5―氨基乙酰丙酸对茄子幼苗抗冷性的影响
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摘 要：以春秋长茄和渝早茄一号为材料，5℃下低温胁迫4 d，研究了外源ALA（5-氨基乙酰丙酸）对茄子幼苗抗冷性的影响，以期为茄子的冬春栽培提供理论依据和实践参考。试验结果表明，外源ALA能有效降低茄子幼苗低温胁迫下叶片的相对电导率与MDA含量，减缓叶绿素分解，提高脯氨酸含量以及SOD、POD、CAT活性，且以1 mg/L ALA处理效果最好。试验说明，外源ALA处理可通过提高茄子幼苗叶片的抗氧化能力和渗透调节能力来缓解低温胁迫对植物的伤害。
关键词：茄子幼苗；ALA；低温胁迫；渗透调节物质；抗氧化酶
中图分类号：S661.2 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）16-0043-04
茄子属于喜温性蔬菜作物，常常遭遇冷害和病害。冬春设施栽培中常会遇到低温为害，可导致茄子生长发育受阻，产量和品质下降[1]。茄子的生育适温为22～30℃，在17℃以下生长发育变缓，10℃以下出现新陈代谢失调的现象，发生冷害的临界温度是7.2℃[2]。由于茄子栽培的区域性强，其冷敏感性已成为设施栽培高产优质的主要限制因子，但在我国茄果类蔬菜抵抗冷害研究方面，关于番茄和辣椒的研究报道相对较多，而关于茄子抗冷研究却很少。
5-氨基乙酰丙酸（5-Aminolevulinic acid，ALA）是所有卟啉化合物（血红素、光敏色素、叶绿素等）生物合成的关键前体物质[3]，在自然界动植物中广泛存在。外源ALA在高浓度时可以作为农田除锈剂[4]，低浓度时则可以调节植物的生长发育，促进作物增产，提高抗性[5]。外源ALA能够促进萝卜、草莓和小白菜等的净光合速率，增加萝卜和草莓的叶绿素荧光产额[6～8]，加强棉花、西瓜等植物的抗盐性[9，10]，提高番茄的产量和果实品质[11]，缓解黄瓜、辣椒、甜瓜等多种作物的低温胁迫伤害[12～14]。然而，目前关于ALA对茄子低温胁迫影响的报道不多，我们尚未明确其相应的生理生化特性变化情况。因此，本试验研究了外源ALA在低温胁迫下对茄子幼苗生理指标变化调控，以探讨其对茄子抗冷性的影响，以期为茄子的冬春栽培提供理论依据和实践参考。
1 材料与方法
1.1 材料与处理
本试验在西南大学园艺园林学院完成，所用茄子品种为重庆市农业研究所培育出的优良杂交一代茄子新组合春秋长茄和种渝早茄一号，5-氨基乙酰丙酸（ALA）为Alfa Aesar公司生产，其他所用试验药品均为国产分析纯。
选取饱满、整齐一致的茄子种子，通过消毒、温汤浸种、催芽等处理后播种于穴盘中，待幼苗2叶1心时移栽至营养钵中，进行常规管理。幼苗4叶1心时，选取长势一致、生长健壮的幼苗，进行叶面喷施，每处理20株，每株用量10 mL，共设5个ALA处理，处理浓度分别为0（CK），0.05，0.5，1，5 mg/L，用喷壶均匀地将ALA喷施在茄子幼苗叶片上下表面，直至滴水为止。连续喷施2 d后将幼苗置于人工气候箱中，在光照强度设置为20 klx每天12 h光照下，白天15℃，夜晚10℃预处理2 d，接着在5℃低温胁迫4 d。每天测定茄子超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，4 d后测定茄子相对电导率（REC）、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）、叶绿素（Chl）含量，3次重复。
1.2 测定方法
REC采用侯福林[15]的方法，使用DDS-11A型电导率仪测定；MDA含量测定采用李合生[16]的硫代巴比妥酸法；Pro含量测定采用邹琦[17]的磺基水杨酸法；SOD活性测定采用李合生[16]氮蓝四唑（NBT）法；POD采用张志良[18]的愈创木酚法；CAT活性测定采用李红斌[19]的紫外吸收法；Chl含量测定采用陈建勋[20]的乙醇-丙酮混合法。
1.3 数据处理
数据用Microsoft Excel 2003和DPS 9.50标准版进行分析， 方差分析采用LSD法检验。
2 结果与分析
2.1 ALA处理在低温胁迫下对茄子幼苗叶片中相对电导率和丙二醛含量的影响
逆境胁迫下，植物组织中电解质渗透率会明显升高，测定相对电导率将直观反映植物的冷害程度。由表1可以看出，对于渝早茄一号，不同浓度的ALA处理对茄子抗冷性的影响存在显著性的差异。0.05～5 mg/L ALA处理的叶片与CK相比电导率都显著降低，分别降低了23.60%、39.03%、61.10%、33.81%，说明ALA对幼苗进行了保护，减缓了逆境对叶片的伤害，尤其是1 mg/L ALA效果最好，使茄子叶片中膜系统损伤程度最小。
由表1还可以知道，渝早茄一号的丙二醛含量随ALA喷施浓度的增加呈现先减小后升高的趋势，并且在4种浓度喷施下，MDA的含量均显著小于对照，其中在喷施1 mg/L ALA时，丙二醛的含量达到最小值，相比CK降低了60.99%，这说明适当浓度的ALA可增强茄子幼苗的抗冷能力。
对于春秋长茄品种，电导率和丙二醛的趋势变化规律与渝早茄子一号基本一致，说明ALA对于提高茄子的抗冷性是具有一定的普适性。
2.2 ALA处理在低温胁迫下对茄子幼苗叶片中脯氨酸和叶绿素含量的影响
脯氨酸含量与植物的抗逆性紧密相关，当植物遇到逆境伤害时，脯氨酸会迅速合成并积累，因此Pro含量常作为植物抗逆性的一个生理指标。由表1可知，对于品种渝早茄一号，随着ALA喷施浓度的增加，茄子幼苗Pro的含量呈现先逐渐升高，到达峰值后再降低的变化趋势。0.05～1 mg/L ALA处理与对照相比具有显著性差异， 1 mg/L ALA处理的脯氨酸含量达到峰值为142.91 μg/g，相比对照提高了130.57%。
叶绿素含量随ALA喷施浓度的增加也呈现先升后降趋势， 1 mg/L ALA喷施时叶绿素含量达最大值，是对照的3.5倍，说明ALA能有效减缓低温胁迫对叶绿素的降解，提高茄子的抗冷性。
由表1可知，对于春秋长茄，总体变化趋势与渝早茄子一号基本一致，说明一定浓度的ALA能够提高茄子的抗冷性，试剂对茄子品种具有一定的普适性。
2.3 ALA对低温胁迫下茄子幼苗叶片SOD、POD、CAT活性的影响
①ALA对茄子幼苗叶片SOD活性的影响 在生物膜脂过氧化的酶促防御系统中，SOD、POD、CAT等均是重要的细胞膜保护酶类。以渝早茄一号为研究对象，由图1可知，在低温胁迫下， ALA处理的茄子幼苗SOD活性呈现先上升后下降又上升的趋势，其中低温胁迫过程中，0.5、1 mg/L ALA处理叶片的SOD活性均显著高于CK，而4 d胁迫后， 1 mg/L ALA处理叶片的 SOD活性最高，较对照处理提高了40.91%，说明在低温胁迫下，喷施一定浓度的ALA可以提高茄子SOD活性，进一步增强茄子幼苗清除氧自由基能力，其中1 mg/L ALA处理效果最明显。
②ALA对茄子幼苗叶片POD的影响 由图2可知，在低温胁迫第1天，茄子幼苗叶片的POD活性迅速升高，然后随着时间的延长，POD活性又呈现下降的趋势，但在胁迫第4天，0.5、1 mg/L ALA处理茄子幼苗的POD活性迅速升高，显著高于其他处理，而5 mg/L ALA处理的POD活性前3 d一直低于对照，第4天略高于对照，但差异不是特别明显。结果说明，在低温胁迫下喷施一定浓度的ALA可以提高POD活性，从而加强茄子幼苗的抗冷性，其中0.5、1 mg/L ALA处理的效果最显著。
③ALA对茄子幼苗叶片CAT活性的影响 由图3可知，ALA处理后叶片CAT活性随胁迫时间的延长呈现持续下降的趋势，其中0.5 mg/L ALA处理后第1天降低幅度较大，达到了43.75%，5 mg/L ALA处理的茄子幼苗在第3天后CAT活性突然升高。喷施4种浓度ALA后茄子的CAT活性总体上均高于对照，4 d低温胁迫后， ALA处理后的CAT活性皆显著高于对照，分别提高了67.61%、35.21%、111.27%、95.77%，说明低温胁迫下，叶面喷施ALA可以缓解低温对膜系统的损伤，从而提高茄子的抗冷性。
3 结论与讨论
低温使植物细胞膜由液晶态转变为凝胶态[21]，致使植物体内生理生化代谢紊乱，导致植物体内活性氧大量增加，引发膜脂过氧化加剧，造成细胞膜透性加大，电解质外渗以及抗氧化酶活性的变化。5-氨基乙酰丙酸（ALA）作为一种新开发的植物生长活性物质，近年来，有关ALA提高植物抗逆性的研究已经取得了很大进展，例如其对提高植物光合特性[22]、增强抗冷性[12～14]、抗旱性[23]和耐盐性[9，10]的能力就有明显的效果。大量研究报道证实ALA可以通过调节活性氧、非酶促抗氧化体系及抗氧化酶活性提高植物抗逆性。
植物组织受到逆境胁迫时，细胞膜的功能会遭到损伤，电解质渗透率会增大。MDA是膜脂过氧化的产物，其含量的高低也直接反映出膜脂过氧化伤害的程度。本试验中，经ALA处理后的茄子幼苗叶片的相对电导率和MDA积累量显著比对照低，这说明外源ALA能够有效缓解茄子幼苗的低温伤害程度，较好保持细胞膜的稳定性，进而增强茄子幼苗的抗冷性，且1 mg/L ALA处理缓解效果最明显。
渗透物质含量的多少、抗氧化酶类活性的高低与植物的抗性强弱是密切相关的。尹璐璐等[12]认为，低温胁迫下ALA处理的黄瓜幼苗叶片具有较高的脯氨酸含量，可提高细胞的渗透调节能力，从而减少细胞内电解质的外渗；刘涛等[13]发现经ALA处理后，辣椒幼苗叶片中POD、SOD和CAT活性均明显升高，增强了组织和细胞清除活性氧的能力，抗冷能力增强。
本试验结果表明，0.05～5 mg/L ALA能够不同程度地提高茄子幼苗抗冷能力，其中以外源喷施1 mg/L ALA处理效果最佳，其作用机理主要是因为在低温逆境胁迫下，一定浓度的ALA可以降低低温胁迫下茄子幼苗叶片的相对电导率与MDA含量，减缓叶绿素分解，提高渗透调节物质脯氨酸含量，增强膜保护酶SOD、POD、CAT活性，降低细胞膜脂过氧化作用，提高幼苗抗胁迫能力，缓解低温对茄子植株的伤害。
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