文章信息
- 王星剑, 郑诚乐, 何碧珠, 卢婷, 王文婷
- WANG Xingjian, ZHENG Chengle, HE Bizhu, LU Ting, WANG Wenting
- 外源葡萄糖对贮运中茄子穴盘苗生长和抗逆性的影响
- Effect of exogenous glucose application on plant growth and stress resistance of eggplant plug-seedlings during storage and transportation
- 亚热带农业研究, 2017, 13(1): 30-35
- Subtropical Agriculture Research, 2017, 13(1): 30-35.
- DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2017.01.007
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文章历史
- 收稿日期: 2016-11-13
茄子 (Solanum melongena L.) 为茄科茄属1年生或多年生草本植物,富含蛋白质、维生素、龙葵碱等数十种营养以及药用成分,具有较高的食用价值和药用价值[1-3]。目前,茄子育苗多采用穴盘育苗,但穴盘苗贮运过程中常因低温、高温、弱光等胁迫导致幼苗品质下降,定植后生长恢复能力减弱[4-6]。因此,改进茄子穴盘苗的贮运技术迫在眉睫。
适当调控温度、光照、水肥等环境条件,不仅贮运前可起到壮苗的作用,还有利于贮运过程中维持秧苗质量[7-8]。外源糖类物质及其他碳水化合物可有效缓解逆境胁迫对幼苗代谢活动的影响,促进植株的生长。辛海滨[9]及Liu et al[10]研究表明,外源糖类物质能够使植株叶片变绿,缩短节间距,提高可溶性糖和游离脯氨酸含量,显著增强植物抗氧化酶活性,并诱导植物保护激素的合成和积累,降低丙二醛 (malondialdehyde, MDA) 含量,从而提高植物抗逆性。本试验以茄子穴盘苗为试材,探讨不同浓度外源葡萄糖处理对贮运中幼苗生长和抗逆性的影响,以期为茄子的工厂化育苗提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料供试品种为秀娘,长卵黑茄,由福建农友种苗 (中国) 有限公司提供;葡萄糖 (CAS号:14431-43-7) 由国药集团化学试剂有限公司提供;吐温-20(CAS号:9005-64-5) 由国药集团化学试剂有限公司提供。
1.2 试验方法试验地设在福建农林大学园艺学院设施温室和蔬菜生理生化实验室。常规温汤浸种后,将种子置于30 ℃恒温箱中催芽,待种子露白后播种到50孔穴盘中进行育苗。育苗基质体积比为草炭:珍珠岩:蛭石=3:1:1。待子叶展平后每4天浇灌1次1/2日本山崎茄子营养液。穴盘苗长到四叶一心后的第1天及第3天的上午9:00和晚上21:00,分别喷施0.8、2.8、4.8、6.8、8.8 mmol·L-1(T1~T5) 的葡萄糖溶液。每次每穴喷施80 mL,以叶面均匀布满液珠但不流下为宜,以喷施等量蒸馏水为对照 (CK),所有喷施液均添加0.01%吐温-20,以利于液珠停留在叶片表面,便于植物吸收。处理后的第2天上午7:00在冷库内进行模拟贮运试验,设置冷库温度为 (15±1) ℃,黑暗。每个处理2个穴盘,3次重复。分别于模拟贮运的第0、2、4、6天随机取样,测定相关生理指标。
1.3 测定项目及方法株高为幼苗根上部到生长点的高度,采用直尺测定;茎粗为植株子叶下部节间粗度,采用精度为千分之一的电子游标卡尺测定。幼苗取样后清洗干净并用滤纸吸干水分,放入105 ℃烘箱中杀青15 min,置80 ℃烘干48 h至恒重,测定植株干重,并计算壮苗指数。壮苗指数=(茎粗/株高+地下部干重/地上部干重)×全株干重[11]。
可溶性糖含量采用蒽酮比色法[11]测定;脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法[11]测定;MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法[11]测定;相对电导率采用电导法[11]测定;过氧化物酶 (peroxidase, POD) 活性采用愈创木酚法[12]测定;超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase, SOD) 活性采用NBT还原法[11]测定;过氧化氢酶 (catalase, CAT) 活性采用H2O2分解量法[11]测定。
1.4 数据分析采用DPS (7.05) 软件进行方差分析,并用Duncan新复极差法进行差异显著性分析;用Excel (2003版) 软件制图。
2 结果与分析 2.1 外源葡萄糖对贮运中茄子穴盘苗生长的影响 2.1.1 壮苗指数壮苗指数是幼苗壮苗质量的衡量标准。由图 1可知,不同浓度的外源葡萄糖处理对茄子穴盘苗的壮苗质量影响不同。贮运0 d时,T3~T5壮苗指数显著高于CK,其中T4最高,T3次之,说明幼苗期喷施一定浓度的外源葡萄糖溶液有利于壮苗;贮运2 d时,T2、T3的壮苗指数分别比CK提高28.39%、41.05%,差异达显著水平,但两者间差异不显著;贮运4、6 d时,T3的壮苗指数最高,分别比CK提高70.91%、85.82%,差异达显著水平。说明外源葡萄糖处理有助于贮运中茄子穴盘苗壮苗的保持,其中以T3处理效果较好。
2.1.2 可溶性糖含量由图 2可知,外源葡萄糖处理可促进茄子穴盘苗贮运中可溶性糖含量的积累。贮运0 d时,外源处理的可溶性糖含量和CK间差异不显著;贮运2 d时,T2、T3可溶性糖含量分别比CK提高23.61%、19.50%,差异达显著水平,但两者间差异不显著;贮运4 d时,T1~T3可溶性糖含量分别比CK提高41.00%、28.35%、24.40%,差异达显著水平,但三者间差异不显著;贮运6 d时,T5可溶性糖含量最高,T1、T2、T3次之,与CK差异均达显著水平,但彼此间差异不显著。说明外源葡萄糖处理有利于贮运中茄子穴盘苗可溶性糖含量的积累,其中T2、T3效果最好。
2.2 外源葡萄糖对贮运中茄子穴盘苗抗逆性的影响 2.2.1 叶片相对电导率相对电导率是衡量植物细胞膜透性的重要指标,值越大表明电解质的渗漏量越多,细胞膜受伤害程度越深。由图 3可知,各处理叶片相对电导率均随贮运时间的延长呈上升趋势,其中CK升高最明显,贮运2、4、6 d分别比贮运前提高64.64%、252.21%、252.62%。贮运2、4 d时,T1~T5相对电导率均显著低于CK;贮运6 d时,T3相对电导率最低,比CK降低27.56%,差异达到显著水平。说明外源葡萄糖处理可减缓贮运中叶片电导率的升高,其中T3效果最好,T2次之。
2.2.2 脯氨酸含量由图 4可知,CK和T2~T5脯氨酸含量随贮运时间的延长逐渐减小。贮运0 d时,T5的脯氨酸显著小于CK,T1 ~ T4与CK差异不显著,说明高浓度的外源葡萄糖对脯氨酸的合成有抑制作用;贮运2 d时,T3的脯氨酸含量最高,是CK的4.85倍,T4、T2次之,与CK差异显著;贮运4 d时,T1的脯氨酸含量最高,T3次之,分别是CK的4.57、4.15倍,差异达显著水平,但两者间差异不显著;贮运6 d时,T3的脯氨酸含量是CK的7.43倍,差异达显著水平。说明外源葡萄糖处理有利于贮运中脯氨酸的积累,其中T3效果最好。
2.2.3 MDA含量MDA是膜脂过氧化作用的产物,反映了植物细胞膜系统受损伤程度。由图 5可知,CK的MDA含量随贮运时间的延长而升高,贮运2、4、6 d时分别比贮运前提高47.75%、73.22%、103.07%,而T1 ~ T5的MDA含量基本保持稳定。其中,T1~ T3的MDA含量在贮运2、4、6 d时均显著低于CK,贮运2 d时,T1的MDA含量最低,T2、T3次之,三者间差异不显著;贮运4、6 d时,T3的MDA含量均达到最低值,分别比CK降低53.97%、56.64%。说明外源葡萄糖处理有利于减缓MDA含量的增加,其中以T3效果最好。
2.3 外源葡萄糖对贮运中茄子穴盘苗抗氧化酶活性的影响由表 1可知,CK的POD活性随贮运时间的增加变化明显,贮运6 d降低了20.24%;贮运0 d时,T4、T5的POD活性最高,与CK达显著差异,但两者间差异不显著;贮运4 d时,T2、T3的POD活性达到最大值,分别比CK提高34.55%、29.87%,且两者间差异不显著;贮运6 d时,外源处理的POD活性均显著大于CK。CK的CAT活性随贮运时间的延长呈逐渐降低趋势,贮运6 d比贮运前降低了47.94%;贮运0 d时,T1~T5的CAT活性与CK均达显著差异水平,说明幼苗期喷施一定浓度的外源葡萄糖溶液有利于CAT活性的增加;贮运4、6 d时,T1~T3的CAT活性均显著高于CK,其中贮运4 d时,T2最高,T3、T1次之,贮运6 d时T1最高。外源处理的SOD活性在贮运0、2、4 d时变化不明显,6 d时突然升高;贮运2 d时T1~T5的SOD活性均显著高于CK,但彼此间差异不显著;贮运4 d时,T2的SOD活性最大,T3、T1次之,与CK均达显著差异,但三者间差异不显著;贮运6 d时,外源处理的SOD活性均显著高于CK,其中T5的SOD活性最高,T3、T4次之,分别是CK的3.88、3.67、3.59倍,但三者间差异不显著。因此,外源葡萄糖处理可显著提高贮运中POD、SOD、CAT活性,增强抵抗逆境能力,其中以T3效果最好,T2次之。
t贮运/d | 处理 | CAT活性 | POD活性 | SOD活性 | ||
U·g-1·min-1 | U·g-1·min-1 | U·g-1 | ||||
0 | CK | 82.91±2.89d | 245.35±5.73bc | 39.6±1.33c | ||
T1 | 146.19±7.15a | 290.07±3.71b | 37.68±2.38b | |||
T2 | 100.23±1.04c | 234.50±14.18b | 40.92±1.14b | |||
T3 | 126.20±2.84b | 290.05±9.73b | 39.37±1.00b | |||
T4 | 150.15±6.17a | 383.10±16.18a | 47.16±0.51a | |||
T5 | 141.60±8.72a | 356.10±30.10a | 42.81±1.92ab | |||
2 | CK | 64.65±5.23b | 213.00±8.34c | 40.35±1.77b | ||
T1 | 72.85±7.62a | 259.15±1.00b | 53.60±0.69a | |||
T2 | 63.48±2.68ab | 256.87±19.73b | 56.71±3.98a | |||
T3 | 56.72±3.60b | 254.92±16.16bc | 49.61±0.37a | |||
T4 | 75.96±3.78ab | 331.56±4.58a | 54.24±0.61a | |||
T5 | 75.01±5.20ab | 269.91±18.43ab | 50.58±0.61a | |||
4 | CK | 53.14±3.11c | 265.18±6.66c | 37.87±0.32c | ||
T1 | 58.3±2.4ab | 316.92±5.82ab | 48.17±1.49ab | |||
T2 | 78.16±8.08a | 356.81±13.77a | 50.08±0.73a | |||
T3 | 66.48±4.04b | 344.39±19.21a | 47.50±1.77ab | |||
T4 | 41.88±2.88c | 306.80±5.87b | 46.37±0.59b | |||
T5 | 66.24±1.39b | 274.42±4.56b | 39.19±0.41c | |||
6 | CK | 43.16±12.5c | 195.69±8.41c | 32.16±2.65c | ||
T1 | 62.48±5.38a | 325.47±11.93ab | 100.52±2.94ab | |||
T2 | 60.29±2.76a | 300.19±26.49b | 97.02±1.21b | |||
T3 | 59.33±3.62ab | 321.80±7.53bab | 106.88±1.34a | |||
T4 | 53.50±1.91b | 321.14±30.12ab | 114.44±7.21a | |||
T5 | 56.18±2.48b | 330.68±6.29a | 120.93±3.63a | |||
1) CK表示喷施等量的蒸馏水;T1、T2、T3、T4、T5分别表示喷施0.8、2.8、4.8、6.8、8.8 mmol·L-1葡萄糖溶液。同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。 |
与正常生长环境相比,贮运过程中植株的温度、光照、湿度等条件发生变化,使“源—库”平衡遭到破坏,导致幼苗鲜、干重下降,细胞膜透性发生改变[2, 13]。壮苗指数是衡量穴盘苗生长状况的标准,研究不同环境因子对壮苗指数的影响对优化育苗设施环境具有重要意义[14]。贮运2、4、6 d时,外源施用4.8 mmol·L-1(T3) 葡萄糖溶液后,植株壮苗指数较CK分别提高41.05%、70.91%、85.82%。说明贮运前喷施一定浓度的外源葡萄糖溶液有利于茄子穴盘苗在贮运中保持较高的壮苗质量。
脯氨酸和可溶性糖含量是细胞内重要的渗透调节物质,反映植株对逆境的应激反应能力[15-16]。随着贮运时间的增加,外源施用4.8 mmol·L-1葡萄糖溶液后,植株可溶性糖、脯氨酸含量均显著高于CK,说明适宜浓度的外源葡萄糖处理有利于茄子穴盘苗贮运过程中可溶性物质的积累,进而提高细胞液浓度,增强贮运条件下幼苗叶片细胞的选择渗透性。贮运环境下,膜系统会对低温弱光产生反应,发生细胞膜膜脂过氧化,从而造成细胞膜透性增大,使电解质外渗,导致相对电导率发生不同程度的增加。MDA是膜脂过氧化的产物,其产生和积累会反过来加剧膜脂过氧化作用[17]。吴雪霞等[18]、王洪涛等[19]研究表明,低温、弱光可显著提高茄子、辣椒穴盘苗叶片与根系相对电导率和MDA含量,降低植株的抗冷性。本研究表明,随着贮运天数的增加,茄子穴盘苗的电解质渗透率和MDA含量呈逐渐增加的趋势,而外源施用4.8 mmol·L-1葡萄糖可以显著降低茄子幼苗相对电导率,使MDA含量始终保持在一个相对稳定的水平,有效缓解贮运逆境对茄子穴盘苗膜系统的不利影响。
SOD、POD和CAT统称活性氧清除剂,是植物体内重要的细胞保护酶,能有效阻止活性氧在植物体内的积累[20]。增加植物体内清除自由基保护酶系统的活性有利于维护膜系统的完整性,增强植物的抗逆性[21]。本研究表明,CK的POD、SOD、CAT活性随着贮运时间的增加降低明显,说明贮运条件下的逆境胁迫影响幼苗清除活性氧的能力,降低了植株抗性,这与刘伟等[22]的研究结果一致。而贮运前施用一定浓度外源葡萄糖溶液可提高贮运中POD、SOD活性,降低CAT活性下降的趋势,减少细胞内氧自由基的产生,维持体内活性氧代谢的平衡。
综合比较贮运条件下不同浓度外源葡萄糖对茄子穴盘苗生长及抗性的影响,外源施用4.8 mmol·L-1葡萄糖溶液能有效缓解贮运过程中低温弱光对茄子穴盘苗的伤害,提高穴盘苗品质,且葡萄糖成本低廉,每100穴盘苗单次处理成本在0.4元左右,适宜于生产上应用推广。
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