低温处理对西番莲扦插苗生长及生理特性的影响

刘智成，严良文，陈瑶瑶

(福建省龙岩市农业科学研究所，福建龙岩，364000)

西番莲Passifloracoerulea，俗称鸡蛋果、百香果，是一种可当年种植当年获得收益的作物，且喜温热，对低温较敏感。西番莲已在全国多地区推广种植成功，尤其在南方较高海拔种植区或偏冷山区，生产上采用设施保护进行西番莲育苗，但每年3月西番莲定植前炼苗期或定植后会遇到低温天气，有些地方甚至出现短暂的倒春寒或霜冻现象，从而影响西番莲植株生长及当年上市时间和产量[1]。西番莲植株在低温环境下其生长发育受到抑制[2-4]，其中叶片比较敏感，植物为了适应温度的变化，其生理特性会产生相应调整，从而应对不良低温环境[5-8]。目前，关于西番莲抗寒研究主要集中在低温处理时间[9]、成熟枝条及叶片受低温胁迫后生理及结构变化[5，10]等方面，而其在不同低温对植株胁迫下生理变化以及植株恢复培养后成活率的研究鲜见报道。本文为了研究西番莲在低温条件下其植株生长及其体内保护酶活性变化情况，通过不同品种西番莲扦插苗在不同低温处理下，测定叶片生理指标，并进行恢复生长试验，调查植株恢复情况。分析西番莲的耐冷性及生理指标的影响，为进一步选育出耐冷品种及其栽培生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

选取福建省龙岩市当地西番莲主栽品种芭乐黄金果、紫香1号和台农1号。

1.2 方法

1.2.1 扦插育苗 本试验在福建省龙岩市农业科学研究所试验基地进行，2018年10月13日从3个西番莲品种母株上选取当年生健壮结果枝条，剪取2个节位，留上半部叶片作为插穗备用，将上述插穗插入盛有已消毒的椰糠与细沙比例为1∶1的基质营养钵(10 cm×10 cm)中扦插育苗。

1.2.2 试验处理 2018年12月20日选取生长健康的扦插苗，高约25 cm，分别在0、3、5、10、15 ℃及25 ℃(对照)温度下处理24 h，每组处理50株，每处理重复3次，然后放置在20～25 ℃保温大棚下，进行恢复生长培养。

1.2.3 数据测定 低温处理24 h后，每株取1片叶，每次每组取样10片，分别测定丙二醛(MDA)、可溶性糖、脯氨酸含量，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性。MDA含量采用硫代巴比妥酸(TAB)法[11]，SOD活性采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法[12]，POD活性采用愈创木酚法[13]，CAT活性采用紫外吸光法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[14]，脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定[15]。

恢复生长培养3 d时，测定存活率，存活率(%)=成活株数/试验总株数×100，以叶片完全展开及顶芽恢复直立生长计为恢复成活植株。

1.3 数据统计与分析

采用Excel和SPSS软件进行统计分析，表中数据均为平均值±标准差，用方差分析方法分析不同处理间的差异，并采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 对叶片丙二醛(MDA)含量和超氧化物酶(SOD)活性的影响

从表1可以看出，在低温处理下，3个西番莲品种叶片中MDA含量均随温度下降而增加。与25 ℃(对照)处理相比，低温处理的叶片MDA含量均达到显著性差异；其中0 ℃处理的芭乐黄金果叶片MDA含量最大，为48.50 μmol/g，紫香1号叶片的MDA含量次之，为36.82 μmol/g，台农1号叶片的MDA最小，为35.50 μmol/g；在相同低温处理下，芭乐黄金果叶片MDA含量均比其他2个品种大。

随处理温度下降，3个品种叶片SOD活性出现下降趋势，与25 ℃(对照)处理相比，存在显著性差异。0 ℃处理下，芭乐黄金果的叶片SOD活性最低，为11.2 U/g;紫香1号的叶片SOD活性次之，为12.5 U/g;台农1号的叶片SOD活性较高，为14.2 U/g。说明低温处理西番莲幼苗，其叶片中SOD活性受到抑制。

2.2 对叶片过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响

从表2可以看出，低温处理的3个品种叶片氧化物酶(POD)活性呈现先上升后下降趋势；10～15 ℃处理时POD活性均逐渐增加；10 ℃处理时，台农1号叶片POD活性达到最大，为42.98 U/g，与25 ℃(对照)处理相比，达到显著性差异；在0～5 ℃处理时3个品种POD活性均逐渐减少，其中0～3 ℃处理时3个品种POD活性均比对照低，0 ℃达到显著性差异。说明温度下降时，POD活性开始增加，当温度低于5 ℃时，POD活性受到一定抑制。

表1 不同低温处理对西番莲扦插苗叶片丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性的影响

随温度降低，3个品种叶片CAT活性呈现先升后降趋势。10 ℃处理时，3个品种叶片CAT活性最大；0、3 ℃处理时，芭乐黄金果叶片CAT活性分别为4.02和4.80 U/g，比25 ℃(对照)处理还低，存在显著性差异；0 ℃处理时紫香1号叶片CAT活性4.12 U/g，低于25 ℃(对照)处理，存在显著性差异；0 ℃处理时台农1号CAT活性5.24 U/g，略低于25 ℃(对照)处理，无显著性差异。说明低温处理会使西番莲叶片中CAT活性产生先升后降的变化，其中，在温度≤3 ℃时，芭乐黄金果叶片CAT活性受到一定抑制；0 ℃处理时紫香1号叶片CAT活性受到抑制，而台农1号叶片CAT活性受抑制不明显。

表2 不同低温处理对西番莲扦插苗叶片过氧化物酶和过氧化氢酶活性的影响

2.3 对叶片可溶性糖和脯氨酸含量的影响

从表3可以看出，低温处理的3个品种叶片可溶性糖含量均随温度降低而升高，且与25 ℃(对照)处理相比，大部分均存在显著性差异；其中0 ℃处理下台农1号叶片可溶性糖含量达到最大，为6.98 mg/g，紫香1号叶片可溶性糖含量次之，为6.02 mg/g，芭乐黄金果叶片可溶性糖含量较小，为5.28 mg/g。

西番莲叶片中脯氨酸含量随温度的降低呈现先升后降趋势。10～15 ℃处理时，脯氨酸含量逐渐增加，3个品种脯氨酸含量均比25 ℃(对照)处理大，均存在显著性差异，其中10 ℃处理时，台农1号叶片脯氨酸含量最大，为18.92 μg/g；在0～5 ℃处理时，脯氨酸含量逐渐减少，0、3 ℃处理下，3个品种脯氨酸含量均比对照(25 ℃)处理小，0 ℃处理均达到显著性差异，其中0 ℃处理时芭乐黄金果脯氨酸含量最小，为2.15 μg/g。

表3 不同低温处理对西番莲扦插苗叶片可溶性糖和脯氨酸含量的影响

2.4 对幼苗存活率的影响

从表4可以看出，低温处理24 h，进行恢复生长3 d后，3个品种存活率随温度下降而降低。其中10～15 ℃处理后，3个品种存活率均≥90%，与25 ℃(对照)处理相比，无显著性差异；5 ℃处理后，3个品种存活率均明显减少，与温度25 ℃(对照)处理相比，存在显著性差异，其恢复生长存活率为58.05%～65.35%；3 ℃处理后，芭乐黄金果恢复生长存活率为0，紫香1号、台农1号两个品种存活率分别为2.21%和8.35%；0 ℃处理后，3个品种恢复生长后存活率均为0。说明低温处理后，尤其是温度≤3 ℃时，西番莲种苗生长会受到一定的影响。

3 讨论与结论

植物因低温胁迫，会诱导植株体内MDA含量不断积累增加[16-19]，从而引起膜脂过氧化[20]，植株体内的MDA含量可作为衡量膜系统受伤程度指标之一[21]。本试验中，随温度降低，3个西番莲品种扦插苗叶片中MDA含量不断增加，其中芭乐黄金果在0 ℃处理时，MDA含量达到最大，为48.50 μmol/g，紫香1号次之，台农1号较小。

表4 不同低温处理对西番莲扦插苗存活率的影响

植物体内的POD、SOD和CAT具有自我调节功能，能清除由于逆境胁迫下产生过多的活性氧，以提高植株抗逆性[9，16]。有研究表明，不同植物在受到低温胁迫下，植株体内保护酶活性会表现出不同的变化[22-26]。本试验结果表明，3个西番莲品种在0～15 ℃处理下，SOD活性均随温度降低而减少；而POD和CAT活性均随温度下降，表现出先上升后下降趋势，在10 ℃处理时，活性值均达到最大，当温度低于5 ℃时，POD和CAT活性均低于对照，且达到显著性差异。

可溶性糖作为细胞重要渗透调节物质之一，其含量增加能降低细胞液冰点[27]，从而提高植株抗寒性。在本试验中，随温度的下降，3个西番莲品种体内可溶性糖含量逐渐增加，当0和3 ℃处理时，测得植株体内可溶性糖含量变化较小，两者无显著性差异，其中，台农1号在0 ℃处理时可溶性糖含量最大，为6.98 mg/g。说明3个西番莲品种扦插苗在低温处理时，植株体内可溶性糖随温度下降其含量逐渐积累增加，当温度下降到一定程度时，其含量无明显变化。

有研究表明，脯氨酸可以提高作物的渗透压，增强组织保水能力[28]，同时作为渗透调节物质，可以减少细胞质膜受到外界低温影响[29]；董万鹏等[2]对西番莲成熟枝条抗寒性研究表明，随温度降低，脯氨酸含量会逐渐增加。本试验中，对3个西番莲品种扦插苗进行低温处理，测得其叶片中脯氨酸含量随温度降低，呈现先升后降的趋势；10 ℃处理时，3个西番莲品种叶片中脯氨酸含量均高于其他温度处理，其中台农1号叶片脯氨酸含量最大，为18.92 μg/g；当温度低于3 ℃时，超出西番莲扦插苗叶片承受低温范围，而出现脯氨酸含量减少，并低于对照。

本试验中，在5 ℃处理24 h后进行恢复生长，3个西番莲品种幼苗存活率均比对照低，且存在显著性差异；在3 ℃处理后，芭乐黄金果存活率为0，紫香1号和台农1号存活率低于10%，与对照存在显著性差异；0 ℃处理后，3个西番莲品种存活率均为0，这与潘俊杰等[17]对紫果西番莲扦插苗在0 ℃低温处理24 h后扦插苗无法恢复生长结果相似。

综合以上可知，在低温胁迫下，西番莲植株叶片中MDA含量不断增加，表明植株受到不同程度的低温伤害，植株体内渗透系统和保护酶系统动态平衡被破坏，其中脯氨酸和可溶性糖含量增加，促使其体内渗透压提高和细胞内溶质浓度增加，而植株体内诱导出POD、SOD和CAT活性，从而减轻由于低温造成植株的伤害，使植株抗寒性得到提高；但当温度低于5 ℃时，植株体内POD、SOD和CAT活性受到抑制作用，无法及时清除体内氧化物质对植株的伤害。因此，在温度低于3 ℃时，植物叶片中脯氨酸含量出现减少，可溶性糖含量积累无显著性变化，导致芭乐黄金果西番莲无法恢复生长。