低溫脅迫下沒食子酸丙酯對黃瓜幼苗生理生化特性的影響

高文紅，李鵬麗，車寒梅，趙 敏

（1.邯鄲科技職業學院 河北邯鄲 056046： 2.邯鄲市蔬菜技術推廣站 河北邯鄲 056000；3.河北工程大學 河北邯鄲 056038）

黃瓜是北方設施栽培主要蔬菜，屬冷敏感植物，冬季低溫寡照和大幅降溫天氣給黃瓜生產帶來的危害尤為突出。苗期低溫使葉片逐漸呈現萎蔫、黃化、干枯等癥狀，開花期低溫則出現植株生長遲滯、花打頂、幼果脫落等現象，不能正常開花結實，導致瓜條不能正常膨大（畸形），黃瓜產量和品質受到嚴重影響。低溫脅迫使植物體內活性氧代謝失衡，由于活性氧大量產生使膜蛋白和脂類降解，產生有毒物質，膜透性加大，且脅迫程度越嚴重，細胞O產生速率、過氧化氫（HO）含量、葉片相對電導率和丙二醛（MDA）含量越高，葉綠體解體，細胞超微結構被破壞。可見，活性氧的清除能力與植物的抗逆性有密切關系。如何克服設施黃瓜低溫冷害、保障黃瓜品質是設施栽培黃瓜中亟待解決的問題。

研究表明，植物生長調節物質在植物生長發育過程中發揮重要作用，調控植物器官發育和形態建成等多個過程，經過不同程度低溫誘導或外源調控物質調控，能夠提高植物對低溫的適應能力，提高其耐寒性。沒食子酸丙酯（propyl gallate，PG）是天然產物沒食子酸（3，4，5-三羥基苯甲酸）的重要衍生物，為植物天然多酚化合物，具較高抗氧化活性，可消除自由基，是歐盟認可的食品添加劑，廣泛應用于食品和化妝品生產中，是無毒、安全性較高的脫水食品和油脂類抗氧化劑（酚類），也是經過聯合國糧食及農業組織（FAO）和世界貿易組織（WTO）批準使用的優良油脂抗氧化劑。PG 主要應用于油脂的保鮮和抗氧化，顯著降低油脂氧化程度。李漢良等研究表明，沒食子酸丙酯具有抑制多酚氧化酶（PPO）活性、延緩梨果實軟化、保持果實品質的作用。但關于PG 提高黃瓜幼苗抗冷機制的研究鮮見有報道。筆者以津優35 黃瓜品種為試驗材料，研究低溫脅迫下不同濃度PG 對黃瓜幼苗生理特性的影響，旨在為篩選提高植物抗冷性的外源物質（無毒副作用）提供新思路，為其在蔬菜栽培生產中應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為津優35 黃瓜，由天津科潤農業股份有限公司黃瓜研究所培育，該品種為早熟、豐產、優質、適應性強的類型。

1.2 方法

試驗于2021 年9 月15 日至10 月25 日在河北工程大學植物工場進行，選用標準72 孔黃瓜育苗穴盤進行黃瓜常規育苗，自然光照，待子葉展平后用酸堿度（pH 值）為6.5±0.1、可溶性鹽濃度（EC值）為2.2～2.5 mS·cm的1/2 倍Hoagland 營養液澆灌。待幼苗長至3 葉1 心時，選取生長健壯且長勢一致的幼苗移栽于10 cm×10 cm×8 cm 的營養缽中，基質為∶=1∶1。每個營養缽移栽1株苗，轉入RTOP-268Y 型人工氣候箱內培養，光照度為300 μmol·m·s，晝/夜為12 h/12 h，晝夜溫度為28 ℃/18 ℃。培養箱內適應3 d 后，分別用濃度為1.0、1.5、2.0、2.5 mmol·L的PG 均勻噴灑葉片，以藥液附于葉面不滴落為宜，每個處理100 株，以噴去離子水為對照（CK）。隔2 d 再噴1 次。誘導處理結束后4 d 進行抗冷鑒定，先在15 ℃/10 ℃（晝/夜）預處理2 d，再置于10 ℃/5 ℃低溫脅迫6 d。

設5 個處理：（1）低溫+噴去離子水（CK）；（2）低溫+噴施1.0 mmol·LPG（T1）；（3）低溫+噴施1.5 mmol·LPG（T2）；（4）低溫+噴施2.0 mmol·LPG（T3）；（5）低溫+噴施2.5 mmol·LPG（T4）。

于低溫脅迫后0、2、4、6 d 時，隨機取樣，取幼苗生長點下第3 片展開真葉測定生理指標，6 d 時測定植株形態指標，每次選10 株，3 次重復。

1.3 測定方法

參照崔慶等的方法測定植物形態指標；參照趙世杰等的方法測定相對電導率，相對電導率/%=（初電導率-空白電導率）/（終電導率-空白電導率）×100；采用ABT 比色法測定MDA 含量；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量；采用比色法（：=1∶1）測定葉綠素（a+b）含量。

1.4 數據統計與分析

利用SPSS Statistic 19.0 軟件對數據進行統計分析，采用Duncan’s 檢驗進行方差分析，采用Excel 2019 作圖。

1.5 抗冷性指標綜合分析

應用模糊數學隸屬函數值法對黃瓜幼苗抗冷性指標的綜合分析。隸屬函數值計算方法如下：

指 標 與 抗 逆 呈 正 相 關：（）=（-）/（-）；

指 標 與 抗 逆 呈 負 相 關：（）=（-）/（-）；

（）為各處理各指標的具體隸屬值；為各處理某指標測定值；為所有處理某一指標測定值中的最大值；為所有處理中某一指標測定值中的最小值；根據各處理隸屬函數平均值大小確定其抗冷性強弱，隸屬函數平均值越大抗冷性越強，反之則抗冷性越弱。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫下PG處理對黃瓜幼苗形態指標及生物量的影響

由表1 可知，低溫脅迫6 d 后，在各處理中，T3處理各形態指標及生物量均為最大，T3 處理幼苗株高顯著高于其他處理；T3 處理莖粗、地上鮮質量、地下干質量均與T2、T4 處理無顯著差異，均顯著高于CK、T1 處理；T3 處理地上干質量與T4 處理無顯著差異，但與其他處理差異顯著。T1、T2、T4 各處理間株高、莖粗、地上鮮質量、地上干質量、地下干質量均無顯著差異；5 個處理間地下鮮質量均無顯著差異。表明在低溫脅迫下，適宜濃度的PG 處理在一定程度上緩解了低溫對黃瓜幼苗生長的傷害。

表1 PG 處理6 d 對黃瓜幼苗形態指標及生物量的影響

2.2 低溫脅迫下PG處理對黃瓜葉片相對電導率的影響

由圖1 可知，隨著脅迫時間的延長（0～6 d），各處理葉片相對電導率均呈逐漸上升的趨勢。CK 葉片生物膜受傷害嚴重，相對電導率始終處于高位，脅迫6 d 后，CK 電導率比脅迫前提高141.76%，但PG 各處理電導率比脅迫前增加緩慢，分別提高了85.79%、60.22%、38.39%、75.10%。脅迫2 d 后，PG不同濃度處理電導率均顯著低于CK，T3 處理相對電導率均顯著低于PG 其他濃度處理。脅迫6 d后，與CK 相比，PG 不同濃度處理電導率分別降低22.78%、34.50%、43.81%、28.22%，表明適宜濃度的PG 處理能緩解低溫對幼苗的傷害。

圖1 低溫脅迫下PG 對黃瓜葉片相對電導率的影響

2.3 低溫脅迫下PG 處理對黃瓜葉片MDA 含量的影響

由圖2 可知，隨著低溫脅迫時間的延長，各處理MDA 含量均呈上升趨勢，與相對電導率變化趨勢一致。低溫脅迫6 d 后，經PG 各濃度處理后，葉片MDA 含量增加緩慢，均顯著低于CK 處理，比CK分別降低了14.14%、31.45%、42.53%、20.14%，且T3處理葉片MDA 含量顯著低于其他處理。表明適宜濃度PG 誘導，能緩解低溫脅迫下膜脂過氧化。

圖2 低溫脅迫下PG 對黃瓜葉片MDA 含量的影響

2.4 低溫脅迫下PG 處理對黃瓜幼苗可溶性糖含量的影響

由圖3 可知，脅迫后2 d，CK、T1、T2、T3、T4 各處理均對低溫產生應激反應，細胞可溶性糖含量均有不同程度增加，各處理分別比脅迫前提高19.19%、23.08%、33.74%、37.87%、24.93%。脅迫6 d后，PG 各濃度誘導葉片可溶性糖含量比CK 提高9.98%、26.65%、40.76%、16.56%，均顯著高于CK。其中，T3 處理葉片可溶性糖含量顯著高于其他濃度PG 處理，T4 和T1 處理之間無顯著差異，T2 處理顯著高于T4 和T1 處理。可見，適宜濃度的PG 處理能夠提高細胞的滲透調節能力。

圖3 低溫脅迫下PG 對黃瓜幼苗葉片可溶性糖含量的影響

2.5 低溫脅迫下PG處理對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

由圖4 可知，低溫脅迫期間，CK 和PG 各處理幼苗葉片葉綠素含量均呈降低趨勢，但各處理降低幅度不同。脅迫2 d 時，T3 處理葉綠素含量顯著高于CK，其他PG 處理與CK 差異不顯著。CK 葉綠素含量于脅迫2 d 后呈快速下降趨勢。脅迫6 d 后，PG 各濃度處理葉綠素含量均顯著高于CK，其中，T2 和T3 處理間差異不顯著，但均顯著高于其他處理，T3 處理葉綠素含量最高，比CK 高57.29%。可見，不同濃度PG 處理均能延緩葉綠素降解，T3 處理效果最佳，葉綠素含量始終保持較高水平。

圖4 低溫脅迫下PG 對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

2.6 低溫脅迫下PG 處理對黃瓜幼苗抗冷性指標影響的綜合分析

通過隸屬函數值法對低溫下不同濃度PG 處理津優35 號幼苗的MDA 含量、電解質滲透率、葉綠素含量、可溶性糖含量進行綜合分析，對4 項指標隸屬函數平均值進行比較，隸屬函數平均值高表示抗冷性強。由表2 可知，處理T3、T2 的MDA 含量、相對電導率、葉綠素含量、可溶性糖含量隸屬函數值均明顯高于CK、T1、T4，處理T3 的隸屬函數平均值明顯高于CK 與其他處理，不同濃度PG 處理抗冷效果從大到小依次為T3＞T2＞T4＞T1＞CK。

表2 黃瓜相關指標的隸屬函數值

3 討論與結論

低溫對植物生長發育不利，低溫下植物生長受到抑制，正常生長比較困難，地上地下生長緩慢；而噴施外源物質后，株高、莖粗、植株鮮質量和干質量均有提高。本試驗結果表明，低溫脅迫6 d 后，2.0 mmol·LPG 處理的株高顯著高于CK和其他PG 處理，表明在低溫脅迫下，適宜濃度的PG 處理在一定程度上緩解了低溫對黃瓜幼苗生長的傷害，有利于黃瓜幼苗生長，與高青海等、鮑智娟的研究結果一致；但與曲樹棟等的研究結果不一致，可能是由于低溫脅迫后沒有經過緩苗階段，隨時間延長，黃瓜幼苗抗冷性會在形態指標及生物量上表現更明顯。

在低溫脅迫下，酶保護系統活性受到影響，活性氧代謝失衡，膜脂類物質過氧化程度加劇，質膜透性增大，細胞內物質外滲，生物膜相對電導率增加，因此，膜透性的升高是植物低溫傷害的重要標志之一。MDA 是膜脂類物質過氧化終產物，而MDA 毒害作用又加劇了膜損傷，使蛋白質、核酸等大分子物質交聯、聚合，導致酶失活，MDA 含量是生物膜脂類物質過氧化程度和植物抗性的重要標志，其含量與低溫脅迫程度呈正相關。本研究結果表明，低溫脅迫下，與CK 相比，黃瓜葉片噴施不同濃度PG 葉片MDA 含量和相對電導率顯著降低，表明PG 能降低黃瓜葉片膜質過氧化程度，提高植株對低溫的耐受能力，與張永吉等、王國莉等、姜秀梅等的研究結果一致，其中以2.0 mmol·LPG 處理效果最佳。

葉綠素是葉綠體的類囊體膜上重要的光合色素，其含量多少往往決定著光合作用的強弱。而葉綠素對溫度反應敏感，不適宜的低溫和高溫均可導致葉綠素降解，其含量下降越快，冷害癥狀呈現越早。前人研究結果表明，低溫可導致葉綠素含量顯著下降，葉片失綠，嚴重時變白，因此，葉綠素含量的變化能反映低溫對植物的傷害程度。本試驗結果表明，2.0 mmol·LPG 處理的葉綠素含量在低溫脅迫6 d 后與1.5 mmol·LPG 處理差異不顯著，但均顯著高于CK 及其他處理，與張永吉等研究結果一致。這表明，低溫環境中PG 處理能延緩葉片葉綠素降解。

可溶性糖具高溶解性，可快速降低細胞水勢，是良好的滲透調節物質和防脫水劑，能有效提高細胞的滲透調節能力，增強細胞保水能力，降低冰點，以提高植物對低溫的耐受性，在植物遭受逆境脅迫時發揮重要作用，且含量與多數植物的抗逆性呈正相關。本試驗結果表明，低溫脅迫期間，各濃度PG 處理后可溶性糖含量均高于對照，與張永吉等的研究結果一致；低溫脅迫后6 d，2.0 mmol·LPG處理的可溶性糖含量比CK 顯著提高40.76%，表明適宜濃度的PG 處理可增加葉片可溶性糖含量，降低細胞滲透勢，維持蛋白質結構的完整性和功能，從而增強黃瓜抗冷性。

隸屬函數法是在測定多個指標情況下對植物抗性評價的有效方法，能消除個別指標的片面性，且隸屬函數值在0～1，指標評價簡單，常用于植物抗性評價。通過隸屬函數法進行綜合評價可知，黃瓜幼苗噴施濃度2.0 mmol·LPG 處理的效果最好。

綜上所述，2.0 mmol·LPG 處理黃瓜幼苗可以緩解低溫對黃瓜幼苗的傷害。本試驗結果可能與PG 本身為多酚化合物且具有顯著的抗自由基能力有關，PG 進入植物體內參與清除植物體內自由基的過程，延緩了膜脂過氧化。PG 其他生理活性及抗冷性機制有待于進一步研究。