王明友++張紅++李士平

摘 要：為了探討?hù)沟目购?，該試?yàn)研究了低溫脅迫對(duì)德州灰嘴、禹城18粒、德州紫皮和德州白條等4個(gè)豇豆品種生理特性的影響。結(jié)果表明：在低溫脅迫下，德州白條豇豆的根系活力明顯高于德州灰嘴、禹城18粒和德州的紫皮豇豆，且葉片的SOD、POD活性以及可溶性糖含量也最高，并顯著高于其余3個(gè)品種；同時(shí)，德州白條豇豆葉片的MDA含量與相對(duì)電導(dǎo)率均最低，并與其他品種間差異達(dá)顯著水平。此外，在德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮3個(gè)豇豆品種中，德州紫皮和禹城18粒的SOD、POD活性以及可溶性糖含量顯著高于德州灰嘴豇豆，而MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率則明顯低于德州灰嘴豇豆。綜上，在4個(gè)豇豆供試品種中，德州白條豇豆的抗寒性最強(qiáng)，其次是德州紫皮與禹城18粒豇豆，而德州灰嘴豇豆的抗寒性最弱。

關(guān)鍵詞：豇豆；抗寒性；根系活力；抗氧化酶；可溶性糖

中圖分類(lèi)號(hào) S63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）24-0060-03

豇豆（Vigna unguiculata L.）是豆科豇豆屬豇豆種一年生纏繞草本植物，原產(chǎn)于非洲東北部和印度，中國(guó)是其第二起源中心[1-2]。豇豆易栽培、產(chǎn)量高、品質(zhì)佳，是解決夏秋淡季蔬菜供應(yīng)的重要蔬菜作物之一[3]，同時(shí)其營(yíng)養(yǎng)豐富，藥用價(jià)值高，是倍受人們青睞的保健蔬菜[4]。豇豆栽培范圍非常廣泛，尤其在長(zhǎng)江以南地區(qū)，春夏秋季均適宜豇豆的種植[5-6]。豇豆在設(shè)施內(nèi)主要作早春蔬菜栽培，越冬栽培容易受凍害[7-8]，低溫是限制豇豆冬春保護(hù)地栽培產(chǎn)量與品種的主要因素之一，如何提高豇豆的抗寒性已成為目前豇豆設(shè)施栽培品種選育的重要課題[9-11]。而使用低溫耐受性強(qiáng)的品種是實(shí)現(xiàn)豇豆冬春優(yōu)質(zhì)高效栽培的關(guān)鍵途徑。為此，筆者探討了與豇豆抗寒性緊密相關(guān)的幾個(gè)指標(biāo)（根系活力、超氧化物歧化酶和過(guò)氧化物酶活性、可溶性糖和丙二醛含量及相對(duì)電導(dǎo)率）在低溫脅迫環(huán)境下的變化規(guī)律，比較分析了4個(gè)豇豆品種抗寒性的強(qiáng)弱，旨在為篩選豇豆的耐寒性品種提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗(yàn)設(shè)在德州市九龍灣低碳生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園的溫室大棚內(nèi)。供試豇豆品種有4個(gè)：德州灰嘴、禹城18粒、德州紫皮和德州白條，均由德州學(xué)院生態(tài)與園林建筑學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 挑選飽滿(mǎn)、大小均勻的4個(gè)品種的豇豆種子，溫湯浸種后，播種于50孔育苗穴盤(pán)，每穴1粒。然后放于育苗溫室培養(yǎng)，晝夜溫度19～22℃，自然光照，待幼苗2葉1心時(shí)，選取整齊一致的幼苗放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，光照強(qiáng)度為76μmol/（m2·s），溫度7℃/7℃（晝/夜）。每個(gè)品種作為一個(gè)處理，重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)20株苗。低溫脅迫6d后，取出幼苗植株開(kāi)始測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，生理指標(biāo)的測(cè)定采用完全展開(kāi)的第2片真葉。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 豇豆幼苗的根系活力的測(cè)定采用TTC比色法；葉片SOD和POD活性的測(cè)定分別采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法和愈創(chuàng)木酚法；葉片可溶性糖含量的測(cè)定采用蒽酮比色法；葉片丙二醛（MDA）含量和相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法和電導(dǎo)儀法[12]。UV-265型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定吸光值，測(cè)定均重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，使用DPS 7.05軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種的根系活力比較 根系活力主要指根系新陳代謝的活動(dòng)能力，是反映根系吸收功能的重要指標(biāo)之一，根系特性和發(fā)育狀況能直接關(guān)系到豇豆對(duì)土壤水分、養(yǎng)分的吸收[13]。因此，根系活力的高低也影響著豇豆植株的生長(zhǎng)情況。低溫脅迫對(duì)豇豆幼苗根系活力的影響如圖1所示，由圖1可知，低溫脅迫對(duì)4個(gè)不同豇豆品種的根系活力具有明顯的影響。各個(gè)品種根系活力的變化規(guī)律為：德州白條>禹城18?！值轮葑掀?gt;德州灰嘴，德州白條豇豆的根系活力達(dá)最大值，并顯著高于其他品種，分別較德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮顯著高出39.29%、18.18%和14.71%；禹城18粒和德州紫皮豇豆無(wú)顯著性差異，但均顯著高于德州灰嘴。數(shù)據(jù)分析表明，4個(gè)豇豆品種的根系活力對(duì)低溫脅迫呈現(xiàn)出截然不同的響應(yīng)，其中德州白條豇豆的根系活力顯著高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮。

2.2 不同品種的葉片SOD與POD活性比較 從酶促防御活性氧傷害的保護(hù)系統(tǒng)來(lái)看，作為植物體內(nèi)重要的抗氧化酶，SOD是植物細(xì)胞最重要的清除氧自由基的一種酶，其主要生理功能是清除氧自由基產(chǎn)生H2O2，而H2O2能與氧自由基相互作用并產(chǎn)生更多的氧自由基；而POD能清除H2O2，維持活性氧的代謝平衡，保護(hù)膜系統(tǒng)，進(jìn)而減輕或拮抗逆境的脅迫[14-15]。圖2顯示了低溫脅迫對(duì)豇豆幼苗葉片的SOD和POD活性的影響，由圖2可以得出，4個(gè)豇豆品種葉片的SOD與POD活性對(duì)低溫脅迫呈現(xiàn)出顯著的差異。德州白條豇豆的SOD活性最高，并顯著高于其他品種，分別較德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮顯著高出56.80%、26.79%和21.56%；依次是德州紫皮和禹城18粒，兩個(gè)品種的SOD活性差異未達(dá)顯著水平，但明顯高于德州灰嘴。不同豇豆品種葉片的POD活性大小次序?yàn)椋旱轮莅讞l>德州紫皮>禹城18粒>德州灰嘴，且品種之間的差異均達(dá)顯著水平，其中德州白條的POD活性分別比德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮顯著提高103.23%、46.51%和21.15%。以上分析認(rèn)為，德州白條豇豆在低溫脅迫下可以較好地保護(hù)膜系統(tǒng)，進(jìn)而減緩低溫脅迫，具有較強(qiáng)的抗寒性；其次是德州紫皮和禹城18粒豇豆，而德州灰嘴豇豆的抗寒性最弱。

2.3 不同品種的葉片可溶性糖比較 可溶性糖是作物抵御低溫脅迫的重要保護(hù)性物質(zhì)之一，可以降低冰點(diǎn)，提高原生質(zhì)的保護(hù)能力，從而保護(hù)蛋白質(zhì)膠體不致遇冷變性凝固[9]，這表明可溶性糖含量越高，抗寒性越強(qiáng)。從圖3可以看出，4個(gè)豇豆品種葉片的可溶性糖含量在低溫脅迫下具有明顯的變化。各品種的可溶性糖含量大小次序?yàn)椋旱轮莅讞l>德州紫皮>禹城18粒>德州灰嘴，且各個(gè)品種之間的差異均達(dá)顯著水平，德州白條的可溶性糖含量分別較德州灰嘴、禹城18粒與德州紫皮明顯提高72.92%、45.61%和20.29%；其次是德州紫皮，也顯著高于禹城18粒和德州灰嘴，而德州灰嘴的可溶性糖含量最低，且與其他品種間的差異達(dá)顯著水平。數(shù)據(jù)分析表明，在4個(gè)豇豆品種中，德州白條豇豆葉片的可溶性糖含量較高，可以提高原生質(zhì)的保護(hù)能力，能較好地保護(hù)蛋白質(zhì)膠體不致遇冷變性凝固；依次是德州紫皮和禹城18粒豇豆，而德州灰嘴豇豆最差。

2.4 不同品種的MDA含量與相對(duì)電導(dǎo)率比較 丙二醛（MDA）是膜質(zhì)過(guò)氧化的重要產(chǎn)物，其積累是受到活性氧毒害作用的外觀表現(xiàn)。細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率的變化能夠反映質(zhì)膜的受傷害程度；當(dāng)植物遭受低溫脅迫時(shí)，一般會(huì)傷害原生質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)而引起膜透性增大，導(dǎo)致細(xì)胞的內(nèi)含物外滲，相對(duì)電導(dǎo)率增大。因此，相對(duì)電導(dǎo)率越大，說(shuō)明受傷害越重，抗寒性就越弱[16]。從圖4可以看出，低溫脅迫對(duì)豇豆幼苗葉片的丙二醛含量與相對(duì)電導(dǎo)率具有顯著的影響，而且丙二醛含量與相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)基本一致的變化規(guī)律：德州灰嘴>禹城18?！值轮葑掀?德州白條，德州灰嘴豇豆的丙二醛含量與相對(duì)電導(dǎo)率均達(dá)最高值，并顯著高于其余3個(gè)品種，其中丙二醛含量分別比禹城18粒、德州紫皮和德州白條顯著高出30.77%、34.21%和96.15%，相對(duì)電腦率分別顯著高出20.10%、23.17%和54.16%；依次是禹城18粒和德州紫皮豇豆，而德州白條的丙二醛含量與相對(duì)電導(dǎo)率均顯著低于其他品種。由此可見(jiàn)，4個(gè)豇豆品種中，德州白條豇豆在低溫脅迫時(shí)受害最輕，其次為德州紫皮與禹城18粒豇豆，而德州白條豇豆在低溫脅迫下所受傷害最嚴(yán)重。

3 討論與結(jié)論

低溫脅迫對(duì)4個(gè)豇豆品種的生長(zhǎng)均產(chǎn)生了一定影響。本試驗(yàn)結(jié)果得出，4個(gè)豇豆品種的根系活力在低溫脅迫環(huán)境下呈現(xiàn)出顯著的差異。德州白條豇豆的根系活力明顯高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮豇豆。

SOD、POD作為內(nèi)源活性氧的清除劑可以在低溫脅迫中清除過(guò)量的活性氧，保持膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而減輕或去除傷害[16]。有研究表明，在低溫逆境下SOD與POD活性的高低和作物品種的抗寒性強(qiáng)弱有緊密聯(lián)系[7]。同時(shí)，可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在低溫脅迫環(huán)境下能作為防脫水劑保護(hù)作物，其含量增加能增強(qiáng)組織或細(xì)胞持水的能力，進(jìn)而增強(qiáng)作物的抗寒性[9]。由此可見(jiàn)，作物在低溫脅迫環(huán)境中，通過(guò)提高SOD與POD等保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，能夠保護(hù)細(xì)胞膜免受活性氧的傷害[8]。本試驗(yàn)研究得出，在低溫脅迫條件下，德州白條豇豆葉片的SOD和POD活性及可溶性糖含量均最高，并顯著高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮豇豆。

低溫脅迫還能引發(fā)或加劇細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化作用，作物抗寒性與MDA含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[7]。吳錦程等[17]對(duì)枇杷的研究表明，低溫脅迫會(huì)加劇幼果細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用，導(dǎo)致MDA含量顯著增加。還有研究發(fā)現(xiàn)[18]，低溫逆境會(huì)使黃瓜幼苗的膜透性與MDA含量明顯增加。本試驗(yàn)得出了相似的結(jié)論，低溫環(huán)境使豇豆葉片的MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率顯著增加。而張瑜[19]的研究則認(rèn)為，低溫脅迫使豇豆幼苗MDA含量升高，但可溶性糖含量呈顯著降低的趨勢(shì)，這與本研究結(jié)論不完全一致，造成這一差異可能與脅迫強(qiáng)度、脅迫時(shí)間和作物品種等因素有關(guān)。此外，本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在4個(gè)豇豆品種中，德州白條豇豆葉片的SOD、POD及可溶性糖含量均顯著高于德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮豇豆，而MDA含量與相對(duì)電導(dǎo)率則顯著低于其余3個(gè)品種；在德州灰嘴、禹城18粒和德州紫皮3個(gè)豇豆品種中，德州紫皮和禹城18粒的保護(hù)酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量均明顯高于德州灰嘴。綜合分析認(rèn)為，在4個(gè)不同的豇豆品種中，德州白條豇豆的抗寒性最強(qiáng)，其次是德州紫皮和禹城18粒，而德州灰嘴的抗寒性最弱。

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