德州西瓜地方品種三白和喇嘛幼苗耐低溫能力研究

陶士會 徐光東 張春沂 譚月強

（山東省德州市農業科學研究院 253015）

喇嘛和三白是兩種獨具特色的西瓜種質資源。喇嘛瓜型橢圓，瓤色橘黃，三白瓜皮、瓜瓤、瓜籽均為白色。在低溫脅迫下，植物體內的多種酶活性產生明顯變化，酶活性的提高或降低與植物抗寒性的強弱有一定的相關性。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）是膜保護系統的重要酶，能有效清除冷脅迫下產生的活性氧自由基和過氧化產物，對抵抗低溫傷害具有重要作用。

低溫脅迫下，電解質滲漏率的高低亦能反映植物器官和組織遭受冷害的程度，當電解質滲漏率達到50%以上時，就意味著植物細胞膜半透性的喪失和細胞的死亡。丙二醛（MDA）是膜質過氧化分解的產物，MDA的積累能對膜和細胞造成進一步傷害，通常用MDA作為膜質過氧化指標來表示細胞膜質過氧化程度和植物對逆境條件反應的強弱。滲透調節是植物適應或抵抗低溫脅迫的重要手段之一。低溫脅迫下，細胞內積累一些滲透調節物質，如脯氨酸、甜菜堿、可溶性糖、可溶性蛋白等，以調節細胞內的滲透勢，維持水分平衡，還可以保護細胞內許多重要代謝活動所需的酶類活性。

本研究對德州西瓜地方品種三白和喇嘛在低溫脅迫下的生理生化指標進行了測定與分析，探討不同西瓜品種的耐冷性，為冬春保護地西瓜栽培及德州地方西瓜品種選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試西瓜品種為京欣1號、三白和喇嘛，以京欣1號為對照（ck）。

1.2 試驗方法

試驗于2010年在山東省德州市黃河涯有機西瓜種植基地進行。西瓜催芽后播種于50孔穴盤，采用基質育苗，基質組成為草炭∶蛭石=2∶1。待西瓜苗3葉1心時，將形態、長勢基本一致的3種西瓜幼苗各45株移入光照培養箱內，在晝/夜溫度18℃/10℃、光照5000Lx和照光12h的環境下預處理2d，在相同光照條件下再分別置于12℃、8℃、4℃低溫環境中處理2d。每個溫度處理15株，3次重復，每個重復5株，測定各項指標。

1.3 測定項目與方法

分別測定不同低溫處理1d后的3種西瓜幼苗葉片中的保護酶（POD、SOD和CAT）活性以及丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖和可溶性蛋白含量。取樣時，對每個植株3片展開葉取樣，盡量避開葉脈，按同等重量混合均勻，測定各項指標。

電解質滲漏率采用沈文云等的方法測定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用NBT（氮藍四唑）光化還原抑制法測定，過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚法測定，過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測定，抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性按照Nakano等方法測定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸比色法測定，脯氨酸（Pro）含量采用酸性水合茚三酮顯示法測定，可溶性糖含量采用蒽酮法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G2250方法測定。

2 結果與分析

2.1 低溫對植株葉片保護性酶活性的影響

由圖1可知，三白和喇嘛西瓜幼苗在同一低溫脅迫下的SOD、POD、CAT、APX活性均大于自根苗，這就表明，在受到同樣的低溫脅迫時，三白和喇嘛葉片具有比其他砧木嫁接苗和自根苗更強的活性氧清除能力，保護細胞膜不受傷害，因而抗冷性強。

圖1 低溫脅迫下不同西瓜幼苗SOD、POD、CAT和APX活性變化

隨著低溫脅迫的加強，對照品種京欣1號西瓜幼苗葉片SOD、POD和APX活性呈現先升后降的趨勢，在8℃低溫處理下活性最高，這就說明京欣1號在輕度低溫脅迫下 （8℃），SOD、POD和APX對于幼苗的抗冷起了較強的保護作用，但在重度低溫脅迫（4℃）條件下，這種保護作用逐步減弱。在4～12℃低溫脅迫的范圍內，三白和喇嘛幼苗葉片中SOD、POD和APX活性隨低溫脅迫的增強而升高，但后期升高的幅度較小。

供試的3個西瓜品種葉片中CAT活性均隨低溫脅迫的增強而逐漸降低，但三白和喇嘛西瓜品種降低的幅度顯著小于京欣1號，當低溫脅迫從12℃降至4℃，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片的CAT活性分別下降了28.2%和26.7%，而京欣1號的降幅高達62.4%。

2.2 低溫對植株葉片電解質滲漏率和MDA的影響

電解質滲漏率是反映逆境對植物傷害程度的生理指標，電解質滲漏率越高，則植物受到的傷害就越重，反之亦然。圖2所示，隨著處理溫度的降低，低溫脅迫的加強，西瓜幼苗葉片電解質滲漏率均顯著升高。在同一低溫脅迫強度下，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片電解質滲漏率明顯低于京欣1號，且隨著低溫脅迫強度的加強，這種差別更加明顯。這說明低溫脅迫對三白和喇嘛西瓜幼苗傷害輕微，而對京欣1號幼苗傷害較重。從圖1還可以看出，喇嘛西瓜幼苗在低溫脅迫下葉片電解質滲漏率高于三白，說明三白西瓜幼苗在同一低溫脅迫下受到的傷害較喇嘛西瓜品種輕。

圖2 低溫脅迫下不同西瓜幼苗電解質滲漏率和MDA含量的變化

MDA是膜質過氧化分解的產物，植物的冷害與體內MDA的積累有關。圖2表明，MDA含量的變化與電解質滲漏率的變化一致。在3種低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗MDA含量始終低于京欣1號；隨著低溫脅迫強度的加強，京欣1號葉片MDA含量不斷增加，而三白和喇嘛幼苗葉片MDA含量增加有放緩的趨勢。在重度低溫脅迫（4℃）條件下，所有處理葉片中MDA含量由低到高依次是：三白＜喇嘛＜ck，說明京欣1號的膜質過氧化程度大于三白和喇嘛。

2.3 低溫對植株葉片滲透調節物質含量的影響

由圖3可以看出，同一低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片中Pro、可溶性糖和可溶性蛋白的含量顯著高于京欣1號，三白和喇嘛西瓜幼苗在低溫脅迫下，細胞內能積累較多的滲透調節物質，調節細胞內的滲透勢，維持水分平衡，以緩解低溫對植株造成的傷害，從而表現出較強的抗冷性。

圖3 低溫脅迫下滲透調節物質含量變化

3 結論與討論

本試驗中，同一低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜品種的SOD、POD、CAT和APX酶活性始終高于對照品種京欣1號，表明三白和喇嘛西瓜品種幼苗在低溫脅迫下具有更強的細胞膜保護能力，能有效清除低溫脅迫下植株體內產生的活性氧。

MDA是細胞膜質中不飽和脂肪酸發生過氧化作用的最終產物之一，其含量的多少在一定程度上代表了細胞膜的損傷程度和植物對逆境反映的強弱。本試驗中，京欣1號西瓜幼苗葉片中的MDA含量始終高于三白和喇嘛，表明京欣1號的膜質過氧化程度大于三白和喇嘛。這與保護酶的的活性變化有關，由于保護酶活性處于較高水平，對細胞膜保護作用較強，阻礙了活性氧的積累，減少了活性氧對細胞膜的膜質過氧化作用，使得三白和喇嘛西瓜幼苗葉片MDA含量比自根苗低，這與前人研究結果相一致。

低溫脅迫下，細胞內積累一些滲透調節物質，如脯氨酸、甜菜堿、可溶性糖、可溶性蛋白等，可以調節細胞內的滲透勢，維持水分平衡，還可以保護細胞內許多重要代謝活動所需的酶類活性。本試驗中，同一低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗葉片中的Pro、可溶性糖和可溶性蛋白含量始終明顯高于京欣1號，說明低溫脅迫下，三白和喇嘛西瓜幼苗具有更強的滲透調節能力。通過對低溫脅迫下不同西瓜品種幼苗生理生化指標的分析，表明三白和喇嘛西瓜幼苗具有更強的抗冷性。