德州西瓜地方品种三白和喇嘛幼苗耐低温能力研究

陶士会 徐光东 张春沂 谭月强

（山东省德州市农业科学研究院 253015）

喇嘛和三白是两种独具特色的西瓜种质资源。喇嘛瓜型椭圆，瓤色橘黄，三白瓜皮、瓜瓤、瓜籽均为白色。在低温胁迫下，植物体内的多种酶活性产生明显变化，酶活性的提高或降低与植物抗寒性的强弱有一定的相关性。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）是膜保护系统的重要酶，能有效清除冷胁迫下产生的活性氧自由基和过氧化产物，对抵抗低温伤害具有重要作用。

低温胁迫下，电解质渗漏率的高低亦能反映植物器官和组织遭受冷害的程度，当电解质渗漏率达到50%以上时，就意味着植物细胞膜半透性的丧失和细胞的死亡。丙二醛（MDA）是膜质过氧化分解的产物，MDA的积累能对膜和细胞造成进一步伤害，通常用MDA作为膜质过氧化指标来表示细胞膜质过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱。渗透调节是植物适应或抵抗低温胁迫的重要手段之一。低温胁迫下，细胞内积累一些渗透调节物质，如脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、可溶性蛋白等，以调节细胞内的渗透势，维持水分平衡，还可以保护细胞内许多重要代谢活动所需的酶类活性。

本研究对德州西瓜地方品种三白和喇嘛在低温胁迫下的生理生化指标进行了测定与分析，探讨不同西瓜品种的耐冷性，为冬春保护地西瓜栽培及德州地方西瓜品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试西瓜品种为京欣1号、三白和喇嘛，以京欣1号为对照（ck）。

1.2 试验方法

试验于2010年在山东省德州市黄河涯有机西瓜种植基地进行。西瓜催芽后播种于50孔穴盘，采用基质育苗，基质组成为草炭∶蛭石=2∶1。待西瓜苗3叶1心时，将形态、长势基本一致的3种西瓜幼苗各45株移入光照培养箱内，在昼/夜温度18℃/10℃、光照5000Lx和照光12h的环境下预处理2d，在相同光照条件下再分别置于12℃、8℃、4℃低温环境中处理2d。每个温度处理15株，3次重复，每个重复5株，测定各项指标。

1.3 测定项目与方法

分别测定不同低温处理1d后的3种西瓜幼苗叶片中的保护酶（POD、SOD和CAT）活性以及丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖和可溶性蛋白含量。取样时，对每个植株3片展开叶取样，尽量避开叶脉，按同等重量混合均匀，测定各项指标。

电解质渗漏率采用沈文云等的方法测定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用NBT（氮蓝四唑）光化还原抑制法测定，过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定，过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法测定，抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性按照Nakano等方法测定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸比色法测定，脯氨酸（Pro）含量采用酸性水合茚三酮显示法测定，可溶性糖含量采用蒽酮法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G2250方法测定。

2 结果与分析

2.1 低温对植株叶片保护性酶活性的影响

由图1可知，三白和喇嘛西瓜幼苗在同一低温胁迫下的SOD、POD、CAT、APX活性均大于自根苗，这就表明，在受到同样的低温胁迫时，三白和喇嘛叶片具有比其他砧木嫁接苗和自根苗更强的活性氧清除能力，保护细胞膜不受伤害，因而抗冷性强。

图1 低温胁迫下不同西瓜幼苗SOD、POD、CAT和APX活性变化

随着低温胁迫的加强，对照品种京欣1号西瓜幼苗叶片SOD、POD和APX活性呈现先升后降的趋势，在8℃低温处理下活性最高，这就说明京欣1号在轻度低温胁迫下 （8℃），SOD、POD和APX对于幼苗的抗冷起了较强的保护作用，但在重度低温胁迫（4℃）条件下，这种保护作用逐步减弱。在4～12℃低温胁迫的范围内，三白和喇嘛幼苗叶片中SOD、POD和APX活性随低温胁迫的增强而升高，但后期升高的幅度较小。

供试的3个西瓜品种叶片中CAT活性均随低温胁迫的增强而逐渐降低，但三白和喇嘛西瓜品种降低的幅度显著小于京欣1号，当低温胁迫从12℃降至4℃，三白和喇嘛西瓜幼苗叶片的CAT活性分别下降了28.2%和26.7%，而京欣1号的降幅高达62.4%。

2.2 低温对植株叶片电解质渗漏率和MDA的影响

电解质渗漏率是反映逆境对植物伤害程度的生理指标，电解质渗漏率越高，则植物受到的伤害就越重，反之亦然。图2所示，随着处理温度的降低，低温胁迫的加强，西瓜幼苗叶片电解质渗漏率均显著升高。在同一低温胁迫强度下，三白和喇嘛西瓜幼苗叶片电解质渗漏率明显低于京欣1号，且随着低温胁迫强度的加强，这种差别更加明显。这说明低温胁迫对三白和喇嘛西瓜幼苗伤害轻微，而对京欣1号幼苗伤害较重。从图1还可以看出，喇嘛西瓜幼苗在低温胁迫下叶片电解质渗漏率高于三白，说明三白西瓜幼苗在同一低温胁迫下受到的伤害较喇嘛西瓜品种轻。

图2 低温胁迫下不同西瓜幼苗电解质渗漏率和MDA含量的变化

MDA是膜质过氧化分解的产物，植物的冷害与体内MDA的积累有关。图2表明，MDA含量的变化与电解质渗漏率的变化一致。在3种低温胁迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗MDA含量始终低于京欣1号；随着低温胁迫强度的加强，京欣1号叶片MDA含量不断增加，而三白和喇嘛幼苗叶片MDA含量增加有放缓的趋势。在重度低温胁迫（4℃）条件下，所有处理叶片中MDA含量由低到高依次是：三白＜喇嘛＜ck，说明京欣1号的膜质过氧化程度大于三白和喇嘛。

2.3 低温对植株叶片渗透调节物质含量的影响

由图3可以看出，同一低温胁迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗叶片中Pro、可溶性糖和可溶性蛋白的含量显著高于京欣1号，三白和喇嘛西瓜幼苗在低温胁迫下，细胞内能积累较多的渗透调节物质，调节细胞内的渗透势，维持水分平衡，以缓解低温对植株造成的伤害，从而表现出较强的抗冷性。

图3 低温胁迫下渗透调节物质含量变化

3 结论与讨论

本试验中，同一低温胁迫下，三白和喇嘛西瓜品种的SOD、POD、CAT和APX酶活性始终高于对照品种京欣1号，表明三白和喇嘛西瓜品种幼苗在低温胁迫下具有更强的细胞膜保护能力，能有效清除低温胁迫下植株体内产生的活性氧。

MDA是细胞膜质中不饱和脂肪酸发生过氧化作用的最终产物之一，其含量的多少在一定程度上代表了细胞膜的损伤程度和植物对逆境反映的强弱。本试验中，京欣1号西瓜幼苗叶片中的MDA含量始终高于三白和喇嘛，表明京欣1号的膜质过氧化程度大于三白和喇嘛。这与保护酶的的活性变化有关，由于保护酶活性处于较高水平，对细胞膜保护作用较强，阻碍了活性氧的积累，减少了活性氧对细胞膜的膜质过氧化作用，使得三白和喇嘛西瓜幼苗叶片MDA含量比自根苗低，这与前人研究结果相一致。

低温胁迫下，细胞内积累一些渗透调节物质，如脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、可溶性蛋白等，可以调节细胞内的渗透势，维持水分平衡，还可以保护细胞内许多重要代谢活动所需的酶类活性。本试验中，同一低温胁迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗叶片中的Pro、可溶性糖和可溶性蛋白含量始终明显高于京欣1号，说明低温胁迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗具有更强的渗透调节能力。通过对低温胁迫下不同西瓜品种幼苗生理生化指标的分析，表明三白和喇嘛西瓜幼苗具有更强的抗冷性。