外源綠原酸對番茄幼苗低溫耐性的生理調控效應

關鍵詞： 生物刺激素； 綠原酸（CGA）； 低溫脅迫； 番茄； 葉綠素； 束縛水

番茄 （solanum Lycopersicum） 是我國設施主栽蔬菜，它起源于熱帶，為典型的喜溫蔬菜，對低溫反應較為敏感[1]。番茄適宜生長溫度為15℃～30℃，當環境溫度低于10℃ 時會受到冷害和生長限制，低于8℃ 時生長遲緩，低于5℃ 時生長完全停止[2]。我國現有設施大棚條件下，低溫是限制番茄冬春季生產的重要逆境脅迫因子[ 3 ? 4 ]，遭受低溫脅迫時，番茄植株會出現氧化還原失衡、葉綠素合成受阻和營養不良等生理障礙[5?6]，尤其開花前后的亞低溫脅迫常常引起番茄缺素、葉斑病、立枯病、落花、裂果和畸形果等問題，導致番茄產量及果實品質下降[7?8]。如何緩解低溫冷害脅迫，提升幼苗低溫抗性，是番茄生產中實現壯苗、提質、增產亟待解決的一個問題。

目前農業生產中應對突發的低溫氣候事件，通常以覆蓋地膜、灌水、優化施肥和外源調控的方式來提高農作物的抗低溫能力，從而預防冷害發生[9?19]。其中，外源調控抗冷栽培技術被認為簡便高效、成本可控、經濟實用[14， 16， 20]。該項技術的核心是抗低溫外源物質的選用[21]，但生產中長期使用的主要是植物生長調節劑類和激素類制劑，部分制劑存在潛在毒性、致畸、致癌問題[22?23]，因此亟需一種綠色環保、安全高效的外源物質用于提高農作物的抗低溫能力。

“生物刺激素”這概念，目前比較廣泛接受的是2012 年歐洲生物刺激素產業聯盟（EBIC） 給出的如下定義：生物刺激素是一種含有某些成分和微生物的物質，這些物質施于植物本身或根際周圍時，能夠對植物的自然發展進程起到積極的刺激作用，包括改善營養吸收、生理機能、增強非生物脅迫抵抗力、增加產量以及提升品質等[16]。生物刺激素包括且不限于微生物菌劑、腐殖酸類、海洋提取物質類、果蔬發酵物、有益元素、無機鹽、植物活性物質等，可以作用于土壤、種子、根系、花芽和果實[16， 24]。其中，酚酸類植物化學物質存在于許多植物中，因其具有抗氧化作用，在植物抗逆脅迫研究中具有重要意義。

綠原酸 （chlorogenic acid， CGA），又名3-咖啡酞奎尼酸，是植物有氧呼吸中經莽草酸途徑產生的一種苯丙素類次生代謝物質，廣泛存在于高等雙子葉植物和蕨類植物中[25?26]。CGA 是一種具有較強抗氧化作用的水溶性酚酸類物質[27]，此外，它還具有抗菌抗病毒活性的作用[26， 28?29]。目前該酚酸物質是天然產物研究領域的一個熱點。

王聞聞[30]研究表明，CGA 具有較強的抗氧化活性，且它是IAA 的保護劑，CGA 以適宜濃度施用緩解了Al 毒引起的黑大豆根伸長抑制，促進了Al 毒脅迫下黑大豆側根數目的增加。王慶華等[31]研究表明，從天然植物莖葉中提取到的CGA，具有非常強的抗氧化能力，其清除自由基的能力是Vc 的2～3倍，清除O2?是Vc 的10～30 倍。Mei 等[ 3 2 ]研究表明，外源噴施CGA 通過增強抗氧化能力減輕蘋果葉片的氧化應激。唐金蕾[33]研究發現，外源噴施CGA可以延緩鮮切馬鈴薯的膜脂質過氧化程度，抑制多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶活性，有效抑制鮮切馬鈴薯的褐變反應。從以上研究推測，CGA 在植物非生物逆境產生的氧化脅迫應對中具有潛在應用價值，這為農作物抗低溫栽培提供了天然綠色抗低溫制劑的可能選擇。但目前為止，國內外文獻還尚未檢索到CGA 與農作物抗低溫關系的研究報道。此外，外源誘導物提高植物抗逆性有其適宜的濃度，超過適宜濃度的外源誘導物則可能加重逆境脅迫的危害[34]。

為此，本研究以篩選出的存在低溫耐性差異的兩個番茄品種為試驗材料，研究低溫（晝夜溫15℃/5℃） 脅迫下不同濃度CGA 對番茄幼苗生長和生理特性的影響，旨在揭示外源根施CGA 對番茄幼苗低溫耐性的調控效應及可能機制，為番茄抗低溫栽培中外源CGA 的合理施用及增強番茄幼苗低溫耐性提供理論依據和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗在2022 年3 次獨立預備試驗綠原酸（CGA）濃度梯度逐次優化基礎上，于2023 年2—5 月在北京市農林科學院2 號試驗樓人工氣候箱進行。抗低溫試驗供試材料為京番401 （JF401） 和京番101（JF101），來自北京市農林科學院蔬菜研究中心番茄課題組，分別代表京津冀地區露地和設施番茄的主栽品種。預試驗結果顯示，JF401 低溫耐性高于JF101，低溫脅迫下，JF 101 易出現葉片發黃、變窄及卷曲，JF401 易出現葉片變窄及葉背發紫。試驗用CGA 由上海源葉生物科技有限公司提供。番茄種子做消毒、浸種和催芽處理后，用50 孔穴盤進行育苗，育苗基質為草炭∶蛭石=3∶1 （體積比）。待番茄幼苗長至四葉一心時，選取整齊一致且長勢良好的番茄苗，轉移至相同基質的盆缽中（1.13 L，口徑12 cm，高度10.5 cm），每盆移栽1 株，植株在溫室自然光照下生長1 周。期間，每隔2 天，采用稱重法，參照基質最大持水量的70% 精準補充水分；每隔7 天根施1∶800 （w∶v） 平衡水溶肥20?20?20 TE（每盆50 mL），由河北石家莊三品肥業有限公司提供。選取長勢一致番茄苗進行試驗處理。

1.2 試驗設計

將兩個品種的番茄幼苗轉移至人工氣候箱（DGX-260E） 中，在晝夜溫度25°C/18°C （12h/12h），光照強度400 μmol/（m2·s），相對濕度65%～70% 的條件下適應一周。在試驗開始前6 天，每隔2 天施加不同濃度的CGA，分別對番茄苗進行根際灌施，使溶液均勻的分布在根系周圍，每株灌施50 mL，對照以等體積的蒸餾水代替。番茄苗齡5 周左右時，將人工氣候箱溫度調至晝夜溫度15°C/5°C （12 h/12 h），低溫處理6 天，然后調至晝夜溫度25°C/18°C （12 h/12 h），恢復生長2 天，其他條件同上。通過兩番茄品種的獨立試驗，CGA 抗低溫調控的濃度范圍逐漸從0～3 g/L 調減至0～1 g/L，進一步調減至0～0.25 g/L，并在此濃度區間設置了6 個CGA 梯度處理，分別為CK、CGA （0.005、0.025、0.05、0.1 和0.25 g/L）。每組設置3 個生物學重復，每個重復6 株。

1.3 測定和分析方法

1.3.1 植株鮮重 試驗結束后，每個處理選擇6 株幼苗，采用千分之一天平（LC-FA，浙江力辰儀器科技有限公司） 稱量植株鮮重。

1.3.2 葉綠素熒光參數 在低溫脅迫結束后2 天，取不同處理的番茄幼苗，從第一片未完全展開葉開始向下數第3、第4 位葉進行測定，在測定前對番茄幼苗進行20 min 的暗處理。使用捷克手持式葉綠素熒光儀（PSI Fluor Pen FP110， 捷克共和國） 測定初始熒光產量Fo、最大熒光產量Fm，光化學猝滅系數（Qp）、非光化學猝滅系數（NPQ） 及PSII 實際光化學效率（ФPSII）。采用公式（Fm?Fo）/Fm 得到最大光化學效率Fv/Fm[35]。

1.3.3 相對電導率（REC） 將處理后的番茄幼苗用去離子水沖洗干凈，將植株葉片剪成小份，混合均勻，稱取0.1 g 放入150 mL 三角瓶中，加入25 mL去離子水浸泡處理15 h，使用電導率測定儀（雷磁儀器，DDSJ-308A） 測定煮沸前浸提液電導率以及煮沸后浸提液電導率，計算相對電導率[36]。

1.3.4 葉綠體色素含量 葉綠體色素含量采用80%的丙酮浸提，稱取0.5 g 植株葉片樣品放入刻度試管中，加入25 mL 80% 的丙酮，密封，避光浸提至葉片無色時（約48 h） 測定。用UV-1601 紫外分光光度計分別在 663、646 和470 nm 波長處檢測OD 值[37]，按下列公式計算：

葉綠素a （Chl.a）=（12.21A663?2.81A646）×V/1000 W；

葉綠素b （Chl.b）=（20.13A 646?5.03A663）×V/1000 W；

類胡蘿卜素（Car）=[（1000A470?3.27 Chl.a?104 Chl.b）/229]×V/1000 W

式中：A—吸光值，V—提取液總體積 （mL），W—葉片鮮重 （g），663、646、470 為檢測波長（nm）。

1.3.5 其他生理指標 取植株葉片樣品，液氮研磨成粉末狀，測定抗氧化酶活性及膜脂損傷。用硫代巴比妥酸（TBA） 法測定丙二醛（MDA） 含量[30]，氮藍四唑（ N B T ） 光化學還原法測定超氧化物歧化酶（SOD） 活性[30]，愈創木酚法測定過氧化物酶（POD） 活性[17]，過氧化氫紫外吸收法測定過氧化氫酶（CAT）活性[17]，參照Alexieva 等[38]的方法測定H2O2 含量。

1.3.6 自由水和束縛水含量 將完整葉片去掉主脈，用打孔器打成大小一致的小圓片，稱重后立即放入稱量瓶中（重復6 次）。向瓶中加入葉片質量6倍的60%～65% 糖液，再稱重。將瓶置于暗處6 h，期間定時輕輕搖動稱量瓶，使葉片組織與糖液充分接觸。將葉片取出，用濾紙吸去葉片表面糖液，立即稱重。再將葉片在105℃ 下殺青15 min，于80℃烘干稱重[39]。計算相關指標：葉片自由水含量（%）=[（浸泡前葉片質量?浸泡后葉片質量）/浸泡前葉片質量]×100；葉片束縛水含量（%）=[（浸泡前葉片質量?干重）/浸泡前葉片質量]×100?自由水含量。

1.4 數據統計與分析

1.4.1 隸屬函數法 采用隸屬函數法[ 3 6 ]對不同CGA 濃度處理下番茄幼苗低溫耐性進行綜合評價，平均值大小反映番茄幼苗低溫耐性的強弱。

各項指標與番茄幼苗低溫耐性為正相關時，公式為：U（Xa）=（Xa?Xmin）/（Xmax?Xmin） （1）

各項指標與番茄幼苗低溫耐性為負相關時，公式為：U（Xa）=（Xmax?Xa）/（Xmax?Xmin） （2）

公式（1） 和（2） 中，U（Xa） 為各生理指標的隸屬函數值，Xa 為各生理指標測定值，Xmax 與Xmin 分別為各處理某一參數的最大值與最小值。

pi=Σ綜合指標權重：wi= pi，i=1， 2， ···， n。式中，wi 為第i 個綜合指標在所有綜合指標中的權重，pi 為各品種第i 個綜合指標的貢獻率。Σ綜合評價值：D= [Xa wi]，i=1， 2， ···， n。式中，D 值為i 材料在低溫脅迫下用綜合指標計算所得的低溫耐性綜合評價值。

1.4.2 數據處理 采用Microsoft Excel 2016 和SPSS 25.0 統計軟件對數據進行統計分析并制表。方差分析采用One-way Anova-Duncan 檢驗其差異顯著性（Plt;0.05）。采用Origin 25.0 進行Pearson 相關分析、主成分PCA 分析。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫下施用CGA 對番茄幼苗地上部、根系和總鮮重的影響

由表1 可知，JF101 番茄幼苗地上部、根系和總鮮重均高于JF401。外源施用CGA 增加了JF101 和JF401 幼苗地上部、根系和總鮮重，JF101 根系鮮重的增幅更大，JF401 地上部鮮重的增幅更大。0.005～0.1 g/L CGA 使JF101 番茄幼苗地上部鮮重增加13.1%～23.7% （Plt;0.05），以0.05 g/L CGA 的促生作用最大；0.025～0.25 g/L CGA 使JF401 番茄幼苗地上部鮮重增加10.1%～62.3% （Plt;0.05），以0.1 g/LCGA 的促生作用最大。與CK 相比，0.05 g/L CGA使JF101 番茄幼苗地上部、根系和總鮮重分別增加23.7% （Plt;0.05）、60.0% （Plt;0.05） 和35.2% （Plt;0.05）；與CK 相比，0.1g/L CGA 使JF401 番茄幼苗地上部、根系和總鮮重分別增加62.3% （Plt;0.05）、34.7%（Plt;0.05） 和51.0% （Plt;0.05）。CGA 對番茄幼苗生物量的影響與番茄品種和CGA 濃度均有關，CGA 對兩品種番茄幼苗的促生作用均有其最佳施用濃度，過量施用則導致CGA 的促生作用下降。

2.2 低溫脅迫下CGA 施用對番茄幼苗丙二醛（MDA） 和電導率的影響

低溫脅迫下，根施外源CGA 處理降低了兩品種番茄幼苗葉片的電導率 （表2）。CGA 施用濃度為0.005、0.025、0.05、0.1 和0.25g/L 時，JF101 番茄幼苗葉片電導率分別較CK 降低15.3%、51.3%、58.9%、54.3% 和37.2%，JF401 番茄幼苗葉片電導率分別較CK 降低29.0%、38.6%、40.9%、29.9% 和18.4%。低溫脅迫下， CGA 外源根施處理降低了兩品種番茄幼苗葉片的MDA 含量。根施0.005～0.1g/L CGA，JF101 番茄幼苗葉片MDA 含量較CK 降低18.7%～37.5%；根施0.005～0.05g/L CGA，JF401番茄幼苗葉片MDA 含量較CK 降低16.5%～26.0%。根施0.05 g/L CGA 緩解番茄幼苗葉片膜損傷的作用最顯著，JF101 番茄幼苗葉片電導率和MDA 含量較CK 分別降低58.9% 和37.5%，JF401 番茄幼苗葉片電導率和MDA 含量較CK 分別降低40.9% 和26.0%。適量根施CGA 可有效減少JF101 和JF401 番茄幼苗葉片丙二醛累積，減少葉片電解質滲出，以0.05 g/LCGA 的緩解作用最佳。

2.3 低溫脅迫下根施CGA 對番茄幼苗H2O2 和抗氧化酶活性的影響

與CK 相比，外源施用CGA 降低了番茄幼苗葉片中H2O2 的含量 （表3）。根施0.005～0.1g/L CGA，JF101 番茄幼苗葉片H2O2 含量較CK 降低了33.9%～53.3%；根施0.005～0.25g/L CGA，JF401 番茄幼苗葉片H2O2 含量較CK 降低了61.9%～75.7%。根施CGA 大幅減少了JF101 和JF401 番茄幼苗葉片H2O2累積，且以0.05 g/L CGA 處理的降低幅度最大。低溫脅迫下，根施CGA 總體增加了番茄幼苗葉片抗氧化酶活性 （表3）。JF101 和JF401 番茄幼苗葉片SOD、POD 和CAT 活性均隨CGA 外源根施濃度增加呈先增加后降低趨勢，存在濃度依賴效應。根施0.05 g/L CGA，JF101 番茄幼苗葉片SOD、POD和CAT 活性分別增加120.7%、56.0% 和177.2%，JF401 番茄幼苗葉片分別增加89.8%、149.6% 和196.0%。更高濃度CGA 增加番茄幼苗葉片抗氧化酶活性的效果下降。試驗結果表明外源施用適量CGA能有效增強番茄幼苗的抗氧化調控能力，這對于低溫逆境脅迫產生ROS 的清除及降低細胞損傷具有重要意義。

2.4 低溫脅迫下CGA 施用對番茄幼苗葉綠體色素含量的影響

低溫脅迫下JF101 番茄幼苗葉片Chl. a、Chl. b、Chl. （a+b） 含量均高于JF401 番茄幼苗 （表4）。根施CGA 可顯著增加低溫脅迫下JF101 和JF401 番茄幼苗葉片葉綠素含量，但JF101 和JF401 番茄幼苗適宜的CGA 處理濃度存在顯著差異。根施CGA0.005～0.1g/L 可顯著增加JF101 番茄幼苗葉片Chl. a、Car 和Chl. （a+b） 含量，而JF401 番茄幼苗增效顯著的CGA 濃度范圍為0.025～0.25g/L。兩個品種番茄幼苗葉片葉綠素含量均隨CGA 施用濃度增加呈先增加后降低趨勢，在CGA0.05 g/L 達到峰值。在0.05 g/LCGA 處理下，JF101 番茄幼苗葉片Chl. a、Chl. b 和Chl. （a+b） 含量分別比CK 增加41.6%、18.5% 和35.5%，0.1 g/L CGA 處理的JF401 番茄幼苗葉片Chl. a 和Chl. （a+b） 含量分別比CK 增加27.1% （Plt;0.05） 和64.9% （Plt;0.05）。CGA 根際施用促進了低溫脅迫番茄幼苗葉片的葉綠素合成，對JF401 幼苗葉片葉綠素含量的提升作用大于JF101 幼苗。

2.5 低溫脅迫下CGA 施用對番茄幼苗熒光參數的影響

研究植物葉片熒光參數能夠獲知有關光合利用途徑的信息，尤其PSII 最大光能轉化效率 （Fv/Fm）和實際光能轉化效率 （ΦPSII） 直接決定植物光合合成和干物質積累能力。由表5 可知，低溫脅迫下CGA根際施用降低了番茄幼苗葉片非光化學淬滅系數（NPQ），增加了番茄幼苗葉片光化學猝滅系數 （Qp）、Fv/Fm 和ΦPSII。隨著外源CGA 施用濃度的增加，JF101 和JF401 番茄幼苗葉片的NPQ 呈先降低后增加趨勢，葉片Qp、Fv/Fm 和ΦPSII 呈先增加后降低趨勢。0.05g/L CGA 處理的JF101 番茄幼苗葉片NPQ 比CK 降低14.4%，Qp、Fv/Fm 和ΦPSII 分別比CK 增加140.8%、2.8% 和157.7%；0.1g/L CGA處理的JF401 番茄幼苗葉片NPQ 比CK 降低25.1%，Q p、F v / Fm 和Φ P S I I 分別比CK 增加1 8 8 . 3 %、2.9% 和223.5%。低溫脅迫下外源施用適量CGA 降低了番茄幼苗葉片的非光化學淬滅系數NPQ，增加了番茄幼苗葉片的光化學淬滅系數Qp，提升了番茄幼苗的潛在和實際光化學效率，優化了JF101 和JF401番茄幼苗葉片對光能的捕獲和利用。

2.6 低溫脅迫下CGA 施用對番茄幼苗水分結合形態的影響

植物體水分以自由水和束縛水兩種形態存在，其中，自由水影響植物的代謝強度。自由水含量增加時，植物細胞質向溶膠態轉變，抗逆性減弱；束縛水含量增加時，植物細胞質向凝膠態轉變，抗逆性增強。因此，植物組織中的自由水和束縛水含量常被用來研究抗逆響應。由表6 可知，低溫脅迫下，外源施用CGA 后，番茄幼苗葉片自由水和束縛水含量發生了明顯變化，JF101 和JF401 番茄幼苗葉片均檢測到自由水含量的降低和束縛水含量的增加。JF101 番茄幼苗葉片自由水含量最低值和束縛水含量最高值均出現在0.05 g/L CGA 處理，JF401則出現在0.1 g/L CGA 處理。與CK 相比，JF101、JF401幼苗葉片束縛水峰值含量分別較CK 增加8.4%、31.2%，自由水含量分別較CK 降低24% 和62%。根施適量CGA 可減少葉片自由水、增加葉片束縛水含量，進而提升了番茄幼苗葉片的抗低溫能力。

2.7 主成分分析

主成分分析是一種數據降維方法，可將原來的多維變量簡化為少數幾個相互獨立的綜合指標，并可反映原來多維變量的大部分信息。以CGA 不同濃度處理番茄幼苗為研究對象，采用Origin 軟件對本試驗18 個單項耐冷指標進行主成分分析，計算得到特征值和特征向量（表7 和表8）。

JF101 的分析結果表明，以特征值大于1 為閾值共得到4 個主成分，對應的特征根分別為9.864、2.438、2.201 和1.013，其貢獻率分別為54.8%、13.6%、12.2% 和5.6%，累計貢獻率達到86.2%，說明4 個主成分能夠解釋絕大部分信息，而其余部分最大貢獻率僅為3.95%，可忽略不計。這樣就將原來的18 個單項指標轉化為4 個獨立的綜合指標，命名為P1、P2、P3 和P4，而這4 項綜合指標代表了原有單項指標的耐低溫信息。第一主成分P1 的特征向量主要描述的是H2O2 （?0.301）、地上部鮮重（0.297）、葉片束縛水含量（0.297）、Chl. a （0.286）、Chl. （a+b） （0.285）、MDA （?0.264）、REC （?0.256）、CAT （0.252）、SOD （0.249） 和POD （0.249）；第二主成分P2 的特征向量主要描述的是Qp （0.546）、ФPSII（0.532） 和NPQ （0.422）；第三主成分P3 的特征向量主要描述的是根系鮮重（?0.543）、總鮮重（?0.414）和Chl. b （0.457）；第四主成分P4 的特征向量主要描述的是CAT （0.453） 和葉片自由水含量（0.347）。

JF401 的分析結果表明，以特征值大于1 為閾值共得到4 個主成分，對應的特征根分別為9.677、3.536、1.516 和1.148，其貢獻率分別為53.8%、19.7%、8.4% 和6.4%，累計貢獻率達到88.2%，說明4 個主成分能夠解釋絕大部分信息，而其余部分最大貢獻率僅為4.7%，可忽略不計。這樣就將原來的18 個單項指標轉化為4 個獨立的綜合指標，命名為P1、P2、P3 和P4，而這4 項綜合指標代表了原有單項指標的耐低溫信息。其中，第一主成分P1 的特征向量主要描述的是葉片束縛水含量（0.296）、葉片自由水含量（?0.285）、CAT （0.277）、Chl. b（0.271）、Chl. （a+b） （0.269）、REC （?0.265） 和Fv/Fm（0.253）；第二主成分P2 的特征向量主要描述的是MDA （0.515） 和地上部鮮重（0.396）；第三主成分P3 的特征向量主要描述的是根系鮮重（?0.632）、Qp（0.400） 和ФPSII （0.383）；第四主成分P4 的特征向量主要描述的是Chl. b （0.367） 和Chl. a+b （0.348）。

由表7 和表8 可知，每個特征指標的綜合得分是通過以每個主成分所對應的特征值占所選取的4 個主成分特征值之和的比值作為權重，然后分別與對應的主成分值相乘后求和得到，最后進行排序。綜合得分排序顯示，SFW、Chl. b、Chl. （a+b）、Qp、ФPSII 和LBW 在兩品種番茄中都是排序較為靠前的特征指標，初步認為可以作為衡量CGA 調控番茄幼苗低溫耐性效應的指標。

2.8 隸屬函數綜合評價

為綜合評價外源CGA 不同濃度處理下JF101 和JF401 在低溫脅迫下的生長適應性，避免單一指標評價的片面性，選取了本試驗分析的共18 個指標，采用隸屬函數分析法進行綜合評價，與低溫耐性正相關的指標采用1.4.1 的公式（1） 計算，與低溫耐性負相關的指標采用1.4.1 的公式（2） 計算，進一步根據綜合指標權重公式及各綜合指標的貢獻率計算得到綜合評價指標D 值，對不同外源CGA 處理下番茄幼苗平均隸屬函數值進行排序（表9）。

由表9 可知，JF101 番茄各處理的平均隸屬函數值由高到低順序依次為：CGA 0.05、CGA 0.1、CGA 0.025、CGA 0.25、CGA 0.005、CK，平均隸屬函數值最高的是CGA 0.05，其平均隸屬函數值為1.000，最低的是CK，其平均隸屬函數值為0.227。JF401 番茄各處理的平均隸屬函數值由高到低順序依次為：CGA 0.1、CGA 0.05、CGA 0.025、CGA 0.25、CGA 0.005、CK，平均隸屬函數值最高的是CGA 0.1，其平均隸屬函數值為0.897，最低的是CK，其平均隸屬函數值為0.535。兩品種番茄平均隸屬函數值排序后4 位的各處理保持一致。該結果表明，低溫脅迫下，JF401 番茄的低溫耐性大于JF101 番茄（JF401CK vs JF101CK）；外源施用CGA 能不同程度地提高低溫脅迫下JF101 和JF401 番茄幼苗的低溫耐性，其中，JF101 以外源施用0.05 g/L CGA 溶液對番茄幼苗的保護效果更明顯，JF401 以外源施用0.1 g/L CGA 溶液對番茄幼苗的保護效果更明顯。

2.9 番茄幼苗低溫耐性指標的相關性分析

JF101 幼苗低溫耐性指標間的相關分析結果（圖1） 表明，番茄幼苗SFW、RFW、TFW、SOD、POD、CAT、Chl. a、Chl. b、Chl. （a+b）、Fv/Fm、Ф P S I I、Q p、L B W、D - v a l u e 間呈顯著正相關，C h l a 與S FW 間（ r = 0 . 9 5 ）、C h l . a + b 與S FW 間（r=0.94）、SOD 與Fv/Fm 間（r=0.94） 的相關性都較高。MDA、REC、H2O2、NPQ 和LFW 間呈顯著正相關，MDA 和H2O2間（r=0.95）、REC 和NPQ 間（r=0.92）、H2O2 和NPQ 間（r=0.88） 的相關性都較高。低溫耐性綜合評價指標（D 值） 與S O D、T F W、Fv/Fm、ФPSII、Qp、LBW、SFW、RFW、CAT、P O D 、C h l . a 、C h l . （ a + b ） 間呈顯著正相關（r=0.72～0.98），與REC、NPQ、H2O2、MDA 和LFW 間呈顯著負相關（r=0.63～0.98）。TFW、REC、SOD、Fv/Fm、ФPSII、NPQ、Qp、LBW 能較好的反映不同番茄幼苗的低溫耐性強弱。

如圖2 所示，JF401 幼苗SFW、RFW、TFW、SOD、POD、CAT、Chl. a、Chl. b、Chl. （a+b）、Fv/Fm、ФPSII、Qp、LBW、D-value 間呈顯著正相關，CAT 與RFW 間（r=0.94）、Fv/Fm 與TFW 間（r=0.99）、ФPSII 與TFW 間（r=0.92）、Qp 與TFW 間（r=0.91）、Chl. a 與SOD 間（r=0.91） 的相關性都較高。MDA、EL、H2O2、NPQ 和LFW 間呈顯著正相關，REC 和H2 O2 間（r=0.93）、H2 O2 和NPQ 間（r=0.78）、H2O2 和LFW 間（r=0.75）、REC 和NPQ 間（r=0.75） 的相關性都較高。低溫耐性綜合評價指標（D 值） 與RFW、TFW、SOD、POD、CAT、Chl. a、Chl. b、Chl. （a+b）、Fv/Fm、ФPSII、Qp、LBW 間呈顯著正相關（r=0.63～0.92），與REC、NPQ、H 2 O 2 和L FW 間呈顯著負相關（ r = 0 . 6 4～0 . 9 3 ）。POD、Chl.b、Chl. （a+b）、ФPSII、NPQ、Qp、LFW 和LBW 能較好的反映不同番茄幼苗的低溫耐性強弱。

3 討論

低溫冷害是造成農作物產量和品質損失的一種常見非生物脅迫[40]。番茄是一種喜溫作物，當遭遇低溫脅迫時，其細胞內的各項生理活動會減緩或停止，進而出現光損傷、光合抑制、活性氧積累、水分失衡、細胞膜結構損傷、胞內電解質外滲和植物生長抑制等一系列問題[2，41?42]。外源功能物質的合理施用能夠誘導植物低溫耐性，進而緩解低溫損傷[43]。本研究選用了天然植物提取酚酸物質綠原酸（CGA）進行番茄抗低溫試驗，結果表明，CGA 外源適量施用可有效提升番茄幼苗低溫耐性（表2），改善番茄幼苗生長（表1），這為通過外源調控措施改善番茄低溫耐性提供了新的可能。

相對電導率和膜脂過氧化損傷指標及MDA 含量是評價植物低溫耐性強弱的基本指標[44?45]，植物受到低溫脅迫時，細胞膜是最先感受到低溫脅迫的部位[46]，低溫脅迫會使植物細胞膜脂過氧化反應加劇，MDA 含量升高[47]，細胞膜選擇透過性喪失，電解質外滲，相對電導率升高[48]。在本研究中，使用適量CGA 處理后JF101 和JF401 番茄幼苗葉片的相對電導率和MDA 含量均顯著降低（表2），這說明CGA外源根際施用緩解了低溫脅迫對番茄幼苗葉片細胞膜的損傷，能夠有效提升番茄幼苗器官的低溫耐性。Balci 等[49]研究了表油菜素內酯外源施用對草莓冷脅迫的影響，結果表明，表油菜素內酯不同濃度施用增加了草莓植株組織中酚酸物質尤其是CGA 的含量，并認為其緩解草莓植株冷脅迫與CGA 介導的植株組織細胞膜完整性有關。Khalid 等[50]研究表明，脯氨酸外源施用增強作物抗逆性與其增加植物光合色素和酚酸物質有關。以上研究均佐證CGA 在植物逆境耐性調控中的重要作用。

低溫脅迫時，導致植物細胞膜脂質過氧化的重要原因是光能過剩引發的ROS 的過量產生和累積[51]。多項研究表明，外源功能物質施用可以有效緩解非生物逆境引起的植物體內ROS 的爆發[52]。在本試驗中，CGA 的適量施用顯著降低了植物體內H2O2 的產生（表3），這對于減少ROS 過量累積，維持氧化還原平衡，從而減少細胞損傷具有重要作用。植物體內的酶促抗氧化防御系統在清除低溫脅迫產生的ROS，減輕ROS 積累對植物膜系統傷害方面的作用被廣泛證實[ 5 3 ]。SOD、POD、CAT 等抗氧化酶保障了植株在逆境脅迫下酶系統保護機制的正常運行，且3 種抗氧化酶之間存在協同效應[52]（表7、表8和圖1、圖2）。本試驗條件下，CGA 外源適量施用后，JF101 和JF401 番茄幼苗的3 種抗氧化酶活性均顯著高于對照（表3），說明CGA 處理增強了植物體清除ROS 的能力，同時增強了抗應激能力，有效提高了抗氧化防御機制。

低溫脅迫導致的植物光合系統受損會反映到葉綠體色素和熒光參數的變化上。得益于植物無損監測技術的進步，植物葉綠素熒光參數的變化可以監測植物光系統的運轉狀況[54]。Fv/Fm 反映植物PSII潛在最大光化學效率指標[55]，ФPSII 反映植物PSII實際光能利用指標[48]，Qp 反映PSII 吸收的光能用于光化學反應的比例[56]，NPQ 反映了PSII 吸收光能用于熱耗散的比例[57]。Chl. a、Chl. b、Chl. （a+b） 和Car 反映植物體光合色素的穩定性[58]。本試驗表明，CGA 適量施用降低了NPQ，增加了Qp、Fv/Fm和ФPSII （表5），同時顯著增加了Chl. a 和Chl. （a+b）含量（表4），說明CGA 處理有助于緩解低溫脅迫下植物體光合色素的降解，維持PSII 的功能和結構完整，緩解激發能對光合系統的壓力，提高光能用于光化學反應的比例，進而改善植物光能吸收和利用。

植物體內自由水和束縛水的含量與逆境抗性密切相關[59?60]。自由水含量高表征植物代謝強，束縛水含量高表征植物抗性強[39]。本試驗顯示，CGA 適量施用顯著增加了葉片束縛水含量，顯著降低了葉片自由水含量（表6），表明CGA 處理使番茄幼苗代謝減弱，低溫抗性增強。

外源物質調控植物非生物逆境耐性的關鍵是濃度的控制，濃度過低時起不到抗逆調控的作用，濃度過高時則可能加重逆境脅迫危害[61?62]。本研究表明，不管是JF101 番茄，還是JF401 番茄，CGA 外源根際調控番茄低溫耐性均存在明顯的濃度依賴效應（表9）。盡管隸屬函數綜合評價結果顯示供試CGA 在0.005～0.25 g/L 范圍內能有效緩解低溫脅迫損傷，但同時也可見隨著CGA 施用濃度的提高，CGA 緩解兩品種番茄幼苗低溫脅迫的能力反而逐漸減弱。王曉琪等 [16]和張適陽等 [35]的研究都得到類似結果，表明生物刺激素過量施用存在抑制植物生長的負作用風險，原因可能與外源物質過量施用會引發植物生理參數失衡有關。

低溫脅迫下，兩品種番茄幼苗的H2O2 和MDA均表現為JF101gt;JF401，SOD 和低溫耐性隸屬函數綜合評價值均表現為JF101際施用對于JF101 和JF401 番茄幼苗的低溫損傷緩解，是涉及光合、抗氧化、水分等多途徑共同調控的結果，并且這種作用不是簡單的疊加關系，而是對植株多種生理代謝調節的復雜效應。外源施用CGA 可提高不同品種番茄幼苗的低溫耐性，低濃度時對低溫耐性較弱的番茄幼苗有更好的抗低溫調控效果。在實際生產中，外源CGA 的施用不必受植株本身低溫耐性的約束，針對不同耐性品種調適外施濃度均可收到理想的抗低溫調控效果。

4 結論

根施CGA 可維持低溫脅迫下番茄幼苗光系統結構和功能，穩定光合色素及光能利用，減弱植株生理代謝，平衡植株水分形態，提高酶促抗氧化與清除活性氧等多種生理抗逆效應。番茄強耐低溫品種京番401 和弱耐低溫品種京番101 幼苗的耐冷性綜合評價指標D 值，均隨CGA 施用濃度呈現“先增加后降低”的濃度依賴效應，兩品種的最佳CGA 根施濃度分別為0.1 和0.05 g/L 。京番401 的低溫耐性顯著高于京番101，在京番101 幼苗上CGA 緩解低溫脅迫的效果更明顯。