低溫處理對德爾100黃瓜品種生理生化指標的影響

方 媛，張亞紅，葉 華，王麗慧，白 祥

（1.寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏回族自治區水產技術推廣站，寧夏 銀川 750021；3.寧夏林業研究院，寧夏 銀川 750021）

低溫處理對德爾100黃瓜品種生理生化指標的影響

方 媛1，張亞紅1，葉 華1，王麗慧2，白 祥3

（1.寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏回族自治區水產技術推廣站，寧夏 銀川 750021；3.寧夏林業研究院，寧夏 銀川 750021）

以寧夏日光溫室栽培常用黃瓜品種德爾100為試材，通過智能人工氣候箱模擬設施生產中的3個低溫環境，依據丙二醛、脯氨酸、電導率和超氧化物歧化酶4個生理生化指標的變化闡述黃瓜在寧夏日光溫室栽培受冷害的機制。結果表明：黃瓜幼苗在23℃/12℃環境下受影響較小，23℃/9℃環境次之，23℃/6℃環境對黃瓜幼苗的傷害最嚴重，其在23℃/12℃環境可耐受6 d，在23℃/9℃環境可耐受4 d，23℃/6℃環境可耐受2 d；黃瓜幼苗在低溫脅迫后，經過23℃/17℃（CK）恢復不同時間，在23℃/12℃處理6 d、23℃/9℃處理4 d、23℃/6℃處理2 d后，植株恢復表現均不明顯表明植株恢復狀況取決于前期受低溫脅迫程度和脅迫時間的影響。

黃瓜；低溫；適應性；恢復性

近年來我國設施農業得到了突飛猛進的發展，其中日光溫室占總設施面積的80%以上［1］。日光溫室種植已成為農業種植業中效益最高的產業模式，解決了反季節蔬菜供應問題［2］。雖然目前我國的設施種植發展飛速，但不可否認我國與設施農業發達國家還有一定差距，一方面是種植以農民為主，文化水平不高以及對設施農業基礎認識不足，缺乏專業技術人員的指導，限制了設施種植發揮最大的產能比［3］，另一方面是我國設施較簡陋，導致機械化和智能化程度較低，龍骨與覆蓋膜及后墻材料受經濟條件限制，抵御自然災害能力較弱，影響了設施產業的整體發展。寧夏冬春季溫度過低，是蔬菜冬春季大棚栽培所面臨的主要問題。而黃瓜（Cucumis stivus L.）是一種世界性的重要蔬菜作物，種植范圍較廣，對低溫敏感，其苗期種植溫度一般低于15℃就會發生冷害［4］。黃瓜預冷害機制一是膜系統受到損傷，如細胞膜透性改變，導致細胞內外滲透壓失衡，二是細胞代謝產物出現異常如脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）含量上升，現關于自根苗的抗寒性已有許多報道［5-7］。低溫脅迫3個彩葉草品種會使其電導率、脯氨酸含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性上升［8］。葉靜等［9］總結植物對冷害的機制表明，冷害會使蔬菜內MDA含量、SOD活性上升。黃希蓮等［10］研究低溫脅迫對6種綠籬植物生理生化的影響表明：低溫脅迫的程度越深，時間越長，電導率、MDA、Pro含量呈上升趨勢，SOD活性在2℃時呈下降趨勢，其他處理溫度呈上升趨勢。近年來多以低溫脅迫梯度、時間為因素研究植物生理生化指標的變化趨勢，很少有研究不同低溫脅迫程度下不同恢復天數對植物生理生化指標的影響。武輝等［11］報道指出，丙二醛、電導率在低溫脅迫后都可得到一定程度的恢復，且恢復性與抗寒性呈正相關。

本試驗針對寧夏設施栽培黃瓜品種，對其幼苗期進行低溫處理和恢復處理，以寧夏春、冬季設施栽培常遇的低溫處理黃瓜幼苗并進行每個階段的多次恢復處理，研究低溫脅迫下黃瓜幼苗MDA、Pro、電導率和SOD活性4個生理生化指標的變化趨勢，探索黃瓜在各個低溫脅迫階段的抗低溫能力，為寧夏地區設施黃瓜生產規避災害性天氣及茬口安排提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為德爾100（抗寒系列）黃瓜品種，種子來源于天津德瑞特種業有限公司。

1.2 試驗方法

試驗于2013年5月在寧夏大學農科實訓基地進行，溫湯處理黃瓜種子后，采用72穴盤基質育苗。當黃瓜苗第2片真葉出現時移栽至營養缽內土培，進行正常的育苗管理，氣溫保持晝溫15～28℃。待幼苗長至五葉一心時，選取長勢一致的幼苗移入HP1500GS型智能人工氣候箱內進行處理。

試驗設3個低溫處理：T1（23℃/12℃）、T2（23℃/9℃）、T3（23℃/6℃），以氣溫（23℃/17℃）為對照（CK），溫度設置時長為晝8 h/夜16 h。低溫處理2、4、6、8、10 d后，分別在CK（23℃/17℃）下恢復2、4、6 d，每個處理3次重復，相對濕度保持在60%～70%，設定光照強度為6 000 lx，光照時間為9：00～17：00（按冬季日光溫室揭、放外覆保溫被時間設置）。

1.3 測定項目及方法

相對電導率測定采用電解質外滲量法［12］，丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸法［13］，游離脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮比色法［14］，SOD活性測定采用氮藍四唑比色法［15］。

采用Excel軟件和DPS7.05統計軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 低溫處理對黃瓜幼苗生理指標的影響

2.1.1 低溫處理對黃瓜幼苗相對電導率的影響 由圖1可知，德爾100黃瓜幼苗的相對電導率隨處理溫度的下降而升高，且相對電導率表現為處理T3＞T2＞T1＞CK。T1、T2、T3處理10 d的電導率較CK增加44%、78%和143%。低溫處理2 d，T1、T2處理的黃瓜幼苗相對電導率變化不明顯，處理4 d后，相對電導率開始顯

著增加，說明黃瓜幼苗對9℃以下低溫4 d細胞膜開始受傷害。本黃瓜品種幼苗在低溫處理下，電導率隨處理時間的延長而增大，其中T1處理下增幅較小，T2處理下電導率增加速率較T1明顯增快，而T3處理下電導率持續增加且幅度大，說明低溫處理導致細胞膜受損，且處理溫度越低細胞膜受損越嚴重。

圖1 低溫處理對黃瓜幼苗相對電導率的影響

2.1.2 低溫處理對黃瓜幼苗MDA含量的影響 由圖2可知，德爾100黃瓜幼苗MDA含量隨著處理溫度的下降而升高，隨著處理時間的延長呈上升趨勢。不同溫度處理MDA變化趨勢為T3＞T2＞T1＞CK。黃瓜幼苗在低溫T1、T2、T3處理10 d MDA含量分別較CK增加8%、22%和58%。T1處理增幅較小，說明對細胞膜的傷害較??；隨著處理時間的延長，T2和T3處理的MDA含量增加迅速，且都高于T1處理，說明T2、T3處理使黃瓜幼苗細胞膜脂過氧化程度加劇，大量有害物質的積累會影響生長，即MDA含量越高受低溫傷害越嚴重。

圖2 低溫處理對黃瓜幼苗丙二醛含量的影響

圖3 低溫處理對黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響

2.1.3 低溫處理對黃瓜幼苗Pro含量的影響 Pro是植物細胞中重要的滲透調節物質，對植物抗逆性起重要調節作用，植物通過增加細胞內Pro含量增強對外界低溫環境的耐受性［16］。由圖3可知，德爾100黃瓜幼苗Pro含量隨著處理溫度的降低而升高，不同溫度處理的Pro含量變化趨勢為T3＞T2＞T1＞CK。T1、T2、T3處理10 dPro含量分別較CK增加2.10、3.23和5.13倍。結果表明，低溫環境使黃瓜幼苗的Pro含量升高，并且隨著低溫程度和處理時間的延長，Pro含量持續增高。6℃低溫處理2 d后Pro含量開始顯著增加，9℃低溫處理4 d后Pro含量開始顯著增加，12℃低溫處理8 d后Pro含量開始顯著增加，說明黃瓜幼苗對6℃低溫可耐受2 d以下，9℃低溫處理4 d細胞膜開始受傷害，12℃處理低溫8 d后幼苗開始出現脅迫。

2.1.4 低溫處理對黃瓜幼苗SOD活性的影響 由圖4可知，德爾100黃瓜幼苗SOD活性隨著處理溫度的下降而降低，T1處理SOD活性呈上升趨勢，在低溫處理6 dSOD活性上升幅度最大，隨著處理時間的延長，SOD活性上升幅度逐漸減少，說明德爾100黃瓜在T1處理下能抵抗6 d低溫；T2處理，SOD活性出現短暫上升后在低溫處理6 d后出現顯著下降，已失去保護酶活性；T3處理SOD活性相對CK呈現大幅減少，說明德爾100黃瓜在T3處理下已失去保護酶活性。

2.2 不同恢復時間對低溫處理黃瓜幼苗生理指標的影響

圖4 低溫處理對黃瓜幼苗SOD活性的影響

2.2.1 不同恢復時間對黃瓜幼苗相對電導率的影響 由圖5可知，德爾100黃瓜幼苗在T1處理下的電導率隨著恢復適溫時間的延長呈下降趨勢。T1處理10 d恢復適溫6 d的電導率較T1處理降低32%，在T1處理10 d適溫恢復6 d才恢復至CK水平，低溫處理時間較長細胞恢復得越慢。T2處理8 d，電導率不隨恢復時間的延長而降低，T2處理10 d恢復適溫2、4、6 d，電導率均較CK分別升高了13%、15%、14%。T3處理4 d后，電導率不隨恢復天數的增加而減小，T3處理10 d恢復2、4、6 d時較處理分別增加了14%、16%、14%。

圖5 3個低溫處理后不同恢復時間對黃瓜幼苗相對電導率的影響

2.2.2 不同恢復時間對黃瓜幼苗MDA含量的影響 由圖6可知，德爾100黃瓜幼苗在T1低溫處理下的MDA含量隨著恢復時間延長而下降。T1處理10 d，隨著恢復天數的增加，恢復2、4、6 d各處理分別較CK增加了2%、-1%、-5%。T2處理10 d，隨著恢復天數增加，恢復2、4、6 d各處理分別較CK增加了17%、14%、13%。在T1、T2處理2～8 d，恢復2 d就能恢復至CK水平，T2處理10 d時已無法恢復。T3處理10 d恢復2、4、6 d各處理分別較CK增加了22%、21%、27%。恢復性T3＞T2＞T1。

圖6 3個低溫處理后不同恢復時間對黃瓜幼苗丙二醛含量的影響

圖7 3個低溫處理后不同恢復時間對黃瓜幼苗Pro含量的影響

2.2.3 不同恢復時間對黃瓜幼苗Pro含量的影響 從圖7可以看出，德爾100黃瓜幼苗在T1處理下的Pro含量隨著恢復天數的增加而降低。T1處理6 d恢復6 dPro含量較CK減少25%，恢復幅度最大。T2處理下的Pro含量隨著恢復天數的增加而降低，處理6 d恢復6 dPro含量較CK減少了17%，恢復幅度最大。T3處理4 d恢復6 d，Pro含量較T3處理減少56%，較CK較低12%，降幅最大。Pro是植物主動調節細胞滲透壓的應激反應，Pro含量降低說明植物調節細胞滲透壓的能力減弱。

2.2.4 不同恢復時間對黃瓜幼苗SOD活性的影響 從圖8可以看出，德爾100黃瓜幼苗在T1處理下SOD活性隨恢復時間的延長變化不顯著，T1處理10 d恢復2、4、6 d，分別較CK降低1%、5%、9%，與CK無顯著性差異。在T2處理SOD活性隨恢復時間的延長變化不顯著，低溫處理10 d恢復2、4、6 d，分別較CK降低6%、10%、12%。T3處理SOD活性隨恢復時間的延長變化不顯著，該低溫條件下處理10 d恢復2、4、6 d，較CK分別降低了7%、14%、21%?；謴托员憩F為T3＞T2＞T1。

圖8 3個低溫處理不同恢復時間對黃瓜幼苗SOD活性的影響

3 結論與討論

低溫會使細胞膜內外的滲透性失去平衡，導致細胞液外滲，使細胞內的滲透壓升高［17］。本試驗結果表明，低溫環境也會導致細胞膜受損，且處理溫度越低細胞膜受損越嚴重，相對電導率越大。黃瓜幼苗在低溫處理下，相對電導率隨著處理時間的延長而增大，處理溫度越低電導率增幅越大。在T3處理6 d后的恢復表現為直接下降，處理前4 d的恢復表現為先上升后下降。隨著夜溫的降低，此現象消失，但在處理10 d后都可以恢復。這與孫佳佳研究結果相似［18］。

MDA是細胞膜脂過氧化的產物，其含量高低反映了植物細胞膜脂過氧化的程度［19］。本試驗中，黃瓜幼苗中MDA含量的變化量大小依次為T3＞T2＞T1，說明隨著低溫的下降黃瓜幼苗MDA含量呈增加趨勢，MDA含量與處理時間呈正相關，這與李淑艷［20］的研究結果相似。在適溫恢復生長后，則表現為溫度越低的處理恢復性越不明顯。

在正常的環境條件下，植物體內游離氨基酸的含量很低，由于低溫對細胞膜的傷害，導致細胞內滲透壓失衡，細胞會自我恢復，產生Pro緩解滲透壓失衡［20］。本試驗結果表明，低溫環境也可使黃瓜幼苗中的Pro含量升高，并且隨著溫度的下降和處理時間的延長，Pro含量持續增高，說明低溫環境在黃瓜幼苗生長發育過程造成了傷害。Pro含量隨著低溫脅迫程度的加強而增加，23℃/6℃（T3）處理的Pro含量顯著高于23℃/9℃（T2）和23℃/12℃（T1）的處理，說明23℃/6℃處理對黃瓜幼苗的傷害最大，與田丹青等［21］、羅丹等［22］的研究結果相似?；謴托苑矫鎰t表現相反趨勢，證明低溫處理程度越嚴重在恢復處理時Pro含量降幅越大。

SOD是植物細胞內清除活性氧的重要保護酶［23］，其主要作用是在植物遇到逆境時消除超氧自由基，同時產生歧化物H2O2，減少超氧自由基對膜的傷害［24］。但酶活性也需要在適合的環境條件下才能保持正常的酶活性，如溫度太低會影響其活性。本試驗中，除T1處理外其余的低溫處理的黃瓜幼苗SOD活性總體呈下降趨勢，且夜溫越低降幅越明顯，說明本實驗T2、T3處理保護酶系統已經失效。在23℃/6℃（T3）處理后，SOD活性下降，但在恢復處理2 d后仍然表現為下降，可能是由于低溫對植株造成的傷害沒有激活植株建恢復系統，所以酶活性表現為下降趨勢。

通過本試驗得出，在溫室栽培黃瓜德爾99時，應注意夜間最低溫度的控制，在23℃/12℃（T1）條件下可耐受10 d，在23℃/9℃（T2）條件下可耐受8 d，在23℃/6℃（T3）條件下可耐受 2 d。本試驗中溫度梯度設置較少，后續研究應更加細化溫度梯度，以為指導黃瓜種植提供理論基礎。

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（責任編輯 白雪娜）

Experiment in low temperature adaptability of Del 100 cucumber variety

FANG Yuan1，ZHANG Ya-hong1，YE Hua1，WANG Li-hui2，BAI Xiang3
（1.Agricultural College，Ningxia University，Yinchuan 750021，China；2.Ningxia Autonomous Aquatic Product Technology Promotion Station，Yinchuan 750021，China；3. Ningxia Forestry Research Institute，Yinchuan 750021，China）

Using cucumber cultivated varieties Del 100 commonly as test material，which commonly used in Ningxia solar greenhouse cultivation；through the intelligent artificial climate chamber simulation facility in the production of three low-temperature environment，to measure the changes of four physiological and biochemical indexes--MDA，proline，electrical conductivity and superoxide dismutase under chilling injury situation. The results showed that：cucumber seedlings were less affected at 23 ℃ /12 ℃ environment，followed by 23 ℃ /9 ℃environment，and cucumber seedlings were seriously damaged under 23 ℃ /6 ℃ environment. Cucumber seedlings could tolerate for 6 days at 23 ℃ /12 ℃ environment，at 23℃ /9 ℃ environment they can withstand 4 days，and 2 days at 23 ℃ /6 ℃. Cucumber seedlings have different recovery time under 23 ℃ /17 ℃ （CK） after being treated by low temperature stress，the recovery of 6D was not obvious after being treated by 23℃ /12 ℃. 4D recovery process was not obvious at 23℃ /9 ℃. The recovery of 2D was not obvious after being treated by 23 ℃ /6 ℃. The recovery of plants depends on the early impact of the degree of low temperature stress and stress time.

cucumber；low temperature；adaptability；recovery

S626

A

1004-874X（2016）10-0041-07

2016-03-14

國家科技支撐計劃項目（2014BAD05B02）

方媛（1990-），女，在讀碩士生，E-mail：841359185@qq.com

張亞紅（1965-），女，博士，教授，E-mail：zhyhcau@sina.com

方媛，張業紅，葉華，等. 低溫處理對德爾100黃瓜品種生理生化指標的影響 ［J］.廣東農業科學，2016，43（10）：41-47.