不同浓度水杨酸对西瓜幼苗抗冷性的诱导效应

张永吉+李爱民+徐中友+张云虹+苏芃+张瑛+祁建波+张永泰

摘要： 以早佳“8424”西瓜幼苗为试验材料，低温处理前分别喷施0、0.25、0.5、1.0、2.0 mmol/L 5个浓度的水杨酸（SA），研究SA对西瓜幼苗抗冷性的影响。结果表明，叶面喷施SA能有效提高西瓜苗抗冷性，SA能降低西瓜幼苗的冷害指数，显著提高西瓜幼苗叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶 （CAT）活性，增加脯氨酸（Pro）含量，有效减缓丙二醛（MDA）积累，促进可溶性蛋白含量积累。其中以1 mmol/L浓度缓解西瓜冷害效果最好。

关键词： 西瓜幼苗；水杨酸（SA）；抗冷性；生理生化

中图分类号： S651.01 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2016）03-0183-02

西瓜属喜温耐热的经济作物，素有“夏季水果之王”的美称。早佳8424是长三角地区主要西瓜供应品种之一，其果瓤脆嫩、味甜多汁，栽培面积很大，在江苏省常作保护地早春栽培。西瓜最适宜生长温度为20～30 ℃，最低、最高生长温度分别为18、35 ℃[1]，早春保护地栽培时经常受到0 ℃以上的低温伤害，虽然持续时间不长，但给种植户带来的经济损失却很大，常造成西瓜出苗不齐、死苗等问题，而且对花芽分化、生长发育和产量等造成不同程度的影响。水杨酸（SA）是普遍存在于高等植物体内的内源生长调节物质[2-3]，在植物的抗冷性中，被认为是一种内源信号分子[4]，它可以通过抑制膜脂过氧化来维持膜完整性[5]。在茄子[6]、西葫芦[7]、番茄[8]等蔬菜作物上的研究已经证实，SA可以提高植物的抗冷性，但不同作物适宜使用浓度不一致。于锡宏等研究表明，300～400 mg/L SA可以缓解番茄冷害[8]。刘伟等研究发现，2 mmol/L SA是预防黄瓜低温危害的最适浓度[9]。目前西瓜上应用SA预防低温伤害的最适浓度未见报道。本试验以早佳8424西瓜为试验材料，研究了西瓜苗期施用不同浓度SA后对冷害及生理指标的影响，旨在为进一步合理利用SA化学调控解决西瓜设施生产中的低温冷害问题提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试西瓜品种为早佳8424，2014年1月11日购于浙江勿忘农种业股份有限公司。RXZ-1000型智能人工气候箱，水杨酸为国产分析纯。

1.2 试验方法

参照李爱民等的方法[10] （略有改动），于2014年2月24日在江苏里下河地区农业科学研究所进行田间试验。选取籽粒饱满、大小一致的种子集中浸种催芽后播于50孔的穴盘内，每穴1株，正常光温管理，平均温度为25 ℃（白）/15 ℃（夜），光照度为600 μmol/（m2·s）。2014年5月3日，待西瓜幼苗长到3叶1心期时，选择长势一致、无病虫害、健壮的植株进行5个浓度的SA处理，分别为0、0.25、0.5、1.0、2.0 mmol/L，每个浓度处理50株，均匀喷布叶面，浓度为0的处理喷蒸馏水。间隔24 h连续喷施2次后放于人工气候箱中，温度设定为10 ℃（昼）/5 ℃（夜），光照度为200 μmol/（m2·s），光暗各12 h。以25 ℃常温苗为对照（CK），各处理重复3次，低温胁迫3 d后测定各指标。

1.3 测定内容与方法

参照许勇等的方法[11] 计算冷害指数，调查西瓜幼苗在低温胁迫下的伤害情况，并统计冷害指数。冷害指数计算公式如下：冷害指数=∑（各级株数×级数）/总株数。采用李合生的方法[12]测定生理指标。采用氮蓝四唑（NBT）光还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈创木酚比色法测定过氧化物酶（POD）活性；采用紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性；采用硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛（MDA）含量；采用水合茚三酮显色法测定脯氨酸含量；采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量；采用SPAD-502叶绿素仪测定叶片SPAD值。

1.4 数据分析

采用DPS、Excel软件统计分析数据。

2 结果与分析

2.1 SA对低温胁迫下西瓜幼苗冷害指数、叶片SPAD值的影响

低温胁迫前对西瓜幼苗喷施0、0.25、0.5、1.0、2.0 mmol/L 5种不同浓度的SA溶液，经低温处理3 d后，其冷害指数分别为0.684、0.623、0.552、0.240、0.350，除 0.25 mmol/L SA处理后冷害指数与0 mmol/L处理差异不显著外，其他处理均极显著低于0 mmol/L。随着SA浓度的增加，西瓜幼苗的冷害指数逐渐减小，1.0 mmol/L SA处理下西瓜幼苗冷害指数最低，2.0 mmol/L SA处理下西瓜幼苗冷害指数开始变大，表明SA对西瓜苗情的低温伤害有缓解作用，采用叶面喷施SA可以有效提高西瓜幼苗的耐冷性，以1.0 mmol/L SA浓度最佳。

由于叶片SPAD值与叶绿素含量呈极显著相关，常用SPAD值来代表叶绿素的相对含量。低温胁迫3 d后，西瓜幼苗SPAD值都有所降低，没有喷施SA的低温处理SPAD值下降最多。1.0 mmol/L SA处理的西瓜幼苗低温胁迫后其SPAD值仍与常温CK接近，表明其低温伤害最小（表1）。

2.2 SA对低温胁迫下西瓜幼苗叶片SOD、POD、CAT活性的影响

由表2可见，低温处理3 d后，西瓜幼苗叶片CAT活性呈上升趋势，随着浓度的增加，CAT的活性越大。0.5、1.0、2.0 mmol/L 3种浓度低温处理下西瓜幼苗叶片CAT活性都极显著高于对照和未喷施SA的低温处理，由此可见，SA处理增强了西瓜叶片CAT活性。同常温对照处理相比，所有低温处理后的西瓜叶片SOD活性都呈现不同程度的上升；进行不同浓度SA低温处理后，较没有喷施SA相比，西瓜叶片内SOD活性都有所提高，其中1.0、0.25 mmol/L 2个浓度处理下SOD活性提高最多。低温处理后，西瓜幼苗叶片POD酶活性升高，极显著高于常温对照，表明冷害胁迫刺激后，西瓜体内POD快速积累，提高呼吸作用、光合作用等反应提高抗冷性。与不喷施SA的低温处理相比，SA处理均能提高叶片内POD活性，其中1.0 mmol/L SA处理下POD活性提高最多。

2.3 SA对低温胁迫下西瓜幼苗脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白的影响

如表3显示，低温处理促进了西瓜叶片内脯氨酸（Pro）含量的积累，各处理均极显著高于常温对照。SA有助于西瓜幼苗Pro的增加，从而在一定程度上保护细胞膜的结构。MDA是膜脂过氧化产物，经过低温胁迫后西瓜幼苗体内的MDA含量有所增加。与0 mmol/L处理相比，喷施SA可以缓解植株体内MDA积累，其含量极显著低于0 mmol/L处理，特别在1.0 mmol/L下达到最低，说明 1.0 mmol/L SA对缓解膜脂过氧化效果显著。除0.25 mmol/L SA处理外，低温胁迫下，西瓜幼苗可溶性蛋白含量变化均表现出增高趋势，喷施SA处理西瓜幼苗可溶性蛋白含量明显高于未经SA处理过的植株，1.0 mmol/L SA处理显著高于0处理和CK。表明低温处理后，SA可以调节西瓜幼苗主动积累可溶性蛋白降低渗透势。

3 结论与讨论

低温胁迫有利于植物体内自由基的产生，可以引起膜脂过氧化作用，这时植物体内清除过剩自由基的酶保护系统会启动，酶的活性增高。水杨酸（SA）在植物的抗寒性中，被认为是植物在胁迫反应中产生的一种信号分子，它可以通过抑制膜脂过氧化来维持膜完整性[5]，从而可以有效地保护植株免受伤害。SOD、POD、CAT是植物体内清除活性氧的重要细胞保护酶类，这3种保护酶是植物抗寒性鉴定的重要指标之一，它们协同作用，清除膜脂过氧化产生的中间产物。SOD是植物抗氧化系统的第一道防线，它可以使歧化反应中产生的活性氧转化成H2O2，然后通过POD、CAT等将H2O2转化为H2O、O2，从而有效阻止 O-2 · 和H2O2相互作用对细胞膜产生更大伤害[13]。本研究结果表明，经过SA喷施与低温处理后，西瓜幼苗SOD、POD、CAT 3种保护酶相比没有喷施SA的CK有明显提高。低温试验中，1.0 mmol/L SA处理后西瓜幼苗内SOD、POD活性达到最大，说明1.0 mmol/L SA浓度可以有效增强西瓜抗逆性。脯氨酸（Pro）广泛存在于植物体内，主要是作为渗透调节物质、蛋白质分子的保护物质以及活性氧的清除剂等发挥作用，从而起到抗寒作用。Kornyeyev等认为，在低温胁迫下Pro的累计能力与品种的抗寒能力呈正相关[14]。马淑英等认为，在低温胁迫下Pro的累积能力与品种的抗寒性呈负相关[15]。本试验中，低温后Pro含量明显增加，这和于锡宏等和耿广东等的研究结果[6，8]一致。MDA是膜脂过氧化的产物，其含量高低可以反映出膜脂过氧化的程度。本试验中，SA处理的西瓜幼苗的MDA积累量显著较低，且在1.0 mmol/L的浓度下达到最低，说明SA处理后低温胁迫对西瓜幼苗叶片的细胞膜伤害较轻，保持了膜的稳定性，增强了西瓜幼苗的抗冷性。低温可以促使可溶性蛋白这种植物渗透调节物质含量增加，以增强细胞膜的稳定性。随着SA浓度的增加，西瓜幼苗体内的可溶性蛋白含量逐渐增加，在1.0 mmol/L 诱导下其值达到最大。综合考虑各项指标，笔者认为，西瓜幼苗预防低温伤害适宜的水杨酸浓度应当选择 1.0 mmol/L。

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