高濃度過氧化氫和高濃度亞精胺對黃瓜幼苗生長的影響研究

[摘 要] 為探究高濃度過氧化氫和高濃度亞精胺對黃瓜幼苗生長的影響。用2%H2O2和1 mg/mL亞精胺處理粵秀3號品種黃瓜子葉，培養7 d后進行TB染色、NBT染色和DAB染色。結果顯示，2%H2O2和1 mg/mL亞精胺皆能提高子葉細胞中的超氧根離子和過氧化氫含量，提高細胞的死亡率。其中，2%H2O2作用速度更快、效果更明顯。2%H2O2和1 mg/mL亞精胺疊加使用可加強促衰老的作用。

[關鍵詞] 黃瓜幼苗;過氧化氫;亞精胺;衰老;高濃度

[中圖分類號] S642.2 [文獻標識碼] B [文章編號] 1674-7909（2019）13-88-2

子葉作為第一個同化器官，在植物的幼苗期起著一定作用。子葉的衰老影響作物產量，衰老時期愈早，其影響愈大[1]。活性氧是植物有氧代謝的副產物，包括O2-、·OH等含氧自由基，也包括H2O2、1O2等非自由基形式的含氧分子。活性氧會導致蛋白質、膜脂、DNA及其他細胞組分嚴重受損，進而使細胞衰老。李娟等發現，H2O2濃度越高，其對銅綠微囊藻抗氧化能力的損傷效應越強[2]。李娜等發現高濃度亞精胺可加速黃瓜子葉的衰老[3]。因此，本試驗研究外源H2O2及外源亞精胺對黃瓜子葉活性氧積累和衰老的影響，為提高黃瓜產量、增加農業經濟收益提供理論指導。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種為粵秀3號（128片子葉）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計。試驗共4個處理：①蒸餾水;②2%H2O2;③1 mg/mL亞精胺;④2 %H2O2+1 mg/mL亞精胺。每個處理組設置2個培養皿（9 cm，8對子葉），葉面朝上，置于光照培養箱（28 ℃，光照12 h）中培養，每天觀察。

1.2.2 結果鑒定。7 d后進行TB、NBT、DAB染色試驗。

2 結果與分析

2.1 對子葉衰老的影響

在7 d的培養中，隨著培養天數的增加，黃瓜子葉黃化衰老程度呈逐漸增加趨勢。2%H2O2和1 mg/mL亞精胺都能促進黃瓜子葉細胞衰老，前者起作用的時間更短，作用更明顯。過氧化氫+亞精胺處理組黃化速度最快。

2.2 TB、NBT、DAB染色

臺盼藍可將死細胞染成藍色而不使活細胞著色。NBT在O2-的作用下還原生成不溶于水的藍色二甲替，可用于O2-的組織化學定位。H2O2在過氧化物酶的催化下與DAB反應生成棕色化合物，可定位組織中的H2O2。對各處理組細胞死亡程度、細胞中超氧根離子的含量、細胞中過氧化氫的含量進行排序，結果皆為過氧化氫+亞精胺處理組>過氧化氫處理組>亞精胺處理組>蒸餾水處理組。

2.3 H2O2作用

植物體內的活性氧清除機制包括抗氧化酶系統和非酶抗氧化劑。前者包括SOD、CAT和POD等。植物細胞內產生的超氧化物O2-在SOD的催化下，歧化為H2O2和O2。生成的H2O2，在CAT和POD的催化下，歧化為O2和H2O。非酶抗氧化劑包括抗壞血酸和谷胱甘肽，其具有抗氧化性，能清除活性氧[4]。

外源H2O2可作為信號分子參與Cu/Zn SOD基因的表達[5]，刺激黃瓜子葉細胞內H2O2的大量產生和累積。同時，培養基中的H2O2也是一種活性氧物質，黃瓜子葉細胞在同時受到內外過量活性氧物質損傷的情況下，子葉細胞本身對活性氧的產生和清除平衡被打破，過量的活性氧物質使子葉細胞遭到嚴重的損傷，細胞內各種抗氧化酶的活性逐漸減弱，總抗氧化能力也因此而減弱，最終子葉細胞的結構和功能受到破壞，加速衰老進程。

3 討論

低濃度外源H2O2可能具有清除活性氧的作用。劉建新發現低濃度的H2O2能提高葉片的抗氧化系統活性，減少活性氧的積累[6]。這是由于低濃度外源H2O2可作為信號分子參與Cu/Zn SOD基因的表達[5]，提高CAT活性[6]，調控植物的ASA-GSH循環代謝[7]，進而促進子葉細胞內自由基的清除，減緩子葉的衰老。另外，李璟發現，低濃度外源亞精胺能顯著提高低氧脅迫下黃瓜幼苗根系中亞精胺和精胺含量，降低腐胺含量，提高抗氧化酶活性，同時，根系中SOD、POD、CAT活性的提高抑制了細胞內活性氧的積累，延緩了子葉的衰老[8]。本試驗發現，2%H2O2和1 mg/mL亞精胺皆能促進黃瓜子葉細胞衰老，故H2O2和亞精胺的作用效果與其濃度有關。

段九菊將100 mmol/mL亞精胺處理長春密刺和津春2號品種黃瓜幼苗，發現其能降低細胞內H2O2含量，抑制細胞衰老[9]。本試驗用1 mg/mL（145 mmol/mL）亞精胺處理粵秀3號品種黃瓜子葉，發現其對子葉細胞的衰老呈促進而非抑制的效果。這可能是因為相近濃度的亞精胺對不同品種黃瓜細胞的作用不同。

因此，針對不同的黃瓜品種，施用合適濃度的H2O2和亞精胺可達到促進或抑制植株生長的目的。

參考文獻

[1]安志信，鞠珮華，郭富常.大白菜子葉光合功能及其對幼苗和產量的影響[J].園藝學報，1990（4）：288-292.

[2]李娟，王應軍，高鵬.過氧化氫對銅綠微囊藻的損傷效應研究[J].環境科學學報，2015（4）：1183-1189.

[3]李娜，陳紅，裴孝伯.外源亞精胺對鹽脅迫下黃瓜幼苗耐鹽性的影響[J].熱帶作物學報，2013（7）：1359-1364.

[4]鄭榮梁.生物學自由基[M].北京：高等教育出版社，1992.

[5]李希東，侯麗霞，劉新，等.H2O2與葡萄VvIPK2基因表達及其低溫脅迫響應的關系[J].園藝學報，2011（6）：1052-1062.

[6]劉建新，王金成，王瑞娟，等.燕麥幼苗對鹽脅迫的響應及過氧化氫對響應的調節[J].生態學雜志，2015（9）：2506-2511.

[7]李曉云，王秀峰，呂樂福，等.外源NO對銅脅迫下番茄幼苗根系抗壞血酸-谷胱甘肽循環的影響[J].應用生態學報，2013（4）：1023-1030.

[8]李璟，胡曉輝，郭世榮，等.外源亞精胺對根際低氧脅迫下黃瓜幼苗根系多胺含量和抗氧化酶活性的影響[J].植物生態學報，2006（1）：118-123.

[9]段九菊，郭世榮.外源亞精胺對NaCl脅迫下黃瓜幼苗耐鹽性的影響[J].中國蔬菜，2005（12）：8-10.