不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响

【摘要】 试验采用6℃低温对抗冷性不同的两个黄瓜品种在一叶一心期进行1d、3d、6d的处理，以研究不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响。以常温作对照，6℃低温胁迫下，随胁迫时间的延长，两个品种的黄瓜幼苗的脯氨酸含量、丙二醛含量均明显上升，根系活力下降，叶绿素含量降低，平均株高增长幅度降低。结果表明，不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗各项生理指标均有不同程度的影响。

【关键词】 黄瓜；低温；抗冷性

低温冷害是限制作物生产的重要因素之一，是影响作物周年生产和供应市场的主要因素，每年都给作物生产造成巨大损失。低温冷害已成了农业生产上的第一灾害，因此，研究低温冷害对作物伤害的机理意义重大。

黄瓜是起源于热带的喜温植物，喜温但不耐高温，且对低温敏感，其生长最适宜的温度范围较窄，低于10℃易受冷害。黄瓜是典型的冷敏型植物，植株所有组织以及果实都是对低温敏感的。低温冷害是制约其产量和品质的关键因素。作为北方地区冬季设施栽培的主要蔬菜，在冬春育苗与保护地栽培中，易遭受低温冷害已成为限制其生产发展的主要障碍因子。因此，如何提高黄瓜耐冷性是目前黄瓜保护地栽培品种选育的研究重点，同时在生产上具有重要的意义。

由于黄瓜易发生冷害，在不同时间的同一低温条件下，不同品种的黄瓜幼苗在外部形态和内部生理代谢方面都随之发生相应的改变。本实验主要通过两种抗冷性不同的黄瓜在幼苗期一些外部形态特征和几个相关的生理生化指标（株高、脯氨酸含量、丙二醛含量、叶绿素含量、根系活力）的变化来分析其发生冷害的机制，旨在探讨黄瓜抗冷性机理及为提高作物抗冷性提供参考。

1、低温胁迫下，脯氨酸含量升高。脯氨酸是植物细胞内一种无毒的良好渗透调节剂，逆境下，其含量增加有利于加大细胞的原生质浓度，防止细胞质及组织脱水，缓解对膜系统的伤害，维持膜在胁迫下的正常功能，利于植物抵抗不良环境，因此可作为一个抗冷性的生理指标。植物体内游离脯氨酸可作为细胞质的渗透调节物质。脯氨酸含量的增加可以加大细胞的原生质浓度，维持膜在低温下的正常功能，有利于提高黄瓜幼苗的抗冷性。不同时间的低温胁迫后，不同品种的黄瓜幼苗叶片中脯氨酸含量都呈不同程度的升高趋势，表明在冷胁迫条件下，植物通过调节脯氨酸含量来清除活性氧和维护细胞结构，增强细胞水势，防止细胞由于脱水而造成伤害，从而增强细胞的抗冷性。

2、冷害的根本原因是细胞膜系统受损。丙二醛（MDA）是膜脂过氧化作用的终产物，它的积累会加剧膜脂过氧化。在低温胁迫过程中，随胁迫时间的延长，细胞膜脂过氧化作用增强，膜系统受害加重，MDA含量总体会明显上升。因而MDA含量的测定应该是黄瓜耐冷性鉴定的重要方面。冷害机理的研究指出，膜的伤害是首要的。遇到冷温时，首先是细胞膜的流动性降低，膜蛋白结合能力下降，液晶相向凝胶相转变，引起相分离，破坏了膜的完整性，透性增加，细胞质溶液外渗，渗透率升高，植株体内积累过量氧自由基，经一系列变化，连锁引发脂质过氧化，产生MDA，破坏了膜结构。MDA累积量的高低反映了膜破坏程度。

3、低温胁迫会造成许多冷敏感植物的叶绿素降解。有研究表明，光照下的低温明显地引起叶绿素的降解，同时影响着叶绿素的合成速度，导致叶片内叶绿素含量降低。因此，叶绿素含量变化也常用作低温伤害的一个指标。低温处理后，叶绿素含量降低。除了合成减少和降解加剧，另一原因是抗氧化酶类活性的变化。叶绿素含量降低至少部分原因是由于POD活性的催化造成的，与POD活性的增加呈显著负相关，与CAT活性下降呈显著正相关。因此，叶绿素的含量指标也用作对黄瓜材料耐冷性鉴定的一个指标。有研究表明，光照下的低温明显的引起叶绿素的降解，同时影响着叶绿素的合成速度，导致叶片内叶绿素含量降低。幼苗长期处于10～12℃之下时，叶绿素的合成受抑制，从而导致叶片内叶绿素含量下降，可见低温是影响叶绿素合成的重要因素。本试验结果与前人研究结果一致。

4、叶绿素含量的降低又影响到光和速率的降低，并直接导致黄瓜植株的生长受抑。细胞内可溶性糖含量下降，且淀粉积累在叶绿体内，向根部运输的可溶性糖部分减少，这就影响了根系的生长和正常功能的发挥。因而根系活力也可作为耐冷性鉴定的一个指标。植物的根系主要有下列作用：①对地上部分起支持和固定作用；②物质的贮藏；③对水分和无机盐类的吸收；④合成氨基酸、激素等物质。植物的根系既是吸收养分和水分的主要器官，也是许多物质同化、转化、合成的重要器官，根系的生长发育及根系活力直接影响植物个体的生长和发育、营养水平和产量品质，因此根系活力是植物生长的重要生理指标之一。温度通过影响植株根系活力而影响植株对养分、水分的吸收。受到低温胁迫时，根系脱氢酶的活性因低温冷害而导致合成受阻，分解加剧。试验表现为根系活力下降，低温处理后的根系活力与常温对照下的比值下降，且耐冷性越差，下降幅度越大。脱氢酶生理活性的降低进一步影响根系呼吸代谢速率，间接反映根系的ATP供应情况。ATP供给的减少直接影响到植株对水分和无机盐吸收能力的下降，因而，植株生长受抑，细胞内可溶性糖含量下降，且淀粉粒积累在叶绿体内，向根部运输的可溶性糖部分减少，这就影响了根系的生长和正常功能的发挥。随低温胁迫时间的延长，黄瓜幼苗根系活力下降的幅度大小以及在低温条件下根系活力的数值大小，可以作为判断黄瓜不同品种抗冷性强弱的一项指标，也可作为黄瓜抗冷品种选育的参考指标。

5、低温对黄瓜植株的伤害形式是多方面的，包括形态、生理、生化、分子等不同的层次。黄瓜幼苗在低温胁迫下，叶绿体结构会发生变化，叶绿素降解加剧，合成能力降低，导致叶绿素总含量下降；叶绿素含量的降低直接影响到光合速率的降低，就直接导致了黄瓜植株的生长受到抑制。表现为植株生长缓慢，平均株高增长减缓；根系活力降低；脯氨酸含量、MDA含量升高。有研究表明，根区温度的降低会影响到黄瓜幼苗株高等指标的变化,本试验的结果与前人研究一致。

参考文献

1 王克安，何启伟，陈运起等.低温对黄瓜幼苗根系活力及生物学产量影响的研究.山东农业科学，2000（4）：17-19.

2 宁淑菊，魏道智.氯化胆碱及自由基清除剂对黄瓜抗冷性的影响.河北农业大学学报，2000，23（1）：60-62.13.