外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）對(duì)弱光下黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)及抗氧化酶活性的影響

柳翠霞 羅慶熙* 李躍建 劉小俊 梁根云 楊 宏

（1西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶 400715；2四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所蔬菜重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610066）

5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，ALA）是一種含氧和氮的碳?xì)浠衔铮鳛橹参锶~綠素合成研究的一個(gè)部分，很早就受到重視（Castelfranco & Beale，1983）。ALA并不單純是一種生物代謝中間產(chǎn)物，它能像植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)那樣參與葉綠素合成和調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)（Chakraborty & Tripathy，1992），也可通過生物途徑合成，還可人工化學(xué)合成（Bindu &Vivekanandan，1998）。

外源ALA在高濃度時(shí)可作為農(nóng)田除銹劑（劉秀艷 等，2002），低濃度時(shí)則可調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)作物增產(chǎn)，提高抗性（Castelfranco & Beale，1983）。外源ALA可提高弱光條件下甜瓜幼苗葉片光合速率（任良駒，2004a），促進(jìn)普通白菜幼苗光合速率以及同化產(chǎn)物向根系分配（汪良駒，2004b），誘導(dǎo)蘿卜（汪良駒和劉衛(wèi)琴，2005）和草莓（劉衛(wèi)琴，2006）的葉片光抑制保護(hù)機(jī)制，增強(qiáng)甜瓜的抗冷性（汪良駒，2004a）。但是，施用外源ALA后，黃瓜（Cucumis sativusL.）對(duì)弱光反應(yīng)方面的研究鮮見報(bào)道，相應(yīng)的生理生化特性有何變化尚未明確。為此，本試驗(yàn)研究了外源ALA的施用對(duì)遮光條件下黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)和抗氧化酶活性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用對(duì)光照敏感性不同的3份黃瓜品種作為材料：不耐弱光品種h02（四川地方品種）、較耐弱光品種h082（華南型地方品種）、耐弱光品種川綠1號(hào)（一代雜種）（童小蘭，2009）。ALA由日本COSMO公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2010年在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所雙流試驗(yàn)基地進(jìn)行。將ALA設(shè)定為5個(gè)不同濃度，即0.01、0.1、1、10、50 mg·L-1，以0 mg·L-1（清水）作對(duì)照。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在蔬菜大棚中將試驗(yàn)區(qū)劃分為遮光區(qū)與不遮光區(qū)，每區(qū)設(shè)6個(gè)處理，3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，每小區(qū)處理植株60株，每品種20株。供試黃瓜材料在大棚內(nèi)育苗并定植，緩苗至2片真葉完全展開后用遮陽網(wǎng)遮光，1 d后用ALA處理（19:00進(jìn)行），隔24 h再噴1次，以葉背濕潤(rùn)為度。處理期間晝夜溫度約為 20 ℃/13 ℃，平均光照強(qiáng)度為 80 μmol·m-2·s-1，晴天中午遮光區(qū)最高光照強(qiáng)度約為 200 μmol·m-2·s-1（持續(xù)時(shí)間約為 1 h），不遮光區(qū)約為 450 μ mol·m-2·s-1。遮光處理持續(xù)到開花初期，對(duì)照和處理的水肥管理及溫濕度管理保持一致。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 每處理選取5株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，分別在ALA處理前以及第1次處理后15 d測(cè)定黃瓜幼苗株高、莖粗、葉面積、植株干鮮質(zhì)量等指標(biāo)，計(jì)算15 d內(nèi)各指標(biāo)的增加量。

1.3.2 抗氧化酶活性以及丙二醛含量的測(cè)定 分別在ALA處理前以及第1次處理后第2、6、10、14天對(duì)黃瓜葉片進(jìn)行取樣，每次取3株植株的第2片真葉進(jìn)行測(cè)定，3次重復(fù)。丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法測(cè)定；超氧化物歧化酶（SOD）活性用氮藍(lán)四唑法測(cè)定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定（李合生，2000）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析和作圖，DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源ALA對(duì)黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.1.1 外源ALA對(duì)黃瓜幼苗干鮮質(zhì)量的影響 從表1可知：未經(jīng)ALA處理的不同黃瓜品種在不同的光照條件下，其干鮮質(zhì)量的變化也不同。h02遮光條件下干質(zhì)量增加量較不遮光時(shí)明顯降低，而鮮質(zhì)量增加量則明顯增加；h082變化趨勢(shì)與h02相反；川綠1號(hào)不遮光下干、鮮質(zhì)量增加量均較遮光下高。

表1 外源ALA對(duì)黃瓜植株地上部干鮮質(zhì)量的影響

遮光下葉面噴施ALA，h02在0.01 mg·L-1處理時(shí)干質(zhì)量增加量極顯著高于對(duì)照，h082在0.01、1 mg·L-1處理干質(zhì)量增加量高于對(duì)照，川綠1號(hào)在1 mg·L-1處理時(shí)干質(zhì)量增加量極顯著高于對(duì)照，其他處理之間無顯著差異。不遮光條件下使用 ALA，各處理的 h02干質(zhì)量增加量與對(duì)照無顯著差異，且以1 mg·L-1處理最低，這可能是土壤或移栽時(shí)苗弱所造成；h082、川綠1號(hào)各處理間均比對(duì)照有所增加，甚至達(dá)顯著或極顯著水平，且均在1 mg·L-1處理時(shí)較CK增幅最大。

遮光下葉面噴施ALA均提高了3個(gè)黃瓜品種的鮮質(zhì)量，各個(gè)處理濃度的h02鮮質(zhì)量增加量與對(duì)照無顯著差異；h082、川綠1號(hào)均以1 mg·L-1處理時(shí)鮮質(zhì)量增加量較CK增加的百分率最高，分別達(dá)119.1 %、100.0 %。不遮光下黃瓜品種h02、h082均以ALA濃度0.01 mg·L-1時(shí)，鮮質(zhì)量增加量較CK增加最大，川綠1號(hào)則在1 mg·L-1時(shí)較CK增加最大，差異均達(dá)極顯著水平。

2.1.2 外源ALA對(duì)黃瓜幼苗株高、莖粗的影響 由表2可知：遮光會(huì)促使黃瓜幼苗的株高增加，同時(shí)減少莖粗的增加，莖越細(xì)越不利于黃瓜幼苗的生長(zhǎng)。施用外源ALA后，黃瓜幼苗的株高、莖粗增加量較 CK都有不同程度的增加，以 1 mg·L-1處理后效果最為明顯，但高濃度的 ALA處理則有降低幼苗株高和莖粗的趨勢(shì)。

2.1.3 外源ALA對(duì)黃瓜幼苗葉面積的影響 由表3可看出：遮光和不遮光條件下，施用一定濃度的ALA處理黃瓜幼苗，均有效增加其葉面積。遮光下，h02、川綠1號(hào)均在1 mg·L-1處理時(shí)較CK增加最為明顯，h082在0.1、1 mg·L-1處理的葉面積增加較多。不遮光時(shí)3個(gè)黃瓜品種都在1 mg·L-1處理時(shí)葉面積增加量最大，h02、h082、川綠1號(hào)分別比對(duì)照增加35.3 %、41.4 %、73.3 %。隨著ALA處理濃度的增加，遮光和不遮光下葉面積均有下降趨勢(shì)。

表2 外源ALA對(duì)不同品種黃瓜幼苗株高和莖粗的影響

表3 外源ALA對(duì)不同品種黃瓜幼苗葉面積的影響

2.2 外源ALA對(duì)不同黃瓜品種的抗氧化酶活性的影響

2.2.1 外源ALA對(duì)不同黃瓜品種葉片MDA含量的影響 由圖1和圖2 可知，施用外源ALA可降低黃瓜幼苗葉片中的MDA含量。圖1顯示，在不遮光條件下，施用ALA后第2天，5種濃度處理的黃瓜葉片MDA含量都有所下降，其中濃度1 mg·L-1處理的效果比較突出，3個(gè)黃瓜品種h02、h082、川綠1號(hào)分別較CK下降了13 %、45 %、24 %。

由圖2可知，遮光下h02與h082在處理后6 d MDA含量大多呈增加趨勢(shì)，只是相較于CK增幅下降，1 mg·L-1處理第6天時(shí)比其他處理增加最多，分別為24 %和44 %；川綠1號(hào)在濃度0.1、1 mg·L-1處理時(shí)與CK相比降低明顯，其他效果不明顯。

圖1與圖2相比較，弱光下3個(gè)供試品種MDA含量變化不盡相同，h02和h082的MDA含量明顯增加，川綠1號(hào)變化不大，說明川綠1號(hào)細(xì)胞膜脂過氧化程度低，細(xì)胞膜損傷小，弱光對(duì)其影響不大。

2.2.2 外源ALA對(duì)不同黃瓜品種葉片SOD活性的影響 圖3表明：3個(gè)黃瓜品種在不遮光條件下，用1 mg·L-1的ALA處理后第2天，h082的SOD活性與CK相比增加約50 %，川綠1號(hào)增加25 %，h02變化不大。

圖1 ALA對(duì)不遮光下黃瓜幼苗MDA含量的影響

圖2 ALA對(duì)遮光下黃瓜幼苗MDA含量的影響

圖3 ALA對(duì)不遮光條件下黃瓜幼苗SOD活性的影響

由圖4可知：遮光條件下，施用外源ALA 2 d后，黃瓜幼苗的SOD活性均較CK有所增加，在5個(gè)濃度的處理中，整個(gè)處理期以施用外源ALA濃度1 mg·L-1時(shí)效果最為明顯。

2.2.3 ALA對(duì)不同黃瓜品種葉片POD活性的影響 由圖5 可看出：不遮光條件下，施用外源ALA時(shí)，以濃度1 mg·L-1效果較好，處理后第6天，h02和h082的POD活性較CK分別增加了39 %和27 %，其他濃度ALA施用后與CK相差不大。川綠1號(hào)施用ALA后POD活性變化不大。

圖4 ALA對(duì)遮光條件下黃瓜幼苗SOD的影響

圖5 ALA對(duì)不遮光條件下黃瓜幼苗POD的影響

由圖6可知：0.1、1 mg·L-1ALA處理的h02 POD活性呈不斷增加趨勢(shì)，后期較緩；處理后第6天，1 mg·L-1ALA處理的POD活性較CK增加40 %；h082和川綠1號(hào)各處理總體呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，且川綠1號(hào)的POD活性下降較多，說明川綠1號(hào)相對(duì)更耐弱光，可以更好地適應(yīng)弱光環(huán)境?？傮w來看，施用1 mg·L-1ALA濃度時(shí)效果最為明顯。

圖6 ALA對(duì)遮光條件下黃瓜幼苗POD的影響

3 結(jié)論與討論

多數(shù)研究認(rèn)為，弱光使黃瓜的株高增加、莖粗變細(xì)、葉面積減少、地上部分和地下部分干物質(zhì)量降低等（郭鳳鳴，1990），但也有一些報(bào)道認(rèn)為，弱光下黃瓜葉面積增加（王美平，2003）。本試驗(yàn)中，遮光下 3個(gè)黃瓜品種與不遮光對(duì)照的反應(yīng)有著明顯的不同。遮光下，各黃瓜幼苗株高、葉面積均有所增加，此為黃瓜自身對(duì)弱光適應(yīng)性的表現(xiàn)。h02遮光下雖然株高、葉面積和鮮質(zhì)量增加量較不遮光下高，但干質(zhì)量增加量卻明顯低于不遮光。植物為了適應(yīng)弱光的環(huán)境，株高增加，同時(shí)葉面積變大、葉片變薄以獲得更多的光能，但光合產(chǎn)物的積累量較低，使得莖粗和干物質(zhì)的積累較不遮光條件下低。

Hotta等（1998）系統(tǒng)報(bào)道了低濃度ALA對(duì)多種作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的效應(yīng)。本試驗(yàn)得出：不遮光下施用低濃度ALA處理黃瓜幼苗，可促進(jìn)株高、葉面積等的增長(zhǎng)，莖粗增加，當(dāng)ALA達(dá)到一定濃度時(shí)促進(jìn)作用最強(qiáng)，而后隨著濃度的增加，促進(jìn)作用減弱；遮光條件下ALA的施用具有與不遮光相同的效果和趨勢(shì)，可明顯地增加莖粗，緩解植株徒長(zhǎng)的趨勢(shì)。綜合來說ALA濃度為1 mg·L-1時(shí)對(duì)黃瓜處理效果最好。

劉衛(wèi)琴等（2006）觀察到，ALA處理可提高草莓葉片SOD和POD活性，并降低膜脂過氧化物 MDA的含量。本試驗(yàn)結(jié)果支持前人研究結(jié)論。施用 ALA后，黃瓜葉片中的 SOD、POD活性有所增加，MDA含量則下降；遮光條件下MDA的積累會(huì)增加，ALA的施用緩解了這一情況。本試驗(yàn)結(jié)果表明，弱光條件下施用ALA可降低膜脂過氧化水平，減少M(fèi)DA的生成，降低細(xì)胞膜透性，增加黃瓜對(duì)弱光的適應(yīng)性。

綜上所述：本試驗(yàn)中，施用一定濃度的外源ALA可提高植株的長(zhǎng)勢(shì)，增強(qiáng)POD、SOD的活性，減少M(fèi)DA的含量，一定程度上緩解了黃瓜的弱光脅迫，提高植株的活力，以1 mg·L-1的ALA處理（ALA 0.45 g·hm-2）時(shí)，效果最佳。但ALA的這種緩解作用是有限的，并不能達(dá)到完全消除弱光危害的影響，因此有必要對(duì)ALA的作用機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

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