提高辣椒苗期耐低溫能力的組合物及其應(yīng)用

黃 宇，陳 夢(mèng)，李勝寶，周喜新，歐立軍

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 寧鄉(xiāng)國(guó)國(guó)蔬菜種植專(zhuān)業(yè)合作社，湖南 寧鄉(xiāng) 410626）

低溫可以影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育、生存及分布，是限制作物地理分布、造成作物產(chǎn)量與質(zhì)量下降的主要因素之一[1]。辣椒原產(chǎn)中南美洲熱帶地區(qū)，是我國(guó)種植面積最大以及冬春設(shè)施栽培的主要蔬菜[2]，但辣椒是典型的喜溫好光蔬菜，冬春季節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)的低溫嚴(yán)重影響辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢、產(chǎn)量低、落花落果嚴(yán)重，這制約了設(shè)施辣椒反季節(jié)栽培效益的提高和栽培面積的擴(kuò)大[3-5]。防止低溫傷害的主要措施有選用耐低溫品種[6-7]、噴施外源物[8-10]、采用性能比較好的設(shè)施加強(qiáng)保溫，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)溫等。辣椒反季節(jié)栽培時(shí)，遇到低溫傷害的現(xiàn)象十分普遍，如果不提前采取預(yù)防措施，將造成很大損失。為了解決辣椒栽培中常出現(xiàn)的低溫傷害問(wèn)題，筆者配制了一種提高辣椒苗期抗寒性的組合物，并對(duì)噴施該組合物后辣椒幼苗的色素、凈光合速率、抗氧化系統(tǒng)酶活性等進(jìn)行了測(cè)定分析，以期為探討辣椒耐低溫的機(jī)理、提高冬春辣椒耐低溫能力提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 組合物的組分和配制 提高辣椒苗期抗寒性組合物的主要組分為氯化鈣1～2 g/L、茉莉酸甲酯80～120 μmol/L、亞精胺0.03～0.06 mmol/L、亞硒酸鈉2～4 μmol/L、抗壞血酸1～3 mmol/L、硝酸銨200～250 mg/L、脯氨酸0.2～0.4 mmol/L。具體制備方法為：將亞精胺和亞硒酸鈉混合后溶于水中，得到試劑Ⅰ；將氯化鈣、抗壞血酸、硝酸銨和脯氨酸混合后溶于水中，得到試劑Ⅱ；將茉莉酸甲酯溶于無(wú)水乙醇中，得到試劑Ⅲ；將試劑Ⅰ、試劑Ⅱ和試劑Ⅲ混合，得到抗寒性組合物。

1.1.2 供試?yán)苯菲贩N與育苗方法 供試品種為興蔬215，由湖南省蔬菜研究所提供。將種子播于含營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的穴盤(pán)中，采用漂浮育苗法育苗。當(dāng)幼苗有4片真葉時(shí)將幼苗移栽至7 cm×7 cm育苗缽中進(jìn)行常規(guī)管理。6葉一心時(shí)選取生長(zhǎng)一致的幼苗置于人工氣候箱（CU-41L4，Percival Scientific Inc. USA）中進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取生長(zhǎng)一致的辣椒幼苗用小噴瓶均勻噴施上述組合物至辣椒葉片正反面有液體下滴為止，以噴施蒸餾水作對(duì)照（CK），每天噴施1次，連續(xù)噴施3 d后進(jìn)行低溫處理3 d，溫度為 10℃。處理期間保持空氣相對(duì)濕度60%，光照強(qiáng)度100 μmol/（m2·s），光周期為12 h/12 h（晝/夜）。每個(gè)處理12株，設(shè)3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 色素含量和凈光合速率 取幼苗心葉往下數(shù)第3片真葉0.2 g，采用Arnon[11]的方法測(cè)定色素含量。采用LI-6400便攜式光合作用系統(tǒng)（美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)），在9：00—11：00測(cè)定幼苗心葉往下數(shù)第3片真葉在光強(qiáng)1 000 μmol/（m2·s）下瞬時(shí)光合速率（PN），測(cè)量時(shí)的空氣溫度為（35±0.5）℃，葉面溫度為（36±0.5）℃，每個(gè)材料測(cè)量3～5個(gè)葉片，取其平均值。

1.3.2 滲透調(diào)節(jié)物、酶活性和氧化產(chǎn)物 脯氨酸（Pro）含量采用酸性茚三酮顯色法測(cè)定。可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定。過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽還原酶（GR）、羥自由基（·OH）和超氧陰離子均采用試劑盒法（南京建成生物工程研究所）測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 組合物對(duì)色素含量和凈光合速率的影響

由表1可知，噴施組合物后，辣椒葉片葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素均顯著高于CK，分別高出16.67%、19.72%和34.78%；凈光合速率比CK高38.60%，差異均達(dá)顯著水平。這表明組合物能緩解低溫脅迫對(duì)辣椒葉綠素含量的影響，從而顯著提高凈光合速率。

表1 噴施組合物對(duì)色素含量的影響

2.2 組合物對(duì)抗氧化系統(tǒng)酶活性的影響

植物在正常情況下維持著體內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除的平衡狀態(tài)，逆境脅迫會(huì)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生過(guò)量的活性氧自由基，造成質(zhì)膜、細(xì)胞器膜上脂肪酸的膜脂過(guò)氧化，從而導(dǎo)致細(xì)胞衰老甚至死亡，而SOD、POD、CAT和GR作為植物體內(nèi)重要的抗氧化酶系統(tǒng)，其活性的高低能夠顯著影響活性氧的平衡。噴施組合物后辣椒葉片的SOD、POD、CAT和GR活性分別比CK高19.20%、37.89%、21.02%和21.26%，差異顯著（表2）。因此，噴施組合物可顯著提高辣椒的抗氧化酶活性，從而緩解低溫脅迫帶來(lái)的傷害。

表2 噴施組合物對(duì)抗氧化系統(tǒng)酶活性的影響

2.3 組合物對(duì)滲透物質(zhì)和氧化物質(zhì)的影響

植物在逆境脅迫下會(huì)通過(guò)積累可溶性糖和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)維持細(xì)胞膨壓，減緩脅迫帶來(lái)的傷害。而羥自由基和超氧陰離子作為植物體內(nèi)重要的活性氧類(lèi)傷害物質(zhì)，其含量直接決定了植物受傷害的程度。噴施組合物后辣椒葉片的可溶性糖和脯氨酸含量分別比CK高27.33%和14.55%，而羥自由基和超氧陰離子含量則分別比CK低23.10%和31.99%，差異均達(dá)顯著水平（表3）。這表明噴施組合物能夠顯著提高植物體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和顯著降低體內(nèi)活性氧類(lèi)物質(zhì)含量。

表3 噴施組合物對(duì)滲透物質(zhì)及氧化物質(zhì)含量的影響

3 討 論

近年來(lái)，對(duì)于植物抗冷機(jī)制有了更加深入的研究，認(rèn)為低溫下植物會(huì)產(chǎn)生一系列生理生化反應(yīng)。葉綠體對(duì)低溫的敏感性較強(qiáng)，是光合作用對(duì)低溫敏感的原因之一[12-14]。低溫下葉綠素含量下降一方面是由于原有的葉綠素受到破壞，另一方面是由于低溫限制了植物合成葉綠素[15-16]。該研究表明，辣椒幼苗噴施組合物后其葉綠素含量顯著高于CK，說(shuō)明組合物在一定程度上可以保護(hù)葉綠體結(jié)構(gòu)或削弱低溫時(shí)葉綠素合成的影響，從而保證其凈光合速率高于CK。

低溫會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)過(guò)量積累活性氧（ROS），產(chǎn)生H2O2和·O2-破壞磷脂膜[17-19]，導(dǎo)致脯氨酸和可溶性糖等兼容滲透劑在植物體內(nèi)大量積累以維持滲透平衡[20-21]，從而達(dá)到抵御低溫的目的。筆者的研究發(fā)現(xiàn)，組合物可以提高辣椒幼苗的SOD、POD、CAT和GR等抗氧化系統(tǒng)酶的活性及脯氨酸和可溶性糖的含量，降低羥自由基和超氧陰離子的含量。這表明噴施組合物后可以緩解低溫對(duì)幼苗帶來(lái)的傷害，提高幼苗耐低溫的能力。