不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗生长、抗氧化系统及光合作用的影响

李雅洁， 张其安， 陆晓民

(1.安徽科技学院，安徽 凤阳 233100； 2.怀远县农业委员会，安徽 怀远 233400； 3.安徽省农业科学院园艺研究所，安徽 合肥 230031)

中国蔬菜产区所存在的气候障碍时常造成冬春蔬菜供应短缺，为克服不利气候条件保证蔬菜周年生产与稳定供应，园艺作物生产常利用设施栽培来进行[1]。近几十年来，中国设施园艺发展迅猛，现已成为世界设施园艺生产第一大国[2]。统计资料表明，2015年中国设施园艺年产值已突破万亿大关，多数省份的农民纯收入的50%以上都得益于设施种植业，其创造的经济价值比露地种植提高3～5倍[3]，如今设施栽培已成为中国许多区域的农业支柱产业，其在提高农民收入，发展农村经济，保障市民的冬季蔬菜安全供应及农业的可持续发展方面发挥着重要作用[4]。

综上所述，影响冬春季节设施黄瓜生长的主要逆境因子包括低温、弱光、土壤次生盐渍化，且往往同时形成复合逆境。克服低温弱光次生盐渍化复合逆境的常见方法有改善棚体结构、良种选育、喷施植物生长调节剂等，其中以喷施外源物质为最常见、应用最广、性价比最高。近些年来，国内研究单一外源物质抗逆性的较多，多种外源物质在同一条件下综合比较的少有报道。由此，根据前人经验[15-17]和预试验结果，从近年来热门的多种外源物质中筛选出精胺、油菜素内酯、三十烷醇、褪黑素、腐胺等5种能够诱导植物产生抗逆性的外源物质，综合比较其对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗生长、抗氧化系统及光合作用的影响，以期得出最佳喷施效果，为生产上缓解低温弱光次生盐渍化复合逆境对黄瓜生长的影响提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种：黄瓜品种津优35号，由天津科润农业科技股份有限公司黄瓜研究所提供。

供试试剂：精胺，由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供。24-表油菜素内酯，由美国SIGMA-ALDRICH公司提供。三十烷醇，由上海源叶生物科技有限公司提供。褪黑素，由上海生工生物工程股份有限公司提供。腐胺，由上海源叶生物科技有限公司提供。

1.2 试验方法

以津优35号黄瓜品种为材料，采用营养钵育苗，以蛭石为基质无土栽培，通过模拟低温弱光次生盐渍化复合环境胁迫，研究外源物质对低温弱光次生盐渍化等复合逆境胁迫下黄瓜幼苗生长的影响。

本试验采用单因素随机区组设计，于3月18日选取无损籽粒，使用光照培养箱进行浸种催芽处理，3月19日每钵1粒播种于13 cm×15 cm的装有全新蛭石的营养钵内，放置于安徽科技学院日光温室内，昼/夜温控制在26 ℃/18 ℃，采用1/2剂量的Hoagland营养液进行培养，待幼苗两叶一心时，挑选出大小一致的健康黄瓜幼苗继续科学管理培养，待幼苗三叶一心时，再次挑选出体态匀称、长势一致的黄瓜幼苗，平均分设7个处理，即CK：适宜环境；N：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫；A：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫+1 mmol/L精胺；B：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+0.01 mg/L 24-表油菜素内酯，C：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+1 mg/L三十烷醇； D：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+150 μmol/L褪黑素；E: 低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+8 mmol/L腐胺。处理时，正常适宜环境条件控制昼/夜温在26 ℃/18 ℃、光量子通量密度(PFD) 500 μmol/( m2· s) ，采用1/2剂量的Hoagland营养液进行定量培养。低温弱光次生盐渍化复合逆境由智能人工气候室控制，昼/夜温在16 ℃/10 ℃、PFD(140±10) μmol/( m2· s)，采用增添50 mmol/L的硝酸钙的1/2个剂量的Hoagland营养液进行培养。对A～E处理采用定量喷施相应的外源物质，以液滴不滴下为度，CK、N处理喷施相应量的清水，处理当天喷施1次，每隔3 d喷施1次，共喷施3次，各处理营养液每2 d用烧杯进行等量浇灌1次，处理9 d后测定所需指标。每个处理20株苗，设3次重复。

1.3 项目测定

生长指标测定参考陆晓民等[10]的方法，膜透性测定采用电导仪法[18]，MDA含量测定参考陆晓民等[19]的方法。超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性测定参考李合生[18]的方法，CAT酶活力参考Plumb-Dhindsa的方法[20]。光合参数使用PP-SYTEMS公司的CIRAS-3F便携式光合仪，测定黄瓜幼苗第3片功能叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0软件对数据进行分析，多重比较运用 Duncan’s新复极差法，数据统计和制图采用Microsoft Excel 2003。

2 结果与分析

2.1 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗生长的影响

由表1可知，在低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗总鲜质量、总干质量、地上干质量、地下干质量、株高和茎粗与正常生长的黄瓜幼苗相比差异显著(P<0.05)，而在分别喷施5种外源物质后，与低温弱光次生盐渍化复合逆境处理相比，幼苗生长量均有所提高，其效果以三十烷醇和腐胺处理较好，幼苗总鲜质量和总干质量比低温弱光次生盐渍化复合逆境处理显著提高，其次是油菜素内酯和褪黑素处理、最后是精胺处理。

表1不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗生长的影响

Table1Effectsofdifferentplantregulatorsongrowthofcucumberseedlingsundertheadversetemperature,lightandsaltenvironment

处理株高(cm)总鲜质量(g，1株)茎粗(mm)地上部干质量(g，1株)地下部干质量(g，1株)总干质量(g，1株)CK21．27±1．63a22．34±1．31a6．44±0．32a2．26±0．15a0．39±0．02a2．65±0．16aN12．47±0．42b10．91±0．79e4．32±0．34c1．13±0．02c0．17±0．02d1．30±0．02dA12．97±0．75b12．08±0．58de5．58±0．08b1．22±0．10bc0．21±0．00c1．42±0．10cdB13．70±0．60b13．12±0．59cd5．33±0．11b1．30±0．07bc0．22±0．03bc1．53±0．07bcC13．90±0．46b14．76±0．93b5．39±0．41b1．39±0．05b0．25±0．03b1．65±0．03bD13．53±0．85b12．80±0．54cd5．21±0．38b1．29±0．06bc0．21±0．01c1．50±0．08bcE13．90±1．21b14．22±0．50bc5．14±0．10b1．39±0．14b0．24±0．01b1．64±0．15b

CK：适宜环境；N：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫；A：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫+1 mmol/L精胺；B：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+0.01 mg/L 24-表油菜素内酯，C：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+1 mg/L三十烷醇； D：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+150 μmol/L褪黑素；E: 低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+8 mmol/L腐胺。同一列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)。

2.2 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗抗氧化系统的影响

2.2.1 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗抗氧化酶活性的影响 由图1可以看出，在低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗的SOD、CAT活性比对照适宜环境下分别显著降低了30.89%、52.08%， 而其POD活性却比对照显著提高了63.10%。喷施5种外源物质的各处理黄瓜幼苗抗氧化酶活性与低温弱光次生盐渍化复合逆境处理相比均有所提高，其中褪黑素、腐胺、油菜素内酯、三十烷醇处理的SOD活性增加显著，腐胺和褪黑素处理的POD活性增加显著，腐胺、油菜素内酯、褪黑素、精胺处理的CAT活性增加显著。

CK：适宜环境；N：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫；A：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫+1 mmol/L精胺；B：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+0.01 mg/L 24-表油菜素内酯；C：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+1 mg/L三十烷醇； D：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+150 μmol/L褪黑素；E: 低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+8 mmol/L腐胺。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，相同小写字母表示处理间差异不显著(P>0.05)。图1 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗 SOD、POD 和CAT活性的影响Fig.1 Effects of different plant regulators on SOD，POD and CAT activities in leaves of cucumber seedlings under the adverse temperature, light and salt complex environment

2.2.2 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗MDA含量和膜透性的影响 由图2可以看出，低温弱光次生盐渍化复合逆境下，黄瓜幼苗相对电导率和MDA累积分别比对照显著上升了138.08%和77.51%，与低温弱光次生盐渍化复合逆境处理相比，腐胺、褪黑素、油菜素内酯、三十烷醇、精胺处理的相对电导率分别显著下降了32.88%、31.82%、25.78%、22.68%、17.86%，MDA含量分别显著下降了40.0%、36.33%、34.50%、32.57%、30.96%，有效降低了幼苗的膜脂过氧化程度，增强了其抗性。

CK：适宜环境；N：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫；A：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫+1 mmol/L精胺；B：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+0.01 mg/L 24-表油菜素内酯；C：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+1 mg/L三十烷醇； D：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+150 μmol/L褪黑素；E: 低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+8 mmol/L腐胺。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，相同小写字母表示处理间差异不显著(P>0.05)。图2 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗MDA和膜透性的影响Fig.2 Effects of different plant regulators on MDA and cell membrance permeability of cucumber seedling under the adverse temperature, light and salt complex environment

2.3 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗光合作用的影响

由图3可知，低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗的Pn为10.07 μmol/( m2· s)，与正常生长的黄瓜幼苗相比下降了51.76%，差异显著，其Ci、Gs、Tr也分别下降了24.8%、57.23%、48.60%，均达显著差异。而喷施不同的外源物质后，黄瓜幼苗的Pn、Ci、Gs、Tr均有所提高，其中三十烷醇、腐胺处理的Pn分别达到14.67 μmol/( m2· s)、13.97 μmol/( m2· s)，比低温弱光次生盐渍化逆境处理分别提高了45.70%、38.74%，差异显著。油菜素内酯、褪黑素处理的Pn分别达到12.63 μmol/( m2· s)、12.53 μmol/( m2· s)，比低温弱光次生盐渍化逆境处理分别提高了25.50%、24.50%，差异显著。精胺处理Pn值为11.80 μmol/( m2· s)，与低温弱光次生盐渍化逆境处理差异不显著。

CK：适宜环境；N：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫；A：低温弱光次生盐渍化复合逆境胁迫+1 mmol/L精胺；B：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+0.01 mg/L 24-表油菜素内酯；C：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+1 mg/L三十烷醇； D：低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+150 μmol/L褪黑素；E: 低温弱光次生盐渍化逆境胁迫+8 mmol/L腐胺。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，相同小写字母表示处理间差异不显著(P>0.05)。图3 不同外源物质对低温弱光次生盐渍化复合逆境黄瓜幼苗光合交换参数的影响Fig.3 Effects of different plant regulators on photosynthetic gas exchange parameters of cucumber seedlings under the adverse temperature, light and salt complex environment

3 讨 论

植物生长受外界环境的影响很大，环境适宜时生长繁盛，不良的生长环境会导致植物生长异常，造成不同程度的伤害，营养生长累积量是衡量其生长情况和抗逆能力的重要指标[21]。李悦等[22]发现盐胁迫后的黄瓜幼苗干质量、叶面积、展开叶片数，株高、茎粗均显著降低。胡文海等[23]的研究结果表明，低温弱光会造成黄瓜幼苗的生长抑制。高青海等[24]研究发现，低温弱光下黄瓜幼苗生长受抑，而喷施外源物质后，株高、茎粗、植株鲜质量和干质量显著提高。本研究结果也表明，在低温弱光次生盐渍化复合逆境处理后，黄瓜幼苗生物量下降明显，其地上干质量、地下干质量、株高、茎粗下降，可见黄瓜幼苗受到低温弱光次生盐渍化复合逆境后生长受到显著抑制，而喷施5种外援物质后，其地上干质量、地下干质量、株高、茎粗均有所提高，说明这5种外源物质能促进黄瓜幼苗的生长，提高幼苗生长量，其效果以三十烷醇和腐胺处理较好，其次是油菜素内酯和褪黑素处理。

当植物遭受胁迫时，细胞内的自我调节动态平衡被打乱，会造成细胞内活性氧积累，膜透性增加、代谢紊乱，致使植物光合性能降低。MDA、细胞膜相对电导率、抗氧化酶活性及光合参数能够在一定程度上反映出植物在逆境下的受损伤程度[25-26]。近些年来的研究结果表明，科学使用植物生长调节剂能够有效缓解不良逆境对植物的伤害。据Borowski 等[27]及杨晓娟等[28]的研究结果表明，三十烷醇可有效提高植物的叶片光合效率，促进其生长，崔睿等[29]研究发现，对植株施用微量的三十烷醇就可产生明显效果，使植株生长加快，在大田作物、水果、蔬菜、食用菌和组培中应用广泛。研究结果表明，硝酸钙会抑制黄瓜幼苗生长，通过叶片喷施腐胺可提高黄瓜叶片抗氧化酶活性，降低活性氧含量，膜脂过氧化程度减轻，能维持较高的光合性能，缓解硝酸钙对黄瓜幼苗的伤害[30]。王素平等[31]研究发现，弱光条件下黄瓜叶片的SOD酶活性下降，活性氧清除能力下降，而外源腐胺可显著提高叶片SOD酶活性。束胜等[17]的研究结果表明，外源腐胺能够显著降低盐胁迫对黄瓜幼苗光合系统的伤害。高青海等[24]的研究结果表明，褪黑素能增强黄瓜幼苗对低温弱光的适应性，维持其正常生长。徐向东等[32]指出褪黑素能抑制高温胁迫条件下黄瓜幼苗体内活性氧的产生，降低膜质过氧化水平，减轻高温胁迫对幼苗造成的伤害。吴秀等[16]、陆晓民等[26]、徐晓昀等[33]研究发现，适宜浓度的油菜素内酯能够调节不良环境下黄瓜幼苗抗氧化性，减少其膜脂过氧化程度，维持其较高的光合性能，有效促进黄瓜幼苗的生长，缓解逆境环境的胁迫。本研究结果表明，与对照相比，低温弱光次生盐渍化复合逆境处理的黄瓜幼苗，其SOD、CAT活性有所降低，MDA的累积量增加，膜透性增大，Pn、Ci、Gs、Tr分别比对照降低，光合系统受抑制明显，分别喷施5种外源物质后，与低温弱光次生盐渍化复合逆境处理相比，其SOD、POD、CAT酶活性均有所提高，幼苗的抗氧化系统得以增强，黄瓜幼苗的MDA积累量减少，进而使膜脂过氧化程度减轻，黄瓜幼苗的Pn均高于低温弱光次生盐渍化复合逆境处理，提高了黄瓜幼苗对光能的吸收和利用，其光合性能显著增强，相比较而言，以三十烷醇、腐胺处理最优。

综上所述，低温弱光次生盐渍化复合逆境会导致黄瓜幼苗MDA毒害累积，膜脂过氧化加剧，光合效应减弱，幼苗生长受到显著抑制，叶面喷施油菜素内酯、三十烷醇、褪黑素、腐胺可有效提高低温弱光次生盐渍化复合逆境下黄瓜幼苗的抗氧化酶活性，减轻其膜脂过氧化程度，增强其光合性能，显著增加幼苗干质量、鲜质量，在本试验条件下以三十烷醇和腐胺处理的效果最佳，其次是油菜素内酯和褪黑素处理，最后是精胺处理，建议在生产上应用时依据使用成本及实际效果予以科学合理的选用。

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