外源ABA對低溫脅迫下番木瓜幼苗抗寒性的影響

陳燕　潘祖建　甘衛堂　歐景莉　朱楊帆　陳豪軍　寧琳　何江　李穆

摘 要：為探索外施ABA（脫落酸）對番木瓜幼苗抗寒性的影響，以“穗中紅”番木瓜幼苗為材料，外施ABA，濃度分別為1、5、10、20 mg/L，清水為對照，4 ℃低溫脅迫4 d后，每天觀測番木瓜葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物歧化酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的變化。結果顯示，噴施外源ABA，番木瓜幼苗葉片中SOD、POD活性得以提高，并先上升后下降，MDA含量先下降后上升，和清水對照相比，差異達顯著水平。以ABA濃度為5 mg/L處理番木瓜幼苗的抗寒性效果最佳。

關鍵詞：番木瓜 低溫脅迫 ABA 抗寒特性

Abstract：To explore the effect of spraying ABA on cold resistance of papaya， we used papaya variety “Suizhonghong” as material， and sprayed on it with different concentrations of abscisic acid （1， 5， 10， 20 mg/L， water as CK）， respectively， then after cold stress at 4℃ for 4 days， daily observed the variation of the activity of superoxide dismutase （SOD） and peroxidase （POD）， and malonaldehyde （MDA） content in leaf. Results showed that after treatment with different concentrations of ABA， the SOD and POD activities in seedling leaf were significantly higher than that of CK， and increased firstly and then decreased; but the MDA content was significantly lower than that of CK， and decreased firstly and then increased. The treatment with 5mg/L ABA had the optimum chilling resistance effect.

Key words：Papaya; cold stress; abscisic acid; chilling resistance

番木瓜（Carica ?Papaya ?L.）是番木瓜科番木瓜屬的熱帶草本果樹，果實可鮮食可加工成蜜餞、飲料、罐頭等。番木瓜果實，含豐富的維生素A和維生素C及17種以上氨基酸及多種營養元素，所含的齊墩果成分還具有一定的保健功能：護肝降酶、抗炎抑菌、降低血脂等[1]。從番木瓜中提取的蛋白酶已被廣泛應用到食品、醫藥、飼料、日化、皮革及紡織等行業。番木瓜當年種當年可收，投資少，見效快，種植番木瓜是農民增收，脫貧致富的有效途徑。番木瓜多采用秋播春植的方法，一般10月中下旬至11月中旬播種，第2年3月上旬可以種植，期間容易遇上低溫寒害，存在越冬問題，低于5 ℃和長時間低于10℃都會對番木瓜生長造成影響[2]。低溫導致番木瓜幼苗嫩葉畸形，苗木質量差，給番木瓜生產造成重大影響。2008年冬季，廣西南寧受陰冷型災害天氣影響，連續33 d平均溫度7.2 ℃，番木瓜幼苗嚴重受害[3]。如何提高番木瓜幼苗抗寒性，保障其安全越冬，已經成為亟待解決的重要問題。溫室大棚、地膜覆蓋等方法培育番木瓜苗已見報道[4-5]。大量研究表明，外源ABA 可在環境脅迫中起到重要的調節作用，如鹽漬、干旱、低溫等，作物的抗鹽、抗旱、抗寒能力得以提高[6-9]。目前，外施氯化鈣、水楊酸等提高番木瓜幼苗的抗寒性已有研究[10-11]，而外施ABA對番木瓜幼苗抗寒性的影響尚未見報道。本文測定了外施不同濃度ABA后番木瓜幼苗葉片中的SOD、POD活性及MDA含量的變化，探討了ABA對番木瓜幼苗抗寒性的影響，以期為大田育苗生產作參考。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗地：廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所番木瓜基地育苗棚。

試驗品種：穗中紅。2017年10月中下旬精選種子播到育苗袋中，育苗袋直徑9 cm，高10 cm，每袋1株，用泥土、椰糠作為育苗基質，在溫室大棚中正常管理。2018年3月，待苗長至15～20 cm時，挑選生長健壯、長勢均勻的番木瓜苗供實驗用。

1.2 方法

2018年3月22日，用濃度為1、5、10、20 mg/L的ABA溶液噴施試驗苗，每個濃度每次重復30株，設3次重復，每24 h噴施1次，連續噴3次，噴施清水為對照。放置1 d后，將實驗苗轉移到生化培養箱中進行4 ℃低溫脅迫培養，箱內光照強度1500 lx，每天光照12 h，分別于低溫處理的0 d、1 d、2 d、3 d和4 d后觀察，并參考李合生的方法[12] 測定超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量。

試驗數據用Excel和SPSS 20.0 進行統計分析。

2 結果與分析

從表1可以看出，外源ABA處理后，番木瓜葉片中的SOD、POD活性都得到了提高，并先升高后下降，且整個試驗過程中，外源ABA處理過的葉片SOD、POD活性都比對照（清水）高，MDA含量先降低后升高，且每個處理都低于清水對照。低溫脅迫處理的第1 d，ABA濃度為5 mg/L的處理，番木瓜葉片的SOD、POD活性最大，MDA含量最低，且各濃度處理的差異達顯著水平，其次為10 mg/L。低溫脅迫處理的第2 d，番木瓜葉片的SOD、POD活性達到最大值，MDA含量最低，以ABA濃度為5 mg/L的處理活性最高，MDA含量最低，與其他各處理的差異達顯著水平。低溫脅迫處理的第3 d，第4 d，過氧化氫清除系統受損，有害的活性氧增多，同時過氧化氫累積，嚴重損壞活性氧清除體系，使得SOD、POD活性下降，MDA含量隨之增多。在整個處理過程中，ABA濃度為5 mg/L處理的番木瓜幼苗葉片SOD、POD活性高于其他濃度的處理，積累的MDA最少，抗寒性最強;其次為ABA 1 mg/L、10 mg/L的處理，20 mg/L濃度太大，抑制了相關酶的活性，用不同濃度ABA溶液處理番木瓜幼苗，經過4 ℃低溫脅迫處理，番木瓜葉片SOD、POD活性，MDA含量各處理間的差異達顯著水平。

3 結論與討論

ABA是一種脅迫激素，可調節植物對脅迫環境的適應性[13]。植物感知外界的低溫信號，將信號傳遞到細胞內（這需要一個復雜的信號系統，這其中就包括了ABA），進而誘導一系列基因的表達。低溫脅迫下植物體內的ABA含量可以迅速增加[14]。大量研究表明外施ABA能提高植物對多種逆境的抗性，如抗寒、抗旱、抗鹽性等[15-18]。外施適當濃度的ABA溶液可以提高作物的抗寒性，其原因可能是：ABA可延緩SOD、CAT等毒性降解酶活性的下降;提高膜脂不飽和度;促進滲透調節物質的增加及促進氣孔關閉等機制[13]，本實驗的結果與該結論相符。

低溫環境下，植物利用O2的能力降低，沒有被利用的O2會在代謝過程中轉化成對植物有害的活性氧（Active oxygen ?species ?AOS），自由基·O2-、·OH-等也會增多，活性氧還可導致MDA積累，MDA為膜脂過氧化的最終產物。這時植物會啟動自身的防御系統調控相關的代謝途徑，如植物體內存在抗氧化酶和抗氧化劑SOD、POD，清除多于的活性氧，對植物起到保護作用[19]。試驗中，低溫脅迫處理的第1 d、第2 d，SOD、POD酶活性逐漸上升，而MDA含量逐漸降低，這是植物細胞在受到低溫刺激產生后作出的一種保護性應激反應，植物的抗寒能力可以得到迅速提高。低溫脅迫處理的第3 d、第4 d，過氧化氫清除系統受損，有害的活性氧增多，同時過氧化氫累積，損壞了活性氧清除體系，使得SOD、POD活性下降，MDA含量隨之增多。通過噴施ABA，處理組的SOD、POD活性顯著高于對照組（清水），MDA含量顯著低于對照組（清水），說明ABA可延緩SOD、POD等酶活性的下降，提高番木瓜幼苗的抗寒性。

許多研究表明：外源ABA可以改變作物內源ABA的平衡狀況，從而誘導相關抗性基因的轉錄水平的表達并使得它們在蛋白水平上的活性得以增強，植株的抗冷性得到增強[20-21]。ABA濃度不一致，對各抗寒指標的影響不一致。本實驗設置的4個濃度，以5 mg/L處理番木瓜葉片SOD、POD活性顯著高于其他處理，MDA含量少于其他處理。因此，得出結論，ABA濃度為5 mg/L對提高番木瓜幼苗抗寒性效果最佳。本研究結果與前人利用水楊酸、氯化鈣提高番木瓜幼苗抗寒性的研究結果較相似，合適的外源物濃度可提高番木瓜幼苗的抗寒性，過高的濃度可引起燒苗或抑制相關酶的活性，不利于抗寒性的提高。

本實驗只研究了外源ABA對番木瓜幼苗抗寒性的影響，而番木瓜植株如何感知低溫，并將低溫信號傳遞到細胞內激活轉錄因子，調節基因轉錄、引起一系列生理生化反應還值得進一步研究。此外，外源ABA提高番木瓜幼苗抗寒性的持久性以及大田實驗值得進一步探討。

參考文獻

[1] ? ? ?劉思，沈文濤，黎小瑛，等.番木瓜的營養保健價值與產品開發[J]. 廣東農業科學，2007（2）：68-70.

[2] ? ? ?周鵬，彭明.番木瓜種植管理與開發應用術[M].北京：中國農業出版社，2009：14.

[3] ? ? ?鐘思強，黃黨源，劉任業，等.2008年香蕉、番木瓜寒害狀況及災后恢復[J].廣西農業職業技術學院學報，2009，2（1）：1-4.

[4] ? ? ?馮巖，陳健，高惠楠.設施栽培番木瓜抗寒性研究[J].福建農業科技，1999（4）：15-16.

[5] ? ? ?郁建強，郜晨，張揚，等.日光溫室栽培番木瓜設施、品種的選擇及育苗技術[J].果農之友，2014（2）：24.

[6] ? ? ?李曉宇. 鹽堿脅迫及外源植物激素對小麥和羊草生長發育的影響[D]. 長春：東北師范大學，2010.

[7] ? ? ?于晶，張林，蒼晶，等.外源ABA對寒地冬小麥東農冬麥1號幼苗生長及抗冷性的影響[J].麥類作物學報，2008，28（5）： 883-887.

[8] ? ? ?張麗，周欣，蔣家月，等.外源ABA對茶樹抗寒生理指標的影響[J].茶業通報，2012，34?（2）：72-74.

[9] ? ? ?田丹青，葛亞英，劉曉靜，等.外源ABA對低溫脅迫下蝴蝶蘭葉片生理指標的影響[J].浙江農業學報，2013，25（1）：68-72.

[10] ? ?王小媚，任惠，劉業強，等.不同濃度氯化鈣噴施番木瓜幼苗低溫脅迫下的生理響應[J].中國南方果樹，2015，44（4）：45-47.

[11] ? ?王小媚，唐文忠，任惠，等.水楊酸對低溫脅迫番木瓜幼苗生理指標及葉片組織結構的影響[J].南方農業學報，2016，47（8）：1290-1296.

[12] ? ?李合生. 植物生理生化實驗原理和技術[M].2版.北京：高等教育出版社，2000：164， 167，258.

[13] ? 李合生.現代植物生理學[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002：434-435.

[14] ? ?馬媛媛，肖霄，張文娜. 植物低溫逆境脅迫研究綜述[J]. 安徽農業科學，2012，40（12）：7007- 7009.

[15] ? ?李長寧，Manoj K S，農倩，等.水分脅迫下外源ABA提高甘蔗抗旱性的作用機制[J]. 作物學報，2010，36（5）：863-870.

[16] ? 肖強，王剛，衣艷君，等.外源脫落酸增強甘薯幼苗耐鹽性的作用[J]. 植物營養與肥料學報，2016，22（1）：201-208.

[17] ? ?羅立津，徐福樂，翁華欽，等.脫落酸對甜椒幼苗抗寒性的誘導效應及其機理研究[J].西北植物學報，2011，31（1）：94-100.

[18] ? 黃杏，陳明輝，楊麗濤，等.低溫脅迫下外源ABA對甘蔗幼苗抗寒性及內源激素的影響[J].華中農業大學學報，2013，32（4）：6-11.

[19] ? ?Fridovic I. The biology of oxygen radicals[J]. Science， 1978， 201： 875-880.

[20] ? 宋亞玲，熊立仲. 水稻GSK基因家族的鑒定及其對多種激素和逆境應答的表達量分析（英文）[J]. 華中農業大學學報，2012，31（01）：1-9.

[21] ? 王成章，潘曉建，張春梅，等. 外源ABA對不同秋眠型苜蓿品種植物激素含量的影響[J]. 草業學報，2006（2）：30-36.