脱落酸预处理对低温胁迫下萝卜幼苗的缓解效应

初 敏，王秀峰，2，王淑芬，杨凤娟，2，魏 珉，2，史庆华，2

(1.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安271018;2.山东农业大学作物生物学国家重点实验室，山东泰安271018;3.山东省农业科学院蔬菜研究所，山东济南250100)

萝卜(Raphanus sativus L.)原产于中国，现已成为重要的世界性蔬菜.萝卜具有很高的营养价值和经济价值，国内种植广泛［1］.但是秋冬萝卜和冬春萝卜在栽培过程中，幼苗经常受到低温胁迫的影响，生产上容易造成严重的损失.有研究表明，添加适当浓度的外源物质，如水杨酸(SA)［2］、稀土镧［3］、CaCl2［4］等均能减轻低温对萝卜幼苗的伤害.脱落酸(ABA)是介导环境胁迫和植物抗逆反应的调节物质，对植物抗冷能力的调控起重要作用［5］.喷施外源脱落酸能缓解低温对香蕉幼苗的伤害程度［6］.于锡宏等［7］研究表明，低温胁迫前，适当浓度的脱落酸喷施番茄幼苗后，番茄叶片相对电导率和丙二醛含量降低，叶绿素和脯氨酸(Pro)含量增加，冷害指数降低，对冷害具有缓解作用.尤扬等［8］研究表明，在处理浓度范围内，脱落酸喷施叶片，能明显提高香樟幼树的抗寒性.但是，ABA能否缓解低温胁迫对萝卜幼苗的伤害及缓解机理尚缺乏深入系统的研究.本研究以‘阳春早秀’萝卜品种为试材，选用不同质量浓度的外源ABA对萝卜幼苗进行叶面喷施预处理，在筛选出提高萝卜抗冷性适宜ABA质量浓度基础上，进一步探讨了外施ABA对低温胁迫下萝卜幼苗渗透调节物质和抗氧化酶活性的影响，以期为提高萝卜幼苗的抗冷性及农业生产提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验于2010－10—2010－12在山东农业大学玻璃温室内进行.供试萝卜品种为‘阳春早秀’，该萝卜品种为冷敏感品种，是根据电解质渗漏率从12份萝卜品种(由山东农科院蔬菜所提供)中筛选出来的.

按常规方法浸种，挑选饱满的种子播于装有基质［V(草炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠岩)=2∶1∶1］的50孔穴盘中.待子叶展平后，用1/2的营养液代替自来水浇灌，待第1片真叶展平后，用全营养液浇灌.营养液中大量元素参照日本园试配方［9］，微量元素参照 ARNON 配方［9］.

待萝卜幼苗长至3叶1心时，移至昼/夜温度25℃/15℃，光周期8 h/16 h的培养箱(宁波产GXZ型)中，预处理2 d后，开始叶面喷施外源ABA，每天喷施1次(喷时加入少许TritonX-100)，共设4个处理，分别为 5(A1)，10(A2)，15(A3)，20 mg·L－1(A4)，以清水作为对照(CK)，连续喷施3 d.每次喷施以叶面均匀附着一层小液珠为准，每处理50株.然后将萝卜幼苗置于低温处理条件下［昼/夜温度5℃/5℃，光量子通量密度550～600 μmol·m－2·s－1，光周期 8 h/16 h］，于低温处理4 d后取植株的第2～3片真叶，进行各生理指标的测定.每处理重复3次，共150株幼苗，求平均值，找出适宜的外源ABA质量浓度.

在上述试验基础上，根据筛选出的适宜ABA质量浓度，进一步研究外源ABA对低温胁迫下萝卜幼苗渗透调节物质和抗氧化酶活性的影响.幼苗培养和处理方式及条件同上，共设2个处理，以叶面喷施清水作为对照(CK)，另一处理为喷施上述试验筛选出的适宜质量浓度的ABA，连续喷施3 d后，放入低温(处理条件同前)条件下处理10 d，分别于低温处理 0，1，4，7，10 d 后取样，测定各生理指标，每处理重复3次，求平均值.

1.2 测定项目与方法

电解质渗漏率［电解质渗漏率(%)=(初电导率－空白电导率)/(终电导率－空白电导率)×100］和可溶性糖含量测定参照赵世杰等［10］的方法.脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮显色法［11］.丙二醛(MDA)含量参照 CAKMAK等［12］的方法测定.

抗氧化酶活性的测定:酶液提取参照朱祝军等［13］的方法.超氧化物岐化酶(SOD)活性采用PROCHAZKOVA 等［14］的方法测定;过氧化氢酶(CAT)活性采用CAKMAK等［12］的方法测定;抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性采用NAKANO等［15］的方法测定.

试验中数据均为3次重复的平均值，采用Microsoft Excel和Sigma plot软件处理数据和作图，DPS软件对数据进行单因素方差分析，并运用Duncan检验法进行多重比较(P＜0.05).

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度ABA对低温胁迫下萝卜幼苗电解质渗漏率、可溶性糖和脯氨酸含量的影响

由表1可知，不同质量浓度ABA预处理后，均能显著降低低温胁迫下萝卜幼苗的电解质渗漏率，以A3(15 mg·L－1ABA)处理的电解质渗漏率最小，显著低于CK.由表1还可以看出，低温胁迫下，外加一定质量浓度的ABA(5～15 mg·L－1)，萝卜幼苗中可溶性糖和脯氨酸大量积累，显著高于CK.其中A3处理的萝卜幼苗可溶性糖含量最高，较CK提高了29.86%.A1处理的萝卜幼苗脯氨酸含量最高，A3次之.

综合上述结果可知，进行15 mg·L－1(A3)ABA预处理可明显通过降低电解质渗漏率和积累大量渗透调节物质来减轻低温对萝卜幼苗造成的伤害.

2.2 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片可溶性糖与脯氨酸含量的影响

由图1和图2可知，低温胁迫前，A3处理萝卜幼苗叶片可溶性糖含量比清水处理(CK)稍有降低，而脯氨酸含量略有增加.低温胁迫1 d后，其可溶性糖和脯氨酸含量均比清水对照稍有降低;但随低温胁迫时间延长，A3处理与CK条件下，其可溶性糖和脯氨酸含量均呈增加趋势.从低温胁迫4 d起，A3处理的可溶性糖与脯氨酸含量显著高于CK.

图1 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片可溶性糖含量的影响Fig.1 Effects of ABA on soluble sugar content in leaves of radish seedlings under low temperature stress

2.3 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片MDA含量及抗氧化酶活性的影响

2.3.1 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片MDA含量的影响 由图3可知，低温胁迫前，A3处理萝卜幼苗叶片MDA含量比清水处理(CK)稍有增加.低温胁迫下，萝卜幼苗叶片MDA含量显著增加，且胁迫时间越长，增幅越大.A3处理萝卜幼苗MDA含量在低温胁迫前4 d虽有升高趋势，但相对较平缓，且明显低于CK;低温胁迫10 d后，CK幼苗叶片MDA含量较胁迫前增加207.71%，15 mg·L－1ABA预处理仅增加54.70%，差异显著.

2.3.2 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片CAT活性的影响 图4所示，A3处理萝卜幼苗叶片CAT活性比清水处理(CK)稍有升高.低温胁迫开始后，CK的CAT活性呈先升高后降低趋势，而A3处理

萝卜幼苗叶片中CAT活性变化趋势正好与之相反，呈先降低后升高趋势;低温胁迫10 d后，A3处理的CAT活性显著高于CK.

图4 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片CAT活性的影响Fig.4 Effects of ABA on CAT activity in leaves of radish seedlings under low temperature stress

2.3.3 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片SOD活性的影响 图5显示，A3处理与CK条件下，其SOD在低温胁迫前7 d变化趋势基本一致，呈先降低后升高趋势.低温胁迫10 d后，A3处理萝卜幼苗SOD活性继续升高，而清水处理(CK)下其SOD活性迅速下降，且低于低温胁迫前，差异显著.

图5 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片SOD活性的影响Fig.5 Effects of different mass concentration ABA on SOD activity in leaves of radish seedlings under low temperature stress

2.3.4 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片APX活性的影响 图6表明，A3处理与CK条件下，其APX活性变化趋势基本一致，呈先升高后降低再升高趋势;但整个处理过程中，A3处理萝卜幼苗其APX活性均高于清水处理(CK).低温胁迫10 d后，A3处理与清水处理(CK)叶片中的APX活性分别比胁迫前升高66.72%和47.96%，差异显著.

图6 ABA对低温胁迫下萝卜幼苗叶片APX活性的影响Fig.6 Effects of ABA on APX activity in leaves of radish seedlings under low temperature stress

3 结论与讨论

膜透性增大的程度与逆境胁迫强度有关，质膜透性直接反映膜系统受伤程度，而电解质渗漏率的大小反映了质膜透性大小，因此可通过测定电解质渗漏率来反映植物受冷害程度.本研究中，喷施一定质量浓度ABA预处理后，萝卜幼苗叶片电解质渗漏率显著低于对照，说明ABA预处理能减少低温对萝卜幼苗膜系统造成的伤害，对低温胁迫有一定的缓解作用.

低温胁迫下，植物能够合成渗透调节物质以增强其抗冷性，这是植物为适应环境的一种保护性反应［16］.可溶性糖和游离脯氨酸是植物细胞内重要的渗透调节物质，胁迫下植物体内两者的含量与植物抗寒性之间存在相关性［8］.在植物可忍受的低温胁迫下，脯氨酸含量呈上升趋势［17］，可溶性糖含量与多数植物的抗逆性呈正相关［18］.而MDA含量是反映细胞膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标［19，20］.本试验中，与清水处理(CK)相比，喷施不同质量浓度ABA预处理后，其萝卜幼苗可溶性糖与脯氨酸含量增加，从而缓解萝卜幼苗的低温胁迫.随处理时间延长，A3处理可溶性糖、脯氨酸含量和MDA含量随之增加，但可溶性糖和脯氨酸含量增加幅度显著高于CK，而MDA含量增加幅度显著低于CK.以上结果表明，15 mg·L－1ABA预处理后，可通过减缓萝卜幼苗叶片中MDA积累和大量积累脯氨酸和可溶性糖来缓解低温对萝卜幼苗造成的伤害.

在正常情况下，植物体内活性氧产生与清除处于平衡状态，不会导致细胞伤害.一旦植物受到环境胁迫，这种平衡体系就会遭到破坏［21］，其清除系统尤其是抗氧化酶类则会表现出相应的应激反应［22，23］，缓解胁迫对植物膜系统造成的伤害.SOD是清除生物体内O－·2的唯一酶类，它能歧化O－·2生成H2O2，而CAT和APX是植物体内清除H2O2的关键酶.本试验中，外源ABA提高了萝卜幼苗中SOD活性，从而可将过量生成的O－·2.迅速分解为O2和H2O2.

已有研究表明，H2O2的存在对细胞具有双重作用，一方面H2O2的跨膜通透性使得其具有信号分子的作用，另一方面，H2O2的过量累积能够加剧对细胞的伤害［24］.本试验中，15 mg·L－1ABA 预处理显著提高高温胁迫10 d后萝卜幼苗CAT和APX活性，这可能是CAT和SOD双重作用的结果.胁迫7 d后，CAT活性受到很大抑制，降至最低，使植株积累一部分H2O2;而胁迫10 d后SOD活性的提高，又歧化O－2.产生另一部分H2O2;这两部分H2O2激活了CAT和APX活性，来清除胁迫后期过量产生的活性氧，最终提高萝卜幼苗的抗低温胁迫能力.

综上所述，喷施一定质量浓度的外源ABA，能降低萝卜幼苗叶片电解质渗漏率，增加脯氨酸和可溶性糖含量，其中，以15 mg·L－1ABA预处理对缓解低温冷害效果最好.外源ABA可通过缓解MDA的上升速度，促进可溶性糖和脯氨酸积累及提高抗氧化酶酶活性等来提高萝卜幼苗的抗冷性.

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