三種誘導劑對草地早熟禾低溫抗性的影響

摘要：為了分析不同類型誘導劑對草地早熟禾（Poa pratensis）低溫抗性的影響，本試驗以草地早熟禾‘巴潤’為材料，研究低溫脅迫（白天4℃/黑夜0℃，每天光照14 h，黑暗10 h，光強3500～4000 Lux，相對濕度60%）下噴施不同濃度的殼聚糖（0，20，50，100，200，300，400和500 μmol·L^-1）、甜菜堿（0，20，40，60，80，100，120和140 μmol·L^-1）和褪黑素（0，25，50，100，200，300，400和500 μmol·L^-1）對草地早熟禾生理特性的影響。結果表明：噴施適宜濃度的誘導劑均能有效緩解草地早熟禾幼苗受低溫脅迫危害，三種誘導劑處理的草地早熟禾幼苗相對電導率和丙二醛含量均低于低溫對照幼苗，并呈先降后升的趨勢；葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量呈先升后降趨勢，抗氧化酶活性顯著提高；通過計算各指標抗寒隸屬函數值并排序發現，三種誘導劑中以300 μmol·L^-1濃度的褪黑素的處理效果最佳。

關鍵詞：草地早熟禾；誘導劑；低溫脅迫；生理特性

中圖分類號：S945.79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2024）10-3194-11

Effects of Three Inducers on Low Temperature Resistance of Poa pratensis

MA Fu-qin， HAN Yue， LI Wen-xiu， CUI Lin-yu， ZHANG Shi-lin， DONGWen-ke^*

（College of Pratacultural Science， Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem/Ministry of Education/

Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province/Sino-U.S. Center for Grassland Ecosystem Sustainability/Key Laboratory of Forage Gerplasm Innovationand Variety Breeding of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Lanzhou， Gansu Province 730070，China）

Abstract：In order to analyze the effects of different types of inducers on the cold resistance of Kentucky bkuegrass （Poa pratensis），the experiment was conducted to study the effects of different concentrations of chitosan （0，20，50，100，200，300，400 and 500 μmol·L^-1），betaine（0，20，40，60，80，100，120 and 140 μmol·L^-1） and melatonin（0，25，50，100，200，300，400 and 500 μmol·L^-1） on the physiological characteristics of Poa pratensis ‘Baron’ under low temperature stress（day 4℃/night 0℃，light 14 hours a day，darkness 10 hours，light intensity 3500-4000 Lux，relative humidity 60%）. The results showed that spraying the appropriate concentration of inducers could effectively alleviate the damage of P. pratensis seedlings under low temperature stress. The relative conductivity and malondialdehyde content of P. pratensis seedlings treated with three kinds of inducers were lower than that of control seedlings under low temperature stress，and showed a trend of first decreasing and then increasing. The contents of chlorophyll，soluble sugar，soluble protein and free proline increased first and then decreased，and the activity of antioxidant enzymes increased significantly. The cold resistance membership function of each index was calculated and sorted. It was found that 300 μmol·L^-1 of melatonin had the best treatment effect.

Key words：Poa pratensis;Inducer;Low temperature stress;Physiological characteristics

收稿日期：2024-01-31；修回日期：2024-05-27

基金項目：國家自然科學基金（32201457）；草業生態系統教育部重點實驗室（甘肅農業大學）開放課題（KLGE202210）資助

作者簡介：

馬福欽（1998-），男，漢族，甘肅金昌人，碩士研究生，主要從事牧草及草坪草種質資源育種研究，E-mail：Mafq2023@163.com；*通信作者Author of corresponfence，E-mail：dongwk2021@163.com

隨著社會的發展，草坪成為人類日常生活和現代文明不可或缺的一部分，具有維持生態系統、美化環境、休憩、游玩、運動等作用，是城市綠化中的重要成分^［1］。草地早熟禾（Poa pratensis ）是城市草坪建植中主要使用的冷季型草坪草之一，具有極深的藍綠色，質地細嫩，具耐熱、耐寒、耐旱，抗病性較好等優點^［2］，在草坪建植以及生態環境治理中廣泛應用。

低溫是一種最常見的逆境脅迫因子，影響植物的生長發育，限制植物在自然界中的地理分布。當植物受到低溫脅迫時，其細胞膜系統受破壞，礦質營養吸收受到影響，生物合成速率降低^［3］，光能吸收減少，許多生理代謝功能受到阻礙，嚴重時可造成植株死亡^［4］。噴施某些化學物質可以提高植物抗寒性，這類化學物質統稱為抗寒誘導劑。殼聚糖（Chitosan，CTS）是甲殼質脫乙酞化后得到的一種聚氨基葡萄糖，殼聚糖及其衍生物能提高植物的抗寒能力，在低溫條件下促進植物生長，提高種子的發芽率，降低細胞膜透性及丙二醛（Malondialdehyde，MDA）的積累，提高植物中滲透物質的含量，減小低溫脅迫對幼苗傷害^［5-6］。已有研究發現，將殼聚糖作為外源物質噴施于棉花（Gossypium）^［7］、水稻（Oryza sativa）^［8］和辣椒（Capsicum annuum）^［9］等的葉片，均能提高其低溫抗性。褪黑素（Melatonin，MT）是一種低分子量的吲哚類化合物，在植物中的主要作用是作為活性氧自由基（Reactive Oxygen Species，ROS）清除劑，起到抵御植物內部和環境氧化應激的第一層保護作用，能夠增強植物對非生物脅迫的抵性，延緩植物葉片的衰老^［10］。噴施外源褪黑激素使低溫脅迫下玉米（Zea mays）幼苗滲透物質含量和抗氧化酶活性增加^［11］；減輕了低溫脅迫對黃瓜（Cucumis sativus）^［12］的光合機構的損傷，降低了低溫造成的膜質過氧化程度，能夠增強其抵抗低溫的能力，恢復幼苗正常生長。甜菜堿（Betaine，BT）是一種季銨型水溶性生物堿，廣泛存在于動植物及微生物中，是維持細胞穩定的重要滲透調節物質^［13］。當植物處于不良環境條件下時，植物體內的甜菜堿會大量積累，用以減輕逆境脅迫對細胞膜的損傷，并保護主要酶活性以及穩定光合作用中多肽，從而提高植物適應不良環境的能力^［14］。前人研究發現，葉面噴施外源甜菜堿能夠緩解低溫脅迫下番茄（Solanum lycopersicum ）幼苗的葉綠素含量下降，增強滲透調節能力，提高其耐低溫能力^［15］。

目前已有低溫脅迫下噴施外源殼聚糖、褪黑素和甜菜堿在狗牙根（Cynodon dactylon）^［16］、小麥（Triticum aestivum）^［17］、水稻^［18］等植物的研究，并獲得了較好的效果。為此，本試驗選擇殼聚糖、甜菜堿、褪黑素為誘導劑，探索噴施不同濃度誘導劑對草地早熟禾幼苗低溫抗性的影響，旨在篩選出最佳誘導劑及其最適濃度，為提高草地早熟禾低溫抗性提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料草地早熟禾品種‘巴潤’種子由北京克勞沃草業技術開發中心提供、三種誘導劑殼聚糖、甜菜堿、褪黑素由上海源葉生物科技有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 幼苗種植與培養 選取顆粒飽滿、完整的草地早熟禾‘巴潤’種子，先用70%乙醇消毒30 s，再用20%的次氯酸鈉消毒15 min后用蒸餾水沖洗5～6次，將種子晾干，均勻的撒在盛有清洗干凈并高溫烘干殺菌的沙土的育苗缽中，并用干沙覆蓋，將其表面噴至濕潤，每天噴水2次，保證沙子濕潤度，并移至光照培養室［每天光照14 h，黑暗10 h，晝夜溫度分別為（23±1）℃和（20±1）℃，相對濕度60%］。待幼苗長至2 cm左右時，需在沙基中澆灌Hoagland's營養液。

1.2.2 噴施誘導劑處理 待幼苗生長30 d時，選取形態和長勢基本一致的草地早熟禾幼苗，用小型噴壺分別往植株葉片噴施不同濃度的三種誘導劑，殼聚糖設置為0，20，50，100，200，300，400和500 μmol·L^-1，甜菜堿設置為0，20，40，60，80，100，120和140 μmol·L^-1，褪黑素設置為0，25，50，100，200，300，400和500 μmol·L^-1，并設置常溫對照組（CK），每個處理設置三次重復；噴施程度以葉面均勻布滿霧狀水滴為宜；每24 h噴灑葉片1次，連續噴3次；緩苗1天后將幼苗轉入4℃/0℃（白天/黑夜，每天光照14 h，黑暗10 h，光強3500～4000 Lux，相對濕度60%）光照培養箱中低溫脅迫處理，72 h后采樣測定相關生理指標。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 普通生理指標的測定 葉片相對電導率參照魏臻武等^［19］的方法；葉綠素含量采用丙酮法^［20］測定；丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸法^［21］測定；游離脯氨酸（Proline，Pro）含量采用磺基水楊酸提取法^［22］測定；可溶性糖（Soluble sugar，SS）含量采用蒽酮法^［23］測定；可溶性蛋白（Soluble protein，SP）含量采用考馬斯亮藍G-250比色法^［24］測定。

1.3.2 抗氧化酶活性測定 超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）酶的活性，參照賀佳圓^［25］的方法測定。

1.4 數據分析

SPSS 26.0軟件進行統計分析，采用單因素ANOVA進行分析處理，Duncan’s新復極差法進行顯著性方差分析；Microsoft Excel 2010用于繪圖和數據處理。用模糊數學隸屬函數法進行低溫抗性綜合評價^［26］，指標性狀與低溫抗性呈正相關時（Pro、SS、SP和葉綠素含量以及SOD、POD、CAT活性）使用正隸屬函數隸屬函數，指標性狀與低溫抗性呈負相關時（相對電導率和丙二醛含量）使用反隸屬函數。公式如下：

正隸屬函數公式為：U（X）=（X-X）/（X-X）

反隸屬函數公式為：U（X） =1- （X-X）/（X-X）

式中，U（X）是隸屬函數值；X為某一處理水平某指標測定值；X和X為所有參試水平系中某一指標中的最大值和最小值；最后將每個處理各抗寒指標的隸屬函數值相加，求出平均值（D值）進行抗寒性排序。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗相對電導率的影響

如圖1所示，低溫脅迫下，草地早熟禾幼苗的相對電導率較常溫對照有顯著上升，最大上升幅度為220.3%；葉面噴施不同類型誘導劑后，草地早熟禾幼苗的相對電導率均較低溫對照（0 μmol·L^-1）下降，但均顯著高于CK（P<0.05）。其中與低溫對照相比，葉面噴施200 μmol·L^-1的殼聚糖、80 μmol·L^-1的甜菜堿和300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的相對電導率達到最小值，分別較低溫對照降低了34.5%，32.2%，38.9%，300 μmol·L^-1褪黑素處理的降低幅度最大。

2.2 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗丙二醛（MDA）含量的影響

如圖2所示，低溫脅迫下，低溫對照的草地早熟禾幼苗MDA含量較CK顯著上升，但隨著不同類型誘導劑濃度的升高，草地早熟禾幼苗的MDA含量均呈先下降后上升的趨勢。在200 μmol·L^-1的殼聚糖、60 μmol·L^-1的甜菜堿和100 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的MDA含量達到最小值，分別較低溫對照降低了44.2%、27.2%、43.4%，其中200 μmol·L^-1殼聚糖處理下的MDA含量降低幅度最大，但在褪黑素濃度為100 μmol·L^-1時草地早熟禾幼苗的MDA含量最小。

2.3 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗葉綠素含量的影響

如圖3所示，低溫脅迫下，草地早熟禾幼苗的葉綠素含量變化幅度不顯著，但較CK有顯著的降低；且隨著不同類型誘導劑濃度的升高，草地早熟禾幼苗的葉綠素含量均呈先上升后下降的趨勢。在300 μmol·L^-1的殼聚糖、100 μmol·L^-1的甜菜堿和300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的葉綠素含量達到最大值，分別較低溫對照升高了3.9%，3.7%，3.5%，其中300 μmol·L^-1殼聚糖處理的升高幅度最大。

2.4 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗游離脯氨酸（Pro）含量的影響

如圖4所示，低溫脅迫下，隨著不同類型誘導劑濃度的增加，草地早熟禾幼苗的Pro含量均呈先上升后下降的趨勢。噴施殼聚糖處理的幼苗Pro含量均顯著低于低溫對照（P<0.05），甜菜堿處理的幼苗Pro含量在濃度為60～80 μmol·L^-1時顯著高于低溫對照（P<0.05），褪黑素處理下幼苗Pro的含量均顯著高于低溫對照（P<0.05）；殼聚糖抑制低溫脅迫下草地早熟禾幼苗Pro的合成，而適宜濃度的甜菜堿和褪黑素能促進幼苗Pro的合成；且在80 μmol·L^-1的甜菜堿和200 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的Pro含量達到最大值，分別較低溫對照升高了18.1%、76.2%，其中200 μmol·L^-1褪黑素的處理升高幅度最大，幼苗的Pro含量最高。

2.5 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗可溶性糖（SS）含量的影響

如圖5所示，三種誘導劑處理對低溫脅迫下草地早熟禾幼苗的SS含量有顯著的影響，整體表現為隨著不同類型誘導劑濃度的增加，草地早熟禾幼苗的SS含量均呈先上升后下降的趨勢，但變化差異又因誘導劑濃度的差異而不盡相同。其中，低濃度的誘導劑促進低溫下草地早熟禾幼苗SS含量的升高，而高濃度誘導劑抑制草地早熟禾幼苗的SS含量的升高，在200 μmol·L^-1的殼聚糖、80 μmol·L^-1的甜菜堿和300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的SS含量達到最大值，分別較低溫對照升高了14.4%，15.6%，29.2%，其中300 μmol·L^-1褪黑素處理的升高幅度最大。

2.6 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗可溶性蛋白（SP）含量的影響

如圖6所示，低溫脅迫下，經不同類型誘導劑處理后的草地早熟禾幼苗SP含量顯著高于常溫對照和低溫對照（P<0.05），同一類型誘導劑處理后的SP含量在不同濃度下存在差異，在300 μmol·L^-1的殼聚糖、100 μmol·L^-1的甜菜堿和300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的SP含量達到最大值，分別較低溫對照升高了18.5%，27.4%，43.6%，其中300 μmol·L^-1褪黑素處理的升高幅度最大，但隨著不同類型誘導劑濃度的增加，草地早熟禾幼苗的SP含量均呈先上升后下降的趨勢，且褪黑素處理后SP含量顯著高于其他兩組。

2.7 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

如圖7所示，低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗SOD活性有顯著的影響，隨著不同類型誘導劑濃度的增加，草地早熟禾幼苗的SOD活性均呈先上升后下降的趨勢。無低溫脅迫時草地早熟禾幼苗SODXfwmlcprIa64PpWfUs2y7A==活性顯著低于低溫脅迫后；在200 μmol·L^-1的殼聚糖、80 μmol·L^-1的甜菜堿和300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的SOD活性達到最大值，且顯著高于低溫對照（P<0.05），分別較低溫對照升高了16.0%，14.8%，45.2%，其中褪黑素處理后SOD活性上升最為顯著。

2.8 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗過氧化物酶（POD）活性的影響

如圖8所示，隨著不同類型誘導劑濃度的增加，草地早熟禾幼苗的POD活性均呈先上升后下降的趨勢，但各類型誘導劑處理下差異較大。低溫對照（0 μmol·L^-1）和常溫對照（CK）差異不顯著，隨著誘導劑濃度的升高，300 μmol·L^-1的殼聚糖、80 μmol·L^-1的甜菜堿和300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的POD活性達到最大值，分別較低溫對照升高了42.0%，28.7%，119.2%。在褪黑素濃度為400 μmol·L^-1和500 μmol·L^-1時POD活性仍顯著高于CK和低溫對照處理（P<0.05）。

2.9 低溫脅迫下三種誘導劑對草地早熟禾幼苗過氧化氫酶（CAT）活性的影響

如圖9所示，低溫對照的CAT活性顯著低于CK的活性（P<0.05）；隨著不同類型誘導劑濃度的增加，草地早熟禾幼苗的CAT活性均呈先上升后下降的趨勢。在300 μmol·L^-1的殼聚糖、100 μmol·L^-1的甜菜堿和300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾幼苗的CAT活性達到最大值，分別較低溫對照（0 μmol·L^-1）升高了17.5%，12.8%，42.7%，其中300 μmol·L^-1褪黑素處理的升高幅度最大。

2.10 草地早熟禾抗寒性綜合評價

通過計算各指標抗寒隸屬函數均值，對三種不同濃度誘導劑對草地早熟禾低溫抗性的誘導效果進行評價，發現300 μmol·L^-1的褪黑素處理下草地早熟禾抗寒評價值最大為0.880，抗寒性最強，其次是褪黑素濃度為200 μmol·L^-1時；500 μmol·L^-1的殼聚糖處理，抗寒評價值最小為0.200，抗寒性最弱（表1）。

3 討論

低溫脅迫使植物細胞膜脂過氧化，質膜透性改變或失去透性，MDA大量積累，胞內物質泄露，從而導致電解質升高，因此植物細胞膜脂過氧化程度及電解質外滲程度常用MDA含量和相對電導率來表現，代表脅迫對植物的損失程度。本研究發現，低溫脅迫下未進行三種外源誘導劑（0 μmol·L^-1）處理的草地早熟禾幼苗相對電導率、MDA相對于常溫對照（CK）有明顯phrnBwj3QI4IQrAg0PFGgQ==上升，而三種外源誘導劑處理后草地早熟禾幼苗的相對電導率和MDA有顯著降低的趨勢。這與練華山等^［27］在殼聚糖緩解低溫處理對絲瓜（Luffa aegyptiaca）幼苗的影響研究和尉欣榮等^［28］在低溫脅迫下褪黑素對多年生黑麥草（Lolium perenne）幼苗生長和抗氧化系統的作用中的研究結果一致。殼聚糖、甜菜堿和褪黑素三種誘導劑能緩解低溫對草地早熟禾幼苗細胞膜脂的過氧化，保證細胞膜系統結構的完整性，從而提高了草地早熟禾幼苗的低溫抗性。

植物在應對不利于其生長的環境脅迫時，細胞滲透物質增加，來維持低溫環境下細胞的滲透平衡^［29］。Pro、SS、SP作為重要的滲透調節物質和營養物質，其作用是提高細胞的保水能力，抑制了電解質外流，防止活性氧對膜脂和蛋白質的過氧化作用，保護生物膜，減輕細胞損傷程度^［30］。朱云林等^［31］研究發現，低溫脅迫下殼聚糖可以使水稻幼苗滲透物質的含量升高，維持細胞正常酸堿度和穩定生物膜滲透性。本研究表明，低溫脅迫增加了草地早熟禾幼苗體內Pro，SS和SP的含量，并且葉面噴施殼聚糖后Pro等滲透物質的含量隨殼聚糖濃度的升高呈先升高后降低的趨勢。這可能是由于適當濃度的殼聚糖可以破壞細胞膜的完整性，而正是由于這種破壞，才會誘發一系列有利于增強抵抗力的生理變化，激活酶促抗氧化系統和非酶促抗氧化系統^［32］。本研究也表明，低溫脅迫下草地早熟禾幼苗的滲透物質含量顯著高于常溫對照，并且在葉面噴施甜菜堿后這些物質的含量進一步的上升，說明甜菜堿可以提高草地早熟禾幼苗體內滲透物質的含量。其原因可能是，外源甜菜堿在提高滲透物質合成途徑中關鍵酶的活性，促進酶的合成方面具有一定作用。白如意等^［33］研究發現，低溫脅迫下，100 μmol·L^-1的褪黑素處理顯著提高了南瓜幼苗中SS等物質的含量，減輕了低溫脅迫對南瓜幼苗的傷害。本研究也發現葉面噴施褪黑素后，草地早熟禾幼苗的Pro、SS和SP含量明顯上升；其中，200～300 μmol·L^-1褪黑素處理效果最為顯著，噴施外源褪黑素可以通過誘導草地早熟禾幼苗滲透調節物質的積累，維持滲透勢平衡，從而提高草地早熟禾抵抗低溫的能力。

植物能夠通過光合作用合成有機物，是植物生長發育的基礎。葉綠素是植物光合作用中重要的物質之一，也是反映葉片受損程度的一個直接指標^［34］。低溫脅迫會造成葉綠體和線粒體電子傳遞系統紊亂，是導致過量ROS產生的主要原因之一，也是破壞光合膜和其他細胞膜的主要因素之一，從而引發脅迫破壞。低溫脅迫會破壞植物葉片細胞中葉綠體的結構，導致葉綠素發生降解，影響光能的吸收、轉化和分配，阻礙光合電子傳遞和破壞光合機制，抑制碳同化作用，最終導致植物葉片的光合能力下降^［35］。楊文飛等^［36］研究發現，低溫處理下水稻幼苗葉片中葉綠素含量下降，且隨著低溫時間的延長，呈逐漸下降的趨勢，與葉綠素的合成和降解有關。本試驗結果也表明，低溫下草地早熟禾幼苗葉片中葉綠素的含量顯著低于常溫對照。練華山等^［27］研究發現，殼聚糖可以顯著提高絲瓜幼苗葉片中葉綠素的含量，其原因可能是殼聚糖可有效抑制低溫下葉綠體類囊體片層結構紊亂、被膜內陷或破裂，促進葉綠體形成和葉綠素合成。此外，甜菜堿還能維持逆境條件下植物葉綠體體積，增加葉綠素a/b的值，降低類胡蘿卜素和葉綠素的比值，保持Ca²⁺-ATPase活性和希爾反應活力，以維持植物的光合能力^［39］。已有的研究表明，褪黑素可以通過上調冷響應途徑的關鍵轉錄因子CBFs/DREBs和低溫應答基因COR15a的表達水平，誘導轉錄激活因子CAMTA1，ZAT10和ZAT12的表達，從而提高擬南芥（Arabidopsis thaliana）的冷凍耐受性^［38］。本試驗中，葉面噴施殼聚糖、甜菜堿和褪黑素三種誘導劑能顯著減緩低溫下葉綠素降低的趨勢，表明殼聚糖、甜菜堿和褪黑素可以通過增強葉綠素合成相關基因的表達或抑制低溫下葉綠體結構的紊亂，維持草地早熟禾葉片內葉綠素含量的穩定，增強草地早熟禾對低溫的抗性。

在正常環境條件下，植物體內抗氧化系統足以保護植物體免受活性氧的傷害，而低溫脅迫下，由于植物細胞膜脂過氧化，并產生大量的ROS，使植物細胞膜受到傷害；但抗氧化酶活性也相應升高，來增強植物的抗氧化能力，減緩低溫對植物細胞造成的傷害^［39］。SOD具有催化歧化反應生成O和HO的作用，因此，被認為是植物逆境抗性強弱的重要指標^［40］。植物的低溫抗性強弱與植物體內是否能夠維持較高的SOD活性水平有關^［41］。POD和CAT是植物體內常見的氧化還原酶，具有分解植物體內HO防止細胞受損的作用，并與SOD一起在減少生物氧自由基濃度上共同作用，與植物低溫損傷和耐寒性密切相關^［42］。徐婷等^［43］研究發現，低溫脅迫下外源甜菜堿處理的玉米幼苗SOD、POD、CAT活性顯著提高，能有效緩解低溫對玉米幼苗的危害，其原因可能是甜菜堿能與膜外蛋白質的羧基陰離子相互作用，使低溫下細胞膜的結構不被破壞^［44］。張嘉雯等^［45］研究表明，低溫脅迫下，隨著脅迫時間的延長，煙草（Nicotiana tabacum）幼苗的SOD和CAT活性先降低后升高，而POD活性呈持續降低的趨勢，其可能是低溫脅迫初期ROS大量積累，消耗了更多的抗氧化酶，褪黑素處理后這三種酶的活性均上升。低溫脅迫下草地早熟禾SOD活性顯著升高，POD和CAT的活性上升幅度較小，而葉面噴施殼聚糖、甜菜堿和褪黑素處理后這三種酶的活性顯著升高，說明殼聚糖、甜菜堿和褪黑素能夠提高抗氧化酶的活性，在低溫脅迫時增強草地早熟禾幼苗清除ROS的能力，提高草地早熟禾幼苗的低溫抗性。

4 結論

噴施三種誘導劑均能有效緩解低溫對草地早熟禾幼苗造成的傷害，但三種誘導劑對草地早熟禾低溫抗性的增強效果不同，抗低溫效果由強到弱依次為褪黑素、甜菜堿、殼聚糖，且同種誘導劑不同濃度之間存在濃度效應。通過抗低溫綜合評價值相關性分析表明，300 μmol·L^-1褪黑素噴施處理對提高草地早熟禾幼苗低溫抗性的作用效果最強。

參考文獻

［1］任繼周，張自和. 草地與人類文明［J］. 草原與草坪，2000（1）：5-9

［2］方強恩，孫英，白小明，等. 甘肅早熟禾屬野生植物資源分布研究［J］. 中國草地學報，2010，32（6）：39-45

［3］KONG R S，HENRY H A L.Does cross-acclimation between drought and freezing stress persist over ecologically relevant time spans？ A test using the grass Poa pratensis［J］. Plant Biol （Stuttg），2018，20（2）：280-287

［4］董文科，馬祥，張玉娟，等. 低溫脅迫對不同早熟禾品種糖酵解代謝及其相關基因表達的影響［J］. 草地學報，2019，27（6）：1503-1510

［5］滕澤，張玉霞，陳衛東，等. 殼聚糖對苜蓿抗寒性及抗寒保護物質含量的影響［J］. 中國農業科技導報，2023，25（2）：192-198

［6］譚毛，段亞玲，周夢春，等. 殼聚糖的分析方法及其在農業領域中的應用進展［J］. 農藥，2021，60（1）：6-10

［7］辛慧慧. 棉花對低溫脅迫的生理響應及調控研究［D］. 石河子：石河子大學，2015：1-36

［8］JAN M，SHINWARI K I，HAFEEZ M，et al. Consequences of short term low temperature stress on physiological and biochemical aspects of rice （Oryza sativa）［J］. Scientia Agriculture， 2015，10（1）：1-14

［9］姜秀梅. 外源物質處理對低溫脅迫下辣椒種子萌發及幼苗抗冷性的影響［D］. 烏魯木齊：新疆農業大學，2014：1-59

［10］DUAN W J，MENG Y J，JIANG D，et al. Effects of exogenous melatonin on the morphology and antioxidant enzyme activities of cotton seedlings under salt stress［J］. Chinese Journal of Eco-Agriculture，2022，30（1）：92-104

［11］劉新宇，褚敏，張苗苗，等. 外源褪黑素對玉米幼苗低溫冷害響應的影響［EB/OL］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20230323.1054.005.html，2023-03-24/2024-06-13

［12］QINGHAI G，YAKUN W，XIAOMIN L U，et al. Effects of exogenous melatonin on growth and antioxidant system of leaves in cucumber seedlings under low temperature and weak light stress［J］. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2014，34（8）：1608-1613

［13］ALLARD，FRANCE，HOUDE，et al. Betaine improves freezing tolerance in wheat［J］. Plant & Cell Physiology，1998，39（11）：1194-1202

［14］劉思露. 外源甜菜堿對匍匐翦股穎抗旱性的影響［D］. 北京：北京林業大學，2015：1-12

［15］NAM，JUN，KANG，et al. Effects of foliar application of glycine betaine on the growth and contents of osmolyte in tomato seedling［J］. Journal of Bio-Environment Control，2006，15（4）：390-395

［16］舒必超，楊勇，劉雪勇，等.低溫脅迫對狗牙根生理及基因表達的影響［J］.草業學報，2018，27（11）：106-119

［17］KAMATA T，UEMURA M. Solute accumulation in heat seedlings during cold acclimation：contribution to increased freezing tolerance［J］. Cryo Letters，2004，25（5）：311-322

［18］劉陳晨，李旭，任士偉，等. 低溫脅迫下外源甜菜堿對水稻秧苗期生長的影響［J］. 江蘇農業科學，2019，47（11）：100-102

［19］魏臻武，范占煉，王槐三. 不同類型草坪草的抗寒鍛煉［J］. 草業科學，1997（3）：61-66

［20］張志良，翟偉箐. 植物生理學實驗指導［M］. 第3版. 北京：高等教育出版社，2003：151-153

［21］李玲. 植物生理學模塊實驗指導［M］. 北京：科學出版社，2009：96-97

［22］BATES L S，WALDREN R P，TEARE I D. Rapid determination of free proline for water stress studies［J］. Plant and Soil，1973，39（1）：205-207

［23］YEMM E W，WILLIS A J. The estimation of carbohydrates in plant extracts by anthrone［J］. Biochemical Journal，1954，57（3）：508-514

［24］李合生. 植物生理生化實驗原理和技術［M］. 北京：高等教育出版社，2000：134-261

［25］賀佳圓. 9個野生早熟禾種質材料抗寒性研究［D］. 蘭州：甘肅農業大學，2012：11-24

［26］孫景寬，張文輝，張潔明，等. 種子萌發期4種植物對干旱脅迫的響應及其抗旱性評價研究［J］. 西北植物學報，2006，26（9）：1811-1818

［27］練華山，周艾玲，梁樂，等. 葉面噴施殼聚糖緩解低溫處理對絲瓜幼苗的影響［J］. 云南農業大學學報（自然科學），2023，38（2）：298-305

［28］尉欣榮，張智偉，周雨，等. 褪黑素對低溫和干旱脅迫下多年生黑麥草幼苗生長和抗氧化系統的調節作用［J］. 草地學報，2020，28（5）：1337-1345

［29］HEIDARVAND L，AMIRI R M. What happens in plant molecular responses to cold stress？［J］. Acta Physiologiae Plantarum，2010，32（3）：419-431

［30］李賀. 褪黑素對大豆苗期低溫脅迫抗性的調控作用［D］. 大慶：黑龍江八一農墾大學，2021：55-57

［31］朱云林，顧大路，王偉中，等. 殼聚糖對水稻幼苗抗冷性的影響［J］. 江蘇農業科學，2017，45（8）：66-68

［32］孫巧峰，于賢昌，高俊杰，等. 羧甲基殼聚糖對黃瓜幼苗抗冷性的影響［J］. 中國農業科學，2004（11）：1660-1665

［33］白如意，宋希梅，沈健，等. 葉面噴施褪黑素對低溫脅迫下南瓜幼苗生長和生理特性的影響［J］. 西北植物學報，2023，43（5）：805-813

［34］廖浩欽，謝文剛. 牧草應對低溫脅迫機制研究進展［J］. 中國草地學報，2023，45（12）：99-111

［35］郝輝芳，范月仙，李生泉. 低溫鍛煉對冷脅迫下棉苗葉片細胞超微結構的影響［J］. 棉花學報，2017，29（3）：268-273

［36］楊文飛，杜永林，顧大路，等. 4種調節物質對水稻耐低溫能力的影響［J］. 江蘇農業學報，2017，33（4）：739-746

［37］于鄭嬌，李書昆，褚鵬飛，等.外源褪黑素對低溫脅迫下番茄幼苗光合熒光及生化特性的影響［J］. 山東農業科學，2023，55（8）：48-55

［38］BAJWA V S，SHUKLA M R，SHERIF S M，et al. Role of melatonin in alleviating cold stress in Arabidopsis Thaliana［J］. Journal of Pineal Research，2014，56（3）：238-245

［39］董文科，馬祥，周學文，等. 外源甜菜堿對低溫脅迫下紫花苜蓿幼苗生理特性的影響［J］. 草地學報，2019，27（1）：130-140

［40］陳鴻鵬，譚曉風. 超氧化物歧化酶（SOD）研究綜述［J］. 經濟林研究，2007，25（1）：59-65

［41］英潘. 干旱脅迫對不同甘蔗品種宿根蔗抗旱生態生理特性及產量品質的影響［D］. 南寧：廣西大學，2014：2-5

［42］周瑞蓮，張承烈，金巨和. 水分脅迫下紫花苜蓿葉片含水量、質膜透性SOD、CAT活性變化與抗旱性關系研究［J］. 中國草地，1991（2）：20-24

［43］徐婷，王俊強，韓業輝，等. 外源甜菜堿浸種對低溫脅迫下玉米種子萌發及幼苗生長的影響［J］. 黑龍江農業科學，2023（8）：8-12

［44］裴海榮，郭宗端，李偉，等. 外源物質提高作物抗寒性研究進展［J］. 湖北農業科學，2017，56（3）：409-412

［45］張嘉雯，盧紹浩，趙喆，等. 外源褪黑素對低溫脅迫下煙草幼苗生理指標的影響［J］. 中國農業科技導報，2020，22（9）：78-86

（責任編輯 彭露茜）