开花期低温胁迫对辣椒生长和生理特性的影响

裴红霞 高晶霞 颜秀娟 冯海萍 赵云霞 桑婷 王学梅

摘要 [目的]分析低温胁迫下耐冷辣椒品系1522和冷敏感品系1561幼苗的生长及生理响应差异，为获得辣椒耐低温指标及创制辣椒种质资源提供理论依据。[方法]以耐冷辣椒品系1522、 冷敏感辣椒品系1561为试验材料，对花期低温胁迫过程中辣椒的株高、茎粗、叶片的叶绿素含量、渗透调节物质及抗氧化酶活性进行了测定。[结果]在辣椒花期低温胁迫期间，1522的株高、茎粗的变化量及叶绿素含量均高于1561;可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量先升后降，1522的积累量高于1561;SOD、POD、CAT活性均呈下降趋势，且在同一低温胁迫下，1522各抗氧化物酶活性均高于1561。[结论]较高的抗氧化能力以及渗透调节能力可能是1522在开花期抗冷性较强的重要原因。

关键词 辣椒;开花期;低温胁迫;生理特性

中图分类号 S641.3文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）17-0059-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.17.018

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Cold Stress on Growth and Physiological Characteristics of Pepper at Flowering Stage

PEI Hongxia， GAO Jingxia， YAN Xiujuan et al

（Institute of Germplasm Resources，Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Science，Yinchuan，Ningxia 750002）

Abstract [Objective] The difference of growth and physiological response between chillingtolerant strain 1522 and chillingsensitive strain 1561 seedlings under low temperature stress was analyzed to provide theoretical basis for obtaining the index of chillingtolerant andestablishinggermplasm resources of chilli. [Method] With chillingtolerant strain 1522 and chillingsensitive strain 1561as test materials， the plant height， stem diameter， chlorophyll content， osmotic regulation substance and antioxidant enzyme activity of chilli pepper under low temperature stress during flowering were determined .[Result]The result shows that the plant height variation， the stem diameter variation and the chlorophy Ⅱ content of 1522 was higher than that of 1561. The contents of soluble sugar， the soluble protein and the proline content increased firstly and then decreased， and the accumulation of 1522 was more than that of 1561. During cold stress， the activity of SOD， POD and CAT reduced and the activity of each antioxidase of 1522 was higher than that of 1561. [Conclusion]The indicators of 1522 was better than 1561， thus higher osmotic adjustment adbility and antioxidant capacity might be the reasons of strong high resistance.

Key words Pepper;Flowering stage;Cold stress;Physiological characteristics

辣椒（Capsicum spp.）为茄科一年生或多年生作物，最早起源于中南美洲热带地区，属喜温性蔬菜，不耐低温，是我国栽培面积最大的蔬菜种类之一[1-2]，也是宁夏蔬菜产业的主要种类之一，占宁夏蔬菜栽培面积的15%以上，对宁夏农业增效、农民增收作用十分突出。但早春和秋冬季节的低温冷害常造成辣椒大面积落花落果，给辣椒造成了极大损失。因此，研究花期辣椒的耐低温机理，对筛选出耐低温的辣椒种质资源、指导辣椒耐低温育种及积极预防低温冷害具有重要意义。目前，关于低温胁迫对辣椒细胞保护酶类活性、渗透调节物质影响的研究已有相关报道。颉建明等[3]研究了低温弱光下辣椒3种渗透调节物质含量的变化与品种耐性的关系;常静等[4]以乐都长辣椒为材料，研究了在低温弱光和低温胁迫下叶绿素含量、光合作用、叶绿素荧光参数及部分生理特性的变化规律;王慧等[5]研究了保椒在低温胁迫后，辣椒幼苗叶绿素含量、可溶性糖及脯氨酸含量、SOD、POD的变化特性。但这些研究集中于对辣椒幼苗期短期耐冷性的研究[3-5]，而对于辣椒花期低温胁迫的生理响应的研究不多。笔者以开花期耐冷性差异显著的2个辣椒品系1522（低温下结果率高、耐冷性强）和1561（低温下单性结实、耐冷性弱）为材料，通過人工气候箱模拟冬季日光温室低温环境，研究长期低温胁迫和适温下2个品系辣椒生长指标、叶片保护酶活性和渗透调节物质的变化及差异，分析了2个辣椒品系对低温胁迫响应的生理生化基础，探讨了辣椒耐冷的生理机理，旨在为辣椒耐冷新品种的选育及积极预防低温冷害提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为1522、1561 2个辣椒品系，种子由宁夏农林科学院种质资源研究所提供。

1.2 试验方法

于2018年9月催芽后，在宁夏农林科学院园林场基地温室内播种育苗，育苗基质为中青专用育苗基质，育苗期间按照常规管理。2个品系的蕾期基本一致，待辣椒处于花蕾期（花蕾直径约2 mm）时，放入人工气候箱，光照强度均为1 500 μmol/（m2·s）左右，光照时间为6 h（09：00—10：00），湿度保持在60%左右，采用人工控制环境的方法，分别进行适温和低温处理。适温处理（CK）：09：00—10：00，22 ℃;10：00—12：00，25 ℃;12：00—15：00，28 ℃;15：00—16：00，25 ℃;16：00—24：00，22 ℃;24：00—09：00，18 ℃;低温处理（DW）：09：00—10：00，15 ℃;10：00—12：00，22 ℃;12：00—15：00，25 ℃;15：00—16：00，22 ℃;16：00—24：00，15 ℃;24：00—09：00，8 ℃;每个处理30株，选取长势一致的健壮幼苗15株进行试验，重复3次，分别于0、4、8、12、16 d取样进行相关指标的测定。

1.3 测定项目与方法

选定时期的处理结束后，立即测定相关指标：用卷尺、游标卡尺测量植株的株高及茎粗;用叶绿素仪SPAD-502Plus于09：00—12：00测定辣椒幼苗叶片（自生长点第3片功能叶）SPAD值;采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定丙二醛（MDA）含量;采用氮蓝四唑法测定SOD活性;采用愈创木酚法测定POD活性;采用酸性茚三酮法测定脯氨酸含量（Pro）;采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量;采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量。

1.4 数据分析 用SPSS 20.0统计软件对试验结果进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 开花期低温胁迫对辣椒生长指标的影响

从图1～4可以看出，低温胁迫下2个品系的辣椒幼苗株高、茎粗生长量均小于对照，其中1522在低温处理4、8、12、16 d的株高变化量分别为2.00、1.40、1.30、1.20 cm，分别较对照下降了1304%、30.00%、27.78%、14.29%，茎粗的变化量分别为037、0.06、0.10、0.23 cm，分别比对照下降了36.21%、4545%、28.57%、51.06%;1561在低温处理4、8、12、16 d株高的变化量分别为2.00、1.40、1.27、0.5 cm，分别较对照下降了71.43%、78.21%、77.78%、69.23%，茎粗的变化量为035、0.03、0.06、0.08 cm，分别较对照下降了40.68%、9063%、62.50%、70.37%。由此可知，2个品系辣椒在受到低温胁迫后，株高、茎粗生长均受到了抑制，而且，在整个低温胁迫过程中，1561生长受到的抑制程度均显著高于1522。

2.2 开花期低温胁迫对辣椒叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是植物叶片参与光合作用的重要色素，许多作物都采用SPAD值直观反映植物叶片叶绿素相对含量[6-7]。由图5可知，在低温胁迫条件下，2个辣椒品系的叶绿素SPAD值均随低温处理时间的延长大体呈降低趋势。到第16天时，1561叶绿素与对照相比降低了41.86%，而1522则比对照降低了25.80%。低温胁迫12 d后，1561的叶绿素含量降低幅度显著高于1522，由此可见，低温胁迫下，1522的叶绿素含量比1561稳定，能够保证辣椒植株叶片具有更高的光合能力。

2.3 开花期低温胁迫对辣椒叶片MDA含量的影响

由图6可知，随着低温胁迫时间的延长，2个品系辣椒叶片中的MDA含量均表现为升高趋势，1561的MDA含量升高幅度显著高于1522。处理12、16 d时，1561叶片中MDA含量分别比对照高42.68%、51.20%，显著高于同一处理时期的1522。

2.4 开花期低温胁迫对辣椒叶片抗氧化酶活性的影响

由图7可知，1561的SOD活性随低温处理时间的延长显著下降，而1522的SOD活性在低温处理前8 d的变化均较为平缓，低温处理12 d时开始出现明显的下降。1561在低温处理16 d时，比对照下降了33.98%，1522在低温处理16 d時，比对照下降了19.67%。低温处理4 d后，相同胁迫处理的1522 SOD活性一直高于1561。

从图8可以看出，2个品系辣椒低温处理后，POD活性的变化与SOD活性的变化较为相似。1522在低温处理后，POD活性呈缓缓下降趋势，1561在低温处理后，POD活性的下降程度明显高于1522。1561在低温处理16 d时，比对照下降了3398%，1522在低温处理16 d时，比对照下降了1967%。

CAT在活性氧清除系统中也具有重要作用[8-9]。从图9可以看出，1522的CAT活性在低温处理后基本趋于稳定，而1561在低温处理第8天时显著降低，与对照相比降低了3541%。低温处理16 d时，1522的CAT活性显著高于1561。

2.5 开花期低温胁迫对辣椒叶片中渗透调节物质的影响

从图10可以看出，1522的脯氨酸含量在低温胁迫过程中先升高后降低，处理第8天时达到峰值，为对照的1.38倍，而1561在低温处理4 d时达到最大值，为对照的1.78倍。1522叶片中的脯氨酸含量未经低温处理时显著高于1561，这可能是1522持续抗低温能力较强的原因之一。