低溫處理供試的6份材料ABA的質量摩爾濃度均出現大幅度的增加(圖2)。其中9504，9507增加的幅度較大，分別達2.301，3 456 μmol·g－1;9511，9514 增加的幅度居中，分別達 1.8，1.5 μmol·g－1;而 9506，9507 增加的幅度較低，達 1.166，1.316 μmol·g－1。

表2 低溫對6份材料ABAIAAGA3含量影響的方差分析

表3 低溫對6份材料多胺含量影響的方差分析

所有材料經低溫處理后，IAA含量均出現增加(圖3)。其中9504，9507的含量與增加的幅度均較大，9507的IAA質量摩爾濃度達2.438μmol·g－1;而9506，9517的質量摩爾濃度最低，9506的IAA達1.41 μmol·g－1，9517 的 IAA 達1.1 μmol·g－1;耐低溫性中等的材料 9511，9514 居中。

經比較發現，9504，9507等材料的 GA3質量摩爾濃度增幅較大，分別增至12.616，10.618μmol·g－1(圖4);9506，9517 的增幅很小，分別達 2.282，2.357 μmol·g－1;9511，9514 的增幅居中。變化的趨勢與ABA，IAA類似。

由于Put，Spd，Spm均屬于PA，且作用機理相近，因此將這3類生長調節物質含量綜合說明。在常溫條件下，3類物質的含量基本保持在相同的水平上，經低溫處理，全部出現含量增加(圖5～圖7)。9504，9507等材料中3類物質的質量摩爾濃度較高，9504的分別為256，350，56μmol·g－1;9507的分別為254，340，61 μmol·g－1。9506，9517 等材料中 3 類物質的質量摩爾濃度較低，9506 的分別為 150，300，41 μmol·g－1;9517 的分別為162，300，42 μmol·g－1。9511，9514 等材料中3 類物質的質量摩爾濃度居中，9511 的分別為 210，315，45 μmol·g－1;9514 的分別為 200，320，46 μmol·g－1。

圖2 低溫處理對不同材料ABA含量的影響

圖3 低溫處理對不同材料IAA含量的影響

圖4 低溫處理對不同材料GA3含量的影響

圖5 低溫處理對不同材料Put含量的影響

圖6 低溫處理對不同材料Spd含量的影響

圖7 低溫處理對不同材料Spm含量的影響

2.3 內源激素含量與耐低溫性的相關分析

耐寒指數與處理后的全部激素含量的偏相關均呈正相關，但均未達顯著水平，IAA含量與GA3含量呈顯著負相關(表4)。IAA含量與Put含量、Spm含量的偏相關，GA3含量與3類多胺含量的偏相關為顯著正相關。

在單相關中耐寒指數與與全部激素含量均達顯著正相關，ABA含量與除Spd含量外的其余指標均達顯著正相關，IAA含量與GA3含量達顯著負相關，GA3含量與Put含量、Spd含量與Spm含量達顯著正相關。

其余性狀間的相關未達顯著水平。

表4 內源激素含量與耐低溫性的相關分析

3 討 論

植物激素是植物正常代謝的產物，是在植物體內合成的，并能從產生部位轉移到作用部位，其在很低的濃度下就能調節植物生長發育的有機物質。目前激素與黃瓜低溫耐受性的關系的研究日益受到廣大科研工作者的重視。許多報道指出，植物在低溫下ABA含量增加，且具有較高水平的ABA含量可提高菜豆和棉花抗冷性［12］。歐陽琳等［13］通過比較鹽、冷、熱激等3種不同脅迫超級稻幼苗結果表明，3種處理苗的ABA，GA3，IAA含量均高于未處理苗。上述結論基本與本次試驗的結論相同。孫紅梅等［14］報道，低溫貯藏期間，蘭州百合母鱗莖與新鱗莖的GA3，IAA含量均有升高過程，而ABA含量呈下降趨勢。究其原因，可能是處理的條件與試驗材料的不同引起的。王麗麗等［15］報道，隨著低溫處理時間的延長，GA3和IAA含量的變化趨勢表現為先升高后降低。可見試驗結果與取材的時間密切相關。

結合本次試驗的結果，筆者認為在低溫來臨時，上述幾種激素的含量均會降低，但耐低溫性強的材料，可能開啟了一些基因，使這些激素又開始積累，這些激素除直接對黃瓜耐低溫性起作用外，還調控了其它的代謝，間接對耐低溫性起作用。如ABA提高植物耐低溫性與對細胞微管的生理穩定性的維持有關［16］，特別是消除冷溫引起的次生水分脅迫傷害［12］。IAA可以通過增加細胞壁的可塑性，增強細胞伸展性。GA3含量的高低與從光合器官輸入可溶性糖有密切關系。

多胺是一類具有生物活性的脂肪族含氮堿，對植物生長發育、形態建成及抗逆性有重要調節作用［17］。有學者認為，多胺處理可以降低低溫貯藏冷害的發生，延長保鮮期［18，19］。其中Spm抑制冷害效果好于Put和Spa［20～22］。其原因可能是多胺處理可延緩低溫條件下黃瓜葉綠素的分解、可滴定酸含量的降低和維生素C的降解，使可溶性固形物和果肉硬度保持在較高水平。黃瓜苗期耐低溫性與內源PA的研究少見報道，本次試驗得出的結論與上述結論相近。黃瓜耐低溫性與膜流動性及膜脂肪酸構成關系密切，由于多胺可以結合到細胞膜的磷脂部位，防止細胞內溶質外滲［23］，其含量增加還可以降低不飽和脂肪酸下降速率，它能抑制酸性蛋白酶和RNA酶的活性，保持膜脂高的不飽和脂肪酸組成，延緩脂肪酸不飽和度下降，抑制脂肪酸的膜脂過氧化，從而提高了膜的流動性，起到穩定細胞膜結構和原生質的作用，這都有利于提高膜的抗冷性和對低溫的適應能力。

筆者在測定激素的過程中還發現，對于測定黃瓜激素含量沒有成熟的方法，只能借鑒別的蔬菜的方法，并在實踐中摸索，測定的步驟多，前處理時間很長，尤其是使用液相色譜儀，提取的樣品不能放置很長時間，在提取時往往由多人完成，增加了人為誤差。對最終的結果有一定的影響，以后如有條件，對于激素的提取與測定的研究也要多加重視。

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