提高辣椒苗期耐低温能力的组合物及其应用

黄 宇，陈 梦，李胜宝，周喜新，欧立军

（1. 湖南农业大学，湖南 长沙 410128；2. 宁乡国国蔬菜种植专业合作社，湖南 宁乡 410626）

低温可以影响植物的生长发育、生存及分布，是限制作物地理分布、造成作物产量与质量下降的主要因素之一[1]。辣椒原产中南美洲热带地区，是我国种植面积最大以及冬春设施栽培的主要蔬菜[2]，但辣椒是典型的喜温好光蔬菜，冬春季节经常出现的低温严重影响辣椒的生长发育，导致生长缓慢、产量低、落花落果严重，这制约了设施辣椒反季节栽培效益的提高和栽培面积的扩大[3-5]。防止低温伤害的主要措施有选用耐低温品种[6-7]、喷施外源物[8-10]、采用性能比较好的设施加强保温，必要时进行补温等。辣椒反季节栽培时，遇到低温伤害的现象十分普遍，如果不提前采取预防措施，将造成很大损失。为了解决辣椒栽培中常出现的低温伤害问题，笔者配制了一种提高辣椒苗期抗寒性的组合物，并对喷施该组合物后辣椒幼苗的色素、净光合速率、抗氧化系统酶活性等进行了测定分析，以期为探讨辣椒耐低温的机理、提高冬春辣椒耐低温能力提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 组合物的组分和配制 提高辣椒苗期抗寒性组合物的主要组分为氯化钙1～2 g/L、茉莉酸甲酯80～120 μmol/L、亚精胺0.03～0.06 mmol/L、亚硒酸钠2～4 μmol/L、抗坏血酸1～3 mmol/L、硝酸铵200～250 mg/L、脯氨酸0.2～0.4 mmol/L。具体制备方法为：将亚精胺和亚硒酸钠混合后溶于水中，得到试剂Ⅰ；将氯化钙、抗坏血酸、硝酸铵和脯氨酸混合后溶于水中，得到试剂Ⅱ；将茉莉酸甲酯溶于无水乙醇中，得到试剂Ⅲ；将试剂Ⅰ、试剂Ⅱ和试剂Ⅲ混合，得到抗寒性组合物。

1.1.2 供试辣椒品种与育苗方法 供试品种为兴蔬215，由湖南省蔬菜研究所提供。将种子播于含营养基质的穴盘中，采用漂浮育苗法育苗。当幼苗有4片真叶时将幼苗移栽至7 cm×7 cm育苗钵中进行常规管理。6叶一心时选取生长一致的幼苗置于人工气候箱（CU-41L4，Percival Scientific Inc. USA）中进行后续试验。

1.2 试验设计

选取生长一致的辣椒幼苗用小喷瓶均匀喷施上述组合物至辣椒叶片正反面有液体下滴为止，以喷施蒸馏水作对照（CK），每天喷施1次，连续喷施3 d后进行低温处理3 d，温度为 10℃。处理期间保持空气相对湿度60%，光照强度100 μmol/（m2·s），光周期为12 h/12 h（昼/夜）。每个处理12株，设3次重复。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 色素含量和净光合速率 取幼苗心叶往下数第3片真叶0.2 g，采用Arnon[11]的方法测定色素含量。采用LI-6400便携式光合作用系统（美国LI-COR公司生产），在9：00—11：00测定幼苗心叶往下数第3片真叶在光强1 000 µmol/（m2·s）下瞬时光合速率（PN），测量时的空气温度为（35±0.5）℃，叶面温度为（36±0.5）℃，每个材料测量3～5个叶片，取其平均值。

1.3.2 渗透调节物、酶活性和氧化产物 脯氨酸（Pro）含量采用酸性茚三酮显色法测定。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定。过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽还原酶（GR）、羟自由基（·OH）和超氧阴离子均采用试剂盒法（南京建成生物工程研究所）测定。

2 结果与分析

2.1 组合物对色素含量和净光合速率的影响

由表1可知，喷施组合物后，辣椒叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素均显著高于CK，分别高出16.67%、19.72%和34.78%；净光合速率比CK高38.60%，差异均达显著水平。这表明组合物能缓解低温胁迫对辣椒叶绿素含量的影响，从而显著提高净光合速率。

表1 喷施组合物对色素含量的影响

2.2 组合物对抗氧化系统酶活性的影响

植物在正常情况下维持着体内活性氧产生与清除的平衡状态，逆境胁迫会诱导植物产生过量的活性氧自由基，造成质膜、细胞器膜上脂肪酸的膜脂过氧化，从而导致细胞衰老甚至死亡，而SOD、POD、CAT和GR作为植物体内重要的抗氧化酶系统，其活性的高低能够显著影响活性氧的平衡。喷施组合物后辣椒叶片的SOD、POD、CAT和GR活性分别比CK高19.20%、37.89%、21.02%和21.26%，差异显著（表2）。因此，喷施组合物可显著提高辣椒的抗氧化酶活性，从而缓解低温胁迫带来的伤害。

表2 喷施组合物对抗氧化系统酶活性的影响

2.3 组合物对渗透物质和氧化物质的影响

植物在逆境胁迫下会通过积累可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质来维持细胞膨压，减缓胁迫带来的伤害。而羟自由基和超氧阴离子作为植物体内重要的活性氧类伤害物质，其含量直接决定了植物受伤害的程度。喷施组合物后辣椒叶片的可溶性糖和脯氨酸含量分别比CK高27.33%和14.55%，而羟自由基和超氧阴离子含量则分别比CK低23.10%和31.99%，差异均达显著水平（表3）。这表明喷施组合物能够显著提高植物体内的渗透调节物质含量和显著降低体内活性氧类物质含量。

表3 喷施组合物对渗透物质及氧化物质含量的影响

3 讨 论

近年来，对于植物抗冷机制有了更加深入的研究，认为低温下植物会产生一系列生理生化反应。叶绿体对低温的敏感性较强，是光合作用对低温敏感的原因之一[12-14]。低温下叶绿素含量下降一方面是由于原有的叶绿素受到破坏，另一方面是由于低温限制了植物合成叶绿素[15-16]。该研究表明，辣椒幼苗喷施组合物后其叶绿素含量显著高于CK，说明组合物在一定程度上可以保护叶绿体结构或削弱低温时叶绿素合成的影响，从而保证其净光合速率高于CK。

低温会导致植物体内过量积累活性氧（ROS），产生H2O2和·O2-破坏磷脂膜[17-19]，导致脯氨酸和可溶性糖等兼容渗透剂在植物体内大量积累以维持渗透平衡[20-21]，从而达到抵御低温的目的。笔者的研究发现，组合物可以提高辣椒幼苗的SOD、POD、CAT和GR等抗氧化系统酶的活性及脯氨酸和可溶性糖的含量，降低羟自由基和超氧阴离子的含量。这表明喷施组合物后可以缓解低温对幼苗带来的伤害，提高幼苗耐低温的能力。