低温胁迫对不同品种南瓜幼苗生理活动的影响

梁丽昕，张丽丽，马佳凤，林 颖，朱 璞

（1.浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江 金华 321004；2.金华市农业科学研究院，浙江 金华 321017）

南瓜是葫芦科南瓜属植物，具有较高的医疗保健和药用价值[1]，且适应性较强，品种多样，在我国各地均有种植。生产中可通过早播、将嫩食南瓜上市时间提前，从而提高种植效益。但在早春育苗过程中，各南瓜品种在低温条件下表现出不同的抗逆性。试验旨在通过测定不同品种南瓜幼苗在不同低温胁迫下叶绿素荧光、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）的含量及光合作用效率等指标的变化，筛选培育出高产耐低温的南瓜品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试品种 供试南瓜品种为YL2-1DG、SG-1YE、DJLL-1GY、YSJ-4GY、LBM-1WT、GLF-1GY、GLM-1GE、GLM-2GE和MX 2-1GY，均由浙江省金华市农业科学研究院提供，从1到9按顺序编号。

1.1.2 试验仪器 GL-16G-Ⅱ离心机（上海安亭科学仪器厂）；Dual-PAM-100荧光仪（德国）；Spectrum lab 22PC可见分光光度计（上海棱光技术有限公司）；Li-6400 光合作用测定仪（美国LI-COR公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 种子预处理 挑选生长饱满、颜色正常的种子，温水浸泡3 h后用5‰高锰酸钾溶液浸泡15 min，再用润湿纱布包裹置于培养箱内暗处理，24 h后观察南瓜种子的露白情况，当胚根伸出种皮1～2 mm即可播种。

1.2.2 低温胁迫试验设计 将预处理后的南瓜种子播于8 cm×8 cm的塑料营养盆中，以伴有发酵牛粪的泥土为栽培基质，置于光照培养箱中，采用25℃的全光照（光照强度为3 000 Lx）发芽，发芽后每隔12 h浇一次水，待幼苗长到3叶一心时进行低温处理。根据南瓜幼苗的生长特点，试验设3个温度梯度（昼/夜）：25℃/15℃，15℃/10℃，10℃/5℃，分别于处理后第3、6、9、12 d 随即采摘南瓜幼苗的第3、4叶，检测各项生理指标，每个南瓜幼苗品种低温条件下重复测定3次。

1.2.3 指标测定方法 （1）叶绿素荧光参数测定。采用 Dual-PAM-100荧光仪测定叶绿素荧光参数。测定前将叶子暗适应 30 min，然后顺次测算参数最大荧光（Fm）、可变荧光强度（Fv）、光系统Ⅱ（PSⅡ）、最大光能转换效率（Fv/Fm）等指标，再参照文献[2]中的方法测定叶绿素含量。（2）MDA含量测定。采用 TCA 法测定MDA含量，具体步骤参照文献[3]。（3）可溶性蛋白含量测定。采用考马斯亮蓝G-250染色法测定南瓜叶片中的可溶性蛋白含量[4]。（4）光合作用的测定。借助光合作用测定仪配自动叶室测定南瓜幼苗的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Co）、胞间CO2浓度（Ci）。测量时光照强度为1000 μmol/(m2·s)，温度为26±1℃，空气中CO2浓度为360±10 μmol/mol。

试验所得数据均利用SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫对南瓜幼苗叶绿素a含量的影响

植物依靠叶绿体进行光合作用，且光合作用以多种叶绿素为功能单位，因此通常把叶绿素含量作为衡量光合性能的指标之一[5-7]。由图1可知，YL-2-1DG（1）、DJLL-1GY（3）、GLF-1GY（6）、GLM-1GE（7）和MX2-1GY（9）5个品种的南瓜幼苗随着温度的降低，其叶绿素a含量呈下降趋势，且GLM-1GE（7）和MX2-1GY（9）两个品种表现出温度越低，叶绿素a减少越明显的特点。统计分析结果表明，除LBM-1WT（5）的25℃/15℃和15℃/10℃处理差异不显著外，其余南瓜品种在不同低温处理下，叶绿素a含量的差异均达显著水平，这说明低温胁迫对南瓜叶绿素a含量变化的影响显著。

图1 低温胁迫下南瓜幼苗叶片中叶绿素a的变化Fig.1 Change in chlorophyll a in leaves of pumpkin seedlings under low temperature

2.2 低温胁迫对南瓜幼苗叶片MDA的影响

MDA作为膜脂过氧化作用的最终产物，常用来衡量膜系统遭受损害的程度[8]。从图2中可以看出，9个南瓜品种的幼苗在低温胁迫下，叶片中MDA的含量均显著增加；尤其是在10℃/5℃的条件下，YL-2-1DG（1）、YSJ-4GY（4）、LBM-1WT（5）和GLM-2GE（8）4个品种的MDA含量增加幅度较显著；这说明温度越低，膜脂过氧化作用越强，对南瓜叶片中膜系统的压力也就越大。统计分析显示，GLF-1GY（6）和MX2-1GY（9）两个品种在3种低温处理下，MDA含量变化较小。这说明这两个品种对低温的适应能力较强，比较耐低温。

图2 低温胁迫下南瓜幼苗叶片 MDA 含量的变化Fig.2 Change in MDA content in pumpkin seed ling leaves under low temperature

2.3 低温胁迫对南瓜幼苗叶片可溶性蛋白的影响

从图3中可以看出，在15℃/10℃处理下，9个品种的南瓜幼苗叶片的可溶性蛋白含量均最低。而SG-1YE（2）、LBN-1WT（5）、GLM-1GE（7）和GLM-2GE（8）4个品种在25℃/15℃、10℃/5℃温度处理下可溶性蛋白含量的差异较小，这说明在同样的温度条件下这4个品种具有较强的耐低温性能，短时间内就通过自身的调节机制，以适应低温环境。

图3 低温胁迫下南瓜幼苗叶片可溶性蛋白含量的变化Fig.3 Change in soluble protein content in pumpkin seedling leaves under low temperature

2.4 低温胁迫对南瓜幼苗光合特性的影响

2.4.1 净光合速率 从图4中可以看出，受低温胁迫后，大部分南瓜品种的净光合速率随着温度的降低而下降，这说明低温胁迫限制了光合作用，从而降低了叶片的净光合速率[9-10]。在25℃/15℃、15℃/10℃、10℃/5℃的低温胁迫下，LBM-1WT的净光合速率呈现出“升-降-升”的趋势，在15℃/10℃条件下，净光合速率降到了最低，这说明南瓜幼苗叶片光合系统受到破坏后仍有一定的恢复能力。而GLF-1GY的净光合速率则呈现“降-升-降”的趋势，这说明南瓜幼苗在短期内对低温有一定的适应能力。

2.4.2 蒸腾速率 蒸腾速率反映了植物气孔对温度条件的响应。当气孔导度下降时，能够进入叶肉的CO2随之减少，随之胞间CO2浓度降低，这将在一定程度上对南瓜叶片的净光合速率造成不利影响。从图5中可以看出，YL2-1DG、SG-1YE、DJLL-1GY、YSJ-4GY和LBM-1WT这5个南瓜品种的蒸腾速率随着温度的降低而减慢，而其他4个品种没有表现出明显规律。

图4 低温胁迫对南瓜幼苗叶片净光合速率的影响Fig.4 Effect of low temperature on net photosynthesis rate in pumpkin seed ling leaves

图5 低温胁迫对南瓜幼苗蒸腾速率的影响Fig.5 Effect of low temperature on EVAP of pumpkin seed lings

2.4.3 胞间CO2浓度 从图6中可以看出，GLF-1GY（6）和GLM-2GE（8）两个南瓜品种在3个低温胁迫下，叶片的胞间CO2浓度显现出“降-升-降”的趋势，而SG-1YE、DJLL-1GY、YSJ-4GY和GLM-1GE这4个南瓜品种，叶片的胞间CO2浓度随着温度的下降而降低，这与其净光合速率趋势一致。这说明在低温条件下，细胞间隙内CO2浓度的高低也将在一定程度上影响到植物的光合效率。

图6 低温胁迫对南瓜幼苗胞间 CO2的影响Fig.6 Effect of low-temperature on Ci of pumpkin seed lings

3 结论与讨论

从植物的生长过程来讲，低温胁迫对南瓜幼苗的生长有不可预测的影响，同时植物的生长发育对温度的反应最敏感最直接[11-12]。试验以9个不同的南瓜品种为材料，通过不同的低温胁迫处理，测定了南瓜幼苗叶片的叶绿素a含量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量及光合作用等指标的变化。试验发现：在低温下，SG-1YE、YSJ-4GY、GLF-1GY和MX2-1GY这4个南瓜品种幼苗的叶片表现出不同程度的黄化和萎焉，同时伴随着早衰现象。另外，若试验中对幼苗实施持续低温，这种现象表现更加明显。

试验结果表明，在3种低温胁迫下，GLF-1GY的净光合速率呈现“降-升-降”的趋势，其MDA含量的变化较小。这说明该品种南瓜幼苗在短期内对低温有一定的适应能力，且对低温伤害有较强的自我修复能力，是一个耐低温品种，可在环境较差的情况下栽培种植。

在试验设计的低温胁迫条件下，测定了南瓜幼苗的多项生理生化指标，其试验结果不仅表明了低温对南瓜幼苗生长的损害机理，同时试验为筛选、培育高产耐低温的南瓜品种提供依据和技术保障，对农科院的农业可持续发展具有重要的作用。

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