低温弱光对不同品种甜辣椒幼苗抗氧化酶活性与质膜透性的影响

来源:用户上传      作者: 孟雅宁 严立斌 范妍芹

　　摘要：以10个甜（辣）椒品种为参试材料，以茄门（不耐低温弱光对照，CK1）和湘研1号（耐低温弱光对照，CK2） 为对照材料，在低温弱光条件下，研究了幼苗叶片抗氧化酶活性与质膜透性的变化。结果表明：参试材料中8个品种耐低温弱光性较强，其顺序为：AB91-XB>冀研16号、 JF8G-2-1-2-5-1-11-4>冀研28号、 AB91-W222-49176> HPJ-2-2-1-2-1、 BYT-4-1-3-6-8、 AB91-LH-51217；耐低温弱光较强的品种SOD、POD和CAT活性相对较高，而MDA含量和质膜透性相对较低且变化幅度较小。
　　关键词：低温弱光；甜（辣）椒幼苗；抗氧化酶活性；质膜透性
　　中图分类号：S641.301 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2016）11-0038-05
　　Abstract Using ten sweet （hot） pepper varieties as materials with Qiemen （not resistant to weak temperature and low light， CK1） and Xiangyan 1 （resistant to low temperature and weak light， CK2） as controls， the changes of anti-oxidative enzyme activities and plasma membrane permeability of seedling leaves were studied under low temperature and weak light. The results showed that eight varieties had strong tolerance to low temperature and weak light with the order of AB91-XB>Jiyan 16， JF8G-2-1-2-5-1-11-4>Jiyan 28， AB91-W222-49176>HPJ-2-2-1-2-1， BYT-4-1-3-6-8， AB91-LH-51217. And the varieties with strong tolerance to weak light and low temperature had relatively higher SOD， POD and CAT activities. But their MDA activity and plasma membrane permeability were relatively lower with little changes.
　　Keywords Low temperature and weak light； Sweet （hot） pepper seedling； Anti-oxidative enzyme activity； Plasma membrane permeability
　　甜（辣）椒（Capsicum annuum L.） 为喜温性蔬菜，对温度、光照反应敏感，是我国栽培面积最大的蔬菜作物之一，亦是保护地蔬菜生产的主要果菜之一。但我国北方保护地栽培期间，正值低温、弱光环境，使甜（辣）椒正常生长发育受到抑制，给生产造成严重损失。
　　甜（辣）椒低温弱光条件下的保护酶活性与膜脂过氧化产物含量的变化，可以为保护地栽培品种的选择提供理论依据。许多研究[1-3]表明，植物的耐低温弱光性是植物对周围环境适应性的一种生理反应，与细胞的结构、生理活性及其酶防御系统的活性有着密切关系。
　　本试验以10个甜（辣）椒品种为试材，通过测定低温弱光处理下其叶片相关指标的相对变化，分析低温弱光胁迫对其抗氧化酶活性与质膜透性的影响，比较不同品种耐低温弱光的差异，为甜（辣）椒稳产高产及抗逆生理育种提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　参试甜（辣）椒材料共10个，分别为HPJ-2-2-1-2-1、BYT-4-1-3-6-8、AB91-XB、冀研28号、AB91-LH-51217、冀研16号、JF8G-2-1-2-5-1-11-4、JF1F2-2-1-7-10、JF8S-1-1-5-4-1-5-2、AB91-W222-49176，依次用M1～M10表示；对照材料2个，分别为茄门（不耐低温弱光对照，CK1）和湘研1号（耐低温弱光对照，CK2）。上述材料均为河北省农林科学院经济作物研究所茄果室选育的不育系、自交系和杂交种。
　　1.2 试验方法
　　将甜（辣）椒种子经浸种、消毒后播于72孔的育苗盘内，育苗基质为常规花卉营养土（由草炭和蛭石混合制成）。育苗环境为保护地自然环境，依照常规生产方法管理，保证幼苗长势良好。当幼苗长至4叶1心时移入人工气候箱，培养条件[4]为光强4 000～5 000 lx，光照时间8 h/d；温度15℃（昼）/5℃（夜），温度误差±0.5℃，进行0、7、14、21 d的低温弱光处理。处理后，选取上数第3-4片功能叶测定指标，重复3次。
　　1.3 测定项目及方法
　　1.3.1 SOD活性测定 采用NBT法[5]测定。冰浴研磨提取，粗酶液与反应液充分混匀后，在4 000 lx 荧光灯下显色20 min后比色，测定560 nm处的吸光度，SOD活性单位以抑制NBT光化还原50%作为一个酶活单位表示。
　　1.3.2 POD活性测定 采用愈创木酚法[5]测定。冰浴研磨提取，粗酶液与反应液充分混匀后，34℃水浴保温3 min，470 nm下连续记录4 min内的吸光度值。
　　1.3.3 CAT活性的测定 采用紫外吸收法[5]测定。冰浴研磨提取，粗酶液与反应液充分混匀后，加入300 μL H2O2后在240 nm下连续记录4 min内的吸光度值。 　　1.3.4 丙二醛（MDA）含量的测定 采用TBA法[6]测定。冰浴研磨提取，加入2 mL 0.6%的TBA，混合后沸水浴30 min，冷却后3 000 r/min离心10 min，用紫外可见分光光度计（UV-762）在450、532、600 nm处比色测定。
　　1.3.5 质膜透性的测定 采用电导法[7]，以相对电解质渗出率表示，利用DDS-12A型数字电导率仪测定。
　　2 结果与分析
　　2.1 低温弱光胁迫对甜（辣）椒叶片SOD活性的影响
　　由图1可见，经低温弱光处理后，甜（辣）椒叶片中的SOD活性均呈单峰型变化趋势。处理7 d时，所有品种的SOD活性均高于处理前；处理14 d后SOD活性逐渐降低（除M4），其中M8、M9低于处理前；处理21 d时，5个品种（M1、M3、M5、M6、M7）的SOD活性与CK2相似，均下降幅度较小，且均高于处理前，初步认定为耐低温弱光品种；而其它5个品种与CK1相似，处理21 d后SOD值低于处理前。说明甜（辣）椒受到低温胁迫时，SOD积极作用以清除活性氧和自由基；但当温度过低、胁迫时间过长时，SOD活性会受到抑制，从而加速细胞膜的过氧化作用。
　　2.2 低温弱光胁迫对甜（辣）椒叶片POD活性的影响
　　由图2可见，低温弱光处理明显提高了甜（辣）椒叶片POD活性。10个参试品种中，M1的POD活性持续增加，处理21 d时达最高；M2、M3、M5、M6、M7、M10的POD活性呈单峰型变化趋势；M4、M8、M9的POD活性出现两个高峰；M2、M3、M6、M7、M10的POD活性与CK2相似，POD活性相对较高且呈单峰变化趋势，初步认定为耐低温弱光品种。
　　2.3 低温弱光胁迫对甜（辣）椒叶片CAT活性的影响
　　由图3可见，低温弱光处理21 d内，所有参试甜（辣）椒品种的叶片CAT活性均呈单峰型变化趋势。10个样品CAT活性均在处理7 d时达到最高值，均高于处理前。处理21 d时，除M3、M4、M6外，其它品种的CAT活性均低于处理前；M3、M4、M6、M10与CK2相似，处理期间CAT活性较高且波动幅度较小，初步认定这4个品种为耐低温弱光品种；而其它6个品种CAT活性较低且波动幅度较大，与CK1相似。
　　2.4 低温弱光胁迫对甜（辣）椒叶片MDA含量的影响
　　由图4可见，低温弱光处理的甜（辣）椒叶片MDA含量均呈单峰型变化趋势，且均有不同程度的升高。10个参试品种处理7 d时的MDA含量均高于处理前；除M4、M7、M9、M10外，其它品种MDA含量处理14 d较处理7 d时低。处理21 d时，除M3外，其它品种的MDA含量均高于处理前；M2、M5、M8、M9与CK1相似，MDA含量较高且变化幅度较大，而M1、M3、M4、M6、M7、M10与CK2相似，MDA含量相对较低且波动幅度较小，初步认定这6个品种为耐低温弱光品种。
　　2.5 低温弱光胁迫对甜（辣）椒叶片膜透性的影响
　　由图5可见，低温弱光处理的甜（辣）椒膜透性均呈单峰型变化趋势，且处理后均比处理前有不同程度的升高。在10个参试品种中，M1、M6、M8、M9、M10波动幅度较大，与CK1相似，而M2、M3、M4、M5、M7与CK2相似，膜透性相对较低并且波动幅度较小，初步认定这5个品种为耐低温弱光品种。
　　3 讨论与结论
　　研究表明[8-13]，当植物受到逆境胁迫时，抗氧化酶的平衡系统就会被打破，引起生理紊乱，严重时甚至导致植物死亡。POD、CAT和SOD是膜保护系统重要的3种酶，其中，SOD 是生物体内最重要的活性氧清除酶之一，能有效清除自由基，提高膜的稳定性[14，15]；而POD和CAT可以清除体内的H2O2，维持体内的活性氧代谢平衡，保护膜结构，从而使植物能在一定程度上忍耐、减缓或抵抗逆境胁迫[16]。当植株体内活性氧的产生与清除平衡遭到破坏，活性氧大量积累，使得膜脂过氧化加剧，引起膜脂过氧化产物（MDA）增加，造成膜系统损伤[17，18]。
　　相关分析表明，SOD、POD、CAT活性及MDA含量和细胞膜透性是能较好地反映植物抗逆能力的指标[19，20]。前人研究结果[21]表明，上述指标的变化在种间及不同处理条件下存在差异。本试验中，甜（辣）椒幼苗在低温弱光胁迫下启动了自身的应激反应，引起了一系列的抗氧化酶活性的变化：SOD、CAT活性及MDA含量和膜透性呈单峰型变化趋势，处理21 d后SOD、CAT活性或高或低于处理前水平，而MDA含量和膜透性几乎均高于处理前水平；不同品种的POD活性变化规律不同，但处理21 d后均高于处理前。这说明低温弱光对甜（辣）椒幼苗叶片膜透性及抗氧化酶活性均产生了影响，表明植株为避免遭受低温弱光逆境的伤害会做出适应性反应。
　　本研究通过低温弱光胁迫下幼苗叶片5个生理特性指标的变化，对参试甜（辣）椒品种的耐低温弱光性进行了评价，根据SOD活性鉴定出M1、M3、M5、M6、M7为耐低温弱光品种；根据POD活性鉴定出M2、M3、M6、M7 、M10为耐低温弱光品种；根据CAT活性鉴定出M3、M4、M6、M10为耐低温弱光品种；根据MDA含量鉴定出M1、M3、M4、M6、M7、M10为耐低温弱光品种；根据叶片膜透性鉴定出M2、M3、M4、M5、M7为耐低温弱光品种。根据这5个生理指标鉴定耐低温弱光品种的次数排序，耐低温弱光性的顺序为：M3>M6、M7>M4、M10>M1、M2、M5，初步认定这8个品种为耐低温弱光材料。但植物生理指标众多，本研究仅测定了其中的几个指标，其它指标随逆境的变化如何还有待进一步研究。此外，本试验结果仅是在苗期人工模拟自然环境条件下得出的，所设温度和光照与自然环境存在差异，至于各品种在大田日光温室、保护地栽培中的具体表现如何，尚有待进一步研究与验证。 　　参 考 文 献：
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