外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）对弱光下黄瓜生长指标及抗氧化酶活性的影响

柳翠霞 罗庆熙* 李跃建 刘小俊 梁根云 杨 宏

（1西南大学园艺园林学院，重庆 400715；2四川省农业科学院园艺研究所蔬菜重点实验室，四川成都610066）

5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，ALA）是一种含氧和氮的碳氢化合物，作为植物叶绿素合成研究的一个部分，很早就受到重视（Castelfranco & Beale，1983）。ALA并不单纯是一种生物代谢中间产物，它能像植物生长调节物质那样参与叶绿素合成和调节植物生长（Chakraborty & Tripathy，1992），也可通过生物途径合成，还可人工化学合成（Bindu &Vivekanandan，1998）。

外源ALA在高浓度时可作为农田除锈剂（刘秀艳 等，2002），低浓度时则可调节植物的生长发育，促进作物增产，提高抗性（Castelfranco & Beale，1983）。外源ALA可提高弱光条件下甜瓜幼苗叶片光合速率（任良驹，2004a），促进普通白菜幼苗光合速率以及同化产物向根系分配（汪良驹，2004b），诱导萝卜（汪良驹和刘卫琴，2005）和草莓（刘卫琴，2006）的叶片光抑制保护机制，增强甜瓜的抗冷性（汪良驹，2004a）。但是，施用外源ALA后，黄瓜（Cucumis sativusL.）对弱光反应方面的研究鲜见报道，相应的生理生化特性有何变化尚未明确。为此，本试验研究了外源ALA的施用对遮光条件下黄瓜生长指标和抗氧化酶活性的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用对光照敏感性不同的3份黄瓜品种作为材料：不耐弱光品种h02（四川地方品种）、较耐弱光品种h082（华南型地方品种）、耐弱光品种川绿1号（一代杂种）（童小兰，2009）。ALA由日本COSMO公司提供。

1.2 试验方法

试验于2010年在四川省农业科学院园艺研究所双流试验基地进行。将ALA设定为5个不同浓度，即0.01、0.1、1、10、50 mg·L-1，以0 mg·L-1（清水）作对照。采用随机区组设计，在蔬菜大棚中将试验区划分为遮光区与不遮光区，每区设6个处理，3次重复，共18个小区，每小区处理植株60株，每品种20株。供试黄瓜材料在大棚内育苗并定植，缓苗至2片真叶完全展开后用遮阳网遮光，1 d后用ALA处理（19:00进行），隔24 h再喷1次，以叶背湿润为度。处理期间昼夜温度约为 20 ℃/13 ℃，平均光照强度为 80 μmol·m-2·s-1，晴天中午遮光区最高光照强度约为 200 μmol·m-2·s-1（持续时间约为 1 h），不遮光区约为 450 μ mol·m-2·s-1。遮光处理持续到开花初期，对照和处理的水肥管理及温湿度管理保持一致。

1.3 项目测定

1.3.1 生长指标的测定 每处理选取5株长势基本一致的植株进行挂牌标记，分别在ALA处理前以及第1次处理后15 d测定黄瓜幼苗株高、茎粗、叶面积、植株干鲜质量等指标，计算15 d内各指标的增加量。

1.3.2 抗氧化酶活性以及丙二醛含量的测定 分别在ALA处理前以及第1次处理后第2、6、10、14天对黄瓜叶片进行取样，每次取3株植株的第2片真叶进行测定，3次重复。丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法测定；超氧化物歧化酶（SOD）活性用氮蓝四唑法测定；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定（李合生，2000）。

1.4 数据分析

利用Excel软件对试验数据进行相关分析和作图，DPS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 外源ALA对黄瓜生长指标的影响

2.1.1 外源ALA对黄瓜幼苗干鲜质量的影响 从表1可知：未经ALA处理的不同黄瓜品种在不同的光照条件下，其干鲜质量的变化也不同。h02遮光条件下干质量增加量较不遮光时明显降低，而鲜质量增加量则明显增加；h082变化趋势与h02相反；川绿1号不遮光下干、鲜质量增加量均较遮光下高。

表1 外源ALA对黄瓜植株地上部干鲜质量的影响

遮光下叶面喷施ALA，h02在0.01 mg·L-1处理时干质量增加量极显著高于对照，h082在0.01、1 mg·L-1处理干质量增加量高于对照，川绿1号在1 mg·L-1处理时干质量增加量极显著高于对照，其他处理之间无显著差异。不遮光条件下使用 ALA，各处理的 h02干质量增加量与对照无显著差异，且以1 mg·L-1处理最低，这可能是土壤或移栽时苗弱所造成；h082、川绿1号各处理间均比对照有所增加，甚至达显著或极显著水平，且均在1 mg·L-1处理时较CK增幅最大。

遮光下叶面喷施ALA均提高了3个黄瓜品种的鲜质量，各个处理浓度的h02鲜质量增加量与对照无显著差异；h082、川绿1号均以1 mg·L-1处理时鲜质量增加量较CK增加的百分率最高，分别达119.1 %、100.0 %。不遮光下黄瓜品种h02、h082均以ALA浓度0.01 mg·L-1时，鲜质量增加量较CK增加最大，川绿1号则在1 mg·L-1时较CK增加最大，差异均达极显著水平。

2.1.2 外源ALA对黄瓜幼苗株高、茎粗的影响 由表2可知：遮光会促使黄瓜幼苗的株高增加，同时减少茎粗的增加，茎越细越不利于黄瓜幼苗的生长。施用外源ALA后，黄瓜幼苗的株高、茎粗增加量较 CK都有不同程度的增加，以 1 mg·L-1处理后效果最为明显，但高浓度的 ALA处理则有降低幼苗株高和茎粗的趋势。

2.1.3 外源ALA对黄瓜幼苗叶面积的影响 由表3可看出：遮光和不遮光条件下，施用一定浓度的ALA处理黄瓜幼苗，均有效增加其叶面积。遮光下，h02、川绿1号均在1 mg·L-1处理时较CK增加最为明显，h082在0.1、1 mg·L-1处理的叶面积增加较多。不遮光时3个黄瓜品种都在1 mg·L-1处理时叶面积增加量最大，h02、h082、川绿1号分别比对照增加35.3 %、41.4 %、73.3 %。随着ALA处理浓度的增加，遮光和不遮光下叶面积均有下降趋势。

表2 外源ALA对不同品种黄瓜幼苗株高和茎粗的影响

表3 外源ALA对不同品种黄瓜幼苗叶面积的影响

2.2 外源ALA对不同黄瓜品种的抗氧化酶活性的影响

2.2.1 外源ALA对不同黄瓜品种叶片MDA含量的影响 由图1和图2 可知，施用外源ALA可降低黄瓜幼苗叶片中的MDA含量。图1显示，在不遮光条件下，施用ALA后第2天，5种浓度处理的黄瓜叶片MDA含量都有所下降，其中浓度1 mg·L-1处理的效果比较突出，3个黄瓜品种h02、h082、川绿1号分别较CK下降了13 %、45 %、24 %。

由图2可知，遮光下h02与h082在处理后6 d MDA含量大多呈增加趋势，只是相较于CK增幅下降，1 mg·L-1处理第6天时比其他处理增加最多，分别为24 %和44 %；川绿1号在浓度0.1、1 mg·L-1处理时与CK相比降低明显，其他效果不明显。

图1与图2相比较，弱光下3个供试品种MDA含量变化不尽相同，h02和h082的MDA含量明显增加，川绿1号变化不大，说明川绿1号细胞膜脂过氧化程度低，细胞膜损伤小，弱光对其影响不大。

2.2.2 外源ALA对不同黄瓜品种叶片SOD活性的影响 图3表明：3个黄瓜品种在不遮光条件下，用1 mg·L-1的ALA处理后第2天，h082的SOD活性与CK相比增加约50 %，川绿1号增加25 %，h02变化不大。

图1 ALA对不遮光下黄瓜幼苗MDA含量的影响

图2 ALA对遮光下黄瓜幼苗MDA含量的影响

图3 ALA对不遮光条件下黄瓜幼苗SOD活性的影响

由图4可知：遮光条件下，施用外源ALA 2 d后，黄瓜幼苗的SOD活性均较CK有所增加，在5个浓度的处理中，整个处理期以施用外源ALA浓度1 mg·L-1时效果最为明显。

2.2.3 ALA对不同黄瓜品种叶片POD活性的影响 由图5 可看出：不遮光条件下，施用外源ALA时，以浓度1 mg·L-1效果较好，处理后第6天，h02和h082的POD活性较CK分别增加了39 %和27 %，其他浓度ALA施用后与CK相差不大。川绿1号施用ALA后POD活性变化不大。

图4 ALA对遮光条件下黄瓜幼苗SOD的影响

图5 ALA对不遮光条件下黄瓜幼苗POD的影响

由图6可知：0.1、1 mg·L-1ALA处理的h02 POD活性呈不断增加趋势，后期较缓；处理后第6天，1 mg·L-1ALA处理的POD活性较CK增加40 %；h082和川绿1号各处理总体呈现先增后减的趋势，且川绿1号的POD活性下降较多，说明川绿1号相对更耐弱光，可以更好地适应弱光环境。总体来看，施用1 mg·L-1ALA浓度时效果最为明显。

图6 ALA对遮光条件下黄瓜幼苗POD的影响

3 结论与讨论

多数研究认为，弱光使黄瓜的株高增加、茎粗变细、叶面积减少、地上部分和地下部分干物质量降低等（郭凤鸣，1990），但也有一些报道认为，弱光下黄瓜叶面积增加（王美平，2003）。本试验中，遮光下 3个黄瓜品种与不遮光对照的反应有着明显的不同。遮光下，各黄瓜幼苗株高、叶面积均有所增加，此为黄瓜自身对弱光适应性的表现。h02遮光下虽然株高、叶面积和鲜质量增加量较不遮光下高，但干质量增加量却明显低于不遮光。植物为了适应弱光的环境，株高增加，同时叶面积变大、叶片变薄以获得更多的光能，但光合产物的积累量较低，使得茎粗和干物质的积累较不遮光条件下低。

Hotta等（1998）系统报道了低浓度ALA对多种作物生长及产量的效应。本试验得出：不遮光下施用低浓度ALA处理黄瓜幼苗，可促进株高、叶面积等的增长，茎粗增加，当ALA达到一定浓度时促进作用最强，而后随着浓度的增加，促进作用减弱；遮光条件下ALA的施用具有与不遮光相同的效果和趋势，可明显地增加茎粗，缓解植株徒长的趋势。综合来说ALA浓度为1 mg·L-1时对黄瓜处理效果最好。

刘卫琴等（2006）观察到，ALA处理可提高草莓叶片SOD和POD活性，并降低膜脂过氧化物 MDA的含量。本试验结果支持前人研究结论。施用 ALA后，黄瓜叶片中的 SOD、POD活性有所增加，MDA含量则下降；遮光条件下MDA的积累会增加，ALA的施用缓解了这一情况。本试验结果表明，弱光条件下施用ALA可降低膜脂过氧化水平，减少MDA的生成，降低细胞膜透性，增加黄瓜对弱光的适应性。

综上所述：本试验中，施用一定浓度的外源ALA可提高植株的长势，增强POD、SOD的活性，减少MDA的含量，一定程度上缓解了黄瓜的弱光胁迫，提高植株的活力，以1 mg·L-1的ALA处理（ALA 0.45 g·hm-2）时，效果最佳。但ALA的这种缓解作用是有限的，并不能达到完全消除弱光危害的影响，因此有必要对ALA的作用机理进行进一步的研究。

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