水楊酸處理對低溫脅迫豇豆幼苗生理生態特性的影響

向娟 潘紹坤 魯榮海 鄭江蓉 林立金 張茜 李欣欣 陳玲

摘要：以豇豆幼苗為材料，低溫脅迫處理前分別采用0.0、0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L水楊酸（SA）噴施豇豆幼苗葉面，研究不同SA濃度對低溫脅迫豇豆幼苗生理生態特性的影響及對其緩解效應。結果表明，低溫脅迫下噴施外源SA，可使豇豆幼苗的生物量、葉綠素a含量、葉綠素總量、脯氨酸含量、可溶性糖含量增加，豇豆幼苗超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性提高，豇豆幼苗過氧化氫酶活性、相對電導率、丙二醛含量降低;噴施0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗，其生物量、相對含水量、光合色素含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性相對最高，其中，超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性分別比對照未噴施SA的增加208.11%、59.64%，而相對電導率相對最低，比對照降低74.42%。因此，SA預處理能緩解低溫對豇豆幼苗的脅迫，以0.5 mmol/L外源SA效果相對最好。

關鍵詞：水楊酸;豇豆;低溫脅迫;生理生態;葉綠素;相對電導率

中圖分類號： S643.401文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）21-0220-03

收稿日期：2018-08-06

基金項目：現代農業產業技術體系四川蔬菜創新團隊（編號：nycytx-31）;四川省科技支撐計劃（編號：2016NZ0032）;四川省“十三五”蔬菜育種攻關（編號：2016NYYZ0033）;成都市農林科學院科研專項（編號：510100-201700290-2017-00363）。

作者簡介：向娟（1991—），女，四川德陽人，碩士，助理農藝師，從事蔬菜育種與栽培研究。E-mail：351212980@qq.com。

通信作者：陳玲，研究員，從事蔬菜育種與栽培研究。E-mail：nkschenling@126.com。

水楊酸（salicylic acid，SA）被認為是一種新的植物內源激素，是存在于高等植物體內的內源生長調節物質[1-2]，參與植物體開花、種子萌發、膜透性、離子吸收等許多生理生化過程[3]。SA作為一種內源信號分子[4]，在緩解植物因低溫脅迫引起的傷害中起到重要的作用。有研究表明，葉面噴施SA能有效提高西瓜幼苗的抗冷性，降低西瓜幼苗的冷害指數[5];外施SA可顯著增加低溫脅迫下大豆幼苗葉片的葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量，提高超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性和根系活力，顯著降低丙二醛含量，維持了細胞膜的穩定性，降低了膜脂過氧化傷害程度，從而緩解了低溫脅迫對大豆幼苗生長的抑制，并以1.5 mmol/L外源SA效果相對最好[6];甘藍和茄子施適當濃度的SA也有利于緩解低溫傷害[7-8]。

豇豆（Vigna unguiculata L.）是豆科豇豆屬豇豆種1年生纏繞草本植物，是我國重要的蔬菜作物之一[9]，喜溫，耐熱，不耐低溫，設施中作為早春蔬菜栽培，越冬易受凍害[10-11]。在低溫脅迫下，隨著溫度降低和低溫持續時間的延長，豇豆種子萌發率、出苗率會下降，萌發、出苗時間延長[12]，且豇豆幼苗生長受到抑制，幼苗高度、根系長度、酶活性降低[13]，當溫度低于15 ℃時，甚至豇豆結莢會受到影響[14]，進而導致減產，使豇豆生產遭受一定的經濟損失。鑒于此，本試驗以“7104”豇豆幼苗為試驗材料，對其葉片外施SA，以探討不同濃度外源SA對低溫脅迫下豇豆幼苗生理生態特性的影響，為豇豆低溫冷害的有效防御提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試豇豆“7104”，為成都市農林科學院園藝研究所試驗篩選出的新材料。

1.2試驗方法

試驗于2018年3—6月在成都市農林科學院內進行，選取粒大、飽滿、大小一致的豇豆種子，用2%（5.25 g/L）次氯酸鈉消毒15 min;用蒸餾水洗3～4次，每次1 min;將豇豆種子播種到含營養土、蛭石配比1 ∶1為基質的營養缽中，置于人工氣候箱中培養，白天溫度設定為（25±0.5） ℃，夜晚溫度為（15±0.5 ）℃，光照度為600 μmol/（m2·s）;待豇豆幼苗長到2葉1心時，選擇長勢一致、無病蟲害、健壯的植株，分別用0.0、0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L SA均勻噴施葉面1次/d，以葉面凝成水滴又不滴下為準，每濃度處理30株，其中，以噴施0.0 mmol/L SA為空白對照（CK）;將經處理的豇豆植株放在氣候箱中進行低溫脅迫，白天溫度設定為（10±0.5） ℃，夜晚溫度為（5±0.5） ℃，光照度為200 μmol/（m2·s），光照時間為12 h/d[5];連續低溫脅迫9 d，采用測定相應指標，每處理重復3次。

1.3測定內容與方法

將豇豆幼苗的根、莖、葉分別用自來水洗凈，去離子水反復沖洗;吸干水分，用電子天平稱量鮮質量;根、莖、葉105 ℃殺青15 min，70 ℃烘至恒質量，分別采用電子天平稱量其不同部位的干質量即為各部位生物量;統計地上部生物量及根（莖、葉）含水量，其中，根（莖、葉）含水量計算公式為：

根（莖、葉）含水量=[根（莖、葉）鮮質量-根（莖、葉）干質量）]/根（莖、葉）鮮質量×100%。

選取完全展開的第3片真葉，分別采用氮藍四唑（NBT）光還原法、愈創木酚比色法、高錳酸鉀滴定H2O2法測定超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性，采用硫代巴比妥酸比色法測定丙二醛（MDA）含量，分別采用水合茚三酮顯色法、考馬斯亮藍法、蒽酮比色法測定脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白、可溶性糖含量，采用丙酮-乙醇（1 ∶1）混合浸提法測定葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素等光合色素含量，采用電導儀測定相對電導率[15]。

1.4數據分析

采用Excel 2007軟件對數據進行統計，采用SPSS 20.0軟件對試驗處理進行差異顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1SA對低溫脅迫豇豆幼苗生物量的影響

由表1可知，噴施SA的豇豆幼苗根系、莖稈、葉片、地上部分生物量均顯著高于對照（P<0.05），說明噴施SA可促進低溫脅迫下豇豆幼苗的生長;噴施SA 0.5 mmol/L處理的豇豆幼苗，其根系、莖稈、葉片、地上部分生物量相對最高，分別比對照增加147.77%、57.56%、58.89%、58.33%，顯著高于其他處理，說明噴施0.5 mmol/L SA對低溫脅迫下豇豆幼苗生長的影響效果相對最好。

2.2SA對低溫脅迫下豇豆幼苗含水量的影響

由表2可知，隨SA處理濃度的增大，豇豆幼苗根系、莖稈、葉片、地上部分含水量呈先增后降趨勢;5.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗其根系、莖稈、葉片、地上部分含水量較對照有顯著降低（P<0.05），分別比CK降低0.41%、0.99%、0.52%、0.76%;0.5、1.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗其根系、莖稈、葉片、地上部分含水量均顯著高于對照，其中以0.5 mmol/L SA處理時的含水量相對最高，分別比對照增加1.20%、1.25%、0.36%、0.81%;3.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗根系含水量顯著高于對照，葉片、地上部分含水量顯著低于對照，莖稈含水量低于對照，但與對照相比差異不顯著（P>0.05）。

2.3SA對低溫脅迫下豇豆幼苗葉片光合色素含量的影響

由表3可知，隨SA處理濃度的增大，豇豆幼苗葉片葉綠素、類胡蘿卜素含量呈先增后降趨勢;低溫脅迫下，0.5、1.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量較對照有顯著增加（P<0.05），其中，0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗光合色素含量相對最大，葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素含量分別比對照增加14.18%、27.24%、16.59%、3.19%，說明0.5 mmol/L SA處理對低溫脅迫下豇豆幼苗光合色素的合成有較好的促進作用。

2.4SA對低溫脅迫下豇豆幼苗葉片電導率及生理活性物質的影響

由表4可知，經SA處理的豇豆幼苗其相對電導率均顯著低于對照（P<0.05），說明SA處理可減輕低溫對豇豆幼苗葉片細胞膜的傷害，其中，0.5 mmol/L SA處理對葉片質膜的損傷程度相對最低，其相對電導率較對照降低74.42%，1.5 mmol/L SA處理的次之，較對照降低37.65%;SA處理的豇豆幼苗其葉片SOD、POD活性均顯著高于對照，其中，0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片SOD、POD活性相對最高，分別比對照提高208.11%、59.64%;SA處理的豇豆幼苗其葉片CAT活性顯著低于對照，0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片CAT活性分別比對照下降8.06%、23.02%、20.72%、34.78%。

2.5SA對低溫脅迫下豇豆幼苗葉片滲透調節物質含量的影響

由表5可知，與對照相比，SA處理可顯著增加低溫脅迫下豇豆幼苗葉片的脯氨酸含量（P<0.05），一定程度上保護葉片細胞膜結構，其中，以0.5 mmol/L SA處理的相對最佳，其葉片脯氨酸含量比對照提高20.16%，其次是5.0 mmol/L SA處理的，葉片脯氨酸含量比對照增加18.63%;噴施SA可緩解豇豆幼苗葉片內MDA的積累，SA處理的豇豆幼苗葉片MDA含量顯著低于對照，其中，3.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片MDA含量相對最低，緩解低溫脅迫的效果相對最好，比對照降低36.26%，0.5 mmol/L SA處理的次之，比對照降低32.03%;0.5 mmol/L SA處理可使豇豆幼苗葉片中可溶性蛋白含量較對照有顯著增加，比對照提高12.50%;0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L SA處理可顯著增加低溫脅迫下豇豆幼苗葉片的可溶性糖含量，分別比對照提高58.88%、50.47%、4533%、14.72%。

3結論

在低溫脅迫下，噴施0.5 mmol/L水楊酸（SA）處理豇豆幼苗，其根系、莖稈、葉片、地上部分生物量相對最高，分別比未噴施SA的處理（對照）顯著增加147.77%、57.56%、58.89%、58.33%（P<0.05）。外施SA提高了豇豆幼苗葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性，降低了過氧化氫酶（CAT）活性，其中，0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片SOD、POD活性相對最高，分別比對照提高208.11%、59.64%，CAT活性比對照下降幅度相對最小，僅為8.06%。外施0.5 mmol/L SA的豇豆幼苗，其地上部分含水量、葉綠素總量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量相對最高，分別比對照增加0.81%、16.59%、20.16%、12.50%、58.88%，相對電導率、丙二醛含量分別比對照降低74.42%、32.03%。因此，SA預處理能緩解低溫脅迫對豇豆幼苗生長的抑制作用，其中，以施用0.5 mmol/L外源SA效果相對最佳。

參考文獻：

[1]Salicylate R I. A new plant hormone[J]. Plant Physiology，1992，99（3）：799-803.

[2]Pal M，Kovacs V，Vida G，et al. Changes induced by powdery mildew in the salicylic acid and polyamine contents and the antioxidant enzyme activities of wheat lines[J]. European Journal of Plant Pathology，2013，135（1）：35-47.

[3]趙敏，杜彩云，王俊英，等. 水楊酸對番茄幼苗抗冷性的影響[J]. 河南農業科學，2013，42（8）：89-91.

[4]Malamy J，Carr J P，Klessig D F，et al. Salicylic acid：a likely endogenous signal in the resistance response of tobacco to viral infection[J]. Science，1990，250（4983）：1002-1004.

[5]張永吉，李愛民，徐中友，等. 不同濃度水楊酸對西瓜幼苗抗冷性的誘導效應[J]. 江蘇農業科學，2016，44（3）：183-185.

[6]常云霞，徐克東，陳璨，等. 水楊酸對低溫脅迫下大豆幼苗生長抑制的緩解效應[J]. 大豆科學，2012，31（6）：927-931.

[7]周憶堂，梁麗嬌，馬紅群，等. 水楊酸預處理對甘藍幼苗冷害的緩解效應[J]. 西南師范大學學報（自然科學版），2007，32（5）：99-103.

[8]耿廣東，程智慧，李建設，等. 水楊酸對茄子幼苗抗寒性的影響[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版），2002，30（6）：101-103.

[9]呂家龍. 蔬菜栽培學各論[M]. 北京：中國農業出版社，1980.

[10]王明友，張紅，李士平. 低溫脅迫對不同豇豆品種抗寒性生理特性的影響[J]. 安徽農學通報，2016，22（24）：60-62.

[11]郭經緯，商桑，穆大偉，等. 外源NO對低溫脅迫下豇豆幼苗生長和生理特性的影響[J]. 熱帶作物學報，2015，36（12）：2179-2183.

[12]張獻英，唐力生，猶昌艷，等. 低溫對豇豆種子萌發和出苗的影響[J]. 南方農業學報，2013，44（11）：1785-1790.

[13]彭永康，郝泗城，王振英. 低溫處理對豇豆幼苗生長和POD、COD、ATPase同工酶的影響[J]. 華北農學報，1994，9（2）：76-80.

[14]張蕾，霍治國，黃大鵬，等. 海南冬季主要瓜菜寒害風險區劃[J]. 中國生態農業學報，2014，22（10）：1240-1251.

[15]李合生. 現代植物生理學[M]. 北京：高等教育出版社，2002.