低溫脅迫后增溫對‘羅賓娜’百合生理特性的影響

葛蓓蕾，張 萍，雅 蓉，張瑞軍，靳 磊

(寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】‘羅賓娜’百合(‘Robina’)是寧夏地區溫室中常見的切花品種，因花大色艷、觀賞性高、抗病性強等優點備受消費者青睞。‘羅賓娜’百合的生長發育需要充足的熱量，白天生長最適溫度為20～25 ℃，夜間最適溫度為14～15 ℃；溫度過低會導致其生長停滯、花期延遲，而溫度過高則會引起花蕾敗育、開花率下降等癥狀[1]。目前由于寧夏百合栽培地溫室保溫效果不理想，常使冬季生長的‘羅賓娜’百合遭受低溫脅迫，進而導致百合切花質量差、切花率低[2-3]。種植過程中，生產者常依據百合株型或花朵的變異等指標來判斷溫室溫度是否過低，但此時百合大多已遭受低溫脅迫，因此在何種受損程度下采取增溫措施從而抑制其繼續惡化(或恢復正常生長)將顯得尤為重要。【前人研究進展】近幾年，國內外針對百合低溫響應的研究大多集中在低溫脅迫后鱗莖的生理、表型及品質變化等方面，主要通過測定低溫下百合的萌芽率、電導率、抗氧化酶活性、丙二醛以及可溶性糖含量等指標評價不同種質的抗寒差異及生理機制[4-9]，對百合低溫脅迫后增溫修復的研究還鮮有報道，目前僅有李智輝等[10]對新鐵炮百合幼苗期葉片進行低溫脅迫和增溫處理的研究，該研究發現增溫一段時間能夠恢復低溫脅迫后百合葉片的活性氧產生速率、SOD和POD活性，但涉及的切花百合生長期較單一、指標較少，重點亦放在低溫脅迫后切花百合的生理變化上，關于增溫對其生理和品質是否具有一定恢復作用并未見討論。【本研究切入點】通過人工氣候室在不同生長期對 ‘羅賓娜’切花百合進行低溫脅迫后增溫處理。【擬解決的關鍵問題】探討增溫對不同生長期百合生理特性的影響，以期為冬季日光溫室的調溫及切花百合的種植管理提供技術參考，進而促進切花百合的冬季優質、高效種植。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的百合品種為‘羅賓娜’，鱗莖周徑為18～20 cm，購自昆明紅日花卉種植有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料培養與處理 試驗于2017年3-7月在寧夏大學林學實驗室進行。在栽培箱(60 cm×40 cm)底部鋪3～4 cm厚草炭與珍珠巖混合基質(比例為3∶1)，3月31日種植60顆種球，分別在3個時期(10葉期、20葉期、現蕾期)各取20株用于溫度處理，覆蓋基質10 cm，基質pH值為6.5，根據基質水分狀況每周澆水1～2次。

2個溫度處理分別為：①室溫處理(晝/夜溫度22 ℃/14 ℃)，作為對照(CK)；②低溫處理(晝/夜溫度8 ℃/2 ℃)，每種溫度處理各10株。低溫處理的百合首先在晝夜溫度22 ℃/14 ℃條件下預處理1 d，測定各生理作為初始值，第2 天分別移入光照強度為400 μmol·m-2·s-1的光照培養箱內進行低溫處理，光周期均設為白天15 h，黑夜9 h。低溫處理10 d，分別在脅迫第3、7和10天取樣測定各項生理指標，隨后立即進行增溫處理(溫度增至室溫)，分別測定增溫第3、7和10天的各項生理指標。試驗期間各處理的環境條件及管理措施均保持一致。

1.2.2 生理指標測定 在低溫和增溫處理過程中，分別選取百合10葉期(2017年4月29日采樣，每株10～12片葉)、20葉期(2017年5月19日采樣，每株18～20片葉)和現蕾期(2017年6月24日采樣)的中部葉用于其生理指標的測定，各重復測定3次。

采用氮藍四唑(NBT)光化還原法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性，愈創木酚法測定過氧化物酶(POD)活性，紫外吸收法測定過氧化氫酶(CAT)活性，酸性茚三酮比色法測定脯氨酸(Pro)含量[11]；利用電導儀(DDS-307)測定相對電導率(REC)；蒽酮比色法測定可溶性糖含量[12]。

1.3 數據處理

應用Microsoft Excel 2010和Origin 8.5軟件分析并作圖，數據以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 增溫對不同生長期低溫脅迫百合葉片抗氧化酶活性的影響

2.1.1 超氧化物歧化酶(SOD) 在8 ℃/2 ℃(晝/夜溫度)低溫脅迫處理下，百合10葉期葉片SOD活性隨脅迫時間的延長不斷上升，脅迫10 d時達到183.92 U·g-1，是同期CK的2.19倍，20葉期葉片SOD活性隨脅迫時間的延長呈上升-下降-上升趨勢，脅迫3 d時出現最高值(138.75 U·g-1)，是同期CK的1.80倍，現蕾期葉片SOD活性與同期CK相比無明顯變化，脅迫10 d時為82.44 U·g-1，是同期CK的1.03倍。增至室溫后，百合10葉期和20葉期葉片SOD活性均隨處理時間的延長不斷下降，但仍略高于各期CK，現蕾期葉片SOD活性隨處理時間的延長呈先升后降趨勢。增溫10 d后10葉期、20葉期及現蕾期葉片SOD活性分別降到114.96、81.81、141.24 U·g-1，分別是各期CK的1.49、1.13、1.03倍。可見，百合各時期葉片SOD活性受溫度影響的大小為：10葉期>20葉期>現蕾期，即現蕾期百合SOD活性在低溫脅迫下波動較小，抗低溫能力較強(圖1，A～C)。綜上，低溫脅迫會誘導百合葉片SOD活性升高，而增溫處理能有效緩解這種上升趨勢，使葉片SOD活性下降，逐漸恢復到CK水平。

處理時間3、7、10代表低溫脅迫第3、7、10天；(3)(7)(10)代表增溫第3、7、10天，下同 Treatment time 3, 7, and 10 represent the third, seventh, and tenth days of low temperature stress; (3) (7) (10) represent the third, seventh, and tenth days of warming, the same as below

2.1.2 過氧化物酶(POD) 低溫脅迫下，百合10葉期、20葉期及現蕾期葉片POD活性均隨脅迫時間的延長不斷升高，脅迫10 d時各期葉片POD活性分別升到49.70、25.69、30.38 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的5.48、2.96、3.29倍。增溫后各時期葉片POD活性均隨處理時間的延長不斷下降，且逐漸趨于CK，增溫10 d后各期葉片POD活性分別降到13.01、13.03、14.17 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的1.47、1.55、1.33倍。可見，百合各時期葉片POD活性受溫度影響的大小為：10葉期>現蕾期>20葉期(圖2，A～C)。綜上，低溫脅迫會誘導百合各期葉片POD活性升高，而增溫能有效緩解這種上升趨勢，使葉片POD活性下降，逐漸恢復到各期CK水平。

2.1.3 過氧化氫酶(CAT) 低溫脅迫后，百合10葉期、20葉期和現蕾期葉片CAT活性均隨脅迫時間的延長不斷升高，脅迫10 d時達到峰值，分別為243.45、239.69、251.81 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的1.97、1.94、2.15倍。增溫后各時期葉片CAT活性均隨處理時間的延長不斷下降，逐漸恢復CK水平。增溫10 d后百合10葉期、20葉期和現蕾期葉片CAT活性分別降到134.89、137.00、137.05 U·g-1(FW)·min-1，分別是各期CK的1.14、1.11、1.13倍。可見，百合各時期葉片CAT活性受溫度影響的大小為：現蕾期>10葉期>20葉期(圖3，A～C)。綜上，低溫脅迫會誘導百合葉片CAT活性升高，而增溫能有效緩解這種上升趨勢，使葉片CAT活性下降，逐漸恢復CK水平。

2.2 增溫對不同生長期低溫脅迫百合葉片相對電導率(REC)的影響

百合10葉期葉片REC在低溫脅迫前7 d大幅上升，隨后開始下降，但始終高于同期CK，脅迫7 d時出現最高值(26.35 %)，是同期CK的2.91倍；20葉期和現蕾期葉片REC均隨脅迫時間的延長不斷上升，脅迫10 d時達到峰值，分別為20.02 %和20.85 %，分別是各期CK的2.38和2.43倍。增溫后各時期百合REC均隨處理時間的延長不斷下降，且逐漸趨于各期CK，增溫10 d后百合各期REC分別降到12.45 %、10.95 %、11.03 %，分別是各期CK的1.24、1.39、1.25倍。可見，百合各時期葉片REC受溫度影響的大小為：10葉期>20葉期>現蕾期(圖4，A～C)。綜上，低溫脅迫會誘導百合葉片REC升高，而增溫能有效緩解這種上升趨勢，使REC下降逐漸趨于CK。

圖2 低溫脅迫后增溫處理對切花百合‘羅賓娜’POD活性的影響

圖3 低溫脅迫后增溫處理對切花百合‘羅賓娜’CAT活性的影響

圖4 低溫脅迫后增溫處理對切花百合‘羅賓娜’相對電導率的影響

2.3 增溫對不同生長期低溫脅迫百合葉片脯氨酸(Pro)含量的影響

低溫脅迫下，百合10葉期葉片Pro含量隨脅迫時間的延長大幅上升，脅迫10 d時達到3.92 mg·g-1，是同期CK的1.81倍，20葉期和現蕾期葉片Pro含量趨于穩定，無大幅度波動，脅迫10 d時分別達到1.04和1.94 mg·g-1，是各期CK的0.72和0.82倍。增溫后百合10葉期葉片Pro含量隨處理時間的延長不斷下降，20葉期葉片Pro含量仍趨于穩定，現蕾期葉片Pro含量隨處理時間的延長呈小幅先升后降趨勢。脅迫10 d后10葉期、20葉期及現蕾期百合葉片Pro含量分別為2.24、1.03、2.04 mg·g-1，分別是各期CK的1.05、0.70、0.94倍。可見，百合各時期葉片Pro含量受溫度影響的大小為：10葉期>現蕾期>20葉期(圖5，A～C)。綜上，整個處理過程對20葉期和現蕾期百合葉片Pro含量影響不大，但對10葉期百合葉片Pro含量影響較大，即低溫脅迫會誘導百合10時期葉片Pro含量大幅上升，且明顯高于同期CK，而增溫能有效緩解這種升高趨勢，使Pro含量逐漸減少并趨于同期CK。

2.4 增溫對不同生長期低溫脅迫百合葉片可溶性糖含量的影響

低溫脅迫后，百合10葉期葉片可溶性糖含量隨脅迫時間的延長呈先升后降趨勢，但仍高于同期CK，20葉期和現蕾期葉片可溶性糖含量均隨脅迫時間的延長呈先降后升趨勢，脅迫10 d時10葉期、20葉期及現蕾期百合葉片可溶性糖含量均高于各期CK，分別為1.02 %、1.52 %、1.36 %，是各期CK的1.35、1.82、2.59倍。增溫后百合10葉期葉片可溶性糖含量隨處理時間的延長呈先升后降趨勢，20葉期和現蕾期葉片可溶性糖含量均隨處理時間的延長大幅降低，增溫10 d后各期葉片可溶性糖含量分別降到0.85 %、0.30 %、0.42 %，分別是各期CK的1.10、0.38、0.55倍。可見，百合各時期葉片可溶性糖含量受溫度影響的大小為： 20葉期>現蕾期>10葉期(圖6，A～C)。綜上，低溫脅迫會誘導百合各時期葉片可溶性糖含量上升，且明顯高于各期CK，而增溫能有效緩解這種升高趨勢，使其不斷減少并逐漸趨于各期CK。

圖5 低溫脅迫后增溫處理對切花百合脯氨酸含量的影響

圖6 低溫脅迫后增溫處理對切花百合可溶性糖含量的影響

3 討 論

溫度是影響百合生長發育的重要因子，尤其在低溫脅迫下，百合的細胞膜和抗氧化等系統產生一系列變化，使其抗低溫能力下降、生理機能發生改變，最終導致百合優質生產嚴重受限[13]。本研究中，低溫脅迫下百合各時期葉片抗氧化酶活性、REC、Pro及可溶性糖含量均有所升高，增溫后各指標不斷下降逐漸趨于各期CK，這表明低溫脅迫后增至室溫對不同生長期‘羅賓娜’切花百合的生理活性有一定修復作用。

抗氧化酶活性是判斷植物在低溫脅迫環境中生理機能的重要指標[14-16]。本研究中，百合在不同生長期經低溫脅迫后，其SOD、POD和CAT活性均大幅上升，這與羅萍等[17]研究結果一致，這些抗氧化酶活性的上升加強了清除H2O2的能力，從而使膜脂過氧化物減少，百合抗寒能力增強，增溫后其葉片SOD、POD和CAT活性基本恢復至CK水平，這表明增溫對低溫脅迫后‘羅賓娜’切花百合的抗氧化酶活性有一定修復作用。

植物相對電導率(REC)是反映植物細胞膜透性的一項基本指標，低溫脅迫會影響植物的REC。百合在低溫脅迫下產生大量自由基與活性氧，從而引起細胞膜透性增大，電解質和小分子有機物外滲較多，REC升高，膜系統受到傷害[18]。本研究中，百合在不同生長期經低溫處理后REC升高，這與王玲麗等[19]研究結果一致，增溫后REC下降，百合葉片膜透性減小，電解質和小分子有機物外滲減少，這表明增溫對低溫脅迫后‘羅賓娜’切花百合的REC有一定修復作用。

脯氨酸(Pro)和可溶性糖是植物體內重要的有機滲透調節物質[20]。通常低溫脅迫下植物為保持自身正常的生理代謝，常把淀粉轉化成可溶性糖，然后主動的積累可溶性糖和Pro去調節細胞滲透勢，保護體內所含的酶類以及細胞膜結構免受凍害[21]。本研究中，百合在不同生長期經低溫處理后，其葉片Pro和可溶性糖含量均升高，這與金鑫等[22]研究結果一致，滲透調節物質的增加會引起細胞液濃度增大，滲透勢降低，從而減小低溫脅迫傷害，增溫后百合葉片Pro和可溶性糖含量下降，逐漸趨于CK，這說明增溫對低溫脅迫后‘羅賓娜’切花百合的Pro和可溶性糖含量有一定修復作用。其中，溫度變化對10葉期百合Pro含量影響最大，20葉期和現蕾期百合Pro含量與CK相比無顯著變化，可能是因為幼齡時期百合生長發育不完全，易受低溫影響，隨著植株生長，其自身抗性不斷增強，Pro含量不易受低溫影響，但具體原因還有待進一步深究。

綜上所述，增溫對低溫脅迫后不同生長期‘羅賓娜’百合的生理活性具有一定恢復作用，其中，百合葉片的SOD、POD、CAT、REC及可溶性糖含量在3個時期均對溫度變化均較為敏感，可作為主要生理指標用于今后切花百合的抗寒研究，本研究結果為寧夏地區‘羅賓娜’切花百合的優質生產提供了技術參考，為增溫恢復低溫脅迫后切花百合的生理活性奠定了理論基礎。