不同低温处理对甜瓜幼苗生长和根系生理特性的影响

不同低温处理对甜瓜幼苗生长和根系生理特性的影响
作者：李琦别之龙牛蒙亮刘志雄张朝霞
来源：《长江蔬菜·学术版》2011年第12期
摘要：以伊丽莎白和玉金香2个甜瓜品种为材料，研究了昼夜低温（10℃/5℃，昼/夜）和夜间低温（20℃/5℃，昼/夜）处理对甜瓜幼苗生长及根系生理指标的影响。

试验结果表明，与对照温度（25℃/18℃）相比，昼夜低温和夜间低温处理7 d均显著抑制了甜瓜幼苗生长，且昼夜低温处理比夜间低温处理有更高的根系MDA含量，对甜瓜幼苗伤害程度更大；正常温度下恢复生长7 d后，昼夜低温处理的甜瓜幼苗生长恢复速度也比夜间低温处理更慢。

此外，玉金香比伊丽莎白对低温更加敏感。

关键词：甜瓜；昼夜低温；夜间低温；根系生理特性；恢复
近年来，厚皮甜瓜设施栽培面积持续增长，但在春季设施栽培中，育苗及定植初期常常会遭受低温冷害侵袭，导致幼苗受到伤害，从而影响秧苗的正常生长，导致品质和产量降低，因而冷害是厚皮甜瓜生产中面临的一个突出问题[1]。

寒冷季节露地栽培作物在白天和夜间都会遇到持续低温冷害，而在设施栽培中，由于设施的升温和保温作用，白天的温度较为适宜，但晚上有时会遇到低于生长发育适温10℃左右的夜间低温。

夜间低温影响番茄光合作用及物质积累，从而影响番茄幼苗的生长发育，以及品质和产量[2]。

目前，关于昼夜低温胁迫对甜瓜影响的报道较多，但是关于昼夜低温与夜间低温胁迫对甜瓜幼苗生长是否具有差异鲜有报道。

本试验通过人工气候箱控制不同的温度，研究昼夜低温以及夜间低温胁迫对甜瓜幼苗生长、根系MDA含量及活性氧代谢的影响，为探讨低温胁迫影响甜瓜幼苗生理的机制奠定基础。

1 材料与方法
1.1 材料与处理
供试甜瓜（Cucumis melon L.）品种为伊丽莎白（用Y表示）和玉金香（用J表示），分别购自北京利得农业科技开发公司和甘肃省河西瓜菜科学技术研究所。

试验于2011年春季在华中农业大学进行。

选择籽粒饱满、色泽正常的种子，浸种催芽后播在50孔的塑料穴盘中，基质配方为泥炭∶珍珠岩=2∶1（体积比），配制过程中每1 m3基质掺入1.5 kg复合肥。

待幼苗长至3叶1心时，选取生长一致的植株放入HP1500GS-B型人工气候植物箱（武汉瑞华仪器设备有限公司），昼夜温度为25℃/18℃，光照为95 μmol·m-2·s-1，光照时数为12 h，相对湿度为90%。

在生长箱内适应3 d后开始处理，以正常温度
（25℃/18℃，12 h）为对照（CK），分别进行昼夜低温D（10℃/5℃，12 h）及夜低温YD（20℃/5℃，12 h）处理，每个处理3次重复，每次重复50株苗。

处理7 d后进行第一次取样，随机取25株，测量生长和生理指标。

取样后停止低温处理，将余下的植株放回正常温度（25℃/18℃，12 h）下生长，待恢复7 d后再进行第二次取样，取剩下25株进行分析。

试验数据用SAS 9.1软件进行分析。

1.2 测定方法
丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸法；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用NBT法，以抑制NBT光化学还原的50%的酶量为1个酶活性单位；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法，以每1 min OD470变化0.1为1个酶活单位[3]；过氧化氢酶（CAT）活性测定采用过氧化氢法，以每
1 min OD值降0.043 6的酶量为1个酶活单位[4]。

2 结果与分析
2.1 不同温度处理对甜瓜幼苗生长的影响
如表1所示，昼夜低温及夜间低温处理显著抑制了甜瓜幼苗的生长，在这两种温度处理下的植株株高，叶片数，叶面积，根、茎、叶鲜质量均显著低于对照，昼夜低温处理和夜间低温处理间差异不显著，表明夜间低温处理对甜瓜幼苗生长的抑制效果与昼夜低温处理相似。

玉金香和伊丽莎白2个品种在不同温度处理下均表现出相似的响应特征，正常生长时，玉金香比伊丽莎白有更大的叶片干鲜质量和叶面积，但昼夜低温及夜间低温处理后，玉金香叶片干鲜质量和叶面积则比伊丽莎白较小，说明玉金香叶片生长受到的抑制较严重，可能比伊丽莎白对低温更加敏感。

低温处理结束再恢复生长7 d之后，与对照温度相比，夜间低温处理的幼苗根长和根干鲜质量无显著性差异，昼夜低温处理下伊丽莎白根长和根干鲜质量与对照无显著性差异，玉金香根长与对照无显著性差异；昼夜低温及夜间低温处理的幼苗株高、茎干鲜质量、叶鲜质量、叶片数和叶面积均显著低于对照，说明恢复生长7 d之后，夜间低温处理下2个甜瓜品种的幼苗根系以及昼夜低温处理下伊丽莎白幼苗根系能够较快恢复生长，并达到对照水平，但昼夜低温处理下玉金香幼苗根系和2个甜瓜品种幼苗地上部还没有恢复到对照水平，暗示昼夜低温处理下玉金香幼苗根系受到的伤害程度比伊丽莎白大。

恢复生长7 d后昼夜低温及夜间低温处理的玉金香比伊丽莎白有较大的叶片干鲜质量，较小的茎粗、根长、茎干鲜质量、根鲜质量、叶面积和较少的叶片数。

2.2 不同温度处理对甜瓜幼苗根系中MDA含量的影响
MDA是细胞膜脂过氧化的产物，通常用于衡量膜脂过氧化的程度和对逆境条件反应的强弱[5]。

李天来等[6]研究结果表明，夜间低温处理的番茄幼苗根系MDA、H2O2含量显著上升，O2- ·产生速率也显著高于对照。

经过双因素方差分析（P
如图1所示，与对照相比，低温处理显著提高2个甜瓜品种幼苗根系MDA含量，表明昼夜低温与夜间低温处理都对植物细胞膜产生了破坏。

各温度处理中伊丽莎白根系MDA含量都低于玉金香。

恢复生长7 d后，低温处理下2个甜瓜品种幼苗根系MDA含量均下降，表明2个甜瓜品种幼苗根系都逐渐恢复生长，低温处理对根系的伤害减弱。

夜间低温处理2个品种幼苗根系的MDA含量与对照无显著差异，而昼夜低温处理过的幼苗根系MDA含量仍然高于对照，且玉金香品种昼夜温度处理与对照间差异显著，伊丽莎白品种则与对照差异不显著。

2.3 不同温度处理对甜瓜幼苗根系中SOD活性的影响
武雁军等[7]认为一定低温和一定处理时间下，叶片中SOD、POD、CAT活性呈现上升水平。

林多等[8]研究发现，低温处理初期（l～3 d），番茄幼苗叶片中的POD、SOD活性均上升，而后SOD活性下降，POD活性则随低温处理时间延长而持续增强。

刘芳等[9]认为SOD 的活性总体上随温度降低而降低。

经过双因素方差分析（P
如图2所示，与对照温度相比，昼夜低温和夜间低温使甜瓜幼苗和根系中SOD活性下降，但差异不显著。

SOD活性下降的原因在于随着低温胁迫时间延长，细胞膜保护能力逐渐减弱，使得自我保护调节能力逐渐降低，所以SOD活性在低温胁迫时间较长时会呈现出下降趋势。

恢复处理7 d后，低温处理过的幼苗根系中SOD活性与对照无显著性差异。

伊丽莎白与玉金香在不同温度处理下表现的相似响应，但恢复7 d后，低温处理的伊丽莎白幼苗根系SOD活性高于玉金香。

2.4 不同温度处理对甜瓜幼苗根系中POD活性的影响
经过双因素方差分析（P
如图3所示，与对照相比，低温处理下甜瓜幼苗根系中POD活性均升高，且玉金香根系中POD活性显著高于对照，同一甜瓜品种幼苗根系中昼夜低温处理POD活性高于夜间低温处理POD活性。

恢复处理7 d后，各处理根系中POD活性均下降，昼夜低温及夜间低温处理的伊丽莎白根系中POD活性与对照差异不显著，但昼夜低温处理过的玉金香与对照差异显著。

2.5 不同温度处理对甜瓜幼苗根系中CAT活性的影响
沈征言等[10]研究发现，黄瓜苗夜晚在（6±0.5）℃条件下锻炼12 h，连续6 d后，POD和CAT活性都有明显提高。

双因素方差分析（P
如图4所示，处理7 d后，低温处理的2个甜瓜品种幼苗根系中CAT活性比对照升高，且昼夜低温时与对照有显著性差异；恢复处理7 d后，低温处理的2个甜瓜品种幼苗根系中CAT 活性下降，且与对照无显著性差异，表明2个甜瓜品种幼苗根系CAT活性恢复到对照水平。

伊丽莎白与玉金香幼苗根系中CAT活性在不同温度处理下表现的响应相似。

3 讨论与结论
低温胁迫通常会导致植物细胞中积累大量的活性氧和自由基，对细胞膜产生伤害，膜脂过氧化生成代谢产物MDA，它与蛋白质、核酸起反应修饰其特性，或抑制蛋白质的合成，它还可以与酶反应，使酶丧失活性，甚至成为一种催化错误代谢的分子[11]，所以MDA含量的多少可以直接反映植物受伤害程度的高低，也可反映植物体内抗氧化系统的强弱。

SOD、POD 和CAT等抗氧化酶在清除由于环境胁迫产生的自由基方面起着重要作用。

SOD是存在于植物细胞中最重要的抗氧化酶之一，其主要功能是清除O2- ·，而POD、CAT具有分解H2O2的作用。

3种保护酶协同作用可以清除体内一定数量的过剩O2- ·，从而使膜系统减轻自由基引发的过氧化伤害，使植物的抗逆性提高[12]。

本试验中（图1），昼夜低温处理和夜间低温处理7 d 后，根系中MDA含量均显著高于对照，昼夜低温处理后根系MDA含量显著高于夜间低温处理，恢复生长7 d后根系的MDA含量亦是昼夜低温处理最高，表明昼夜低温处理对幼苗根系伤害的程度更深。

恢复生长7 d后，昼夜低温处理下的叶面积、根干质量、叶干质量均低于夜间低温处理（表1），表明昼夜低温处理后幼苗生长恢复速度慢于夜间低温处理，进一步印证了昼夜低温处理对甜瓜幼苗所带来的低温伤害程度比夜间低温处理深，尽管昼夜低温处理和夜间低温处理对甜瓜幼苗生长抑制的效果相似。

本试验的结果表明，昼夜低温处理和夜间低温处理7 d均显著抑制了甜瓜幼苗的生长，2种低温处理对甜瓜幼苗生长抑制的效果相似。

在正常温度下恢复生长7 d后，夜间低温处理的甜瓜幼苗生长恢复速度快于昼夜低温处理，这可能是由于昼夜低温处理比夜间低温处理对甜瓜幼苗伤害的程度更深，膜脂过氧化产物积累更多。

此外本试验发现，2个甜瓜品种在低温处理下均表现出相似的响应特征，但玉金香可能比伊丽莎白对低温更加敏感，低温处理后玉金香生长恢复的程度要低于伊丽莎白。

由于夜间低温处理也会严重抑制甜瓜幼苗的生长，因此在设施栽培中应尤其注意甜瓜幼苗的夜间防寒保温工作，避免低温对甜瓜幼苗的伤害。

参考文献
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