低溫脅迫對甜瓜幼苗葉片保護酶活性的影響

摘要：本研究選擇新疆吐魯番地區栽植面積比較大的西州密25號為試材，通過-5℃、0℃和常溫三個處理，分別于處理后24小時、48小時、72小時、96小時、120小時測定其葉片SOD和POD酶的活性，研究低溫脅迫對甜瓜幼苗葉片保護酶活性的影響。結果表明：-5℃以下的甜瓜葉片隨著低溫脅迫時間的延長，依然保持較高的酶活性，這可能是SOD和POD保護酶活性的耐寒機制已形成，當處理96小時，酶活性達到最高，這是低溫的一種適應性反應，使其能比在0℃和常溫下更有效地清除體內的有毒物質，保護植物免受傷害或減少傷害。但到96小時后，酶活性開始呈下降趨勢，隨著低溫時間的延長甜瓜有受凍害的可能，因此在甜瓜栽植，遇到冷害時溫度和時間都是要必須考慮的因素。

關鍵詞：低溫脅迫；甜瓜；幼苗；酶活性

項目名稱：鄯善縣哈密瓜主要病蟲害綜合防控技術

中圖分類號： S652 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.04.034

甜瓜原產于印度、非洲熱帶沙漠地區，為葫蘆科甜瓜屬一年生蔓生作物。甜瓜屬于冷敏感作物，近年來，隨著甜瓜反季節以及早熟設施栽培技術發展迅速，甜瓜冷害問題也日益突出，成為甜瓜栽培生產的主要障礙之一[1-4]。特別是在我國甜瓜栽植面積比較大的新疆吐魯番地區常常會在春季出現倒春寒或者夏季溫度突降的現象，在很大程度上影響了甜瓜的栽植。在早春時節突遇倒春寒將對3月份的甜瓜定植苗造成嚴重傷害，后期會嚴重影響甜瓜品質、產量和經濟效益，可見研究甜瓜的抗寒性對甜瓜反季節以及設施栽培的穩定發展，提高甜瓜的生產效益具有重要的現實意義。

1材料與方法

1.1材料

于2014年6～7月選擇新疆吐魯番地區主栽的甜瓜品種西州密25號為試材，采集葉片帶回實驗室，混勻后隨機分組進行三個處理：常溫，0℃，-5℃。

1.2方法

將葉片采摘下來0小時的時候先測定SOD酶和POD酶的活性，然后每隔24小時分別測定葉片SOD酶的活性，連續測定5天，時間分別是24小時，48小時，72小時，96小時，120小時。

1.2.1 SOD酶活性的測定

酶液提取。在處理時間到后，每次分別準時從每個處理中隨機取出數個葉片，用軟紙將葉片表面的灰塵拭擦干凈，除去主脈后用剪刀將葉片剪碎。隨機稱取0.5克放置于預冷的研缽中，加入適量的石英沙和2毫升已預冷的磷酸緩沖液（其中含1%的PVP）在冰浴上研磨成勻漿并轉移至離心管中，接著再分別加入磷酸緩沖液2次，每次2毫升沖洗殘留在研缽中的漿液后也轉移到離心管中。每兩只離心管平衡后，對稱放入離心機中在4℃的條件下，轉速10000轉/分鐘離心20分鐘，其上清液即為SOD粗提取液（顯色反應見表1）。

表1 SOD酶的顯色反應

各種試劑依次加入以后立即震蕩搖勻，快速地用黑色塑料袋將其中一支對照管多層纏繞包嚴，和另外三支試管同時置于4000lx日光燈下反應10分鐘（要求各試管照光條件一致，反應溫度控制在25℃～35℃）。

SOD活性的測定。反應時間到，立即將試管從光源處取出，用黑布罩蓋試管，以終止反應。以遮光的對照管為空白，用721分光光度計在560納米處測定各反應液的吸光度（OD值），利用測得的數據計算SOD活性的大小。

1.2.2 POD酶活性的測定

酶液提取。采用愈創木酚法，依次取三種溫度下處理的葉片，擦干凈，大葉片去葉脈，剪碎。用萬分之一天平分別稱取不同溫度處理下的葉片0.5克，分別放入冰凍的研缽中，研磨前加入2毫升的磷酸緩沖液及少許石英沙，進行冰浴研磨，研磨成勻漿狀，再加入2毫升的磷酸緩沖液轉移到離心管中，最后加入2毫升磷酸緩沖液沖洗研缽，通過加石英沙進行調平，放入低溫下準備離心。提前將離心機制冷打開，將調平后的離心管放入離心機中，以10000轉/分鐘離心20分鐘，提取酶液低溫儲藏。

酶活性測定。用三個試管分別取2.9毫升0.05摩爾/升pH 7.8的磷酸緩沖液，1.0毫升0.05摩爾/升的愈創木酚溶液，0.2毫升酶液，1.0毫升2%雙氧水，以煮過失活的酶液為對照，反應體系加入酶液后放入34℃的水浴鍋水浴3分鐘，水浴后迅速加入2毫升 20%三氯乙酸（終止反應液），用721分光光度計470納米波長下測吸光度，利用測得的數據計算POD活性的大小[5]。

2結果與分析

2.1 不同低溫處理甜瓜葉片SOD酶活性的變化

由圖1可以看出：在-5℃的條件下，SOD酶的活性在處理24小時后，開始上升，48小時時依然處于上升的狀態，在處理72小時后，SOD酶活性達到最大。而后在96小時時開始劇烈的下降，在120小時后其活性已經非常低。在常溫的處理條件下：SOD酶的活性變化比較平緩。說明在經受-5℃的低溫脅迫以后，SOD酶的活性隨處理時間上升，酶的保護機制形成并發揮作用，在72小時時達到最大。說明酶的應激機制在外界的低溫刺激下形成，對不良外界條件發揮抵抗作用。但是隨著低溫脅迫時間的延長，SOD酶的活性降低甚至失活，這種酶的保護機制被破壞，其抵抗低溫的能力也隨著減弱和消失。

2.2 不同低溫處理甜瓜葉片POD酶活性的變化

由圖2可知，POD過氧化物酶的活性在-5℃處理下的欒樹葉片的酶活性變化幅度較大，0℃下的次之，常溫下的相對穩定。同一處理下不同時間的整體表現為先上升后下降的動態趨勢。3個不同溫度處理下的甜瓜葉片POD酶活性在96小時均達到最高值，然后開始下降，同樣說明隨著低溫脅迫時間的延長，POD酶的活性降低甚至失活。

3小結與討論

當植物處于低溫逆境脅迫時，植物體內活性氧產生和清除的動態平衡遭到破壞，大量的活性氧不能及時清除而在細胞內積累對細胞造成氧化損傷，從而導致蛋白質，膜脂，DNA及其他細胞組分的嚴重損傷，并直接攻擊葉綠體、線粒體等細胞器，使植物生長發育受到影響。高濃度氧對植物細胞傷害的另一個重要原因是引起膜的過氧化作用。超氧物歧化酶即SOD是需氧生物體內普遍存在的一種含金屬酶。是植物酶促防御系統的重要保護酶，它能夠防御或減輕活性氧或其他過氧化物自由基對細胞膜系統的傷害，保護正常的代謝，因此其活性的大小與植物的抗寒性密切相關[6-7]。另外不少研究已經證明，過氧化物酶POD作為植物低溫脅迫中的膜保護酶，在植物遭受低溫逆境時，迅速清除植物體內產生的有毒物質，如活性氧自由基及過氧化物，消除或減輕低溫對植物的傷害，從而提高植物的抗寒力。POD能催化H2O2與酚類的反應，從而有效地阻止自由基在植物體內積累，使細胞內自由基維持在一個低水平，防止細胞受自由基的毒害。逆境下植物產生更多的氧自由基，加劇了膜脂過氧化從而導致膜系統受損，最終組織受到破壞。POD酶是植物對膜脂過氧化的酶促防御系統中重要的保護酶，POD酶在保護酶系統中主要是起到酶促降解H2O2的作用，從而使植物抵抗在逆境脅迫下代謝過程產生的有害物質對細胞的傷害，表現出一定的抗逆性。一般情況下，細胞內的活性氧與防御系統之間保持著平衡[8-10]。本試驗中-5℃以下的甜瓜葉片隨著低溫脅迫時間的延長，依然保持較高的酶活性，這可能是SOD和POD保護酶活性的耐寒機制已形成，能夠使活性氧代謝處于一定的平衡，避免了活性氧等各種自由基的大量積累，減輕了膜脂過氧化作用，降低了細胞膜的破壞程度。當處理96小時，酶活性達到最高，這是低溫的一種適應性反應，使其能比在0℃和常溫下更有效地清除體內的有毒物質，保護植物免受傷害或減少傷害。但到96小時后，酶活性開始呈下降趨勢，隨著低溫時間的延長甜瓜有受凍害的可能，因此栽植甜瓜遇到冷害時，冷害的溫度和時間都是必須要考慮的因素，及時采取防凍保溫措施，防止低溫對甜瓜幼苗危害的發生[11-12]。

參考文獻

[1]和紅云.低溫脅迫對甜瓜幼苗生長及生理生化的影響[D].石河子大學，2008.

[2]王興虎.低溫對厚皮甜瓜幼苗生長及生理生化特性的影響[D].甘肅農業大學，2005.

[3]李琦.低溫弱光對甜瓜幼苗生理特性的影響[D].華中農業大學，2012.

[4]孫玉宏. 甜瓜耐冷（濕）性鑒定指標及耐冷（濕）性材料的篩選[D].華中農業大學，2002.

[5]李建明，黃志，王忠紅.低溫鍛煉對冷脅迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性與質膜透性的影響[J].西北農業學報，2007，（01）：168-171.

[6]武雁軍，劉建輝.低溫脅迫對厚皮甜瓜幼苗抗寒性生理生化指標的影響[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2007，（03）：139-143.

[7]劉景安.夜間亞低溫對甜瓜幼苗生長和生理生化特性的影響[D].安徽農業大學，2009.

[8]李瑤.嫁接提高甜瓜耐低溫生理機制的研究[D].吉林大學，2014.

[9]呂成群，黃寶靈.低溫脅迫對巨尾桉幼苗膜脂過氧化及保護酶的影響[J].廣西植物，2004，（01）：64-68.

[10]史亮，李鴻波，金學柱，王建軍，杜予州.低溫脅迫對西花薊馬抗氧化酶活性的影響[J].應用昆蟲學報，2013，（04）：1062-1067.

[11]歐陽孔勝，鄧卜凡，滕釗，袁林，于文鳳，權輝，王晶瑩.低溫脅迫對甜瓜砧木幼苗生長及生理特性的影響[J].中國瓜菜，2011，（05）：10-14.

[12]李靜.低溫弱光脅迫對甜瓜幼苗生長及生理指標的影響[J].河南農業科學，2012，（05）：106-109.

作者簡介：袁森，本科學歷，新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所，高級農藝師，研究方向：葡萄栽培和西甜瓜栽培，及病蟲害防治等。endprint