低溫弱光對不同品種甜辣椒幼苗抗氧化酶活性與質(zhì)膜透性的影響

孟雅寧+嚴立斌+范妍芹

摘要：以10個甜（辣）椒品種為參試材料，以茄門（不耐低溫弱光對照，CK1）和湘研1號（耐低溫弱光對照，CK2） 為對照材料，在低溫弱光條件下，研究了幼苗葉片抗氧化酶活性與質(zhì)膜透性的變化。結(jié)果表明：參試材料中8個品種耐低溫弱光性較強，其順序為：AB91-XB>冀研16號、 JF8G-2-1-2-5-1-11-4>冀研28號、 AB91-W222-49176> HPJ-2-2-1-2-1、 BYT-4-1-3-6-8、 AB91-LH-51217；耐低溫弱光較強的品種SOD、POD和CAT活性相對較高，而MDA含量和質(zhì)膜透性相對較低且變化幅度較小。

關(guān)鍵詞：低溫弱光；甜（辣）椒幼苗；抗氧化酶活性；質(zhì)膜透性

中圖分類號：S641.301 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2016）11-0038-05

Abstract Using ten sweet （hot） pepper varieties as materials with Qiemen （not resistant to weak temperature and low light， CK1） and Xiangyan 1 （resistant to low temperature and weak light， CK2） as controls， the changes of anti-oxidative enzyme activities and plasma membrane permeability of seedling leaves were studied under low temperature and weak light. The results showed that eight varieties had strong tolerance to low temperature and weak light with the order of AB91-XB>Jiyan 16， JF8G-2-1-2-5-1-11-4>Jiyan 28， AB91-W222-49176>HPJ-2-2-1-2-1， BYT-4-1-3-6-8， AB91-LH-51217. And the varieties with strong tolerance to weak light and low temperature had relatively higher SOD， POD and CAT activities. But their MDA activity and plasma membrane permeability were relatively lower with little changes.

Keywords Low temperature and weak light； Sweet （hot） pepper seedling； Anti-oxidative enzyme activity； Plasma membrane permeability

甜（辣）椒（Capsicum annuum L.） 為喜溫性蔬菜，對溫度、光照反應(yīng)敏感，是我國栽培面積最大的蔬菜作物之一，亦是保護地蔬菜生產(chǎn)的主要果菜之一。但我國北方保護地栽培期間，正值低溫、弱光環(huán)境，使甜（辣）椒正常生長發(fā)育受到抑制，給生產(chǎn)造成嚴重損失。

甜（辣）椒低溫弱光條件下的保護酶活性與膜脂過氧化產(chǎn)物含量的變化，可以為保護地栽培品種的選擇提供理論依據(jù)。許多研究[1-3]表明，植物的耐低溫弱光性是植物對周圍環(huán)境適應(yīng)性的一種生理反應(yīng)，與細胞的結(jié)構(gòu)、生理活性及其酶防御系統(tǒng)的活性有著密切關(guān)系。

本試驗以10個甜（辣）椒品種為試材，通過測定低溫弱光處理下其葉片相關(guān)指標的相對變化，分析低溫弱光脅迫對其抗氧化酶活性與質(zhì)膜透性的影響，比較不同品種耐低溫弱光的差異，為甜（辣）椒穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)及抗逆生理育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試甜（辣）椒材料共10個，分別為HPJ-2-2-1-2-1、BYT-4-1-3-6-8、AB91-XB、冀研28號、AB91-LH-51217、冀研16號、JF8G-2-1-2-5-1-11-4、JF1F2-2-1-7-10、JF8S-1-1-5-4-1-5-2、AB91-W222-49176，依次用M1～M10表示；對照材料2個，分別為茄門（不耐低溫弱光對照，CK1）和湘研1號（耐低溫弱光對照，CK2）。上述材料均為河北省農(nóng)林科學院經(jīng)濟作物研究所茄果室選育的不育系、自交系和雜交種。

1.2 試驗方法

將甜（辣）椒種子經(jīng)浸種、消毒后播于72孔的育苗盤內(nèi)，育苗基質(zhì)為常規(guī)花卉營養(yǎng)土（由草炭和蛭石混合制成）。育苗環(huán)境為保護地自然環(huán)境，依照常規(guī)生產(chǎn)方法管理，保證幼苗長勢良好。當幼苗長至4葉1心時移入人工氣候箱，培養(yǎng)條件[4]為光強4 000～5 000 lx，光照時間8 h/d；溫度15℃（晝）/5℃（夜），溫度誤差±0.5℃，進行0、7、14、21 d的低溫弱光處理。處理后，選取上數(shù)第3-4片功能葉測定指標，重復(fù)3次。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 SOD活性測定 采用NBT法[5]測定。冰浴研磨提取，粗酶液與反應(yīng)液充分混勻后，在4 000 lx 熒光燈下顯色20 min后比色，測定560 nm處的吸光度，SOD活性單位以抑制NBT光化還原50%作為一個酶活單位表示。

1.3.2 POD活性測定 采用愈創(chuàng)木酚法[5]測定。冰浴研磨提取，粗酶液與反應(yīng)液充分混勻后，34℃水浴保溫3 min，470 nm下連續(xù)記錄4 min內(nèi)的吸光度值。

1.3.3 CAT活性的測定 采用紫外吸收法[5]測定。冰浴研磨提取，粗酶液與反應(yīng)液充分混勻后，加入300 μL H2O2后在240 nm下連續(xù)記錄4 min內(nèi)的吸光度值。

1.3.4 丙二醛（MDA）含量的測定 采用TBA法[6]測定。冰浴研磨提取，加入2 mL 0.6%的TBA，混合后沸水浴30 min，冷卻后3 000 r/min離心10 min，用紫外可見分光光度計（UV-762）在450、532、600 nm處比色測定。

1.3.5 質(zhì)膜透性的測定 采用電導(dǎo)法[7]，以相對電解質(zhì)滲出率表示，利用DDS-12A型數(shù)字電導(dǎo)率儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫弱光脅迫對甜（辣）椒葉片SOD活性的影響

由圖1可見，經(jīng)低溫弱光處理后，甜（辣）椒葉片中的SOD活性均呈單峰型變化趨勢。處理7 d時，所有品種的SOD活性均高于處理前；處理14 d后SOD活性逐漸降低（除M4），其中M8、M9低于處理前；處理21 d時，5個品種（M1、M3、M5、M6、M7）的SOD活性與CK2相似，均下降幅度較小，且均高于處理前，初步認定為耐低溫弱光品種；而其它5個品種與CK1相似，處理21 d后SOD值低于處理前。說明甜（辣）椒受到低溫脅迫時，SOD積極作用以清除活性氧和自由基；但當溫度過低、脅迫時間過長時，SOD活性會受到抑制，從而加速細胞膜的過氧化作用。

2.2 低溫弱光脅迫對甜（辣）椒葉片POD活性的影響

由圖2可見，低溫弱光處理明顯提高了甜（辣）椒葉片POD活性。10個參試品種中，M1的POD活性持續(xù)增加，處理21 d時達最高；M2、M3、M5、M6、M7、M10的POD活性呈單峰型變化趨勢；M4、M8、M9的POD活性出現(xiàn)兩個高峰；M2、M3、M6、M7、M10的POD活性與CK2相似，POD活性相對較高且呈單峰變化趨勢，初步認定為耐低溫弱光品種。

2.3 低溫弱光脅迫對甜（辣）椒葉片CAT活性的影響

由圖3可見，低溫弱光處理21 d內(nèi)，所有參試甜（辣）椒品種的葉片CAT活性均呈單峰型變化趨勢。10個樣品CAT活性均在處理7 d時達到最高值，均高于處理前。處理21 d時，除M3、M4、M6外，其它品種的CAT活性均低于處理前；M3、M4、M6、M10與CK2相似，處理期間CAT活性較高且波動幅度較小，初步認定這4個品種為耐低溫弱光品種；而其它6個品種CAT活性較低且波動幅度較大，與CK1相似。

2.4 低溫弱光脅迫對甜（辣）椒葉片MDA含量的影響

由圖4可見，低溫弱光處理的甜（辣）椒葉片MDA含量均呈單峰型變化趨勢，且均有不同程度的升高。10個參試品種處理7 d時的MDA含量均高于處理前；除M4、M7、M9、M10外，其它品種MDA含量處理14 d較處理7 d時低。處理21 d時，除M3外，其它品種的MDA含量均高于處理前；M2、M5、M8、M9與CK1相似，MDA含量較高且變化幅度較大，而M1、M3、M4、M6、M7、M10與CK2相似，MDA含量相對較低且波動幅度較小，初步認定這6個品種為耐低溫弱光品種。

2.5 低溫弱光脅迫對甜（辣）椒葉片膜透性的影響

由圖5可見，低溫弱光處理的甜（辣）椒膜透性均呈單峰型變化趨勢，且處理后均比處理前有不同程度的升高。在10個參試品種中，M1、M6、M8、M9、M10波動幅度較大，與CK1相似，而M2、M3、M4、M5、M7與CK2相似，膜透性相對較低并且波動幅度較小，初步認定這5個品種為耐低溫弱光品種。

3 討論與結(jié)論

研究表明[8-13]，當植物受到逆境脅迫時，抗氧化酶的平衡系統(tǒng)就會被打破，引起生理紊亂，嚴重時甚至導(dǎo)致植物死亡。POD、CAT和SOD是膜保護系統(tǒng)重要的3種酶，其中，SOD 是生物體內(nèi)最重要的活性氧清除酶之一，能有效清除自由基，提高膜的穩(wěn)定性[14，15]；而POD和CAT可以清除體內(nèi)的H2O2，維持體內(nèi)的活性氧代謝平衡，保護膜結(jié)構(gòu)，從而使植物能在一定程度上忍耐、減緩或抵抗逆境脅迫[16]。當植株體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除平衡遭到破壞，活性氧大量積累，使得膜脂過氧化加劇，引起膜脂過氧化產(chǎn)物（MDA）增加，造成膜系統(tǒng)損傷[17，18]。

相關(guān)分析表明，SOD、POD、CAT活性及MDA含量和細胞膜透性是能較好地反映植物抗逆能力的指標[19，20]。前人研究結(jié)果[21]表明，上述指標的變化在種間及不同處理條件下存在差異。本試驗中，甜（辣）椒幼苗在低溫弱光脅迫下啟動了自身的應(yīng)激反應(yīng)，引起了一系列的抗氧化酶活性的變化：SOD、CAT活性及MDA含量和膜透性呈單峰型變化趨勢，處理21 d后SOD、CAT活性或高或低于處理前水平，而MDA含量和膜透性幾乎均高于處理前水平；不同品種的POD活性變化規(guī)律不同，但處理21 d后均高于處理前。這說明低溫弱光對甜（辣）椒幼苗葉片膜透性及抗氧化酶活性均產(chǎn)生了影響，表明植株為避免遭受低溫弱光逆境的傷害會做出適應(yīng)性反應(yīng)。

本研究通過低溫弱光脅迫下幼苗葉片5個生理特性指標的變化，對參試甜（辣）椒品種的耐低溫弱光性進行了評價，根據(jù)SOD活性鑒定出M1、M3、M5、M6、M7為耐低溫弱光品種；根據(jù)POD活性鑒定出M2、M3、M6、M7 、M10為耐低溫弱光品種；根據(jù)CAT活性鑒定出M3、M4、M6、M10為耐低溫弱光品種；根據(jù)MDA含量鑒定出M1、M3、M4、M6、M7、M10為耐低溫弱光品種；根據(jù)葉片膜透性鑒定出M2、M3、M4、M5、M7為耐低溫弱光品種。根據(jù)這5個生理指標鑒定耐低溫弱光品種的次數(shù)排序，耐低溫弱光性的順序為：M3>M6、M7>M4、M10>M1、M2、M5，初步認定這8個品種為耐低溫弱光材料。但植物生理指標眾多，本研究僅測定了其中的幾個指標，其它指標隨逆境的變化如何還有待進一步研究。此外，本試驗結(jié)果僅是在苗期人工模擬自然環(huán)境條件下得出的，所設(shè)溫度和光照與自然環(huán)境存在差異，至于各品種在大田日光溫室、保護地栽培中的具體表現(xiàn)如何，尚有待進一步研究與驗證。

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