高温胁迫时长对菜心幼苗生理指标的影响研究*

张 琨 王 琦 张玫云

（山西大同大学生命科学学院，山西 大同037009）

菜心（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar.utilisTsen et Lee）属十字花科芸薹属芸薹种，是白菜亚种中以花薹为产品的变种，俗称菜薹。菜心主薹高22～25 cm、黄绿色，侧茎较少，叶片呈宽卵圆形或椭圆形、绿色或黄绿色。菜心叶片柔嫩，味甘苦，富含蛋白质、脂肪、钙、铁、胡萝卜素、VC等营养成分，深受广大消费者喜爱。菜心起源于我国南部，现广泛分布于广东、上海、浙江、江苏和安徽等地，是我国南方的特色蔬菜。菜心一年四季均可种植，周年供应，既可内销又可出口创汇，在蔬菜市场占有重要地位[1]。

温度影响蔬菜的外观形态、光合作用、水分生理、内源激素和细胞的膜稳定性及保护酶系统等[2]。我国南方地区夏季炎热，持续高温常导致菜心植株纤细、产量低、品质差，苗期遭受高温胁迫更会给植株生长带来不可逆的影响，高温已成为夏秋茬菜心减产的重要因素。选育耐热性强的菜心品种，开展其耐热生理生化机理研究是保证菜心的产量和品质、提高种植效益的关键措施。目前针对番茄[3]、辣椒[4]、茄子[5]和猕猴桃[6]等作物的高温胁迫下生理特性及适应性机理研究较多，有关菜心在高温胁迫下生理指标变化的报道较少。为此，本研究以黄叶四九菜心为试验材料，以不同时长（1 h、3 h、5 h、7 h）高温胁迫（40℃）处理菜心幼苗，探测其叶片中脯氨酸（Proline，PRO）、丙二醛（Malondialdehyde，MDA）和可溶性糖含量，探明菜心在高温胁迫下生理抗性机制，为提高菜心的耐热性、培育耐高温菜心新品种提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试菜心品种为黄叶四九，产自广东。

1.2 试验方法

将均匀、饱满的菜心种子置于培养皿中催芽3 d，挑选长势良好的芽苗栽种于50孔穴盘中。育苗基质用珍珠岩、天然发酵木薯渣和蛭石等制成。育苗期间提供适宜的土壤、光照和水分条件。温度保持白天26℃左右、持续时间14 h，夜间13℃左右、持续时间10 h。90%幼苗长出3片真叶时，每个处理各挑选长势相同的20株幼苗放入人工气候培养箱中培养。人工气候箱温度设置为40℃，高温胁迫时长分别设置1 h、3 h、5 h、7 h，以在26℃条件下培养（高温胁迫0 h）的幼苗为对照，其他条件一致。

1.3 生理指标测定

每个处理选10株长势一致的菜心幼苗，取其第3片真叶，洗净后用滤纸吸干叶片表面水分，剪去叶脉，用电子天平称重后测定脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量，重复3次。脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取、茚三酮显色法测定[7]，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法测定[7]，可溶性糖含量采用张志良的蒽酮比色法测定[8]。试验数据用Mirosoft Excel 2010和SPSS23.0处理。

2 结果与分析

2.1 高温胁迫时长对菜心幼苗脯氨酸含量的影响

高温胁迫时长对菜心幼苗脯氨酸含量的影响见表1。

表1 各处理菜心叶片脯氨酸的含量

由表1可知，菜心叶片脯氨酸的含量随高温胁迫时间的延长显著升高。其中40℃高温胁迫1 h处理的叶片脯氨酸含量为15.30μg/g，较26℃高温胁迫0 h（ck）（6.25μg/g）增加145%，差异极显著；40℃高温胁迫3 h处理的叶片脯氨酸含量较40℃高温胁迫1 h处理略有增加，但差异不显著；40℃高温胁迫5 h处理的叶片脯氨酸含量为25.36μg/g，显著高于40℃高温胁迫3 h处理；40℃高温胁迫7 h处理的叶片脯氨酸含量极显著高于其他处理，较26℃高温胁迫0 h（ck）增加510%。由此说明，随着高温胁迫时间的延长，菜心叶片脯氨酸含量积累增加，用以降低叶片渗透势，增强植株的抗逆能力。

2.2 高温胁迫时长对菜心幼苗可溶性糖含量的影响

高温胁迫时长对菜心幼苗可溶性糖含量的影响见表2。

表2 各处理菜心叶片可溶性糖的含量

由表2可知，菜心叶片可溶性糖含量随高温胁迫时间的延长而逐渐升高。其中40℃高温胁迫1 h处理的叶片可溶性糖含量为9.97 mg/g，较26℃高温胁迫0 h（ck）（9.04 mg/g）增加10%，差异不显著；40℃高温胁迫3 h处理的叶片可溶性糖含量为11.29 mg/g，较40℃高温胁迫1 h处理增加13%，差异显著；40℃高温胁迫5 h处理的叶片可溶性糖含量为12.47 mg/g，较40℃高温胁迫3 h处理差异不显著；40℃高温胁迫7 h处理的叶片可溶性糖含量最高，达15.11 mg/g，极显著高于其他处理。说明可溶性糖作为叶片中主要的渗透调节物质，在菜心抵御高温胁迫中发挥了重要作用。

2.3 高温胁迫时长对菜心幼苗丙二醛含量的影响

高温胁迫时长对菜心幼苗丙二醛含量的影响见表3。

由表3可知，在一定时长范围内（0～5 h），随着高温胁迫时间的延长，菜心叶片丙二醛含量呈上升趋势。其中40℃高温胁迫5 h处理的叶片丙二醛含量达到最高，说明此时菜心叶片中细胞膜脂过氧化作用最强，植物受伤害程度最大；40℃高温胁迫7 h处理的叶片丙二醛含量极显著低于40℃高温胁迫5 h处理，说明此时细胞膜脂过氧化作用减弱，菜心对高温逆境表现出一定的适应性。

表3 各处理菜心叶片丙二醛的含量

3 结论与讨论

高温胁迫对植物的影响表现在诸多方面，整个变化过程和机理十分复杂，胁迫前后存在明显差异[9]。从外观来看，对照的菜心叶片呈鲜绿色，菜心主茎直挺，幼苗充满生机活力。经过高温胁迫后的幼苗则发生不同程度的萎蔫，出现叶片变黄、茎变软萎缩、叶片脱水卷曲等热害症状。随着胁迫时间的延长，高温给植株带来的损伤表现得愈发明显，高温胁迫明显抑制了菜心的生长发育。

高温胁迫下，植物通过体内积累脯氨酸、可溶性糖等抗逆物质来抵御胁迫危害。因此，监测胁迫下抗逆生理指标含量的变化，可为研究植物抗逆生理机制提供重要的理论依据。大豆幼苗在高温胁迫下，细胞内的淀粉可转变为可溶性糖类，同时细胞中游离氨基酸含量明显提高，通过渗透调节物质的释放减轻了不利环境对植株的伤害，实现了自我调节[10]。冬小麦[11]和水稻[12]遭遇高温胁迫后，体内脯氨酸含量迅速升高，提高了细胞膜保护酶活性，维持细胞膨压和膜的稳定性，增强了植株对高温胁迫的耐受性。高温逆境对植物细胞的伤害多为膜系统损伤，直观表现为电解质泄漏。丙二醛是膜脂过氧化作用的产物，丙二醛积累量越大，细胞受损程度越大，依据丙二醛的积累情况可对植物的耐热性做判断。王倩等[13]发现，白菜受到高温胁迫后，叶片中丙二醛含量随高温胁迫程度的加深增加明显，且不同白菜品种的耐热性存在明显差异。本试验通过高温处理菜心幼苗，检测到植株体内脯氨酸和可溶性糖含量随逆境时间的延长显著增加，在高温胁迫7 h时均达到最大值，说明菜心在持续高温条件下通过积累抗逆物质维持各器官较强的渗透能力，以消除高温环境带来的不利影响。与对照相比，高温胁迫7 h时菜心脯氨酸含量的增幅明显大于可溶性糖含量，说明菜心内的脯氨酸在参与渗透调节过程中发挥了更为关键的作用，对高温胁迫反应也比可溶性糖更敏感。菜心叶片丙二醛含量呈现先升后降的变化趋势，表明菜心通过渗透调节物质的不断积累，渗透调节能力持续提高，高温胁迫5 h后其丙二醛含量下降，说明菜心细胞膜脂过氧化作用逐渐减弱，膜保护体系对高温逆境具备了一定的适应性。