外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗生理及產(chǎn)量的影響

項(xiàng)洪濤，李 琬，鄭殿峰，王詩(shī)雅，何 寧，王曼力，王彤彤，楊純杰，李 博

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；2. 廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 湛江 524088；3.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319)

小豆(Vignaangularis)，又名紅豆、赤小豆、紅小豆等，是豆科豇豆屬一年生草本植物，屬藥食兼用作物。小豆對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)，在瘠薄地、鹽堿地、干旱地均可生長(zhǎng)，是喜溫喜光不耐冷、短日照作物，在東亞地區(qū)有較長(zhǎng)的栽培歷史[1]。溫度是作物生長(zhǎng)的重要環(huán)境條件，每種植物都有其獨(dú)特的最佳生育溫度，小豆對(duì)溫度條件較為敏感，最適生育溫度是20℃～24℃，低于該溫度即發(fā)生低溫脅迫甚至產(chǎn)生冷害[2]。低溫在植物生長(zhǎng)的不同時(shí)期均可能發(fā)生，并對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重威脅[3]。小豆因其遺傳特性，子葉不出土，所以在種子萌發(fā)和幼苗建植期活力較弱，對(duì)低溫的抵御和適應(yīng)能力差，更容易受到低溫傷害。低溫影響植物生長(zhǎng)和代謝，使植株體內(nèi)活性氧(reactive oxygen species，ROS)自由基大量積累，植物通過(guò)體內(nèi)的防御機(jī)制能夠清除一部分ROS，但未被及時(shí)清除的ROS積累在植物體內(nèi)，加劇植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化傷害，并對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)產(chǎn)生損害[4]，破壞作物正常的理化代謝功能和途徑，最終造成作物減產(chǎn)。

植物內(nèi)源激素調(diào)控植物的生長(zhǎng)及對(duì)逆境的應(yīng)答[5]。ABA是20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)和鑒定出的一種植物內(nèi)源激素，在植物對(duì)脅迫耐受性和抗性中發(fā)揮著重要作用。外源激素通過(guò)改變內(nèi)源激素水平調(diào)節(jié)植物生理代謝，低溫脅迫下外源ABA能夠促進(jìn)植物體內(nèi)ABA的合成和運(yùn)輸[6]，進(jìn)而調(diào)控植物的抗逆性。項(xiàng)洪濤等[7]研究得出，外源ABA能夠提高低溫脅迫下植物體內(nèi)SOD、POD以及CAT的活性，并可同時(shí)提高脯氨酸、可溶性糖等可溶類物質(zhì)的含量，抵御低溫傷害。李平等[8]研究得出低溫條件下外源ABA能夠降低黃瓜葉片內(nèi)MDA的積累，緩解脅迫。方彥等[9]研究得出，外源ABA能提高油菜種子的抗氧化酶活性，同時(shí)減緩膜質(zhì)過(guò)氧化物MDA的積累，具有提高作物抗寒性的誘導(dǎo)效應(yīng)。Xiang等[10]研究表明，低溫條件下外源ABA能提高水稻葉片內(nèi)脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量，有效提高SOD、POD和CAT活性，增強(qiáng)水稻的抗冷性。蒲高斌等[11]研究得出低溫脅迫下外源ABA能有效提高西瓜幼苗葉片中SOD和CAT活性、降低MDA的積累，維持膜的完整性，同時(shí)促進(jìn)滲透保護(hù)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖的增加，增強(qiáng)植株的抗寒性，同時(shí)也表明這是外源ABA有效提高西瓜幼苗抗冷性、減輕低溫對(duì)西瓜苗傷害的主要生理基礎(chǔ)。但鮮有關(guān)于外源ABA提高小豆幼苗抗性的報(bào)道。葉片是小豆重要的光合器官，起到合成并供給同化產(chǎn)物的重要作用，當(dāng)小豆受到低溫脅迫時(shí)，葉片的光合能力首先會(huì)遭受影響，對(duì)養(yǎng)分供給、生理代謝都會(huì)產(chǎn)生阻礙并影響幼苗建植，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降。本試驗(yàn)于幼苗期對(duì)小豆進(jìn)行低溫處理，開(kāi)展低溫脅迫下ABA對(duì)小豆葉片抗逆生理及產(chǎn)量的影響研究，旨在分析外源ABA抵御小豆苗期低溫的作用，豐富東北地區(qū)小豆抗冷技術(shù)工程體系，為小豆耐冷栽培、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小豆試驗(yàn)品種選用龍小豆4號(hào)和天津紅。龍小豆4號(hào)為耐冷品種，天津紅為冷敏品種。供試材料由國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系蕓豆育種崗位專家魏淑紅研究員饋贈(zèng)。

供試植物外源激素為ABA，由國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系栽培生理崗位實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年4月30日和5月25日在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所盆栽場(chǎng)及人工氣候室內(nèi)進(jìn)行接種，開(kāi)展2次重復(fù)性試驗(yàn)，由于2次試驗(yàn)規(guī)律一致，本研究選用4月30日播種試驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)。采用盆栽方式，試驗(yàn)用盆高30 cm、直徑25 cm，每盆裝自然風(fēng)干壤土7.0 kg，播種后覆土200 g，每盆保苗15株(5穴×3株)。試驗(yàn)用土取自哈爾濱市道外區(qū)民主鄉(xiāng)，土壤類型為草甸黑土。供試土壤的理化性質(zhì)：土壤容重約為1.72 g·cm-3，最大田間持水量約為25.65%，有機(jī)質(zhì)含量26.3 g·kg-1、全氮1.46 mg·g-1、全磷0.66 mg·g-1、緩效鉀325.7 mg·kg-1、堿解氮0.165 g·kg-1、速效磷41.25 mg·kg-1、速效鉀156.7 mg·kg-1、土壤pH 6.69。4月18日播種(陽(yáng)光型人工氣候室內(nèi)播種，哈爾濱地區(qū)4月中旬室外溫度相對(duì)偏低，不利出苗)，每品種分別播種75桶，選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的樣本進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，具體設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。待植株生長(zhǎng)至幼苗期時(shí)(4月30日，此時(shí)真葉完全展開(kāi)，第一片復(fù)葉露頭)進(jìn)行低溫處理，處理溫度為恒定4℃。進(jìn)行低溫處理當(dāng)天上午10∶00，采取葉面噴施方式施用外源ABA，使用濃度為20 mg·L-1(該濃度系課題組前期濃度比較試驗(yàn)所得)，折合用液量為22.5 mL·m-2。噴施完畢后，于當(dāng)晚20∶30進(jìn)入事先預(yù)冷的人工氣候室冷房?jī)?nèi)進(jìn)行低溫處理，持續(xù)時(shí)間為12 h，CK處理溫度為人工氣候室內(nèi)自然溫度(當(dāng)日夜間溫度為17℃)，次日上午8∶30停止低溫處理。并進(jìn)行第一次取樣，之后每天上午8∶30取樣，共取樣5次，記為取樣第1～5天。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 取樣方法 低溫處理后，連續(xù)取樣5次，每天上午8∶30取樣一次，各處理分別進(jìn)行取樣，將小豆植株葉片迅速剪下裝入標(biāo)記好的自封袋內(nèi)，并立即放入液氮中，而后置于-80℃冰箱中保存，供測(cè)定生理指標(biāo)使用。

待到5月15日，各處理分別移至室外盆栽場(chǎng)10盆，每日觀察并進(jìn)行間苗、拔草等，最終每桶保苗5株(5穴×1株)，根據(jù)實(shí)際氣溫和降雨情況，適時(shí)澆水直至成熟，進(jìn)行產(chǎn)量調(diào)查。

1.3.2 測(cè)定方法 采用氮藍(lán)四唑(NBT)法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性，愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性，采用分解過(guò)氧化氫含量速率法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性，采用硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定丙二醛(MDA)含量，可溶性蛋白含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法；具體操作規(guī)程按照李合生等[12]的方法；可溶性糖含量測(cè)定采用硫酸蒽酮比色法，脯氨酸含量測(cè)定采用茚三酮比色法；具體操作規(guī)程按照張憲政等[13]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)利用Excel 2010進(jìn)行處理和作圖，使用DPS軟件進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片H2O2和MDA含量的影響

2.1.1 對(duì)葉片H2O2含量的影響 由圖1可知，幼苗期低溫處理后，隨著取樣時(shí)間的延續(xù)小豆葉片H2O2含量呈下降趨勢(shì)。第1天取樣，龍小豆4號(hào)H2O2含量的高低順序?yàn)門2>T3>T1，其中T2較T1高34.82%，T3較T2低7.63%，方差分析結(jié)果表明各處理間差異極顯著；天津紅H2O2含量的高低順序?yàn)門5>T6>T4，其中T5較T4高27.10%，T6較T5低8.36%，方差分析結(jié)果表明各處理間差異也達(dá)到極顯著水平。第2天取樣，龍小豆4號(hào)H2O2含量的高低順序?yàn)門2>T3>T1，方差分析結(jié)果表明T2極顯著高于T1、顯著高于T3，但T1和T3之間沒(méi)有顯著差異；天津紅H2O2含量的高低順序?yàn)門5>T6>T4，方差分析結(jié)果表明T5極顯著高于T4和T6，而T6顯著高于T4，未達(dá)到極顯著水平，說(shuō)明外源ABA預(yù)噴施能夠相對(duì)降低H2O2含量。從第3天取樣開(kāi)始，不論是龍小豆4號(hào)還是天津紅，方差分析結(jié)果表明各處理H2O2含量之間沒(méi)有顯著差異。

圖1 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片H2O2含量的影響

2.1.2 對(duì)葉片MDA含量的影響 由圖2可知，幼苗期低溫處理后，隨著恢復(fù)自然溫度時(shí)間的延長(zhǎng)，小豆莖內(nèi)MDA含量呈下降趨勢(shì)。前3次取樣，龍小豆4號(hào)MDA含量的高低順序?yàn)門2>T3>T1；天津紅MDA含量的高低順序?yàn)門5>T6>T4。第1天取樣，龍小豆4號(hào)T2較T1高65.56%，T3較T2低10.18%，經(jīng)方差分析可知各處理間差異極顯著；天津紅T5較T4高83.79%，T6較T5低20.27%，方差分析結(jié)果表明各處理間差異達(dá)到極顯著水平。第2天取樣時(shí)，方差分析結(jié)果表明：龍小豆4號(hào)T2的MDA含量極顯著高于T1，但T3與T1和T2之間沒(méi)有顯著差異；天津紅T5處理的MDA含量極顯著高于T4和T6，而T6顯著高于T4。第3天取樣，方差分析結(jié)果表明：龍小豆4號(hào)T2的MDA含量顯著高于T1，但T3與T1和T2之間沒(méi)有顯著差異；天津紅T5處理的MDA含量極顯著高于T4、顯著高于T6，而T6和T4之間沒(méi)有顯著性差異。第4天和第5天取樣，分別對(duì)龍小豆4號(hào)和天津紅進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明各處理間差異均不顯著。整體看外源ABA預(yù)噴施能夠相對(duì)降低MDA含量，有利于小豆快速恢復(fù)正常生理活動(dòng)，緩解低溫脅迫。

圖2 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片MDA含量的影響

2.2 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片抗氧化酶系統(tǒng)的影響

2.2.1 對(duì)葉片SOD活性的影響 由圖3可知，低溫處理后小豆葉片SOD活性相應(yīng)提高。整體看龍小豆4號(hào)的活性高于天津紅，這與其耐冷性強(qiáng)有關(guān)。第1～5天取樣，龍小豆4號(hào)的T3處理的SOD活性均高于T1和T2。第1天取樣，T2較T1高6.67%，T3較T2提高9.06%；第2天取樣活性達(dá)到最高，T3比T2和T1分別高出22.94%和18.93%；從第2天取樣開(kāi)始，T3活性降低，直到第5天取樣，各處理SOD活性趨于接近。方差分析結(jié)果表明，第1天取樣，T3顯著高于T1，但T3與T2之間差異不顯著；第2天取樣，T3極顯著高于T1和T2；第3天取樣，T3顯著高于T1，但T3與T2之間差異不顯著；第4天取樣，T3顯著高于T1，顯著高于T2，同時(shí)T2顯著高于T1；第5天取樣，各處理間SOD活性無(wú)顯著性差異。各取樣時(shí)期，天津紅的SOD活性均為T6>T5>T4。第1天取樣，T5較T4高18.48%，T6較T5高13.57%，方差分析可知T6極顯著高于T4，顯著高于T5；第2天取樣，T6極顯著高于T4和T5，T5極顯著高于T4；第3天取樣，T6和T5極顯著高于T4，但T6與T5之間差異不顯著；第4天取樣，T6極顯著高于T4和T5，T5極顯著高于T4；第5天取樣，T6顯著高于T4和T5，T5和T4之間無(wú)顯著性差異。

圖3 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片SOD活性的影響

2.2.2 對(duì)葉片POD活性的影響 從圖4可以看出，幼苗期低溫處理后小豆葉片POD活性大致呈下降趨勢(shì)。龍小豆4號(hào)在取樣第1天各處理的POD活性最高，其高低順序是T3>T2>T1，其中T2較T1高45.53%，T3較T2提高8.26%，自第2天取樣開(kāi)始，POD活性趨于平穩(wěn)。方差分析結(jié)果表明，第1天取樣，T3和T2極顯著高于T1，但T3與T2之間差異不顯著；第2天取樣，T3極顯著高于T1，顯著高于T2；第3天取樣，T3顯著高于T1，但T3與T2之間差異不顯著；第4天取樣，T3極顯著高于T1，與T2之間差異不顯著；第5天取樣，處理間POD活性無(wú)顯著性差異。噴施外源ABA能夠明顯影響天津紅POD活性，各不同取樣時(shí)間POD活性均為T6>T5>T4。第1天取樣，T5較T4高102.44%，T6較T5提高28.51%。方差分析結(jié)果表明：第1天到第4天取樣，T6均極顯著高于T4和T5，同時(shí)T5也極顯著高于T4；第5天取樣，T6極顯著高于T4和T5，但T5和T4之間無(wú)顯著性差異。

圖4 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片POD活性的影響

2.2.3 對(duì)葉片CAT活性的影響 由圖5可知，幼苗期低溫處理后，小豆葉片內(nèi)CAT活性呈下降的變化趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)方差分析可知龍小豆4號(hào)各取樣時(shí)不同處理間的CAT活性沒(méi)有顯著性差異。天津紅在不同取樣時(shí)間均是T6處理CAT活性最高，方差分析結(jié)果表明，第1天取樣，T6和T5均顯著高于T4，但T6和T5之間差異不顯著；第2天取樣，T6極顯著高于T4，但T6與T5之間差異不顯著；第3天到第5天取樣，各處理之間差異不顯著。

圖5 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片CAT活性的影響

2.3 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片可溶性物質(zhì)含量的影響

2.3.1 對(duì)葉片脯氨酸含量的影響 由圖6可知，幼苗期低溫處理后，小豆葉片內(nèi)脯氨酸含量呈先升后降變化規(guī)律。第1天取樣，T2較T1高33.12%，T3較T2提高9.13%；第3天取樣，龍小豆4號(hào)脯氨酸含量T3最高，較T2和T1分別提高74.68%和36.00%，隨后T3開(kāi)始下降，第5天取樣，與T1和T2趨平。對(duì)龍小豆4號(hào)各取樣時(shí)間脯氨酸含量進(jìn)行方差分析可知：第1天取樣，T3極顯著高于T1，但T3與T2之間差異不顯著；第2天和第3天取樣結(jié)果相同，均為T3極顯著高于T1和T2，T2極顯著高于T1；第4天取樣，T3顯著高于T1，但T3與T2之間差異不顯著；第4天取樣，T3極顯著高于T1和T2；第5天取樣，處理間脯氨酸含量無(wú)顯著性差異。葉面噴施外源ABA對(duì)天津紅葉片脯氨酸含量的調(diào)控效應(yīng)更強(qiáng)，第1天取樣，T5較T4高24.41%，T6較T5提高19.76%，第3天取樣，天津紅脯氨酸含量T6最高，較T4和T5分別提高54.72%和8.15%。方差分析可知取樣第1天到第4天，T6均極顯著高于T4，其中第1天和第4天，T6顯著高于T5；第5天取樣，處理間脯氨酸含量無(wú)顯著性差異。

圖6 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片脯氨酸含量的影響

2.3.2 對(duì)葉片可溶性糖含量的影響 由圖7可知，幼苗期低溫處理后，不同品種小豆葉片可溶性糖含量變化趨勢(shì)不同，龍小豆4號(hào)總體呈先升后降的變化趨勢(shì)，而天津紅的變化幅度不大。從整體來(lái)看，龍小豆4號(hào)的可溶性糖含量高于天津紅，這也是其抗冷性強(qiáng)的又一生理因素。噴施外源ABA處理能明顯提高可溶性糖含量，在所有取樣時(shí)間內(nèi)，T3均高于T1和T2，T6高于T4和T5。龍小豆4號(hào)第3天和第4天取樣，各處理可溶性糖差異相對(duì)明顯，方差分析結(jié)果表明T3均極顯著高于T1，第3天取樣T3極顯著高于T2，其他取樣時(shí)間內(nèi)處理間無(wú)顯著性差異。低溫及噴施外源ABA對(duì)天津紅的可溶性糖含量調(diào)控明顯，第1天取樣，T6極顯著高于T4和T5，而T5極顯著高于T4；第2天取樣，T6和T5極顯著高于T4，T6和T5之間沒(méi)有顯著性差異；第3天取樣，T6和T5顯著高于T4，但T6與T5之間差異不顯著；第4天取樣，T6極顯著高于T4和T5，T5極顯著高于T4；第5天取樣，T6極顯著高于T4和T5，T5顯著高于T4。

圖7 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片可溶性糖含量的影響

2.3.3 對(duì)葉片可溶性蛋白含量的影響 由圖8可知，幼苗期低溫處理后，小豆葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的變化沒(méi)有明顯的規(guī)律，但可以看出龍小豆4號(hào)高于天津紅，這是品種間遺傳差異所致。對(duì)龍小豆4號(hào)各取樣時(shí)間的可溶性蛋白含量進(jìn)行方差分析可知，第1天和第3天取樣，處理間沒(méi)有顯著性差異；第2天取樣，T3極顯著高于T2；第4天取樣，T3極顯著高于T1，顯著高于T2。此外，第5天取樣時(shí)T3含量驟降，幅度比較異常，筆者認(rèn)為這可能是取樣的偶然誤差所致。對(duì)天津紅的可溶性蛋白含量進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明：第1天取樣，T6極顯著高于T4和T5，而T5極顯著高于T4；第2天取樣，T6和T4極顯著高于T5，T6和T4之間沒(méi)有顯著性差異；第3天取樣，處理間差異不顯著；第4天取樣，T6極顯著高于T4，T5顯著高于T4；第5天取樣，T6和T5極顯著高于T4，T6和T5之間差異不顯著。

圖8 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響

2.4 幼苗期低溫脅迫下外源ABA對(duì)小豆產(chǎn)量的影響

由表2可知，幼苗期低溫處理后，小豆產(chǎn)量因子發(fā)生變化。低溫條件下，龍小豆4號(hào)的株莢數(shù)和莢粒數(shù)未發(fā)生顯著性變化，但單株粒重和百粒重發(fā)生較大變化，與T1相比，T2的單株粒重和百粒重分別下降了0.73 g和0.45 g，下降幅度分別是為11.61%和2.58%，達(dá)到了顯著差異水平。天津紅的莢粒數(shù)和單株粒重未發(fā)生顯著變化，T5的株莢數(shù)較T4下降了18.55%，差異達(dá)顯著水平，T5的百粒重較T4下降了1.41 g，降幅為10.61%，差異達(dá)到顯著水平。

表2 外源ABA對(duì)低溫脅迫下小豆產(chǎn)量因子的影響

低溫條件下，噴施外源ABA可調(diào)節(jié)小豆產(chǎn)量因子，龍小豆4號(hào)的百粒重發(fā)生較大變化，與T2相比，T3的百粒重增加了1.37 g，增幅為8.56%，差異達(dá)到顯著水平；噴施外源ABA使天津紅的百粒重也有所提高，T6較T5增加了1.06 g，增幅為8.92%，但方差分析結(jié)果表明差異未達(dá)顯著水平。

3 討 論

低溫對(duì)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)展、代謝途徑、生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程都具有較大影響，植物對(duì)低溫脅迫的適應(yīng)性和抵抗能力既受系統(tǒng)發(fā)育的遺傳基因控制，又受個(gè)體發(fā)育過(guò)程中生理狀態(tài)制約[14]，植物遭受低溫脅迫后，會(huì)開(kāi)啟一系列應(yīng)激的自我防護(hù)機(jī)制，這些保護(hù)系統(tǒng)之間相互有機(jī)協(xié)調(diào)，以最大程度降低傷害。

H2O2是植物體內(nèi)一類重要的ROS物質(zhì)，正常條件下H2O2的產(chǎn)生和清除過(guò)程基本保持一種精細(xì)的平衡狀態(tài)，這樣既保證了植物體內(nèi)H2O2具有一定的生理功能，同時(shí)也將其對(duì)植物的傷害效應(yīng)降到最低。如果打破H2O2產(chǎn)生和清除的這種平衡，出現(xiàn)H2O2的積累。由于它具有較高的氧化還原活性，所以能引起細(xì)胞內(nèi)大分子氧化損傷，最終抑制植物體內(nèi)多種生理生化反應(yīng)，影響植物體內(nèi)的調(diào)控和代謝[15]。MDA是細(xì)胞膜過(guò)氧化產(chǎn)物，其含量高低是質(zhì)膜受損嚴(yán)重與否的重要指標(biāo)[16]，脅迫程度越強(qiáng)，MDA積累量越多。低溫可導(dǎo)致植物體內(nèi)H2O2和MDA含量增加，增加質(zhì)膜透性，對(duì)細(xì)胞膜造成損傷。夏軍等[17]研究得出不同低溫脅迫均導(dǎo)致棉花種子內(nèi)H2O2和MDA含量增加；張騰國(guó)等[18]也認(rèn)為油菜受到低溫脅迫后體內(nèi)H2O2含量迅速增加。外源ABA具有減緩逆境條件下ROS類物質(zhì)和MDA含量增加的生理功能。蒲高斌等[11]認(rèn)為低溫脅迫下外源ABA能有效降低西瓜體內(nèi)MDA的積累，維持膜的完整性，增強(qiáng)植株的抗寒能力；阮英慧等[19]研究得出外源ABA能夠顯著降低干旱脅迫下作物體內(nèi)ROS類物質(zhì)的積累，并可顯著提高抗壞血酸含量以清除H2O2，緩解低溫脅迫。這可能與外源ABA具有提高保護(hù)酶活性的生理功能有關(guān)，因?yàn)楫?dāng)植物處于逆境時(shí)，細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生和清除的平衡系統(tǒng)受到破壞，植物體內(nèi)存在清除自由基的多種途徑，其中最主要的就是抗氧化酶系統(tǒng)，植物通過(guò)SOD、POD和CAT三者協(xié)同作用，使體內(nèi)的氧自由基維持在較低水平，可以在一定程度上減緩或防御低溫脅迫[20]。Zhang等[21]也得出ABA通過(guò)調(diào)控抗氧化酶活性，有效緩解冷害條件下黃瓜幼苗的氧化受損程度；黃鳳蓮等[22]得出ABA能夠緩解低溫脅迫下水稻幼苗SOD、POD的活性變化，這都與本文研究結(jié)果類似。低溫處理后，植物自身保護(hù)機(jī)制開(kāi)啟，SOD和POD活性明顯提高，以應(yīng)對(duì)不良環(huán)境帶來(lái)的脅迫，外源ABA能夠進(jìn)一步提高小豆葉片內(nèi)的SOD和POD活性，增強(qiáng)對(duì)ROS的清除能力，保護(hù)細(xì)胞盡量不受傷害。但是本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同小豆品種之間CAT活性變化不同，低溫脅迫和外源ABA對(duì)龍小豆4號(hào)的CAT活性均沒(méi)有顯著影響，這可能與其遺傳特性相關(guān)，其自身具有較高的可溶性物質(zhì)，能夠穩(wěn)定滲透調(diào)節(jié)功能。

植物為了減緩由逆境脅迫造成的生理代謝不平衡，會(huì)大量積累一些小分子有機(jī)化合物，通過(guò)滲透調(diào)節(jié)來(lái)降低水勢(shì)，以維持較高的滲透壓，保證細(xì)胞的正常生理功能[23]。低溫脅迫下可溶性糖和可溶性蛋白在植物體內(nèi)會(huì)大量積累，可溶性糖通過(guò)某些糖代謝途徑形成保護(hù)性物質(zhì)，提高植物抵抗低溫的能力[24]。脯氨酸通過(guò)參與細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)起到了防凍劑或膜穩(wěn)定劑的作用，對(duì)細(xì)胞起到保護(hù)作用。Xiang等[10]研究表明低溫條件下外源ABA能提高水稻葉片內(nèi)脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量，增強(qiáng)水稻的抗冷性。蒲高斌等[11]得出低溫脅迫下外源ABA能促進(jìn)滲透保護(hù)物質(zhì)脯氨酸和可溶性糖的增加，增強(qiáng)植株的抗寒性，表明這是外源ABA有效提高西瓜幼苗抗冷性、減輕低溫對(duì)西瓜苗傷害的主要生理基礎(chǔ)。本研究結(jié)果表明外源ABA能夠有效提高小豆葉片可溶性糖的含量，對(duì)可溶性蛋白的影響較為微弱，但是對(duì)脯氨酸含量具有顯著的提高作用，這可能與外源ABA提高了△-二氫吡咯-5-羧酸合成酶(P5C synthetase，P5CS)的合成有關(guān)。P5CS基因在脅迫條件下對(duì)植物中脯氨酸合成水平起著重要作用，轉(zhuǎn)基因P5CS的煙草中產(chǎn)生了大量的P5CS酶蛋白，脯氨酸合成量比正常植株升高10倍。積累的脯氨酸通過(guò)參加細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)，起到了防凍劑或膜穩(wěn)定劑的作用，對(duì)細(xì)胞起到保護(hù)作用，進(jìn)而提高了小豆的抗冷性。

相關(guān)報(bào)道表明外源ABA能夠顯著提高逆境脅迫下作物產(chǎn)量因子，促使作物產(chǎn)量有效提高。屈春媛等[25]研究得出，干旱脅迫下外源ABA顯著提高了大豆單株粒數(shù)、百粒重以及產(chǎn)量；謝靜靜等[26]也認(rèn)為外源ABA有效提高了干旱脅迫后小麥的穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，低溫導(dǎo)致小豆百粒重顯著降低，并顯著降低了天津紅品種的單株莢數(shù)，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)量造成影響；相較于噴施清水，噴施外源ABA能夠顯著提高低溫脅迫后小豆的百粒重，有效緩解低溫對(duì)產(chǎn)量的影響。

4 結(jié) 論

幼苗期低溫導(dǎo)致小豆葉片生理指標(biāo)發(fā)生變化，低溫引起龍小豆4號(hào)和天津紅葉片內(nèi)H2O2含量增加34.82%和27.10%(P<0.05)、引起MDA含量增加65.56%和83.79%(P<0.05)，同時(shí)促進(jìn)SOD和POD活性提高，兩品種分別提高6.67%和18.48%、45.53%和102.44%。脯氨酸含量也明顯增加，分別為33.12%和24.41%。通過(guò)保護(hù)酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的量變協(xié)同抵抗H2O2和MDA對(duì)細(xì)胞帶來(lái)的傷害。外源ABA具有抵御低溫、降低作物受損的作用，其能有效增強(qiáng)小豆葉片SOD和POD的活性，龍小豆4號(hào)和天津紅分別提高9.06%和13.57%、8.26%和28.51%；外源ABA能增加脯氨酸含量，兩品種分別增加9.13%和19.76%，同時(shí)可降低H2O2和MDA含量，龍小豆4號(hào)和天津紅分別降低7.63%和8.36%、10.18%和20.27%。外源ABA能提高小豆對(duì)低溫脅迫的抗性，維持正常生理活動(dòng)。

幼苗期低溫導(dǎo)致產(chǎn)量因子發(fā)生變化，低溫導(dǎo)致小豆百粒重顯著降低，龍小豆4號(hào)和天津紅分別降低2.58%和10.61%，對(duì)產(chǎn)量造成影響。低溫脅迫后，與噴施清水相比較，外源ABA能夠提高小豆的百粒重，龍小豆4號(hào)和天津紅分別提高8.56%和8.92%，有效緩解低溫對(duì)產(chǎn)量的影響。本試驗(yàn)得出外源ABA能夠緩解低溫對(duì)小豆造成的傷害，對(duì)低溫條件下小豆保產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)起到實(shí)際作用，為進(jìn)一步研究小豆幼苗抵御低溫傷害提供理論基礎(chǔ)。