德州西瓜地方品種三白和喇嘛幼苗耐低溫能力研究

陶士會(huì) 徐光東 張春沂 譚月強(qiáng)

（山東省德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 253015）

喇嘛和三白是兩種獨(dú)具特色的西瓜種質(zhì)資源。喇嘛瓜型橢圓，瓤色橘黃，三白瓜皮、瓜瓤、瓜籽均為白色。在低溫脅迫下，植物體內(nèi)的多種酶活性產(chǎn)生明顯變化，酶活性的提高或降低與植物抗寒性的強(qiáng)弱有一定的相關(guān)性。超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）是膜保護(hù)系統(tǒng)的重要酶，能有效清除冷脅迫下產(chǎn)生的活性氧自由基和過(guò)氧化產(chǎn)物，對(duì)抵抗低溫傷害具有重要作用。

低溫脅迫下，電解質(zhì)滲漏率的高低亦能反映植物器官和組織遭受冷害的程度，當(dāng)電解質(zhì)滲漏率達(dá)到50%以上時(shí)，就意味著植物細(xì)胞膜半透性的喪失和細(xì)胞的死亡。丙二醛（MDA）是膜質(zhì)過(guò)氧化分解的產(chǎn)物，MDA的積累能對(duì)膜和細(xì)胞造成進(jìn)一步傷害，通常用MDA作為膜質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)來(lái)表示細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化程度和植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱。滲透調(diào)節(jié)是植物適應(yīng)或抵抗低溫脅迫的重要手段之一。低溫脅迫下，細(xì)胞內(nèi)積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如脯氨酸、甜菜堿、可溶性糖、可溶性蛋白等，以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì)，維持水分平衡，還可以保護(hù)細(xì)胞內(nèi)許多重要代謝活動(dòng)所需的酶類活性。

本研究對(duì)德州西瓜地方品種三白和喇嘛在低溫脅迫下的生理生化指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定與分析，探討不同西瓜品種的耐冷性，為冬春保護(hù)地西瓜栽培及德州地方西瓜品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西瓜品種為京欣1號(hào)、三白和喇嘛，以京欣1號(hào)為對(duì)照（ck）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2010年在山東省德州市黃河涯有機(jī)西瓜種植基地進(jìn)行。西瓜催芽后播種于50孔穴盤(pán)，采用基質(zhì)育苗，基質(zhì)組成為草炭∶蛭石=2∶1。待西瓜苗3葉1心時(shí)，將形態(tài)、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的3種西瓜幼苗各45株移入光照培養(yǎng)箱內(nèi)，在晝/夜溫度18℃/10℃、光照5000Lx和照光12h的環(huán)境下預(yù)處理2d，在相同光照條件下再分別置于12℃、8℃、4℃低溫環(huán)境中處理2d。每個(gè)溫度處理15株，3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5株，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

分別測(cè)定不同低溫處理1d后的3種西瓜幼苗葉片中的保護(hù)酶（POD、SOD和CAT）活性以及丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖和可溶性蛋白含量。取樣時(shí)，對(duì)每個(gè)植株3片展開(kāi)葉取樣，盡量避開(kāi)葉脈，按同等重量混合均勻，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

電解質(zhì)滲漏率采用沈文云等的方法測(cè)定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用NBT（氮藍(lán)四唑）光化還原抑制法測(cè)定，過(guò)氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，過(guò)氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測(cè)定，抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性按照Nakano等方法測(cè)定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定，脯氨酸（Pro）含量采用酸性水合茚三酮顯示法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G2250方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對(duì)植株葉片保護(hù)性酶活性的影響

由圖1可知，三白和喇嘛西瓜幼苗在同一低溫脅迫下的SOD、POD、CAT、APX活性均大于自根苗，這就表明，在受到同樣的低溫脅迫時(shí)，三白和喇嘛葉片具有比其他砧木嫁接苗和自根苗更強(qiáng)的活性氧清除能力，保護(hù)細(xì)胞膜不受傷害，因而抗冷性強(qiáng)。

圖1 低溫脅迫下不同西瓜幼苗SOD、POD、CAT和APX活性變化

隨著低溫脅迫的加強(qiáng)，對(duì)照品種京欣1號(hào)西瓜幼苗葉片SOD、POD和APX活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，在8℃低溫處理下活性最高，這就說(shuō)明京欣1號(hào)在輕度低溫脅迫下 （8℃），SOD、POD和APX對(duì)于幼苗的抗冷起了較強(qiáng)的保護(hù)作用，但在重度低溫脅迫（4℃）條件下，這種保護(hù)作用逐步減弱。在4～12℃低溫脅迫的范圍內(nèi)，三白和喇嘛幼苗葉片中SOD、POD和APX活性隨低溫脅迫的增強(qiáng)而升高，但后期升高的幅度較小。

供試的3個(gè)西瓜品種葉片中CAT活性均隨低溫脅迫的增強(qiáng)而逐漸降低，但三白和喇嘛西瓜品種降低的幅度顯著小于京欣1號(hào)，當(dāng)?shù)蜏孛{迫從12℃降至4℃，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片的CAT活性分別下降了28.2%和26.7%，而京欣1號(hào)的降幅高達(dá)62.4%。

2.2 低溫對(duì)植株葉片電解質(zhì)滲漏率和MDA的影響

電解質(zhì)滲漏率是反映逆境對(duì)植物傷害程度的生理指標(biāo)，電解質(zhì)滲漏率越高，則植物受到的傷害就越重，反之亦然。圖2所示，隨著處理溫度的降低，低溫脅迫的加強(qiáng)，西瓜幼苗葉片電解質(zhì)滲漏率均顯著升高。在同一低溫脅迫強(qiáng)度下，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片電解質(zhì)滲漏率明顯低于京欣1號(hào)，且隨著低溫脅迫強(qiáng)度的加強(qiáng)，這種差別更加明顯。這說(shuō)明低溫脅迫對(duì)三白和喇嘛西瓜幼苗傷害輕微，而對(duì)京欣1號(hào)幼苗傷害較重。從圖1還可以看出，喇嘛西瓜幼苗在低溫脅迫下葉片電解質(zhì)滲漏率高于三白，說(shuō)明三白西瓜幼苗在同一低溫脅迫下受到的傷害較喇嘛西瓜品種輕。

圖2 低溫脅迫下不同西瓜幼苗電解質(zhì)滲漏率和MDA含量的變化

MDA是膜質(zhì)過(guò)氧化分解的產(chǎn)物，植物的冷害與體內(nèi)MDA的積累有關(guān)。圖2表明，MDA含量的變化與電解質(zhì)滲漏率的變化一致。在3種低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗MDA含量始終低于京欣1號(hào)；隨著低溫脅迫強(qiáng)度的加強(qiáng)，京欣1號(hào)葉片MDA含量不斷增加，而三白和喇嘛幼苗葉片MDA含量增加有放緩的趨勢(shì)。在重度低溫脅迫（4℃）條件下，所有處理葉片中MDA含量由低到高依次是：三白＜喇嘛＜ck，說(shuō)明京欣1號(hào)的膜質(zhì)過(guò)氧化程度大于三白和喇嘛。

2.3 低溫對(duì)植株葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由圖3可以看出，同一低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片中Pro、可溶性糖和可溶性蛋白的含量顯著高于京欣1號(hào)，三白和喇嘛西瓜幼苗在低溫脅迫下，細(xì)胞內(nèi)能積累較多的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì)，維持水分平衡，以緩解低溫對(duì)植株造成的傷害，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗冷性。

圖3 低溫脅迫下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)中，同一低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜品種的SOD、POD、CAT和APX酶活性始終高于對(duì)照品種京欣1號(hào)，表明三白和喇嘛西瓜品種幼苗在低溫脅迫下具有更強(qiáng)的細(xì)胞膜保護(hù)能力，能有效清除低溫脅迫下植株體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧。

MDA是細(xì)胞膜質(zhì)中不飽和脂肪酸發(fā)生過(guò)氧化作用的最終產(chǎn)物之一，其含量的多少在一定程度上代表了細(xì)胞膜的損傷程度和植物對(duì)逆境反映的強(qiáng)弱。本試驗(yàn)中，京欣1號(hào)西瓜幼苗葉片中的MDA含量始終高于三白和喇嘛，表明京欣1號(hào)的膜質(zhì)過(guò)氧化程度大于三白和喇嘛。這與保護(hù)酶的的活性變化有關(guān)，由于保護(hù)酶活性處于較高水平，對(duì)細(xì)胞膜保護(hù)作用較強(qiáng)，阻礙了活性氧的積累，減少了活性氧對(duì)細(xì)胞膜的膜質(zhì)過(guò)氧化作用，使得三白和喇嘛西瓜幼苗葉片MDA含量比自根苗低，這與前人研究結(jié)果相一致。

低溫脅迫下，細(xì)胞內(nèi)積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如脯氨酸、甜菜堿、可溶性糖、可溶性蛋白等，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì)，維持水分平衡，還可以保護(hù)細(xì)胞內(nèi)許多重要代謝活動(dòng)所需的酶類活性。本試驗(yàn)中，同一低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片中的Pro、可溶性糖和可溶性蛋白含量始終明顯高于京欣1號(hào)，說(shuō)明低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗具有更強(qiáng)的滲透調(diào)節(jié)能力。通過(guò)對(duì)低溫脅迫下不同西瓜品種幼苗生理生化指標(biāo)的分析，表明三白和喇嘛西瓜幼苗具有更強(qiáng)的抗冷性。