外源ABA对低温胁迫下番木瓜幼苗抗寒性的影响

陈燕　潘祖建　甘卫堂　欧景莉　朱杨帆　陈豪军　宁琳　何江　李穆

摘 要：为探索外施ABA（脱落酸）对番木瓜幼苗抗寒性的影响，以“穗中红”番木瓜幼苗为材料，外施ABA，浓度分别为1、5、10、20 mg/L，清水为对照，4 ℃低温胁迫4 d后，每天观测番木瓜叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物歧化酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的变化。结果显示，喷施外源ABA，番木瓜幼苗叶片中SOD、POD活性得以提高，并先上升后下降，MDA含量先下降后上升，和清水对照相比，差異达显著水平。以ABA浓度为5 mg/L处理番木瓜幼苗的抗寒性效果最佳。

关键词：番木瓜 低温胁迫 ABA 抗寒特性

Abstract：To explore the effect of spraying ABA on cold resistance of papaya， we used papaya variety “Suizhonghong” as material， and sprayed on it with different concentrations of abscisic acid （1， 5， 10， 20 mg/L， water as CK）， respectively， then after cold stress at 4℃ for 4 days， daily observed the variation of the activity of superoxide dismutase （SOD） and peroxidase （POD）， and malonaldehyde （MDA） content in leaf. Results showed that after treatment with different concentrations of ABA， the SOD and POD activities in seedling leaf were significantly higher than that of CK， and increased firstly and then decreased; but the MDA content was significantly lower than that of CK， and decreased firstly and then increased. The treatment with 5mg/L ABA had the optimum chilling resistance effect.

Key words：Papaya; cold stress; abscisic acid; chilling resistance

番木瓜（Carica  Papaya  L.）是番木瓜科番木瓜属的热带草本果树，果实可鲜食可加工成蜜饯、饮料、罐头等。番木瓜果实，含丰富的维生素A和维生素C及17种以上氨基酸及多种营养元素，所含的齐墩果成分还具有一定的保健功能：护肝降酶、抗炎抑菌、降低血脂等[1]。从番木瓜中提取的蛋白酶已被广泛应用到食品、医药、饲料、日化、皮革及纺织等行业。番木瓜当年种当年可收，投资少，见效快，种植番木瓜是农民增收，脱贫致富的有效途径。番木瓜多采用秋播春植的方法，一般10月中下旬至11月中旬播种，第2年3月上旬可以种植，期间容易遇上低温寒害，存在越冬问题，低于5 ℃和长时间低于10℃都会对番木瓜生长造成影响[2]。低温导致番木瓜幼苗嫩叶畸形，苗木质量差，给番木瓜生产造成重大影响。2008年冬季，广西南宁受阴冷型灾害天气影响，连续33 d平均温度7.2 ℃，番木瓜幼苗严重受害[3]。如何提高番木瓜幼苗抗寒性，保障其安全越冬，已经成为亟待解决的重要问题。温室大棚、地膜覆盖等方法培育番木瓜苗已见报道[4-5]。大量研究表明，外源ABA 可在环境胁迫中起到重要的调节作用，如盐渍、干旱、低温等，作物的抗盐、抗旱、抗寒能力得以提高[6-9]。目前，外施氯化钙、水杨酸等提高番木瓜幼苗的抗寒性已有研究[10-11]，而外施ABA对番木瓜幼苗抗寒性的影响尚未见报道。本文测定了外施不同浓度ABA后番木瓜幼苗叶片中的SOD、POD活性及MDA含量的变化，探讨了ABA对番木瓜幼苗抗寒性的影响，以期为大田育苗生产作参考。

1 材料和方法

1.1 材料

试验地：广西壮族自治区亚热带作物研究所番木瓜基地育苗棚。

试验品种：穗中红。2017年10月中下旬精选种子播到育苗袋中，育苗袋直径9 cm，高10 cm，每袋1株，用泥土、椰糠作为育苗基质，在温室大棚中正常管理。2018年3月，待苗长至15～20 cm时，挑选生长健壮、长势均匀的番木瓜苗供实验用。

1.2 方法

2018年3月22日，用浓度为1、5、10、20 mg/L的ABA溶液喷施试验苗，每个浓度每次重复30株，设3次重复，每24 h喷施1次，连续喷3次，喷施清水为对照。放置1 d后，将实验苗转移到生化培养箱中进行4 ℃低温胁迫培养，箱内光照强度1500 lx，每天光照12 h，分别于低温处理的0 d、1 d、2 d、3 d和4 d后观察，并参考李合生的方法[12] 测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量。

试验数据用Excel和SPSS 20.0 进行统计分析。

2 结果与分析

从表1可以看出，外源ABA处理后，番木瓜叶片中的SOD、POD活性都得到了提高，并先升高后下降，且整个试验过程中，外源ABA处理过的叶片SOD、POD活性都比对照（清水）高，MDA含量先降低后升高，且每个处理都低于清水对照。低温胁迫处理的第1 d，ABA浓度为5 mg/L的处理，番木瓜叶片的SOD、POD活性最大，MDA含量最低，且各浓度处理的差异达显著水平，其次为10 mg/L。低温胁迫处理的第2 d，番木瓜叶片的SOD、POD活性达到最大值，MDA含量最低，以ABA浓度为5 mg/L的处理活性最高，MDA含量最低，与其他各处理的差异达显著水平。低温胁迫处理的第3 d，第4 d，过氧化氢清除系统受损，有害的活性氧增多，同时过氧化氢累积，严重损坏活性氧清除体系，使得SOD、POD活性下降，MDA含量随之增多。在整个处理过程中，ABA浓度为5 mg/L处理的番木瓜幼苗叶片SOD、POD活性高于其他浓度的处理，积累的MDA最少，抗寒性最强;其次为ABA 1 mg/L、10 mg/L的处理，20 mg/L浓度太大，抑制了相关酶的活性，用不同浓度ABA溶液处理番木瓜幼苗，经过4 ℃低温胁迫处理，番木瓜叶片SOD、POD活性，MDA含量各处理间的差异达显著水平。

3 结论与讨论

ABA是一种胁迫激素，可调节植物对胁迫环境的适应性[13]。植物感知外界的低温信号，将信号传递到细胞内（这需要一个复杂的信号系统，这其中就包括了ABA），进而诱导一系列基因的表达。低温胁迫下植物体内的ABA含量可以迅速增加[14]。大量研究表明外施ABA能提高植物对多种逆境的抗性，如抗寒、抗旱、抗盐性等[15-18]。外施适当浓度的ABA溶液可以提高作物的抗寒性，其原因可能是：ABA可延缓SOD、CAT等毒性降解酶活性的下降;提高膜脂不饱和度;促进渗透调节物质的增加及促进气孔关闭等机制[13]，本实验的结果与该结论相符。

低温环境下，植物利用O2的能力降低，没有被利用的O2会在代谢过程中转化成对植物有害的活性氧（Active oxygen  species  AOS），自由基·O2-、·OH-等也会增多，活性氧还可导致MDA积累，MDA为膜脂过氧化的最终产物。这时植物会启动自身的防御系统调控相关的代谢途径，如植物体内存在抗氧化酶和抗氧化剂SOD、POD，清除多于的活性氧，对植物起到保护作用[19]。试验中，低温胁迫处理的第1 d、第2 d，SOD、POD酶活性逐渐上升，而MDA含量逐渐降低，这是植物细胞在受到低温刺激产生后作出的一种保护性应激反应，植物的抗寒能力可以得到迅速提高。低温胁迫处理的第3 d、第4 d，过氧化氢清除系统受损，有害的活性氧增多，同时过氧化氢累积，损坏了活性氧清除体系，使得SOD、POD活性下降，MDA含量随之增多。通过喷施ABA，处理组的SOD、POD活性显著高于对照组（清水），MDA含量显著低于对照组（清水），说明ABA可延缓SOD、POD等酶活性的下降，提高番木瓜幼苗的抗寒性。

许多研究表明：外源ABA可以改变作物内源ABA的平衡状况，从而诱导相关抗性基因的转录水平的表达并使得它们在蛋白水平上的活性得以增强，植株的抗冷性得到增强[20-21]。ABA浓度不一致，对各抗寒指标的影响不一致。本实验设置的4个浓度，以5 mg/L处理番木瓜叶片SOD、POD活性显著高于其他处理，MDA含量少于其他处理。因此，得出结论，ABA浓度为5 mg/L对提高番木瓜幼苗抗寒性效果最佳。本研究结果与前人利用水杨酸、氯化钙提高番木瓜幼苗抗寒性的研究结果较相似，合适的外源物浓度可提高番木瓜幼苗的抗寒性，过高的浓度可引起烧苗或抑制相关酶的活性，不利于抗寒性的提高。

本实验只研究了外源ABA对番木瓜幼苗抗寒性的影响，而番木瓜植株如何感知低温，并将低温信号传递到细胞内激活转录因子，调节基因转录、引起一系列生理生化反应还值得进一步研究。此外，外源ABA提高番木瓜幼苗抗寒性的持久性以及大田实验值得进一步探讨。

参考文献

[1]      刘思，沈文涛，黎小瑛，等.番木瓜的营养保健价值与产品开发[J]. 广东农业科学，2007（2）：68-70.

[2]      周鹏，彭明.番木瓜种植管理与开发应用术[M].北京：中国农业出版社，2009：14.

[3]      钟思强，黄党源，刘任业，等.2008年香蕉、番木瓜寒害状况及灾后恢复[J].广西农业职业技术学院学报，2009，2（1）：1-4.

[4]      冯岩，陈健，高惠楠.设施栽培番木瓜抗寒性研究[J].福建农业科技，1999（4）：15-16.

[5]      郁建强，郜晨，张扬，等.日光温室栽培番木瓜设施、品种的选择及育苗技术[J].果农之友，2014（2）：24.

[6]      李晓宇. 盐碱胁迫及外源植物激素对小麦和羊草生长发育的影响[D]. 长春：东北师范大学，2010.

[7]      于晶，张林，苍晶，等.外源ABA对寒地冬小麦东农冬麦1号幼苗生长及抗冷性的影响[J].麦类作物学报，2008，28（5）： 883-887.

[8]      张丽，周欣，蒋家月，等.外源ABA对茶树抗寒生理指标的影响[J].茶业通报，2012，34 （2）：72-74.

[9]      田丹青，葛亚英，刘晓静，等.外源ABA对低温胁迫下蝴蝶兰叶片生理指标的影响[J].浙江农业学报，2013，25（1）：68-72.

[10]    王小媚，任惠，刘业强，等.不同浓度氯化钙喷施番木瓜幼苗低温胁迫下的生理响应[J].中国南方果树，2015，44（4）：45-47.

[11]    王小媚，唐文忠，任惠，等.水杨酸对低温胁迫番木瓜幼苗生理指标及叶片组织结构的影响[J].南方农业学报，2016，47（8）：1290-1296.

[12]    李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M].2版.北京：高等教育出版社，2000：164， 167，258.

[13]   李合生.现代植物生理学[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002：434-435.

[14]    马媛媛，肖霄，张文娜. 植物低温逆境胁迫研究综述[J]. 安徽农业科学，2012，40（12）：7007- 7009.

[15]    李长宁，Manoj K S，农倩，等.水分胁迫下外源ABA提高甘蔗抗旱性的作用机制[J]. 作物学报，2010，36（5）：863-870.

[16]   肖强，王刚，衣艳君，等.外源脱落酸增强甘薯幼苗耐盐性的作用[J]. 植物营养与肥料学报，2016，22（1）：201-208.

[17]    罗立津，徐福乐，翁华钦，等.脱落酸对甜椒幼苗抗寒性的诱导效应及其机理研究[J].西北植物学报，2011，31（1）：94-100.

[18]   黃杏，陈明辉，杨丽涛，等.低温胁迫下外源ABA对甘蔗幼苗抗寒性及内源激素的影响[J].华中农业大学学报，2013，32（4）：6-11.

[19]    Fridovic I. The biology of oxygen radicals[J]. Science， 1978， 201： 875-880.

[20]   宋亚玲，熊立仲. 水稻GSK基因家族的鉴定及其对多种激素和逆境应答的表达量分析（英文）[J]. 华中农业大学学报，2012，31（01）：1-9.

[21]   王成章，潘晓建，张春梅，等. 外源ABA对不同秋眠型苜蓿品种植物激素含量的影响[J]. 草业学报，2006（2）：30-36.