低温胁迫对番茄品种资源苗期抗冷性的影响

隽加香，蒋欣梅，于锡宏

（东北农业大学园艺学院，哈尔滨 150030）

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）原产南美洲，是中国主栽喜温蔬菜之一，在南北方广泛栽培，但在中国北方的露地和设施早春栽培中易受低温冷害，造成番茄生产受到严重影响。冷害会造成植株苗弱、生长迟缓、萎蔫、黄化、局部坏死、坐果率低、产量降低和品质下降等不良影响[1]。植物抗冷性是其抵卸低温危害的重要决定因素。抗冷力的强弱则是番茄自身长期适应环境形成的，并受遗传因素控制的一种生理特性，存在着不同品种之间的差异。国内外对作物冷害开展了大量研究[1-2]，在冷害机理研究方面取得了很多宝贵的研究成果。但在如何利用番茄品种的不同品种资源耐冷性方面研究较少，特别是对耐冷品种材料的筛选及提高番茄耐冷性的研究更少。因此，本文皆在通过对耐冷性相关的生理指标进行测定，探讨番茄苗期这些生理指标与耐冷性的关系，寻找有关番茄材料方便、可靠的耐冷性鉴定方法，筛选耐冷型不同的种质资源，同时为今后番茄耐冷育种材料的筛选提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2007～2008年在东北农业大学设施工程中心节能日光温室和黑龙江省教育厅寒地蔬菜生物学重点实验室进行，供试材料的来源名称及代码见表1。

1.2 试验设计与方法

2007年4月1日播种育苗，将22份番茄材料种子（每份材料300粒）浸种12 h，置于28℃的种子发芽箱中催芽48 h，出芽后播种到温室内。幼苗1～2片真叶时分苗于12 cm×12 cm营养钵中，正常生长管理。当番茄幼苗生长到4片真叶期时，将22个品种选择生长一致的幼苗放入PQX-450B-30H型人工气候箱中，分成两部分进行低温胁迫处理，处理5 d，温度为8℃/5℃（昼/夜）。其中一部分材料每个处理50株，3次重复，处理结束后进行冷害指数的测定[3]；另一部分材料每个处理30株，3次重复，处理结束后测定相关生理指标。以在人工气候箱条件下未进行低温胁迫的作为对照（昼温/夜温=25℃/15℃），光照时间为12 h，光照强度4 000 lx。相对电导率、丙二醛（MDA）含量、VC含量、CAT活性的测定分别采用电导法、硫代巴比妥酸（TBA）比色法、2，6-二氯酚靛酚法、碘量滴定法[4]。

表1 从各地收集来的22份表现稳定的番茄品种Table 1 Total 22 tomatoes varieties of different varieties

2 结果与分析

2.1 22个番茄品种（系）间耐冷力的关系

如表2所示，8、5、12、20、22的冷害指数极显著地小于其他品种，在形态上表现为叶片正常未受冷害，属于强耐冷型材料；19、18的冷害指数极显著地大于其他材料，在形态上表现为叶片半数以上叶片萎蔫死亡，主茎死亡，属于冷敏感型材料；其他材料的冷害指数在强耐冷型和冷敏感型材料之间，在形态上表现为仅有少数叶片边缘有轻度的皱缩萎蔫，属于弱耐冷型材料。为此，在本试验中可以将冷害指数在0～0.2之间的材料定为强耐冷型，将冷害指数在0.6～0.9之间的材料定为弱耐冷型，将冷害指数大于1.3的材料定为冷敏感型。

表2 22个番茄品种的冷害指数与类型Table 2 Chilling injury index and type of 22 tomatoes accession

2.2 低温胁迫对叶片相对电导率的影响

由图1可知，低温胁迫后，各品种的叶片相对电导率都呈上升趋势，说明植物细胞膜系统有不同程度受损，通透性发生改变。各品种间变化差异明显，其中强耐冷型的材料相对电导率比其对照增加11%～35%，而弱耐冷型材料比其对照增加了37%～59%，冷敏感型材料相对电导率比其对照增加65%～75%，说明冷敏感型的19、18号番茄幼苗在低温胁迫下已受到严重伤害。

2.3 低温胁迫对丙二醛含量的影响

由图2可知，低温胁迫后22份材料均表现出MDA积累量出现不同程度的升高，其中强耐冷型材料、弱耐冷型材料和冷敏感型材料的MDA积累量比其各自的对照分别升高了3%～11.5%、47%～68.75%和51%～57%。说明强耐冷型材料在低温条件下膜损伤的程度小于其他两种类型。

2.4 低温胁迫对叶片VC含量的影响

由图3可知，低温胁迫明显降低了番茄幼苗叶片VC的含量，其中对强耐冷型材料影响小，低温胁迫VC含量比其对照降低7.4%～9.9%；而弱耐冷型材料比其对照降低了29%～37%，冷敏感型材料VC含量比其对照降低65.9%～77.7%。说明冷敏感型材料幼苗在低温胁迫下已受到严重伤害。

2.5 低温胁迫对过氧化氢酶（CAT）活性的影响

由图4可知，低温胁迫明显降低了番茄幼苗叶片CAT活性，强耐冷型材料的CAT活性比其对照降低了7.5%～14.3%，而弱抗冷型材料比其对照降低了29%～41.7%，冷敏感型材料体内的CAT活性比其对照降低了68.4%～71%，说明抗冷型的材料幼苗在低温胁迫下受伤害程度小。

图2 低温胁迫对番茄丙二醛（MDA）含量的影响Fig.2 Effect of low temperature stress on MDA content of leaf in tomato

图1 低温胁迫对番茄叶片相对电导率的影响Fig.1 Effect of low temperature stress on the relative electric conductivity of leaf in tomato

图3 低温胁迫对叶片VC含量的影响Fig.3 Effect of low temperature stress on VC content of leaf in tomato

图4 低温胁迫对过氧化氢酶（CAT）活性的影响Fig.4 Effect of low temperature stress on CAT activity of leaf in tomato

3 讨论与结论

番茄对低温敏感，无论是幼苗还是成株，在气温低于12℃、连续受害5 d以上时，均会表现出不同程度的冷害症状。本试验中，经过8℃/5℃（昼/夜）的低温胁迫后，不同品种资源间冷害指数差异明显（见表2）。对于强耐冷型材料，冷害指数处于较低的水平，植株体内的VC含量和CAT活性降低的幅度小，相对电导率升高的幅度小；对于冷敏感型材料，冷害指数处于较高的水平，植株体内VC含量和CAT活性降低的幅度大，相对电导率升高的幅度大；对于弱耐冷型材料，冷害指数处于中间的水平，植株体内的VC含量、CAT活性、相对电导率、MDA含量降低或升高的幅度介于强耐冷型和冷敏感型材料之间。

植物在受到胁迫时，体内自由基因产生和清除的平衡被破坏而使含量增加，自由基能够诱导膜脂的不饱和脂肪酸过氧化，MDA是膜脂过氧化产物，它的含量可以在一定程度上反应膜损伤的程度。植物膜系统是植物遭受伤害的敏感部位[5]，低温条件下植物细胞受到破坏的最初部位是细胞膜[6]，细胞膜透性的升高是低温伤害的重要标志[7]。低温胁迫下生物膜发生由液晶相向凝胶相的变化，膜流动性降低，透性增加，造成细胞内溶质外渗[8]。测定植物组织的电导率已经成为用来反映细胞膜伤害程度和大小的一个重要指标[9]。一般来讲耐冷力越强，原生质膜受伤害的程度越小，相对电导率值也越小，反之，耐冷力越弱，相对电导率值越大[10]。本试验中，随着低温胁迫的进行，各品种番茄幼苗相对电导率和丙二醛含量均增大，对质膜造成一定程度的伤害，使质膜透性增加，其中强耐冷型材料相对电导率始终低于弱耐冷型和冷敏感型的材料。从VC含量变化可以看出是衡量耐冷的指标。同时CAT活性变化可以明显看出植物在受到低温胁迫后的变化规律性是下降的。

本试验中，筛选出5种强耐冷型材料（06-17、06-16、正旺、九三矮粉、文革一号）、2种冷敏感型材料（靓粉二号F1、马赛），其余的15种为弱耐冷型材料。我们将冷害指数在0～0.2之间定为强耐冷型，冷害指数在0.6～0.9之间的定为弱耐冷型，冷害指数大于1.3的定为冷敏感型。经过8℃/5℃（昼/夜）的低温胁迫后，强耐冷型材料体内的VC含量、CAT活性、相对电导率、MDA含量降低或升高的幅度大，冷敏感型材料这4种生理指标降低或升高的幅度小，而弱抗冷型材料介于两个类型之间。

植物耐冷性是由多种特异的数量性抗冷基因调控的，对抗性的评价也必须是多方面的。总之，从形态指标中可以看出，冷害指数是一种方便快捷的鉴定方法，可以用于耐冷力鉴定；而从生理指标上可以看出，幼苗叶片VC含量、丙二醛含量和相对电导率以及CAT活性能够表明鉴定方法可靠可行，且方便、快速，均可作为番茄苗期耐冷力鉴定的方法。

[1]刘忠,邓俭英,唐其展,等.植物抗冷性研究进展[J].广西农业科学,2006,37(6)∶667-670.

[2]王富.番茄（Lycopersicon esculentum）耐低温研究[D].哈尔滨∶东北农业大学,2000.

[3]王孝宣,李树德,东惠茹,等.低温胁迫下对番茄苗期和花期若干性状的影响[J].园艺学报,1996,23(4)∶349-354.

[4]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京∶中国农业出版社,2000.

[5]马德华,孙其信.温度逆境对不同品种黄瓜幼苗膜保护系统的影响[J].西北植物学报,2001,21(4)∶656-661.

[6]李美茹,刘鸿先,王以柔.植物耐冷性分子生物学研究进展[J].热带亚热带植物学报,2000,8(1)∶70-80.

[7]Corbinenu F,Gay-Mathieu C,Vinel D,et al.Decrease in sunfloiwer(Helianthus annuus)seed viability caused by high temperatures as related to energy metabolism,membrane damage and lipid composition[J].Physical Plant,2002,116∶489-496.

[8]Lyons J M.Chilling injury in plants[J].Ann Rev Plant Physiol,1973,24∶445-466.

[9]王瑞.春玉米苗期抗冷性鉴定及其生理生化基础研究[D].哈尔滨∶东北农业大学,2007.

[10]崔岩,王丽萍,霍春玲,等.外源抗冷物质对低温胁迫下黄瓜幼苗抗冷性的影响[J].中国蔬菜,2008(8)∶15-18.