抗氧化系統(tǒng)參與水楊酸誘導(dǎo)煙草幼苗抗冷性提高的生化機(jī)制

孔春艷，趙 靜，徐照麗，龔 明*

1.云南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/生物能源持續(xù)開發(fā)利用教育部工程研究中心/云南省生物質(zhì)能與環(huán)境生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650500；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開遠(yuǎn) 661699；3.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南昆明 650021

低溫脅迫是限制植物地理分布、影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的主要環(huán)境因子之一[1]。煙草是喜溫植物，對低溫較為敏感，25~28℃是煙草生長的最適溫度[2]。在煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，早春低溫常常導(dǎo)致育苗期的煙草幼苗發(fā)生冷害，進(jìn)而影響煙草大田移栽后的早生快發(fā)、大田生長及煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]。因此，通過各種農(nóng)藝措施來提高煙苗的抗冷性對煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。

水楊酸（salicylic acid, SA）是廣泛存在于高等植物體內(nèi)的一種小分子酚類物質(zhì)，被大量應(yīng)用于緩解植物低溫脅迫[5-7]。已有研究表明，由各種抗氧化酶和抗氧化劑組成的細(xì)胞抗氧化系統(tǒng)在植物對低溫脅迫響應(yīng)與適應(yīng)中起重要作用[8-9]。陳丹等[10]研究發(fā)現(xiàn)，SA預(yù)處理對低溫脅迫下蝴蝶蘭具有緩解效應(yīng)，能提高蝴蝶蘭葉片中的葉綠素、抗壞血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量，從而緩解低溫脅迫對蝴蝶蘭的傷害。辛慧慧等[11]研究表明，SA預(yù)處理可以顯著降低棉花幼苗葉片丙二醛（MDA）的積累，提高超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）的活性來適應(yīng)低溫環(huán)境。前期通過對煙草幼苗噴施不同濃度的 CaCl2、赤霉素 GA3、水楊酸和多效唑（PP333）進(jìn)行預(yù)處理，比較了這4種化學(xué)調(diào)控劑對10℃低溫脅迫下煙草幼苗耐冷性及其光合生理特性的影響，結(jié)果表明，SA綜合效果最好[3]。SA預(yù)處理能夠有效緩解低溫脅迫對烤煙幼苗的傷害，減少低溫脅迫下幼苗葉片膜脂過氧化作用，降低質(zhì)膜透性，提高SOD活性，增大脯氨酸的含量[3, 12]。

目前，有關(guān)SA誘導(dǎo)煙草幼苗抗冷性形成的生化途徑和分子機(jī)制尚未完全清楚。此外，在煙草實(shí)際生產(chǎn)中，煙草育苗都是在大棚或溫室里進(jìn)行，育苗期遭遇寒潮時棚內(nèi)溫度一般都能保持在10℃左右，但有關(guān)煙草幼苗低溫處理實(shí)驗(yàn)通常在 4~5℃[2,12]，難以準(zhǔn)確模擬生產(chǎn)實(shí)踐中煙草育苗期遭遇寒潮的實(shí)際情況。為此，本研究以生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的‘云煙97’和‘K326’2個主栽品種為材料，用濃度0、0.5、1.0、1.5 mmol/L的SA對三葉一心期的煙草幼苗進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行10℃的低溫處理 12 d，測定煙草幼苗的多項(xiàng)耐冷性指標(biāo)，并詳細(xì)研究和比較2個煙草品種中還原型/氧化型抗壞血酸及谷胱甘肽含量的變化，以及5種重要的抗氧化酶活性變化，旨在進(jìn)一步闡明 SA誘導(dǎo)煙草幼苗抗冷性形成的生理基礎(chǔ)和生化途徑，為煙草抗冷育苗的實(shí)際生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為烤煙（Nicotiana tabacumL.）主栽品種‘云煙97’和‘K326’，按（GB/T 25241.1—2010）的方法進(jìn)行漂浮育苗和管理[3]。

1.2 方法

1.2.1 SA預(yù)處理及低溫脅迫處理 將‘云煙97’和‘K326’2個品種的包衣種子在溫室進(jìn)行播種，采用漂浮育苗方式，溫室溫度為 25~28℃，自然光照。待幼苗長到三葉一心時，葉面分別噴施濃度為0（CK）、0.5、1.0、1.5 mmol/L的水楊酸，每隔4 d噴施一次，共噴施 5次。噴施時以全株淋濕，藥液欲滴下為宜。最后一次噴完后讓其生長2 d，后轉(zhuǎn)入人工氣候室[光周期為14 h/10 h，光照強(qiáng)度為 400 μmol/(m2·s)，室內(nèi)濕度為 75%~80%]進(jìn)行10℃低溫處理12 d，分別在處理的0、6、12 d測定電導(dǎo)率和根系活力，并進(jìn)行根系掃描，后取葉片，液氮速凍后保存在-80℃超低溫冰箱，用于后續(xù)各種測定[3]。

1.2.2 相對生長速率的計(jì)算 在低溫處理的 0 d（t1）和12 d（t2）分別取長勢一致的幼苗15株，每5株1個重復(fù)，洗凈晾干水分后殺青烘干，稱其干重，用下述公式計(jì)算相對生長速率（RGR）。

式中：W1、W2分別表示在時間t1和t2時的干重。

1.2.3 MDA含量的測定 MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸（TCA）法，參照趙世杰等[13]的方法。

1.2.4 葉片電解質(zhì)滲漏率的測定 葉片電解質(zhì)滲漏率的測定采用電導(dǎo)法，參照李合生[14]的方法。

1.2.5 葉綠素含量的測定 葉綠素含量的測定根據(jù)王學(xué)奎[15]的方法，用95%乙醇提取，分光光度法測定。

1.2.6 根系活力的測定 根系活力的測定根據(jù)王學(xué)奎[15]的方法，用TTC法測定。

1.2.7 抗氧化劑含量的測定 還原型抗壞血酸（ASA）、氧化型抗壞血酸（DHA）、還原型谷胱甘肽（GSH）、氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量的測定參照本實(shí)驗(yàn)室方法[16]。

1.2.8 抗氧化酶含量的測定 愈創(chuàng)木酚過氧化物酶（GPX）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）酶液的提取參照李忠光等[17]的方法，GPX測定按照CHANCE等[18]的方法，SOD的測定采用氮蘭四唑（NBT）還原法測定[19]，CAT測定參照 AEBI[20]的方法，APX測定參照NAKANO等[21]的方法，GR測定參照HALLIWELL等[22]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)，每個實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次。數(shù)據(jù)用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和t檢驗(yàn)，采用SigmaPlot 12.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA預(yù)處理對低溫脅迫下煙草幼苗相對生長速率的影響

如圖1所示，10℃低溫顯著抑制煙草幼苗的生長?！茻?7’和‘K326’在10℃低溫處理12 d后，各處理的相對生長速率均呈負(fù)值，表明在這段時間，煙草幼苗不但沒有生長且干物質(zhì)消耗量大于合成量。但經(jīng)SA預(yù)處理后，2個品種幼苗的干物質(zhì)消耗量顯著低于對照（0 mmol/L），在1.0 mmol/L SA預(yù)處理下尤為明顯。這些結(jié)果表明，SA預(yù)處理能減緩煙草幼苗在低溫脅迫下的干物質(zhì)消耗速度（圖1）。

圖1 SA預(yù)處理對10℃低溫脅迫下‘云煙97’和‘K326’幼苗相對生長速率的影響Fig.1 Effect of SA pretreatment on relative growth rate of‘Yunyan 97’ and ‘K326’ seedlings under low temperature stress at 10℃

2.2 SA預(yù)處理對低溫脅迫下煙草幼苗 MDA含量和電解質(zhì)滲漏率的影響

MDA含量和電解質(zhì)滲漏率是衡量植物在低溫脅迫下細(xì)胞膜受損傷的重要指標(biāo)[2-3]。圖2顯示，經(jīng)0.5、1.0、1.5 mmol/L不同濃度的SA預(yù)處理后（即低溫脅迫的 0 d），‘云煙 97’和‘K326’幼苗葉片中 MDA含量和電解質(zhì)滲漏率均比對照有不同程度的減少；在10℃低溫脅迫過程中，2個品種的 MDA含量和電解質(zhì)滲漏率均為先上升后下降。其中，在低溫脅迫12 d后，‘云煙97’中經(jīng)0.5、1.0、1.5 mmol/L SA預(yù)處理后的幼苗MDA含量分別比對照降低14.5%、19.6%、19.5%（圖2A），電解質(zhì)滲漏率分別減少 16.3%、19.3%、25.0%（圖2C）；在‘K326’中，則是 MDA分別減少16.8%、28.6%、20.2%（圖2B），電解質(zhì)滲漏率分別減少14.7%、18.2%、23.6%（圖2D）。相比之下，3個SA濃度的作用效果在‘云煙97’中1.5 mmol/L最好，在‘K326’中則是1.0 mmol/L好于另外2個。說明SA預(yù)處理能降低煙草幼苗在葉片中的MDA含量和電解質(zhì)滲漏率，減緩低溫下的細(xì)胞膜損傷，且這種作用在低溫脅迫過程中能一直保持，SA濃度不同，作用效果不同。

圖2 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘云煙97’和‘K326’幼苗葉片MDA含量（A、B）和電解質(zhì)滲漏率（C、D）的效應(yīng)Fig.2 Effects of SA pretreatment on MDA content (A, B) and electrolyte leakage rate (C, D) in ‘Yunyan 97’ and ‘K326’seedling leaves under low temperature stress

2.3 SA預(yù)處理對低溫脅迫下煙草幼苗總?cè)~綠素含量的影響

在10℃低溫脅迫下，2個品種煙草葉片的幼苗綠素含量下降（圖3）。從圖3可以看出，1.0、1.5 mmol/L SA預(yù)處理顯著提高了低溫處理前‘云煙97’和‘K326’煙草幼苗的葉綠素含量。經(jīng)低溫脅迫12 d后，葉綠素含量比0 d減少，但經(jīng)0.5、1.0、1.5 mmol/L不同濃度的SA預(yù)處理后的幼苗葉綠素含量顯著高于對照，‘云煙 97’中 3個不同濃度的處理分別比對照高40.4%、12.9%、9.9%，‘K326’中則分別高17.9%、33.4%、13.4%，表明SA預(yù)處理能緩解10℃低溫脅迫下煙草幼苗葉片葉綠素的降解。

圖3 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘云煙97’和‘K326’幼苗葉片總?cè)~綠素含量的效應(yīng)Fig.3 Effects of SA pretreatment on total chlorophyll content of ‘Yunyan 97’ and ‘K326’ seedling leaves under low temperature stress

2.4 SA預(yù)處理對低溫脅迫下煙草幼苗根系活力和根系發(fā)育的影響

從圖4可以看出，SA預(yù)處理會顯著提高正常溫度培養(yǎng)的‘云煙97’和‘K326’幼苗的根系活力，在‘云煙97’中，0.5、1.0、1.5 mmol/L的SA預(yù)處理的根系活力分別比對照提高 15.5%、16.3%、33.1%，在‘K326’中則分別提高65.8%、88.0%、54.5%；在10℃低溫脅迫過程中，2個品種的根系活力均是先下降，而后又有所回升，但經(jīng)3個濃度的SA預(yù)處理后，幼苗根系活力普遍顯著高于對照，其中‘云煙97’為1.5 mmol/L最顯著，‘K326’中則是1.0 mmol/L最好（圖4）。

圖4 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘云煙97’和‘K326’幼苗根系活力的效應(yīng)Fig.4 Effects of SA pretreatment on root vigor of ‘Yunyan 97’ and ‘K326’ seedlings under low temperature stress

對根系掃描的結(jié)果表明，SA預(yù)處理增加了正常培養(yǎng)條件下‘云煙97’和‘K326’幼苗的根長、表面積、體積和根尖數(shù)，但對平均直徑的影響不是特別明顯（表1、表2）。這些結(jié)果說明 SA預(yù)處理能促進(jìn)煙草幼苗根系的發(fā)育并使其具有較高的根系活力，并且這種優(yōu)勢在10℃低溫脅迫下能一直保持。

表1 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘云煙97’幼苗根系發(fā)育情況分析Tab.1 Analysis of root development of ‘Yunyan 97’ seedlings with SA pretreatment under low temperature stress

表2 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘K326’幼苗根系發(fā)育情況分析Tab.2 Analysis of root development of ‘K326’ seedlings with SA pretreatment under low temperature stress

2.5 SA預(yù)處理對低溫脅迫下煙草幼苗抗氧化劑含量的影響

2.5.1 低溫脅迫下煙草幼苗還原型/氧化型抗壞血酸的變化 植物在遭受低溫脅迫時會產(chǎn)生大量活性氧（ROS），破壞植物的氧化還原平衡，影響植物的正常生長，還原型抗壞血酸ASA是存在于植物體內(nèi)有效清除ROS的小分子抗氧化劑，對于維持植物的氧化還原平衡有重要作用[1,7]。圖5和圖6結(jié)果表明，SA預(yù)處理顯著提高了正常培養(yǎng)的‘云煙97’和‘K326’幼苗的ASA含量（圖5A、圖6A），顯著降低了氧化型抗壞血酸 DHA含量（圖5B、圖6B），總抗壞血酸（ASA+DHA）含量在‘云煙97’中也得到了提高（圖5C），對‘K326’則影響不大（圖6C），ASA/(ASA+DHA)比值同樣得到了提高（圖5D、圖6D）；在低溫脅迫結(jié)束后，2個品種中的ASA含量、DHA含量和ASA+DHA含量比對照（0 d）均降低，但經(jīng)SA預(yù)處理后的幼苗ASA含量和ASA/(ASA+DHA)比值仍顯著高于對照，DHA含量則顯著低于對照，ASA+DHA含量差異不顯著。結(jié)果表明，SA預(yù)處理能增加煙草幼苗及其在低溫脅迫過程中的 ASA含量和ASA/(ASA+DHA)的比值，而減少DHA含量。

圖5 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘云煙97’幼苗還原型/氧化型抗壞血酸的影響Fig.5 Effects of SA pretreatment on reduced/oxidized ascorbic acid of ‘Yunyan 97’ seedlings under low temperature stress

2.5.2 低溫脅迫下煙草幼苗還原型/氧化型谷胱甘肽的變化 谷胱甘肽是植物體內(nèi)含量極為豐富且富含巰基的低分子肽，能有效清除植物體內(nèi)的自由基，分為還原型（GSH）和氧化型（GSSG）2種狀態(tài)[23]。圖7和圖8結(jié)果表明，SA預(yù)處理顯著提高了正常培養(yǎng)的‘云煙97’和‘K326’幼苗中的GSH含量（圖7A、圖8A）、GSH+GSSG含量（圖7C、圖8C）和GSH/(GSH+GSSG)比值（圖7D、圖8D）。在低溫脅迫結(jié)束后，經(jīng)SA預(yù)處理過的幼苗，三者的含量均顯著高于對照，其中，‘云煙97’中1.5 mmol/L濃度處理的效果最好，‘K326’中則是1.0 mmol/L最好；GSSG含量（圖7B、圖8B）2個品種基本為先上升后降低，脅迫結(jié)束時‘云煙 97’和‘K326’都是 1.0 mmol/L濃度的處理顯著低于對照。該結(jié)果表明，SA預(yù)處理能增加煙草幼苗在低溫脅迫過程中的 GSH含量、GSH+GSSG含量和GSH/(GSH+GSSG)比值，濃度不同效果也不同，其中‘云煙 97’中1.5 mmol/L的作用效果最顯著，‘K326’中則是1.0 mmol/L最好。

圖7 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘云煙97’幼苗還原型/氧化型谷胱甘肽的影響Fig.7 Effects of SA pretreatment on reduced/oxidized glutathione of ‘Yunyan 97’ seedlings under low temperature stress

圖8 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘K326’幼苗還原型/氧化型谷胱甘肽的影響Fig.8 Effects of SA pretreatment on reduced/oxidized glutathione of ‘K326’ seedlings under low temperature stress

2.5.3 低溫脅迫下煙草幼苗抗氧化酶活性的影響植物細(xì)胞抗氧化系統(tǒng)主要由抗氧化劑和抗氧化酶構(gòu)成。其中，APX、CAT、GPX、GR和SOD是植物細(xì)胞最重要的抗氧化酶組分，在清除ROS和維持細(xì)胞氧化平衡動態(tài)中起重要作用[1,7]。圖9結(jié)果表明，經(jīng)SA預(yù)處理后，‘云煙97’和‘K326’幼苗的APX活力處理組和對照組差異均不顯著，而在低溫脅迫過程中，‘云煙97’幼苗的APX活力（圖9A）逐漸升高，‘K326’幼苗的 APX活力（圖9B）先升高后降低，但 2個品種的 APX活力在低溫脅迫的6 d和12 d時經(jīng)SA預(yù)處理過的均顯著高于對照，3個濃度中，2個品種均是1.5 mmol/L濃度的處理效果最顯著，在脅迫的6 d和 12 d‘云煙 97’的 APX活力分別比對照高75.2%、54.2%，‘K326’中則分別比對照高42.3%、22.6%；SA預(yù)處理顯著提高了幼苗的CAT活力（圖9C、圖9D），在脅迫期間，2個品種各個處理的CAT變化趨勢基本為逐漸下降，但經(jīng)SA預(yù)處理后的幼苗CAT活力仍高于對照，‘云煙97’中在脅迫6 d為濃度1.0 mmol/L的效果最顯著，在12 d則是 1.5 mmol/L最好，在‘K326’中均為1.0 mmol/L濃度的效果最顯著；SA預(yù)處理也顯著提高了幼苗的GPX活力，在脅迫期間，其變化趨勢為‘云煙97’中（圖9E）先降低后緩慢升高，‘K326’（圖9F）則是逐漸降低，脅迫結(jié)束后其活力均是SA預(yù)處理組顯著高于對照組，其中‘云煙 97’為 1.5 mmol/L濃度處理的效果最好，‘K326’為1.0 mmol/L最好；GR變化趨勢在2個品種中（圖9G、圖9H）基本為先降低后緩慢升高，經(jīng)1.0、1.5 mmol/L SA預(yù)處理過的幼苗在脅迫過程中CAT活力均顯著高于對照；SOD活力變化在‘云煙97’中（圖9I）為先下降后升高，脅迫結(jié)束時，3個不同SA預(yù)處理濃度的SOD活力分別比對照高21.3%、43.0%、66.8%，在‘K326’中（圖9J）SOD活力則是逐漸降低，3個濃度的作用效果在脅迫6 d為1.0 mmol/L最好，在12 d則是1.5 mmol/L最好。以上結(jié)果表明，SA預(yù)處理能顯著提高煙草幼苗的CAT、GPX和GR活力，且在低溫脅迫過程中APX、CAT、GPX、GR和SOD五種酶均保持較高活性，顯著高于對照，綜合比較后，‘云煙 97’中 1.5 mmol/L濃度的效果最好，‘K326’為1.0 mmol/L最好。

圖9 SA預(yù)處理對低溫脅迫下‘云煙97’和‘K326’幼苗抗氧化酶活性的影響Fig.9 Effects of SA pretreatment on antioxidant enzyme activities of ‘Yunyan 97’ and ‘K326’ seedlings under low temperature stress

3 討論

起源于熱帶和亞熱帶的冷敏植物如水稻、玉米、黃瓜、煙草等在 0℃以上低溫脅迫下，對植物的傷害大致可以分為2步：（1）生物膜由液晶態(tài)向凝膠態(tài)改變，并伴隨著原生質(zhì)流動停止，膜結(jié)合酶活性降低，膜透性增大，電解質(zhì)及某些小分子有機(jī)物大量滲漏；（2）由于膜損壞而引起代謝紊亂，細(xì)胞 ROS產(chǎn)生與清除的平衡破壞，水解酶類的活性高于合成酶類，致使物質(zhì)分解大于合成等[12,24-25]。楊利云等[26]、JINI等[27]、YU 等[28]、RAZMI等[29]的研究均表明SA預(yù)處理顯著降低植物的質(zhì)膜透性，減輕低溫對植物的傷害。本研究結(jié)果表明，SA預(yù)處理能顯著降低2個品種煙草幼苗在低溫脅迫過程中的 MDA含量和電解質(zhì)滲漏率，提高幼苗在低溫脅迫前及脅迫過程中葉綠素的含量，且能緩解幼苗在低溫脅迫過程中的干物質(zhì)消耗速度，進(jìn)而提高煙草幼苗的抗冷性。

植物根系的發(fā)育及其活力對地上部的生長狀況有著直接影響，較低的土壤溫度或灌溉用水水溫往往通過抑制根系活力，進(jìn)而造成植株的低溫冷害。對漂浮育苗的煙草幼苗而言，高的根系活力和根群分布直接影響著煙草幼苗移栽到大田后盡早成活和早生快發(fā)，進(jìn)而影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。課題組前期研究結(jié)果表明，SA預(yù)處理能促進(jìn)正常培養(yǎng)條件下的煙株移栽后的早生快發(fā)[30]。目前研究結(jié)果表明，與未處理對照相比，SA預(yù)處理能顯著提高煙草幼苗的根系活力，且增加根長、表面積、體積和根尖數(shù)，緩解低溫脅迫對根系生長的抑制，該效應(yīng)有助于煙草幼苗在移栽后的早成活或早生快發(fā)，對煙草幼苗的農(nóng)藝管理和早期栽培有參考意義。

以上結(jié)果表明，SA預(yù)處理能降低煙草幼苗在低溫脅迫過程中的 MDA含量和電解質(zhì)滲漏率，減緩干物質(zhì)的消耗速度，提高葉綠素含量和根系活力，促進(jìn)根系生長，最終提高煙草幼苗的抗冷性，煙草品種不同，需要的最適SA濃度不同，綜合比較之下，‘云煙 97’的最適濃度為 1.5 mmol/L，‘K326’為1.0 mmol/L。

但是 SA預(yù)處理為何能誘導(dǎo)煙草幼苗形成抗冷性？其中的生化機(jī)制尚待進(jìn)一步闡明。低溫對植物的傷害與ROS的大量產(chǎn)生密切相關(guān)，為此，植物體需要酶促和非酶促兩類防御系統(tǒng)來保護(hù)機(jī)體不受傷害，ASA和 GSH是植物體內(nèi)重要的非酶促類抗氧化物質(zhì)，能清除ROS，降低氧化傷害，細(xì)胞的還原型/氧化型抗氧化劑比例代表著細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)，而維持較高的還原型/氧化型抗氧化劑比例有助于提高植物的抗逆性。鄧世媛等[12]研究表明，SA預(yù)處理的烤煙葉片中ASA含量增加。本研究結(jié)果表明，SA預(yù)處理能顯著提高在低溫脅迫前即0 d時的ASA含量、GSH含量和還原型抗氧化劑在總抗氧化劑中的比值，經(jīng)低溫脅迫后，這三者的含量SA預(yù)處理組仍高于對照，品種及SA濃度不同，效果不同，‘云煙97’中以1.5 mmol/L濃度的效果最佳，‘K326’以1.0 mmol/L最好。

APX、CAT、GPX、GR和 SOD等抗氧化酶活性的高低在植物體清除 ROS中扮演著非常重要的作用。楊小環(huán)等[31]用0.5 mmol/L SA預(yù)處理玉米種子發(fā)現(xiàn)SA顯著增加了SOD和POD活性，YU等[28]在研究SA預(yù)處理與冬小麥抗冷性時，發(fā)現(xiàn)SA能提高SOD、POD、CAT、APX活性，減少低溫傷害。本研究中，SA預(yù)處理能顯著提高‘云煙 97’和‘K326’幼苗中的 CAT、GPX和 GR活力，對APX和SOD活力無顯著影響，在經(jīng)過10℃的低溫脅迫12 d后，APX活性增加，CAT、GPX、GR和SOD活性均出現(xiàn)不同程度的下降，但經(jīng)SA處理后，幼苗中5種抗氧化酶活性均顯著高于對照組，‘云煙97’中1.5 mmol/L濃度的處理效果最好，‘K326’則為1.0 mmol/L最好。

此外，抗氧化酶APX和GR分別在維持細(xì)胞還原型/氧化型抗氧化劑抗壞血酸和谷胱甘肽的動態(tài)平衡中起重要作用，高活力的APX和GR有助于提高細(xì)胞的還原型ASA和GSH含量，使細(xì)胞保持一個更高的抗氧化能力[23,32]。本研究結(jié)果可明顯看出，與對照相比，SA預(yù)處理能顯著提高‘云煙97’和‘K326’幼苗在低溫下的APX和 GR活力，并保持較高水平的還原型 ASA和GSH含量，這暗示著SA處理在某種程度上是通過維持 APX和 GR相對較高的活力使煙草幼苗在低溫下能保留較高的還原型 ASA和 GSH含量。SA處理是否能通過激活A(yù)PX和GR的基因表達(dá)、從而使其有較高的酶活力尚待進(jìn)一步深入的研究。

‘云煙97’和‘K326’均為云南省和全國主要煙區(qū)的煙草主栽品種。從2個品種在人工氣候室進(jìn)行10℃低溫處理12 d的表型及本研究所測的生理指標(biāo)來看，其抗冷性無顯著差異，但不同的品種需要不同的適宜 SA預(yù)處理濃度來提高其抗冷性。對比2個品種在低溫處理過程的抗氧化系統(tǒng)來看，‘云煙97’有更高的還原型GSH含量，而所測的5個抗氧化酶在2個品種中的變化不盡相同，這可能是由于其遺傳背景不同所致。但一個共同的趨勢是，SA預(yù)處理后，與對照相比，在進(jìn)入低溫處理前和低溫處理期間，煙草幼苗均能保持顯著較高的還原型抗氧化劑水平和抗氧化酶活力，這可能是SA處理能誘導(dǎo)2個品種煙草幼苗抗冷性提高的重要生化基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本研究以 2個國內(nèi)的主栽煙草品種為材料，系統(tǒng)調(diào)查了 SA預(yù)處理對漂浮育苗的煙草幼苗抗冷性的影響，證實(shí)了 SA預(yù)處理能顯著提高煙草幼苗的抗冷性，不同的品種需要不同的適宜 SA預(yù)處理濃度，‘云煙97’的最適濃度為1.5 mmol/L，‘K326’的最適濃度為 1.0 mmol/L。SA預(yù)處理后抗氧化系統(tǒng)中還原型抗氧化劑水平和還原型抗氧化劑在總抗氧化劑中的比例提高，部分抗氧化酶活性的增強(qiáng)以及這種優(yōu)勢在低溫脅迫過程中的維持可能是 SA預(yù)處理誘導(dǎo)煙草幼苗抗冷性形成的重要生理基礎(chǔ)。研究結(jié)果不僅對煙草抗冷育苗有參考意義，也對其他農(nóng)作物和蔬菜的育苗和早期栽培有借鑒作用。