亚低温对不同品种薄皮甜瓜生理特性的影响

2014-09-25王亚坤高青海

安徽科技学院学报 2014年1期

王亚坤，高青海

(安徽科技学院生命科学学院，安徽凤阳 233100)

薄皮甜瓜(Cucumis melo L.)，又叫香瓜、脆瓜，原产于中国、日本等地区，我国薄皮甜瓜栽培历史悠久，栽培面积和产量历年均居世界首位［1］。薄皮甜瓜为喜温耐热作物，在甜瓜栽培过程中，尤其是早春栽培中，经常遇到低温危害。前人研究表明，亚低温处理使甜瓜叶片电导率、可溶性蛋白含量增加［2］，对植物各种生理活动产生不利影响［3］，常常出现生育缓慢和品质不良等现象［4］。关于植物抗寒性的大量研究表明，在低温胁迫下，植物体中保护酶活性的强弱直接关系到抵御低温伤害的能力［5］。因此，研究不同品种甜瓜幼苗在亚低温胁迫下的生长及生理特性的影响对于亚低温季节甜瓜设施节能栽培技术具有重要意义。为此，以不同品种薄皮甜瓜为试材，研究亚低温对不同品种甜瓜生长及其生理特性的影响，探讨不同品种甜瓜对亚低温的敏感性及适应低温的能力，以期为甜瓜设施栽培提供参考。

1 材料及方法

1.1 试验材料

图1 亚低温胁迫对不同品种甜瓜茎粗的影响Fig.1 Effects of sub － low temperature on stem diameter of different

供试薄皮甜瓜品种为‘羊角脆’、‘八棱脆酥瓜’、‘黄皮香瓜’、‘黑皮酥’，甜瓜种子购自济南日出种业有限责任公司。

1.2 试验设计

试验于2013年6～11月在安徽科技学院生命科学学院园艺实习基地内进行。选取饱满，整齐一致的甜瓜种子，于28℃条件下催芽，选取均匀一致的露白种子，在50孔穴盘中进行育苗，置于日光温室自然光照下培养。待甜瓜幼苗长到二叶一心时，选择长势整齐一致的甜瓜幼苗，将幼苗放置在光照培养箱，昼/夜各12 h，光照强度为80±5μmol m－2s－1，相对湿度75±5%，昼/夜温度为17/10±1℃/10℃的光照培养箱中，进行亚低温处理，处理20d后随机取甜瓜幼苗10株测定相关生理生化指标。每个处理为40株，每个品种试验重复三次。

1.3 生长指标测定

在甜瓜幼苗长生至三叶一心时，每个处理随机取10株标记，取整株处理后的甜瓜植株用电子称称量并记录数据。用卷尺测定上述每株甜瓜幼苗的株高并记录数据，并计算平均株高，同时，用游标卡尺测定植株茎粗。

1.4 生理指标测定

超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和抗坏血酸过氧化物酶活性的测定参照李合生［6］的方法。叶绿素含量的测定为选取上数第二片叶，采用SPAD－502叶绿素仪进行测定，每片叶片测定5个点，取平均值，重复5次。硝酸还原酶活性的测定采用活体测定法［6］、电解质渗漏率采用电导法［6］测定、根系活力的测定采用TTC法［6］。

2 结果与分析

2.1 亚低温胁迫对不同品种甜瓜茎粗和株高的影响

株高和茎粗是植物长势强弱的重要指标，尤其茎粗在一定程度上还可反映幼苗的健壮程度［7］。从图1可以看出，亚低温条件下不同甜瓜品种株高、茎粗之间有所差异。其中‘黑皮酥’茎粗最大为0.41mm，其次为黄皮香瓜，‘八棱脆酥’瓜茎粗最小为0.33mm，由此说明‘黑皮酥’植株最为健壮，其次为‘黄皮香瓜’，‘八棱脆酥’瓜长势较差。

图2 亚低温胁迫对不同品种甜瓜株高的影响Fig.2 Effects of sub － low temperature on plant height of different

从图2可以看出，亚低温胁迫对不同品种甜瓜株高的影响较为显著，4个品种株高比较为‘黑皮酥＞黄皮香瓜＞羊角脆＞八棱脆酥瓜’，‘黑皮酥’株高最高为14.32cm，‘八棱脆酥’瓜株高最低为9.14cm。由此说明，亚低温条件下‘黑皮酥’长势较好，‘八棱脆酥’瓜长势较差。

2.2 亚低温胁迫对不同品种甜瓜鲜重的影响

图3 亚低温胁迫对不同品种甜瓜鲜重的影响Fig.3 Effects of sub － low temperature on fresh weight of different varieties of melon

由图3可知，亚低温处理对不同甜瓜品种鲜重影响有所差异，且呈现出‘黑皮酥＞黄皮香瓜＞羊角脆＞八棱脆酥’瓜的趋势，其中‘八棱脆酥’瓜鲜重仅为5.38g.plant－1。由此说明低温胁迫对八棱脆酥瓜营养生长影响较大，即其抗寒性最弱。

2.3 亚低温胁迫对不同品种甜瓜叶绿素含量和根系活力的影响

图4 亚低温胁迫对不同品种甜瓜叶绿素含量的影响Fig.4 Fig.4 Effects of sub － low temperature on chlorophyll content of different

叶绿素含量的大小在一定程度上反映了作物光合作用的强弱［8］。由图4可以看出亚低温胁迫对不同品种甜瓜叶绿素含量有所影响。其中以‘黑皮酥甜瓜’叶片叶绿素含量最高30.9，其次为‘黄皮香瓜’，‘八棱脆酥瓜’甜瓜叶片叶绿素含量最低仅为20.9。耐寒性不同的黄瓜品种根系对低温胁迫的适应能力也有所不同［9］。图5结果表明根系活力的变化与叶绿素含量的变化相似。由此说明其对低温适应性更强，‘八棱脆酥瓜’甜瓜品种对低温适应性最差。

2.4 亚低温胁迫对不同甜瓜品种叶片硝酸还原酶和电解质渗漏率的影响

硝酸还原酶是植物同化的关键酶，植物体内硝酸还原酶活力(NRA)的高低直接影响介质中的利用，被作为作物的营养指标之一［10］。从图6可以看出，4个薄皮甜瓜品种叶片硝酸还原酶活性大小依次为‘黑皮酥＞黄皮香瓜＞羊角脆＞八棱脆酥瓜’，其中‘黑皮酥’品种叶片硝酸还原酶活性最高为88.4μg.g－1FW·h，八棱脆酥瓜最小为 56.4μg.g－1FW·h。电解质渗漏率是目前鉴定植物抗寒性的常用方法［11］，其大小与作物的抗寒性呈负相关。由图7可以看出，亚低温条件下，4种薄皮甜瓜叶片电解质渗漏率有所不同，其中‘八棱脆酥瓜’的电解质渗漏率最高为30.4%，‘黑皮酥’最小为24.3%。由此可知‘八棱脆酥瓜’抗亚低温胁迫能力最弱，‘黑皮酥’能力最强，‘黄皮香瓜’和‘羊角脆’居中。

图6 亚低温胁迫对不同品种甜瓜叶片硝酸还原酶的影响Fig.6 Effects of sub － low temperature on niatrate reductase activity of different

图7 亚低温胁迫对不同品种甜瓜叶片电解质渗漏率的影响Fig.7 Effects of sub － low temperature on electrolytic leakage of different varieties of melon

2.5 低温胁迫对不同品种甜瓜叶片保护酶的影响

SOD、POD、APX和CAT等是植物细胞内清除活性氧最为重要的保护酶［12］。由图8可以看出，亚低温条件下，4种薄皮甜瓜叶SOD、CAT和APX保护酶活性活性大小均现呈‘黑皮酥＞黄皮香瓜＞羊角脆＞八棱脆酥瓜’的趋势，且‘黑皮酥’的SOD活性最高为76U/mg，‘八棱脆酥瓜’的活性最低。在亚低温条件下，不同品种的甜瓜叶片POD活性变化与其他保护酶活性变化并不一致，表现出与其他保护酶不一样的规律(如图8所示)，故此指标不适宜单独作为评价甜瓜抗寒性的指标。

图8 亚低温胁迫对不同品种甜瓜叶片保护酶活性的影响Fig.8 Effects of sub － low temperature on electrolytic leakage of different varieties of melon

综上可知，甜瓜的生理生化指标影响植株的生长发育，并可作为评价甜瓜抗寒性的可靠指标，而POD活性的规律与其他保护酶活性不一致，不适宜将其作为评价甜瓜抗寒性的指标。综合比较四个甜瓜品种在亚低温后的相关生理生化指标及形态指标，发现它们的耐寒性强弱排序为‘黑皮酥＞黄皮香瓜＞羊角脆＞八棱脆酥瓜’。因此，在江淮地区种植甜瓜时，‘黑皮酥’更能适应低温寒冷天气，而八棱脆酥瓜的耐寒性最弱。

3 结论与讨论

温度是影响植物生长发育的重要环境因子之一，低温是影响植物生长发育的主要逆境因子［13］。研究表明，低温胁迫不仅降低植物叶片叶绿素含量，而且根系活力也显著降低［14－15］。本试验结果表明，不同品种薄皮甜瓜对亚低温胁迫生理相应不同，其中黑皮酥甜瓜叶片叶绿素含量和根系活力较高，株高、茎粗及植株鲜重显著高于八棱脆酥瓜，而八棱脆酥瓜叶片叶绿素含量和根系活力较低。张海艳在鲜食玉米上也有类似的报道［16］。

低温胁迫下植物生物膜发生由液晶相向凝胶相的变化，膜流动性降低，通透性增加，造成细胞内溶质外渗［17］。本试验结果表明，在4个薄皮甜瓜品种中，黑皮酥瓜叶片电解质渗漏率值较小，八棱脆酥瓜叶片电解质渗漏率数值最大，由此说明八棱脆酥瓜耐寒性较差。

低温胁迫下，植物体内产生大量的活性氧物质(ROS)，SOD、POD、CAT及APX保护酶是植物体内主要的ROS酶促清除系统。SOD可以催化O－2转化为H2O2和O2，而H2O2可被CAT转化为H2O［18］。本试验在亚低温胁迫下，4个甜瓜品种叶片的SOD活性存在明显差异，CAT活性与SOD的活性变化一致，以便及时清除因SOD活性增强而产生的H2O2，避免因H2O2的过量积累对细胞膜产生伤害。杨向娜［19］的研究表明SOD活性与品种的抗寒性呈正相关关系，品种的SOD活性越大，其抗寒能力就越强。由此说明4个品种的抗寒性强弱不同。POD的活性情况与SOD和CAT的活性相比，变化不规律，这可能是由于试验材料和处理不同，这与张恩平［20］的研究结果相似。

综合以上分析可知:亚低温条件下，‘黑皮酥’薄皮甜瓜生长较好，耐寒性较好;而‘八棱脆酥’瓜耐寒性较差，在亚低温条件下长势较差。‘黄皮香瓜’与‘羊角脆’耐寒性居中。

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