水楊酸處理對(duì)低溫脅迫豇豆幼苗生理生態(tài)特性的影響

向娟 潘紹坤 魯榮海 鄭江蓉 林立金 張茜 李欣欣 陳玲

摘要：以豇豆幼苗為材料，低溫脅迫處理前分別采用0.0、0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L水楊酸（SA）噴施豇豆幼苗葉面，研究不同SA濃度對(duì)低溫脅迫豇豆幼苗生理生態(tài)特性的影響及對(duì)其緩解效應(yīng)。結(jié)果表明，低溫脅迫下噴施外源SA，可使豇豆幼苗的生物量、葉綠素a含量、葉綠素總量、脯氨酸含量、可溶性糖含量增加，豇豆幼苗超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶活性提高，豇豆幼苗過(guò)氧化氫酶活性、相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量降低;噴施0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗，其生物量、相對(duì)含水量、光合色素含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、過(guò)氧化物酶活性相對(duì)最高，其中，超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶活性分別比對(duì)照未噴施SA的增加208.11%、59.64%，而相對(duì)電導(dǎo)率相對(duì)最低，比對(duì)照降低74.42%。因此，SA預(yù)處理能緩解低溫對(duì)豇豆幼苗的脅迫，以0.5 mmol/L外源SA效果相對(duì)最好。

關(guān)鍵詞：水楊酸;豇豆;低溫脅迫;生理生態(tài);葉綠素;相對(duì)電導(dǎo)率

中圖分類號(hào)： S643.401文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）21-0220-03

收稿日期：2018-08-06

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系四川蔬菜創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（編號(hào)：nycytx-31）;四川省科技支撐計(jì)劃（編號(hào)：2016NZ0032）;四川省“十三五”蔬菜育種攻關(guān)（編號(hào)：2016NYYZ0033）;成都市農(nóng)林科學(xué)院科研專項(xiàng)（編號(hào)：510100-201700290-2017-00363）。

作者簡(jiǎn)介：向娟（1991—），女，四川德陽(yáng)人，碩士，助理農(nóng)藝師，從事蔬菜育種與栽培研究。E-mail：351212980@qq.com。

通信作者：陳玲，研究員，從事蔬菜育種與栽培研究。E-mail：nkschenling@126.com。

水楊酸（salicylic acid，SA）被認(rèn)為是一種新的植物內(nèi)源激素，是存在于高等植物體內(nèi)的內(nèi)源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)[1-2]，參與植物體開花、種子萌發(fā)、膜透性、離子吸收等許多生理生化過(guò)程[3]。SA作為一種內(nèi)源信號(hào)分子[4]，在緩解植物因低溫脅迫引起的傷害中起到重要的作用。有研究表明，葉面噴施SA能有效提高西瓜幼苗的抗冷性，降低西瓜幼苗的冷害指數(shù)[5];外施SA可顯著增加低溫脅迫下大豆幼苗葉片的葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量，提高超氧化物歧化酶活性、過(guò)氧化物酶活性和根系活力，顯著降低丙二醛含量，維持了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，降低了膜脂過(guò)氧化傷害程度，從而緩解了低溫脅迫對(duì)大豆幼苗生長(zhǎng)的抑制，并以1.5 mmol/L外源SA效果相對(duì)最好[6];甘藍(lán)和茄子施適當(dāng)濃度的SA也有利于緩解低溫傷害[7-8]。

豇豆（Vigna unguiculata L.）是豆科豇豆屬豇豆種1年生纏繞草本植物，是我國(guó)重要的蔬菜作物之一[9]，喜溫，耐熱，不耐低溫，設(shè)施中作為早春蔬菜栽培，越冬易受凍害[10-11]。在低溫脅迫下，隨著溫度降低和低溫持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)，豇豆種子萌發(fā)率、出苗率會(huì)下降，萌發(fā)、出苗時(shí)間延長(zhǎng)[12]，且豇豆幼苗生長(zhǎng)受到抑制，幼苗高度、根系長(zhǎng)度、酶活性降低[13]，當(dāng)溫度低于15 ℃時(shí)，甚至豇豆結(jié)莢會(huì)受到影響[14]，進(jìn)而導(dǎo)致減產(chǎn)，使豇豆生產(chǎn)遭受一定的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，本試驗(yàn)以“7104”豇豆幼苗為試驗(yàn)材料，對(duì)其葉片外施SA，以探討不同濃度外源SA對(duì)低溫脅迫下豇豆幼苗生理生態(tài)特性的影響，為豇豆低溫冷害的有效防御提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試豇豆“7104”，為成都市農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所試驗(yàn)篩選出的新材料。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年3—6月在成都市農(nóng)林科學(xué)院內(nèi)進(jìn)行，選取粒大、飽滿、大小一致的豇豆種子，用2%（5.25 g/L）次氯酸鈉消毒15 min;用蒸餾水洗3～4次，每次1 min;將豇豆種子播種到含營(yíng)養(yǎng)土、蛭石配比1 ∶1為基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)缽中，置于人工氣候箱中培養(yǎng)，白天溫度設(shè)定為（25±0.5） ℃，夜晚溫度為（15±0.5 ）℃，光照度為600 μmol/（m2·s）;待豇豆幼苗長(zhǎng)到2葉1心時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲害、健壯的植株，分別用0.0、0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L SA均勻噴施葉面1次/d，以葉面凝成水滴又不滴下為準(zhǔn)，每濃度處理30株，其中，以噴施0.0 mmol/L SA為空白對(duì)照（CK）;將經(jīng)處理的豇豆植株放在氣候箱中進(jìn)行低溫脅迫，白天溫度設(shè)定為（10±0.5） ℃，夜晚溫度為（5±0.5） ℃，光照度為200 μmol/（m2·s），光照時(shí)間為12 h/d[5];連續(xù)低溫脅迫9 d，采用測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)，每處理重復(fù)3次。

1.3測(cè)定內(nèi)容與方法

將豇豆幼苗的根、莖、葉分別用自來(lái)水洗凈，去離子水反復(fù)沖洗;吸干水分，用電子天平稱量鮮質(zhì)量;根、莖、葉105 ℃殺青15 min，70 ℃烘至恒質(zhì)量，分別采用電子天平稱量其不同部位的干質(zhì)量即為各部位生物量;統(tǒng)計(jì)地上部生物量及根（莖、葉）含水量，其中，根（莖、葉）含水量計(jì)算公式為：

根（莖、葉）含水量=[根（莖、葉）鮮質(zhì)量-根（莖、葉）干質(zhì)量）]/根（莖、葉）鮮質(zhì)量×100%。

選取完全展開的第3片真葉，分別采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法、愈創(chuàng)木酚比色法、高錳酸鉀滴定H2O2法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定丙二醛（MDA）含量，分別采用水合茚三酮顯色法、考馬斯亮藍(lán)法、蒽酮比色法測(cè)定脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白、可溶性糖含量，采用丙酮-乙醇（1 ∶1）混合浸提法測(cè)定葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素等光合色素含量，采用電導(dǎo)儀測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率[15]。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 20.0軟件對(duì)試驗(yàn)處理進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1SA對(duì)低溫脅迫豇豆幼苗生物量的影響

由表1可知，噴施SA的豇豆幼苗根系、莖稈、葉片、地上部分生物量均顯著高于對(duì)照（P<0.05），說(shuō)明噴施SA可促進(jìn)低溫脅迫下豇豆幼苗的生長(zhǎng);噴施SA 0.5 mmol/L處理的豇豆幼苗，其根系、莖稈、葉片、地上部分生物量相對(duì)最高，分別比對(duì)照增加147.77%、57.56%、58.89%、58.33%，顯著高于其他處理，說(shuō)明噴施0.5 mmol/L SA對(duì)低溫脅迫下豇豆幼苗生長(zhǎng)的影響效果相對(duì)最好。

2.2SA對(duì)低溫脅迫下豇豆幼苗含水量的影響

由表2可知，隨SA處理濃度的增大，豇豆幼苗根系、莖稈、葉片、地上部分含水量呈先增后降趨勢(shì);5.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗其根系、莖稈、葉片、地上部分含水量較對(duì)照有顯著降低（P<0.05），分別比CK降低0.41%、0.99%、0.52%、0.76%;0.5、1.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗其根系、莖稈、葉片、地上部分含水量均顯著高于對(duì)照，其中以0.5 mmol/L SA處理時(shí)的含水量相對(duì)最高，分別比對(duì)照增加1.20%、1.25%、0.36%、0.81%;3.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗根系含水量顯著高于對(duì)照，葉片、地上部分含水量顯著低于對(duì)照，莖稈含水量低于對(duì)照，但與對(duì)照相比差異不顯著（P>0.05）。

2.3SA對(duì)低溫脅迫下豇豆幼苗葉片光合色素含量的影響

由表3可知，隨SA處理濃度的增大，豇豆幼苗葉片葉綠素、類胡蘿卜素含量呈先增后降趨勢(shì);低溫脅迫下，0.5、1.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量較對(duì)照有顯著增加（P<0.05），其中，0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗光合色素含量相對(duì)最大，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素含量分別比對(duì)照增加14.18%、27.24%、16.59%、3.19%，說(shuō)明0.5 mmol/L SA處理對(duì)低溫脅迫下豇豆幼苗光合色素的合成有較好的促進(jìn)作用。

2.4SA對(duì)低溫脅迫下豇豆幼苗葉片電導(dǎo)率及生理活性物質(zhì)的影響

由表4可知，經(jīng)SA處理的豇豆幼苗其相對(duì)電導(dǎo)率均顯著低于對(duì)照（P<0.05），說(shuō)明SA處理可減輕低溫對(duì)豇豆幼苗葉片細(xì)胞膜的傷害，其中，0.5 mmol/L SA處理對(duì)葉片質(zhì)膜的損傷程度相對(duì)最低，其相對(duì)電導(dǎo)率較對(duì)照降低74.42%，1.5 mmol/L SA處理的次之，較對(duì)照降低37.65%;SA處理的豇豆幼苗其葉片SOD、POD活性均顯著高于對(duì)照，其中，0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片SOD、POD活性相對(duì)最高，分別比對(duì)照提高208.11%、59.64%;SA處理的豇豆幼苗其葉片CAT活性顯著低于對(duì)照，0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片CAT活性分別比對(duì)照下降8.06%、23.02%、20.72%、34.78%。

2.5SA對(duì)低溫脅迫下豇豆幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由表5可知，與對(duì)照相比，SA處理可顯著增加低溫脅迫下豇豆幼苗葉片的脯氨酸含量（P<0.05），一定程度上保護(hù)葉片細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，其中，以0.5 mmol/L SA處理的相對(duì)最佳，其葉片脯氨酸含量比對(duì)照提高20.16%，其次是5.0 mmol/L SA處理的，葉片脯氨酸含量比對(duì)照增加18.63%;噴施SA可緩解豇豆幼苗葉片內(nèi)MDA的積累，SA處理的豇豆幼苗葉片MDA含量顯著低于對(duì)照，其中，3.0 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片MDA含量相對(duì)最低，緩解低溫脅迫的效果相對(duì)最好，比對(duì)照降低36.26%，0.5 mmol/L SA處理的次之，比對(duì)照降低32.03%;0.5 mmol/L SA處理可使豇豆幼苗葉片中可溶性蛋白含量較對(duì)照有顯著增加，比對(duì)照提高12.50%;0.5、1.5、3.0、5.0 mmol/L SA處理可顯著增加低溫脅迫下豇豆幼苗葉片的可溶性糖含量，分別比對(duì)照提高58.88%、50.47%、4533%、14.72%。

3結(jié)論

在低溫脅迫下，噴施0.5 mmol/L水楊酸（SA）處理豇豆幼苗，其根系、莖稈、葉片、地上部分生物量相對(duì)最高，分別比未噴施SA的處理（對(duì)照）顯著增加147.77%、57.56%、58.89%、58.33%（P<0.05）。外施SA提高了豇豆幼苗葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）活性，降低了過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，其中，0.5 mmol/L SA處理的豇豆幼苗葉片SOD、POD活性相對(duì)最高，分別比對(duì)照提高208.11%、59.64%，CAT活性比對(duì)照下降幅度相對(duì)最小，僅為8.06%。外施0.5 mmol/L SA的豇豆幼苗，其地上部分含水量、葉綠素總量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量相對(duì)最高，分別比對(duì)照增加0.81%、16.59%、20.16%、12.50%、58.88%，相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量分別比對(duì)照降低74.42%、32.03%。因此，SA預(yù)處理能緩解低溫脅迫對(duì)豇豆幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，其中，以施用0.5 mmol/L外源SA效果相對(duì)最佳。

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