低温胁迫对“西州密25号”幼苗叶片的生理变化

新疆葡萄瓜果研究所，新疆吐鲁番 838200

倒春寒是指初春气温回升较快，而在春季后期气温较正常年份偏低的天气现象。哈密瓜是新疆吐鲁番市的特色农业，是当地的主要经济支柱。近年来随着全球气候的剧变，“倒春寒”现象日益频繁，2014年春季吐鲁番市的“倒春寒”现象给当地的葡萄产业和哈密瓜产业造成了无法挽回的损失，严重影响了当地农户的收入。

为了减少“倒春寒”现象造成的损失，研究低温胁迫对植株生理的影响显得尤为重要。目前，关于低温胁迫对植株的影响已在果树、蔬菜、花卉上都有报道。赵明明等[1]以研究了欧洲稠李的抗寒性，电解质渗出率随温度降低而增加，可溶性糖含量明显上升，脯氨酸含量总体上呈增加趋势，谢丽芬[2]研究了葡萄砧木的抗寒性，随处理温度的降低，电解质渗出率、丙二醛含量明显增加，可溶性蛋白、游离脯氨酸含量总体上呈上升趋势。李建设等[3]研究了低温胁迫对茄子生理生化的影响，随温度降低，MDA含量增加，SOD、POD活性上升，脯氨酸含量增加。低温胁迫在籽用西瓜上也都有报道。杨燕等[4]认为，脯氨酸、MDA、相对电导率随低温胁迫时间延长而升高，品种的耐冷性与品种来源、类型及在低温下植株的冷害指数、光合特性与细胞膜稳定性有关。张志等[5]认为，低温胁迫使得黄瓜叶片脯氨酸含量先上升后下降，叶绿素、可溶性糖含量先下降后上升，随温度的降低，细胞膜受损程度加重，保护酶的活性降低。此外，低温处理对云南含笑[6]、棉花[7]等上都有研究。在哈密瓜上报道较少。本文以哈密瓜新品种“西州密25号”为试验材料，采取人工气候培养箱模拟低温，分析低温胁迫对“西州密25号”幼苗叶片的影响，为其栽培管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料及来源

试验材料为新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所培育的哈密瓜新品种西州密25号。中熟品种，果实发育期50 d左右，果实椭圆，浅绿底，网纹细密全，单瓜重1.5～2.4 kg，果肉桔红，肉质细、松、脆，爽口，风味好，中心平均折光含糖量17～18%，抗白粉病。

1.2 方法

本试验模拟移栽时的苗龄大小。2015年5月19日催芽，温汤浸种，待种子露白后播种于50穴的穴盘中，出土后及时通风透气，常规管理，待幼苗大部分长至2叶1心时，置于不同温度的智能人工气候培养箱（型号为RTOP430D）中，从20℃开始以5℃为梯度进行低 温胁迫直到温度达到0℃为止，光暗交替12 h。每处理50株，三次重复。以20℃处理作为温度胁迫对照，0 h处理作为时间胁迫对照。

不同温度处理后，每12 h采取同一节位叶片测定电导率（用于计算细胞伤害率），游离脯氨酸含量，然后将剩余的叶片迅速置于-40℃的冰箱中冷冻保藏用来测量可溶性蛋白含量。同时每24 h取植株的嫩根系用来测定根系活力。

1.3 电解质及各生理指标的测定

1.3.1 电导率的测定、细胞伤害率的计算

参照李合生方法[8]，略有改动，用雷磁DDSJ-308A电导仪测定浸泡液的电导率S1，再将浸泡液的试管置于沸水中，水浴30 min，冷却至室温后测定电导率S2，以去离子水的电导率Lck为对照，计算细胞伤害率。

1.3.2 各生理指标的测定

根系活力的测定采用TTC法[9]，脯氨酸含量的测定采用茚三酮显色法[9]，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法[9]，各项指标均测定3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同低温胁迫下根系活力的变化

“西州密25号”在不同的低温胁迫下，随处理时间的延长根系活力呈下降趋势，且明显低于20℃处理，温度越低，根系活力越弱（图1）。处理结束后，0℃的根系活力最弱，其次是5℃，试验过程中发现，当外界气温降至0℃时，穴盘中的基质呈结冰状态，因此严重影响了幼苗的根系活力。

2.2 不同低温胁迫下细胞伤害率的变化

叶片的细胞伤害率随低温胁迫时间的延长而呈增加的趋势，0℃和5℃下细胞伤害率高于其他温度处理，且明显高于对照，24 h是细胞伤害率达到最大值（图2），初期细胞伤害率的增加可能突然的低温导致细胞膜系统开始对低温逆境产生反应，细胞膜透性发生不同程度的增大，电解质有不同程度的外渗，从而导致电导率有不同程度的增加，细胞伤害率增大。后期细胞伤害率增加不显著可能是骤然低温对叶片的伤害达到了最大。

2.3 不同低温胁迫下游离脯氨酸含量的变化

游离脯氨酸是植物体内一种重要的渗透调节物质，可反映植物受胁迫状况[10]。游离脯氨酸含量随低温胁迫时间的延长呈现增加的趋势，且温度越低其含量增加越多。经过60 h的低温胁迫，0℃下的游离脯氨酸含量明显高于其他处理,其含量比0 h增加了3.12倍（图3）。

2.4 不同低温胁迫下可溶性蛋白含量的变化

可溶性蛋白含量变化规律不是特别的明显，但大体上呈增加趋势，且大多高于对照，处理结束时，可溶性蛋白的含量明显高于对照。处理结束后，20℃、15℃、10℃、5℃、0℃下可溶性蛋白含量分别比0h 增加了 1.68、1.69、1.81、1.87、1.79 倍（图 4）。

3 结论与讨论

根系对于植株生长来说具有至关重要的作用，植物通过根系从土壤中吸收水分、营养物质等。当外界温度骤降时，会影响植物的根系活力并对植株的叶片造成伤害。随着处理时间的延长，根系活性明显下降，96 h后根系活力最低的为0℃处理。

细胞伤害率也是植株相应逆境胁迫的一项重要生理指标。0～24 h时，各处理的细胞伤害率明显增加，24 h后细胞伤害率增加不明显，可能是骤然低温对叶片的伤害达到了最大。这与武辉等[7]的研究结论不太一致，武辉等认为REC随着低温胁迫时间的延长而增加。

游离脯氨酸是植物体内重要和有效的渗透调节物质。随处理时间的延长游离脯氨酸含量大体上呈增加趋势，其中0℃处理器含量最高，比处理前增加了3.12倍。造成脯氨酸含量增加的原因可能是一是低温胁迫导致脯氨酸合成加强，二是脯氨酸氧化作用受抑，而且脯氨酸氧化的中间产物逆转为脯氨酸，三是蛋白质的合成减弱，低温抑制了蛋白质合成，也就抑制了脯氨酸掺入蛋白质的过程。

可溶性蛋白具有较强的亲水性，其含量的增加可以束缚更多的水分，减少低温条件下原生质因结冰而受伤害致死的机会[11]。大量研究表明随低温胁迫时间的延长可溶性蛋白含量增加。试验中可溶性蛋白含量随低温胁迫时间的延长大体上增加的趋势，但变化规律不强，这可能与试验中采取冻样测定有关。

低温胁迫导致细胞伤害率、游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量增加，根系活性下降。随着处理时间的延长，0℃对植株的伤害最为严重。