曹玉杰 錢春桃 薄凱亮 程春燕 陳勁楓

摘 要： 應(yīng)用外源多胺（Polyamines，PAs）腐胺（Putrescine，Put）、亞精胺（Spermidine，Spd）、精胺（Spermine，Spm）處理2葉1心黃瓜幼苗，然后進(jìn)行8 ℃/8 ℃ 低溫及恢復(fù)處理， 研究Put、Spd、Spm對黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果表明，在低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)最大熒光Fm、最大光化學(xué)效率Fv/Fm、PSII（光系統(tǒng)II）潛在活性Fv/F0均下降，初始熒光F0上升，表明PSII受到了傷害，使得PSII原初光能轉(zhuǎn)換效率、PS潛在活性降低；與單純低溫脅迫相比，外源Put、Spd、Spm預(yù)處理均可以提高Fm、Fv/Fm、Fv/F0，而使F0降低。這一結(jié)果從葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)方面說明Put、Spd、Spm對改善黃瓜的耐冷性有一定的作用。

關(guān)鍵詞： 黃瓜； 低溫脅迫； 多胺； 葉綠素?zé)晒鈪?shù)

黃瓜（Cucumis sativus L.）起源于亞熱帶地區(qū)，屬于喜溫植物；其生長過程對低溫極為敏感，生長溫度低于10 ℃時就會受到抑制。與其他葫蘆科作物相似[1-2]，黃瓜設(shè)施栽培過程中亦經(jīng)常遭受低溫弱光，嚴(yán)重影響其生長發(fā)育及其產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)技術(shù)是以植物體內(nèi)葉綠素a 分子作為天然探針，研究和探測植物光合生理狀況及各種外界環(huán)境因子對其影響的新型植物活體測定和診斷技術(shù)，具有快速便捷、反應(yīng)靈敏和不具破壞性等優(yōu)點(diǎn)，被看作探測和分析植物光合生理與逆境脅迫關(guān)系的理想技術(shù)[4]；越來越多的研究表明植物體內(nèi)的葉綠素?zé)晒馓N(yùn)藏著豐富的生物信息；在水分脅迫[5]、低溫脅迫等逆境脅迫方面有著廣泛的應(yīng)用。已有報道對黃瓜的耐冷研究多集中在生理生化指標(biāo)[6-7]、光合作用[8-9]以及單純低溫弱光對黃瓜葉綠素?zé)晒馓匦杂绊慬10-12]等方面。而關(guān)于外源Put、Spd、Spm對黃瓜耐冷性的影響，前人多是從多胺提高抗氧化酶活性，減緩黃瓜葉片MDA累積，提高可溶性物質(zhì)含量等方面進(jìn)行研究[13-15]。本文采用耐冷性不同的2份黃瓜材料，進(jìn)行外源Put、Spd、Spm 對低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響的研究，初步從葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)方面探討外源多胺對黃瓜耐冷性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

材料[16]由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜重點(diǎn)實驗室黃瓜課題組提供：耐冷材料‘長春密刺，冷敏性材料‘北京截頭。

1.2 幼苗培養(yǎng)

分別將2份材料種子消毒，55 ℃溫湯浸種，放于鋪有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，28 ℃黑暗條件下催芽。種子發(fā)芽后，播于裝有草炭∶蛭石=1∶1的塑料營養(yǎng)缽中，于溫室內(nèi)培養(yǎng)，每2 d澆灌1次1/2倍Hoagland營養(yǎng)液，中間澆清水，幼苗培養(yǎng)至2片真葉完全展平時用作實驗材料進(jìn)行處理。

1.3 試驗處理

幼苗在低溫處理開始前的12 h，進(jìn)行如下處理：（1）噴施清水（CK）：MCK（M，‘長春密刺，下同），BCK（B，‘北京截頭，下同）；（2）噴施1 mmol·L-1 Put：MPut，BPut；（3）噴施0.5 mmol·L-1 Spd：MSpd，BSpd；（4）噴施0.5 mmol·L-1 Spm：MSpm，BSpm（多胺處理濃度為實驗室前人實驗結(jié)果）。在噴施的溶液中均加入1滴吐溫-20，以提高附著葉片的能力。用微型塑料噴霧器對植株的全部葉片噴灑清水或Put、Spd、Spm，以不下滴為宜（注意不要滴到培養(yǎng)基質(zhì)）。將幼苗轉(zhuǎn)移到光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行低溫處理，實驗選用8 ℃/8 ℃ 的溫度作為冷處理溫度（光照度：150 μmol·m-2·s-1；光周期：12 L/12 D；RH：60%～75%），冷處理3 d，第4 天將將幼苗移回常溫狀態(tài)，恢復(fù)處理1 d（R1 d）。

1.4 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定

葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定[17]，分別于處理后0 d、1 d、2 d、3 d、恢復(fù)后1 d選取幼苗第2片真葉進(jìn)行。采用英國Hansatech公司生產(chǎn)的FMS-2 便攜調(diào)制式熒光儀測定。測定前先將葉片利用配套葉夾夾住，暗適應(yīng)20 min，然后依次測得參數(shù)最小熒光（F0） 、最大熒光（Fm）、并計算PSII原初光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）、PSII的潛在光化學(xué)活性（Fv/F0）。每個處理12 株，3 次重復(fù)。對測定數(shù)據(jù)采用SPSS 和Excel 軟件進(jìn)行顯著性分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源Put、Spd和Spm對低溫脅迫下及恢復(fù)常溫后黃瓜幼苗初始熒光F0的影響

如圖1-A、B所示，低溫脅迫下‘長春密刺和‘北京截頭幼苗葉片F(xiàn)0 均顯著增加，表明PSII反應(yīng)中心均被破壞或發(fā)生可逆失活?！L春密刺和‘北京截頭幼苗葉片的初始熒光F0均在低溫脅迫1 d時即開始顯著增加，在3 d時上升到最高值，分別比處理前增加10.81%、19.21%。應(yīng)用外源Put、Spd 和Spm處理后，均可減緩2份材料F0的上升；在脅迫的2 d時，Spd降低效果最優(yōu)，分別比對照降低10.40%、9.66%；在3 d時，Spm的處理效果最好，分別比對照下降9.45%、14.02%。在恢復(fù)期，處理BCK的F0仍高于處理前，其他處理基本恢復(fù)到處理前的水平。

2.2 外源Put、Spd、Spm對低溫脅迫下黃瓜幼苗最大熒光Fm的影響

由圖2-A、B可以看出，進(jìn)行低溫處理后，材料‘長春密刺和‘北京截頭幼苗葉片的最大熒光Fm均呈下降趨勢，并隨脅迫時間的延長下降幅度加大，3 d時分別比處理前降低18.04%、21.49%。Put、Spd和Spm處理均可使低溫脅迫引起的幼苗葉片F(xiàn)m的降低減少。在‘長春密刺中，低溫脅迫在2 d時Spd減緩效果優(yōu)于Spm、Put，分別比對照提高10.04%、8.39%、5.39%，3 d時Spm減緩幅度最大，比對照提高12.32%；‘北京截頭中，Spm處理減少低溫脅迫下Fm降低的效果最好，在1 d、2 d、3 d分別比對照提高8.47%、15.33%、16.68%，Spd次之。在恢復(fù)期，各處理Fm均有不同程度的恢復(fù)，但仍低于處理前的水平。

2.3 外源Put、Spd、Spm對低溫脅迫下黃瓜幼苗最大光化學(xué)效率Fv/Fm的影響

如圖3-A、B所示，進(jìn)行低溫處理后，材料‘長春密刺和‘北京截頭幼苗葉片的最大光化學(xué)效率Fv/Fm呈下降趨勢，低溫脅迫1 d時即顯著降低，分別比處理前降低3.31%、5.71%、8.42%和4.90%、7.38%、10.5%。Put、Spd和Spm可以明顯提高低溫處理下幼苗葉片F(xiàn)v/Fm，與單純低溫脅迫相比，在3 d時幼苗葉片分別增加7.20%、5.53%、2.80%和8.92 %、7.50%、4.01%。在恢復(fù)期，各處理的Fv/Fm有所恢復(fù)，但仍低于處理前的水平，表明幼苗葉片的光合作用能力未完全恢復(fù)。

2.4 外源Put、Spd、Spm對低溫脅迫下黃瓜幼苗PSII潛在活性的影響

由圖4-A、B可以看出，進(jìn)行低溫處理后，材料‘長春密刺和‘北京截頭幼苗葉片的PSII 潛在活性Fv/F0皆呈下降趨勢，并隨脅迫時間的延長下降幅度加大，處理1、2、3 d時Fv/F0分別比處理前降低16.19%、 26.00%、 31.35% 和22.15%、 31.80%、40.47%；Put、Spd和Spm可以明顯提高低溫處理下幼苗葉片F(xiàn)v/F0，與單純低溫脅迫相比，在3 d時幼苗葉片分別增加6.77%、21.97%、31.37%和16.76%、36.14%、46.72%。在恢復(fù)期，處理MSpd、MSpm幼苗Fv/F0恢復(fù)到略低于處理前的水平，其他處理仍顯著低于處理前，表明PSII的潛在活性仍未恢復(fù)。

3 討 論

葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)反映的是光合功能從啟動到逐漸達(dá)到最適速度的變化過程。一般情況下，葉綠素吸收的光能主要用于光化學(xué)反應(yīng)、發(fā)出葉綠素?zé)晒夂蜔岷纳?種途徑[18]，相互之間存在著此消彼長關(guān)系，光合作用和熱耗散的改變會相應(yīng)地引起熒光發(fā)射的改變。因此，研究者可以通過對熒光的測定來探究光合作用和熱耗散的相關(guān)情況[19]。低溫脅迫對植物產(chǎn)生的逆境傷害是多方面的，對植物的光合作用機(jī)構(gòu)也同樣產(chǎn)生損傷。本實驗中發(fā)現(xiàn)低溫脅迫使初始熒光F0顯著上升，而使黃瓜幼苗葉片的最大熒光Fm、PSII的最大光化學(xué)效率Fv/Fm、PSII潛在活性Fv/F0發(fā)生顯著降低，冷敏材料‘北京截頭上升（F0）或下降幅度大于耐冷材料‘長春密刺；這與劉慧英等[20]在研究低溫脅迫下嫁接對西瓜綠素?zé)晒鈪?shù)影響、吳雪霞等[21]進(jìn)行低溫脅迫對茄子幼苗葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懙难芯考皬埐屎绲萚22]在進(jìn)行硒對低溫脅迫下番茄幼苗葉片光合特性與葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響的研究時所得結(jié)果是一致的。Fm、Fv/Fm 下降，表明植物葉片發(fā)生了光抑制[23]，而同時F0升高，表明PSII遭受到可逆或者不可逆損害[24]。PAs在植物防御各種環(huán)境脅迫方面能起到重要作用[25-26]。本實驗結(jié)果表明，Put、Spd、Spm預(yù)處理可以提高低溫脅迫下黃瓜幼苗葉片的Fm、Fv/Fm、Fv/F0，使F0降低；Spm改善效果最優(yōu)，Spd 次之。這一結(jié)果從葉綠素?zé)晒馓匦苑矫嬲f明外源多胺可以緩解低溫脅迫引起的逆境傷害，改善黃瓜的耐冷性。

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