短期温度胁迫对西葫芦叶片抗坏血酸代谢系统的影响

吴雪霞，张圣美，杨左芬，朱宗文，张爱冬，尚 静，田守波，查丁石

(上海市农业科学院园艺研究所,上海市设施园艺技术重点实验室，上海201403)

西葫芦(CucurbitapepoL.)是葫芦科南瓜属的一个种，为一年生蔓性草本蔬菜作物，又叫番瓜、美洲南瓜等，具有较高的营养价值和保健功能，具有生长期短、耐贮运、产量高、适宜间作套种等优点[1-2]。西葫芦作为我国普遍栽培的一种瓜类蔬菜，种植面积在逐年增加，保护地栽培面积仅次于黄瓜[3]。冬季温室低于 11 ℃ 时其生长发育常受到阻碍，从而降低产量[4]。与其他瓜类作物相比，西葫芦不耐高温，当环境温度高于 32 ℃ 花器发育不良，40 ℃ 以上即停止生长[5]。因此，温度逆境成为影响西葫芦产量和品质的主要因素之一。

目前对西葫芦的研究主要集中在低温弱光对幼苗生长、抗氧化酶活性、光合特性等方面[4,10]，对高温的研究主要是关于光合及酶活性方面[5,11]。关于温度胁迫对西葫芦叶片AsA代谢影响的系统研究尚无报道。本试验研究高温和低温胁迫下西葫芦叶片AsA、GSH含量及其代谢关键酶活性和相关物质含量的变化规律，探讨以AsA为核心的抗氧化系统抵御温度胁迫的生理机制，以期为提高西葫芦抵御温度胁迫的能力提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西葫芦品种为‘德绿808’，购自北京杰德诺农业科技发展有限公司。

1.2 试验处理

试验在上海市农业科学院庄行试验站温室内进行。种子经55 °C温水浸种催芽12 h后播于32孔的穴盘中，以蛭石作基质，每孔播1粒种子。

当幼苗具有3—4片真叶时，选取生长一致的幼苗分别置于温度为(27±1)°C(昼)(22±1)°C(夜)(常温)的3个光照培养箱内，光照强度为400 μmol(m2·s)左右，相对湿度 65% ±10%。2 d 后对西葫芦幼苗进行3个不同温度的处理：(1)对照，常温处理，以CK表示；(2)低温处理，(12±1)°C(昼)(12±1)℃(夜)，以T1表示；(3)高温处理，(38±1)°C(昼)(38±1)°C(夜)，以 T2表示。于温度处理0 h、24 h、48 h和恢复12 h选取幼苗生长点下第2片完全展开叶测定各项生理指标，每处理10株，3次重复。样品经液氮冷冻后，于-80 °C超低温冰箱保存。

1.3 测定指标与方法

1.4 统计分析

数据采用Origin 7.5软件绘图，用SPSS 19.0统计软件对平均数用Duncan’s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 短期温度胁迫对西葫芦叶片MDA含量产生速率和H2O2含量的影响

2.2 温度胁迫对西葫芦叶片AsA、DHA含量及AsADHA比值的影响

由图2(A，B和C)可知，从处理0 h至常温恢复12 h，对照(CK)的AsA、DHA和AsA+DHA含量均处于较低水平且相对稳定。从处理0 h至48 h，T1和T2处理的AsA、DHA和AsA+DHA含量均显著高于对照，其中T1处理的AsA、DHA和AsA+DHA含量在处理48 h时达到最大值，分别比对照增加了36.14%、 140.76%和71.47%；T2处理的在24 h时达到最大值，分别比对照增加了97.41%、 197.86%和 133.16%。常温恢复12 h后，T1和T2处理的AsA、DHA和AsA+DHA含量继续降低且均显著高于对照。整个处理过程中，T2处理的 AsA、DHA和AsA+DHA含量均显著高于T1处理的。

由图2D可以看出，从处理0 h至常温恢复12 h，对照(CK)的 AsADHA比值均相对处于较高水平。T1和T2处理的叶片 AsA氧化还原态(AsADHA)在24 h、48 h均显著低于CK，48 h达到最低，分别降低了43.48%、42.49%。常温恢复12 h后T1和T2处理的AsADHA比值稍微增加但仍显著低于CK。T1处理的AsADHA在整个处理过程中均低于T2处理的，但差异不显著。

2.3 温度胁迫对西葫芦叶片GSH、GSSG、GSH+GSSG含量及GSHGSSG比值的影响

由图(3A，B和C)可知，对照(CK)的西葫芦叶片GSH、GSSG和GSH+GSSG含量从处理0 h至常温恢复12 h期间变化幅度不大。T1和T2处理的GSH、GSSG和GSH+GSSG含量先升高后降低，在24 h达到锋值，分别比CK显著提高了26.97%、63.51%和33.99%，67.90%、 134.63%和80.73%。常温恢复12 h后，T1和T2处理的以上三者指标含量比胁迫期间下降，但仍显著高于对照。整个处理过程中，T12处理GSH、GSSG和GSH+GSSG含量均显著高于T1处理的。

2.4 温度胁迫对西葫芦叶片APX、MDHAR、DHAR和GR活性的影响

由图4可知，从处理0 h至常温恢复12 h，对照(CK)处理西葫芦叶片APX、MDHAR、DHAR和GR 4 种酶活性均处于较低水平。T1和T2处理下，4 种酶活性均随胁迫时间的延长呈先增加后降低的趋势，APX活性在48 h达到最高值，分别比CK提高了 45.25%和 178.51%；MDHAR、DHAR和GR活性均在24 h达到最大，分别提高了 166.40%和 282.03%，418.69%和 505.65%，78.39%和 148.55%。常温恢复12 h后，T1和T2处理的APX、MDHAR、DHAR和GR活性比胁迫时下降但仍高于CK。T2处理的以上4种酶活性均显著高于T1处理的。

3 讨论与结论

在逆境条件下，由于APX参与AsA清除H2O2，其活性也标志着H2O2清除能力。AsA在清除H2O2时被氧化，作为AsA再生的MDHAR和DHAR活性也相应提高[23-24]。Li等[22]研究结果表明，根际低温处理提高了山荆子根系APX和MDHAR活性，降低了DHAR和GR活性。MDHAR和DHAR是AsA再生途径中的关键酶。MDHAR、DHAR先上升后降低，在24 h达到峰值，均显著高于对照。

以上试验结果表明，当西葫芦在面对短期温度胁迫时，其叶片中以 AsA为核心的抗氧化系统会发挥抵御逆境胁迫的作用，但是随着高温胁迫时间的延长，仍会对其造成不逆的伤害。