富氢水浸种增强黄瓜幼苗耐冷性的作用及其生理机制

【目的】氢气(H2)是近年来发现的一种新型气体信号分子,它参与植物对高温、干旱、盐害、重金属等多种逆境胁迫的响应。探讨外源氢气(H2)对黄瓜幼苗耐冷性的调控作用及其生理机制,为增强日光温室黄瓜对低温的适应能力提供技术指导。【方法】以‘津优35号’黄瓜品种为试材,用饱和富氢水(HRW,H2供体)浸种,蒸馏水浸种作对照(CK),常温下育苗。幼苗长至2叶1心时转移至光照培养箱中进行低温(昼/夜温度8℃/5℃)处理,分别于处理后0、1、3和5 d后测定相关生理指标。

【结果】低温胁迫可使黄瓜幼苗叶片的电解质渗漏率(EL)、冷害指数、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量及超氧阴离子(O2-)产生速率持续升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(As A)、脯氨酸和可溶性糖含量先升高后降低,相对含水量呈下降趋势。与CK相比,低温胁迫下HRW处理的EL和冷害指数的增加幅度较小,H2O2和MDA含量及O2-产生速率较低,而SOD、POD、CAT、APX和GR活性及GSH和As A含量较高。胁迫结束时(5 d),HRW处理的EL比CK低11.3个百分点,冷害指数较CK低15.9%,H2O2和MDA含量分别比CK低29.4%和9.9%,O2-产生速率较CK低54.3%;而SOD、POD、CAT、APX和GR活性分别比CK高12.6%、20.1%、20.9%、53.0%和58.1%,GSH和As A含量分别较CK高24.0%和17.6%。低温下HRW处理的黄瓜幼苗叶片的相对含水量降低幅度明显小于CK,而脯氨酸和可溶性糖含量始终高于CK。胁迫5 d时,HRW的相对含水量比CK高6.4个百分点,脯氨酸和可溶性糖含量分别比CK高23.0%和41.5%。

【结论】富氢水浸种可增强黄瓜幼苗耐冷性,其主要作用机理是:(1)增强低温下黄瓜幼苗抗氧化系统活性,减少活性氧(ROS)积累,从而减轻膜脂过氧化伤害;(2)通过提高低温下黄瓜幼苗叶片的渗透调节能力,减缓幼苗失水速度,以较长时间地维持生理功能。