許娟 鄭虛 閆海鋒 唐秀樺 熊軍 韋民政 覃維治 李韋柳

摘要：【目的】研究不同馬鈴薯品種苗期對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)，為探索馬鈴薯耐寒機(jī)制及耐寒品種的早期選育提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳缘蜏孛舾行推贩N費(fèi)烏瑞它、中薯3號(hào)和耐寒品種桂農(nóng)薯1號(hào)、桂農(nóng)薯4號(hào)苗期植株為試驗(yàn)材料，利用人工氣候箱進(jìn)行5 ℃低溫脅迫處理，于處理后0、1、2、3、5和7 d分別取樣并測(cè)定葉片中過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性及可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）和脯氨酸含量。【結(jié)果】5 ℃持續(xù)脅迫3 d對(duì)葉片造成的傷害在外觀形態(tài)上開(kāi)始出現(xiàn)，脅迫5 d后品種間存在明顯差異。受低溫脅迫后，各品種葉片POD、CAT和SOD活性及可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量整體上均呈升高趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)時(shí)間存在差異；隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各生理指標(biāo)升降變化趨勢(shì)不同。在低溫脅迫5 d時(shí)，耐寒品種的酶活性和脯氨酸含量均高于低溫敏感型品種，費(fèi)烏瑞它的可溶性糖和可溶性蛋白含量則顯著低于其他品種（P<0.05，下同）。低溫脅迫提高了各品種的葉片MDA含量，在低溫脅迫第5 d時(shí)，低溫敏感型品種的MDA含量高于耐寒品種。相關(guān)性分析結(jié)果表明，SOD活性與可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)，與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)；POD活性與CAT活性和脯氨酸含量呈顯著正相關(guān)；CAT活性與脯氨酸含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）?！窘Y(jié)論】POD、CAT和SOD活性及MDA和脯氨酸含量可作為鑒定馬鈴薯品種耐寒性強(qiáng)弱的生理指標(biāo)，低溫脅迫第5 d可作為早期篩選耐寒材料的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。4個(gè)馬鈴薯品種苗期耐寒性強(qiáng)弱依次為桂農(nóng)薯4號(hào)>桂農(nóng)薯1號(hào)>中薯3號(hào)>費(fèi)烏瑞它。

關(guān)鍵詞： 馬鈴薯；低溫脅迫；抗寒性；生理指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào)： S532.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2016）11-1837-07

Abstract：【Objective】In order to provide theory basis for understand cold-resistant mechanism and early breeding of cold-tolerant potato varieties， physiological responses of different potato varieties to cold stress was studied at seedling stage. 【Method】Cold-sensitive varieties viz.， Favorita， Zhongshu 3 and cold-tolerant potato varieties viz.， Guinongshu 1， Guinongshu 4 were used as tested materials， and treated by cold stress at 5 ℃ in artificial climate box. Activities of peroxidase（POD）， catalase（CAT） and superoxide dismutase（SOD） and contents of soluble sugar， soluble protein， malonaldehyde（MDA） and proline under were determined after 0， 1， 2， 3， 5 and 7 days of cold stress， respectively. 【Result】Results showed that， leaf damage began to appear on exterior of potato seedling after 3-day prolonged cold stress at 5 ℃， and there was distinctive difference among varieties after 5-day cold stress. In addition， after cold stress， activities of POD， CAT， SOD and contents of soluble sugar， soluble protein and proline in leaves of all varieties increased gradually as a whole， and their peak values for different varieties were different. However， variation trends of all physiological indexes in different varieties were different with the increase of cold stress time. After 5-day cold stress， enzyme activities and proline contents of cold-resistant varieties were higher than those of cold-sensitive varieties， contents of soluble sugar and soluble protein in the potato variety Favorato were significantly lower than those in the other varieties（P<0.05， the same below）. Furthermore， MDA content in the leaves of all potato varieties increased after cold stress， and MDA content in cold-sensitive varieties was higher than that in cold-resistant varieties after 5-day cold stress. Correlation analysis showed that， SOD activity was significantly positively correlated with soluble sugar content， but significantly negatively correlated to MDA content； POD activity was significantly positively correlated with CAT activity and proline content； CAT activity was extremely significantly positively correlated with proline content（P<0.01）. 【Conclusion】Activities of POD， CAT and SOD， and contents of MDA and proline in potato leaves can be used as physiological indexes to identify cold resistance， and the optimal time for early screening cold-resistant materials is at the 5th day after cold stress. Cold resistances of four potato varieties at seedling stage are ranked as follows： Guinongshu 4>Guinongshu 1>Zhongshu 3>Favorita.

Key words： potato； cold stress； cold resistance； physiological index

0 引言

【研究意義】馬鈴薯栽培種喜冷涼，但不耐霜凍，一般其植株低于7 ℃停止生長(zhǎng)，-0.8 ℃受冷害，-1.5 ℃受凍害，-4 ℃時(shí)整株死亡（張珍，2013）。廣西是我國(guó)典型的馬鈴薯秋冬種植區(qū)域，馬鈴薯在冬種過(guò)程中常受到偶發(fā)性短時(shí)低溫傷害，甚至持續(xù)性低溫霜凍災(zāi)害，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致馬鈴薯顯著減產(chǎn)甚至絕收，低溫已成為影響廣西冬種馬鈴薯生產(chǎn)和發(fā)展的主要非生物脅迫因素。因此，研究馬鈴薯耐寒生理機(jī)制，篩選評(píng)價(jià)馬鈴薯耐寒性的相關(guān)指標(biāo)，對(duì)培育耐寒馬鈴薯品種及促進(jìn)廣西馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】植物的耐冷性與活性氧代謝關(guān)系密切，低溫可對(duì)多種作物的抗氧化系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)產(chǎn)生影響（于飛等，2014；張治平等，2014；賴靜等，2015；吳雪霞等，2016），不同作物及同一作物的不同品種對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)均存在差異。前人對(duì)馬鈴薯耐寒性的研究以大田自然霜凍為主，根據(jù)凍害情況評(píng)價(jià)馬鈴薯品種的抗寒性。劉浩和張宗山（2008）采用田間自然霜凍法對(duì)寧夏南部山區(qū)14個(gè)馬鈴薯主栽品種進(jìn)行了抗寒性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，晉薯7號(hào)、內(nèi)薯7號(hào)和新大平3個(gè)品種表現(xiàn)為耐霜凍，其他品種均表現(xiàn)為中耐霜凍和霜凍敏感，未發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)耐霜凍型的品種。李飛等（2008a）以野生種Solanum acaule的25份后代和中薯3號(hào)為材料進(jìn)行了田間自然霜凍法試驗(yàn)，結(jié)果表明，S. acaule具有很強(qiáng)的抗寒性，中薯3號(hào)對(duì)低溫敏感，為霜凍敏感材料，在冷馴化處理（4 ℃）期間，其幼苗葉片丙二醛（MDA）含量從第3 d后急劇上升，5 d后達(dá)最高值，7 d后又降低；脯氨酸含量則呈逐漸下降的動(dòng)態(tài)變化。辛翠花等（2012）對(duì)馬鈴薯品種大西洋的幼苗進(jìn)行4 ℃脅迫處理，發(fā)現(xiàn)低溫處理后MDA含量呈升高—降低—升高的變化趨勢(shì)，葉綠素含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性則呈降低—升高—降低的變化趨勢(shì)，過(guò)氧化物酶（POD）活性則先升高后降低，低溫4 ℃處理忍耐極限約24 h。周真珍等（2016）研究表明，低溫脅迫下馬鈴薯品種大西洋和東農(nóng)303的脯氨酸含量和SOD活性均有所增加，其中大西洋的脯氨酸含量增幅明顯大于東農(nóng)303，表明種大西洋的抗寒性優(yōu)于東農(nóng)303?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于持續(xù)低溫脅迫對(duì)馬鈴薯植株生長(zhǎng)的影響及不同馬鈴薯品種間耐寒性差異的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，也未見(jiàn)有可用于早期篩選耐寒馬鈴薯材料相關(guān)指標(biāo)的研究報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以廣西馬鈴薯冬種主栽品種費(fèi)烏瑞它、引進(jìn)示范品種中薯3號(hào)及廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)等4個(gè)馬鈴薯品種的苗期植株為試驗(yàn)材料，研究持續(xù)數(shù)日低溫脅迫對(duì)馬鈴薯葉片POD、過(guò)氧化氫酶（CAT）和SOD活性及可溶性糖、可溶性蛋白、MDA和脯氨酸含量等生理指標(biāo)的影響，探索馬鈴薯的耐寒機(jī)理，為指導(dǎo)馬鈴薯冬種耐寒栽培及耐寒新品種的早期選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種共4個(gè)，分別為費(fèi)烏瑞它（廣西冬種主栽品種，低溫敏感型）、中薯3號(hào)（引進(jìn)示范品種，低溫敏感型）、桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育新品種，耐寒型），均由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 材料選擇 各品種選擇大小一致的脫毒種薯經(jīng)沙培盆栽后，選取健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致、長(zhǎng)有7～8片完全展開(kāi)葉的盆栽幼苗置于5 ℃人工氣候箱內(nèi)處理一周（光照設(shè)置為白天12 h，夜間12 h，相對(duì)濕度保持在60%左右），每品種處理9株，3次重復(fù)。分別于處理后0、1、2、3、5和7 d取樣，取樣時(shí)每株剪1～2片成熟葉，分別混勻，一半保存于-80 ℃冰箱備用，另一半立刻進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)測(cè)定，每次測(cè)定重復(fù)3次。

1. 2. 2 測(cè)定項(xiàng)目及方法 POD、CAT和SOD活性采用科銘生物試劑盒測(cè)定。MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定；游離脯氨酸含量采用磺基水楊酸法測(cè)定（張憲政，1992；李合生，1999）。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和制圖，利用SPSS 11.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 低溫脅迫對(duì)馬鈴薯苗期外部形態(tài)的影響

在低溫脅迫過(guò)程中，植株外部形態(tài)表現(xiàn)出不同程度的受傷狀況。低溫脅迫前3 d時(shí)各品種外觀形態(tài)無(wú)明顯變化，第3 d時(shí)只有少量嫩葉出現(xiàn)萎蔫；低溫脅迫至第5 d時(shí)，費(fèi)烏瑞它部分植株的下部葉片邊緣開(kāi)始變黃；低溫脅迫7 d后，費(fèi)烏瑞它下部有些葉片完全萎蔫變黃，上部老葉葉尖、葉緣出現(xiàn)焦枯現(xiàn)象，其他品種的葉片則剛開(kāi)始發(fā)黃，只有少許葉片失水萎蔫（圖1）。

2. 2 低溫脅迫對(duì)馬鈴薯苗期葉片生理生化特性的影響

2. 2. 1 低溫脅迫對(duì)葉片POD活性的影響 從圖2可看出，隨低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)， 4個(gè)馬鈴薯品種苗期葉片POD活性整體上呈升高趨勢(shì)，但不同品種葉片POD活性出現(xiàn)峰值的時(shí)間存在差異，中薯3號(hào)在低溫脅迫第2 d時(shí)葉片POD活性最高，其余品種則在低溫脅迫第5 d時(shí)POD活性最高。同一脅迫時(shí)間下，不同馬鈴薯品種的葉片POD活性也存在顯著差異（P<0.05，下同），在低溫脅迫后期（5～7 d），葉片POD活性表現(xiàn)為桂農(nóng)薯4號(hào)>桂農(nóng)薯1號(hào)>費(fèi)烏瑞它>中薯3號(hào)，第7 d時(shí)各品種間差異均達(dá)顯著水平。

2. 2. 2 低溫脅迫對(duì)葉片CAT活性的影響 從圖3可看出，隨低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，4個(gè)馬鈴薯品種苗期葉片CAT活性整體上呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，不同品種葉片CAT活性出現(xiàn)峰值的時(shí)間存在差異，桂農(nóng)薯4號(hào)在低溫脅迫第5 d時(shí)葉片CAT活性最高，其余品種則在低溫脅迫第2 d時(shí)葉片CAT活性最高；在低溫脅迫第7 d時(shí)，桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)的CAT酶活性仍顯著高于低溫脅迫前（0 d）。同一脅迫時(shí)間下，不同馬鈴薯品種的葉片CAT活性也存在差異，低溫脅迫0 d時(shí)，費(fèi)烏瑞它的葉片CAT活性最高，中薯3號(hào)最低；低溫脅迫后期（5～7 d），桂農(nóng)薯4號(hào)和桂農(nóng)薯1號(hào)的CAT活性較高，兩者間差異不顯著（P>0.05，下同），但均顯著高于中薯3號(hào)和費(fèi)烏瑞它。

2. 2. 3 低溫脅迫對(duì)葉片SOD活性的影響 從圖4可看出，隨低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，費(fèi)烏瑞它和中薯3號(hào)的葉片SOD活性呈先上升后下降再上升后又下降的變化趨勢(shì)，葉片SOD活性峰值均出現(xiàn)在低溫脅迫第1 d；桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)的葉片SOD活性則先上升后下降，葉片SOD活性峰值分別出現(xiàn)在低溫脅迫第3 d和第5 d。低溫脅迫后期（5～7 d），桂農(nóng)薯4號(hào)和桂農(nóng)薯1號(hào)的SOD活性較高，均顯著高于中薯3號(hào)和費(fèi)烏瑞它；與低溫脅迫0 d時(shí)相比，耐寒品種桂農(nóng)薯4號(hào)和桂農(nóng)薯1號(hào)的SOD活性有顯著升高，低溫敏感品種費(fèi)烏瑞它和中薯3號(hào)的SOD活性變化不顯著。

2. 2. 4 低溫脅迫對(duì)葉片可溶性糖含量的影響 從圖5可看出，隨低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，4個(gè)馬鈴薯品種苗期葉片可溶性糖含量均呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，費(fèi)烏瑞它和中薯3號(hào)的葉片可溶性糖含量峰值出現(xiàn)在低溫脅迫第1～2 d，桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)則出現(xiàn)在低溫脅迫第3 d。低溫脅迫第3～7 d時(shí)，葉片可溶性糖含量均表現(xiàn)為桂農(nóng)薯4號(hào)>中薯3號(hào)>桂農(nóng)薯1號(hào)>費(fèi)烏瑞它，且同一脅迫天數(shù)下品種間均差異顯著（第7 d中薯3號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)除外）。

2. 2. 5 低溫脅迫對(duì)葉片可溶性蛋白含量的影響 從圖6可看出，隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，4個(gè)馬鈴薯品種苗期葉片可溶性蛋白含量總體呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。低溫脅迫第3 d時(shí)，中薯3號(hào)的可溶性蛋白含量最高，其余品種的可溶性蛋白含量峰值出現(xiàn)在低溫脅迫第2 d，且均顯著高于低溫脅迫前（0 d）。低溫脅迫后期（5～7 d），費(fèi)烏瑞它的可溶性蛋白含量顯著低于其他品種。

2. 2. 6 低溫脅迫對(duì)葉片MDA含量的影響 從圖7可看出，低溫脅迫顯著提高了桂農(nóng)薯1號(hào)、費(fèi)烏瑞它和中薯3號(hào)苗期葉片的MDA含量，3個(gè)品種在低溫脅迫第5～7 d的葉片MDA含量均顯著高于低溫脅迫第0～1 d，說(shuō)明低溫脅迫引起3個(gè)品種幼苗葉片中的細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用加劇，導(dǎo)致MDA含量顯著積累；但低溫脅迫對(duì)桂農(nóng)薯4號(hào)葉片MDA含量的影響不明顯，且在低溫脅迫第3 d時(shí)，其葉片MDA含量還顯著低于低溫脅迫前（0 d），其余脅迫天數(shù)下均與0 d時(shí)無(wú)顯著差異。在同一脅迫時(shí)間下，桂農(nóng)薯4號(hào)的MDA含量均顯著低于其他品種；在低溫脅迫后期（5～7 d），均以桂農(nóng)薯4號(hào)的MDA含量最低，費(fèi)烏瑞它的MDA含量最高。

2. 2. 7 低溫脅迫對(duì)葉片脯氨酸含量的影響 從圖8可看出，4個(gè)馬鈴薯品種脯氨酸含量變化規(guī)律有所不同，費(fèi)烏瑞它和中薯3號(hào)呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，分別在低溫脅迫第1～2 d脯氨酸含量達(dá)峰值；桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)脯氨酸含量則先下降后上升然后又下降，在低溫脅迫第3 d時(shí)脯氨酸含量最高；且各品種達(dá)峰值時(shí)的脯氨酸含量均顯著高于低溫脅迫前（0 d）。在低溫脅迫第3～5 d，耐寒品種桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)的脯氨酸含量顯著高于低溫敏感品種中薯3號(hào)和費(fèi)烏瑞它；在低溫脅迫第7 d時(shí)，葉片脯氨酸含量表現(xiàn)為桂農(nóng)薯1號(hào)>桂農(nóng)薯4號(hào)>費(fèi)烏瑞它>中薯3號(hào)，其中桂農(nóng)薯1號(hào)與中薯3號(hào)間差異顯著。

2. 3 低溫脅迫下馬鈴薯苗期葉片各生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析

植物在環(huán)境脅迫下的抗逆反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的生理生化響應(yīng)過(guò)程，各指標(biāo)間相互作用、相互制約。由表1可知，SOD活性與可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)，與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)；POD活性與CAT活性和脯氨酸含量呈顯著正相關(guān)；CAT活性與脯氨酸含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）；其余指標(biāo)間的相關(guān)性未達(dá)顯著水平。

3 討論

低溫逆境對(duì)植物的傷害涉及一系列生理響應(yīng)，各種保護(hù)性酶類(lèi)活性發(fā)生改變，可溶性糖和可溶性蛋白等滲透物質(zhì)含量也會(huì)隨之發(fā)生變化，進(jìn)而不同程度地保護(hù)或毒害植物的生長(zhǎng)，當(dāng)脅迫程度超出植物抵御外界極限時(shí)便會(huì)導(dǎo)致植物死亡（Baek and Shinner，2003）。

3. 1 低溫脅迫與保護(hù)酶系的關(guān)系

抗氧化酶系是植物的主要防御酶系統(tǒng)， POD、CAT和SOD等被認(rèn)為是清除活性氧過(guò)程中最主要的抗氧化酶（孫學(xué)成等，2006）。低溫脅迫下，POD、CAT和SOD等的活性會(huì)有所上升，與低溫逆境條件下產(chǎn)生的過(guò)多活性氧的清除相關(guān)（秦小瓊和賈士榮，1997）。本研究結(jié)果表明，低溫脅迫初期，4個(gè)品種馬鈴薯苗期葉片的POD、CAT和SOD活性均呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明馬鈴薯在低溫脅迫初期時(shí)植株本能地產(chǎn)生自我保護(hù)性應(yīng)急反應(yīng)，促使酶活性逐漸增強(qiáng)；在低溫脅迫中期時(shí)，植株適應(yīng)了低溫脅迫，建立起自身防御體系，酶活性達(dá)最高水平；隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，超過(guò)某個(gè)耐受時(shí)間節(jié)點(diǎn)，低溫傷害超越了植物本身的防御保護(hù)能力，POD、CAT和SOD活性則出現(xiàn)下降趨勢(shì)。此外，馬鈴薯對(duì)對(duì)低溫脅迫的忍耐程度也存在著品種間的差異，低溫脅迫后期時(shí)，桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)的3種抗氧化酶活性均顯著高于費(fèi)烏瑞它和中薯3號(hào)，說(shuō)明前者耐受低溫脅迫的能力高于后者，研究結(jié)果也與歷年大田生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果相一致。同時(shí)經(jīng)相關(guān)性分析可知，SOD活性與可溶性糖和MDA含量分別呈顯著的正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，POD活性、CAT活性與脯氨酸含量三者之間呈顯著或極顯著的正相關(guān)。因此，可利用這3種酶活性的大小來(lái)綜合評(píng)價(jià)馬鈴薯品種的耐寒性。

3. 2 低溫脅迫與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的關(guān)系

可溶性糖和可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物的抗寒生理中可提高細(xì)胞的滲透濃度，降低水勢(shì)，增加植株的保水能力，從而提高抗寒能力。脯氨酸也是主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的增加可提高細(xì)胞液濃度，能夠保護(hù)質(zhì)膜的穩(wěn)定性和蛋白質(zhì)的完整性；同時(shí)脯氨酸還是活性氧清除劑，能夠激發(fā)細(xì)胞中CAT、SOD等酶活性增強(qiáng)。因此，抗寒性強(qiáng)的品種，其葉片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量積累較多（Hanson，1998）。李飛（2008）研究表明，低溫脅迫下霜凍敏感材料中薯3號(hào)的可溶性糖含量先升高后緩慢降低，再急劇上升最后趨于平穩(wěn)，而馬鈴薯耐凍野生材料03079-435的可溶性糖含量呈逐漸增加趨勢(shì)，并且其增幅遠(yuǎn)高于中薯3號(hào)。本研究結(jié)果也證明了滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在馬鈴薯抗寒生理中的作用，受低溫脅迫后，4個(gè)馬鈴薯品種葉片細(xì)胞內(nèi)脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均有所增加，但隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量又逐漸降低；低溫脅迫第5 d，費(fèi)烏瑞它、中薯3號(hào)、桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)的可溶性糖含量分別是0 d的1.25、1.39、1.76和1.60倍，表明耐寒品種可溶性糖含量的增幅高于低溫敏感品種，與李飛（2008）的研究結(jié)果基本一致。

李飛（2008）研究表明，低溫敏感品種中薯3號(hào)在整個(gè)冷馴化期間（4 ℃處理7 d）脯氨酸含量一直呈下降趨勢(shì)，而耐凍型野生材料03079-435葉片中的脯氨酸含量則先升后降隨后趨向平穩(wěn)。本研究中，中薯3號(hào)在低溫5 ℃脅迫2 d前脯氨酸含量呈上升趨勢(shì)，但脅迫第3～7 d呈下降趨勢(shì)，與李飛（2008）的研究結(jié)果不同。本研究中馬鈴薯葉片脯氨酸含量的變化可能是由于植株葉片受低溫脅迫初期通過(guò)脯氨酸含量的增加來(lái)抵抗低溫帶來(lái)的傷害，但隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，葉片抵抗低溫能力隨之下降，因此脯氨酸含量顯著降低，此時(shí)，越耐寒的品種出現(xiàn)下降的時(shí)間也越晚。Swaaij等（1985）研究認(rèn)為，馬鈴薯植株在低溫脅迫生理響應(yīng)中，脯氨酸含量與耐凍性間具有高度相關(guān)性，在低溫脅迫下脯氨酸含量越高，品種耐凍性就越強(qiáng)。本研究發(fā)現(xiàn)，可溶性糖含量和SOD活性呈顯著正相關(guān)；脯氨酸含量與POD活性顯著正相關(guān)，與CAT活性呈極顯著正相關(guān)。因此，可利用馬鈴薯葉片中脯氨酸含量來(lái)評(píng)價(jià)品種的耐寒性強(qiáng)弱。同時(shí)，在低溫脅迫3～5 d時(shí)桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)葉片中的脯氨酸含量均顯著高于中薯3號(hào)和費(fèi)烏瑞它，也與生產(chǎn)實(shí)踐中桂農(nóng)薯1號(hào)和桂農(nóng)薯4號(hào)耐受低溫脅迫能力高于中薯3號(hào)和費(fèi)烏瑞它的結(jié)果一致。

3. 3 低溫脅迫與MDA的關(guān)系

植物在逆境脅迫和衰老過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)剩的自由基，引發(fā)或加劇膜脂過(guò)氧化作用，MDA是膜脂過(guò)氧化的最終分解產(chǎn)物，具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性，嚴(yán)重?fù)p傷生物膜，破壞植物細(xì)胞膜系統(tǒng)（孟艷瓊等，2009）。在植物受冷害時(shí)，MDA含量變化可反映植物細(xì)胞膜系統(tǒng)的破壞程度，即膜脂過(guò)氧化程度及植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱，從而可鑒定植物抗寒性（Wang et al.，2009）。李飛等（2008b）研究表明，在馬鈴薯幼苗冷馴化期間（4 ℃/2 ℃，白天/晚上處理7 d），野生材料03079-435和中薯3號(hào)的MDA含量變化趨勢(shì)相似，均從第3 d后急劇上升，在第5 d達(dá)峰值，但中薯3號(hào)的MDA含量一直高于03079-435，表明中薯 3 號(hào)受到的傷害更嚴(yán)重。本研究結(jié)果表明，除桂農(nóng)薯4號(hào)外，其他馬鈴薯品種均在低溫脅迫第5 d時(shí)MDA含量達(dá)最大值，且均呈先下降后上升再下降的波動(dòng)變化，與辛翠花等（2012）對(duì)馬鈴薯幼苗相關(guān)生化指標(biāo)測(cè)定的變化趨勢(shì)相同，只是不同品種忍耐低溫脅迫的時(shí)間不同。經(jīng)相關(guān)性分析可知，各生理指標(biāo)均與MDA含量呈負(fù)相關(guān)。因此，可用MDA積累量來(lái)衡量不同品種的耐寒性。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在低溫脅迫后期（5～7 d），POD、CAT和SOD活性及MDA和脯氨酸含量等可作為鑒定馬鈴薯品種耐寒性強(qiáng)弱的生理指標(biāo)，低溫脅迫第5 d可作為早期篩選耐寒材料的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。綜合各生理指標(biāo)變化趨勢(shì)，4個(gè)馬鈴薯品種苗期耐寒性強(qiáng)弱依次為桂農(nóng)薯4號(hào)>桂農(nóng)薯1號(hào)>中薯3號(hào)>費(fèi)烏瑞它。

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（責(zé)任編輯 王 暉）