低温胁迫下没食子酸丙酯对黄瓜幼苗生理生化特性的影响

高文红，李鹏丽，车寒梅，赵 敏

（1.邯郸科技职业学院 河北邯郸 056046： 2.邯郸市蔬菜技术推广站 河北邯郸 056000；3.河北工程大学 河北邯郸 056038）

黄瓜是北方设施栽培主要蔬菜，属冷敏感植物，冬季低温寡照和大幅降温天气给黄瓜生产带来的危害尤为突出。苗期低温使叶片逐渐呈现萎蔫、黄化、干枯等症状，开花期低温则出现植株生长迟滞、花打顶、幼果脱落等现象，不能正常开花结实，导致瓜条不能正常膨大（畸形），黄瓜产量和品质受到严重影响。低温胁迫使植物体内活性氧代谢失衡，由于活性氧大量产生使膜蛋白和脂类降解，产生有毒物质，膜透性加大，且胁迫程度越严重，细胞O产生速率、过氧化氢（HO）含量、叶片相对电导率和丙二醛（MDA）含量越高，叶绿体解体，细胞超微结构被破坏。可见，活性氧的清除能力与植物的抗逆性有密切关系。如何克服设施黄瓜低温冷害、保障黄瓜品质是设施栽培黄瓜中亟待解决的问题。

研究表明，植物生长调节物质在植物生长发育过程中发挥重要作用，调控植物器官发育和形态建成等多个过程，经过不同程度低温诱导或外源调控物质调控，能够提高植物对低温的适应能力，提高其耐寒性。没食子酸丙酯（propyl gallate，PG）是天然产物没食子酸（3，4，5-三羟基苯甲酸）的重要衍生物，为植物天然多酚化合物，具较高抗氧化活性，可消除自由基，是欧盟认可的食品添加剂，广泛应用于食品和化妆品生产中，是无毒、安全性较高的脱水食品和油脂类抗氧化剂（酚类），也是经过联合国粮食及农业组织（FAO）和世界贸易组织（WTO）批准使用的优良油脂抗氧化剂。PG 主要应用于油脂的保鲜和抗氧化，显著降低油脂氧化程度。李汉良等研究表明，没食子酸丙酯具有抑制多酚氧化酶（PPO）活性、延缓梨果实软化、保持果实品质的作用。但关于PG 提高黄瓜幼苗抗冷机制的研究鲜见有报道。笔者以津优35 黄瓜品种为试验材料，研究低温胁迫下不同浓度PG 对黄瓜幼苗生理特性的影响，旨在为筛选提高植物抗冷性的外源物质（无毒副作用）提供新思路，为其在蔬菜栽培生产中应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为津优35 黄瓜，由天津科润农业股份有限公司黄瓜研究所培育，该品种为早熟、丰产、优质、适应性强的类型。

1.2 方法

试验于2021 年9 月15 日至10 月25 日在河北工程大学植物工场进行，选用标准72 孔黄瓜育苗穴盘进行黄瓜常规育苗，自然光照，待子叶展平后用酸碱度（pH 值）为6.5±0.1、可溶性盐浓度（EC值）为2.2～2.5 mS·cm的1/2 倍Hoagland 营养液浇灌。待幼苗长至3 叶1 心时，选取生长健壮且长势一致的幼苗移栽于10 cm×10 cm×8 cm 的营养钵中，基质为∶=1∶1。每个营养钵移栽1株苗，转入RTOP-268Y 型人工气候箱内培养，光照度为300 μmol·m·s，昼/夜为12 h/12 h，昼夜温度为28 ℃/18 ℃。培养箱内适应3 d 后，分别用浓度为1.0、1.5、2.0、2.5 mmol·L的PG 均匀喷洒叶片，以药液附于叶面不滴落为宜，每个处理100 株，以喷去离子水为对照（CK）。隔2 d 再喷1 次。诱导处理结束后4 d 进行抗冷鉴定，先在15 ℃/10 ℃（昼/夜）预处理2 d，再置于10 ℃/5 ℃低温胁迫6 d。

设5 个处理：（1）低温+喷去离子水（CK）；（2）低温+喷施1.0 mmol·LPG（T1）；（3）低温+喷施1.5 mmol·LPG（T2）；（4）低温+喷施2.0 mmol·LPG（T3）；（5）低温+喷施2.5 mmol·LPG（T4）。

于低温胁迫后0、2、4、6 d 时，随机取样，取幼苗生长点下第3 片展开真叶测定生理指标，6 d 时测定植株形态指标，每次选10 株，3 次重复。

1.3 测定方法

参照崔庆等的方法测定植物形态指标；参照赵世杰等的方法测定相对电导率，相对电导率/%=（初电导率-空白电导率）/（终电导率-空白电导率）×100；采用ABT 比色法测定MDA 含量；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量；采用比色法（：=1∶1）测定叶绿素（a+b）含量。

1.4 数据统计与分析

利用SPSS Statistic 19.0 软件对数据进行统计分析，采用Duncan’s 检验进行方差分析，采用Excel 2019 作图。

1.5 抗冷性指标综合分析

应用模糊数学隶属函数值法对黄瓜幼苗抗冷性指标的综合分析。隶属函数值计算方法如下：

指 标 与 抗 逆 呈 正 相 关：（）=（-）/（-）；

指 标 与 抗 逆 呈 负 相 关：（）=（-）/（-）；

（）为各处理各指标的具体隶属值；为各处理某指标测定值；为所有处理某一指标测定值中的最大值；为所有处理中某一指标测定值中的最小值；根据各处理隶属函数平均值大小确定其抗冷性强弱，隶属函数平均值越大抗冷性越强，反之则抗冷性越弱。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫下PG处理对黄瓜幼苗形态指标及生物量的影响

由表1 可知，低温胁迫6 d 后，在各处理中，T3处理各形态指标及生物量均为最大，T3 处理幼苗株高显著高于其他处理；T3 处理茎粗、地上鲜质量、地下干质量均与T2、T4 处理无显著差异，均显著高于CK、T1 处理；T3 处理地上干质量与T4 处理无显著差异，但与其他处理差异显著。T1、T2、T4 各处理间株高、茎粗、地上鲜质量、地上干质量、地下干质量均无显著差异；5 个处理间地下鲜质量均无显著差异。表明在低温胁迫下，适宜浓度的PG 处理在一定程度上缓解了低温对黄瓜幼苗生长的伤害。

表1 PG 处理6 d 对黄瓜幼苗形态指标及生物量的影响

2.2 低温胁迫下PG处理对黄瓜叶片相对电导率的影响

由图1 可知，随着胁迫时间的延长（0～6 d），各处理叶片相对电导率均呈逐渐上升的趋势。CK 叶片生物膜受伤害严重，相对电导率始终处于高位，胁迫6 d 后，CK 电导率比胁迫前提高141.76%，但PG 各处理电导率比胁迫前增加缓慢，分别提高了85.79%、60.22%、38.39%、75.10%。胁迫2 d 后，PG不同浓度处理电导率均显著低于CK，T3 处理相对电导率均显著低于PG 其他浓度处理。胁迫6 d后，与CK 相比，PG 不同浓度处理电导率分别降低22.78%、34.50%、43.81%、28.22%，表明适宜浓度的PG 处理能缓解低温对幼苗的伤害。

图1 低温胁迫下PG 对黄瓜叶片相对电导率的影响

2.3 低温胁迫下PG 处理对黄瓜叶片MDA 含量的影响

由图2 可知，随着低温胁迫时间的延长，各处理MDA 含量均呈上升趋势，与相对电导率变化趋势一致。低温胁迫6 d 后，经PG 各浓度处理后，叶片MDA 含量增加缓慢，均显著低于CK 处理，比CK分别降低了14.14%、31.45%、42.53%、20.14%，且T3处理叶片MDA 含量显著低于其他处理。表明适宜浓度PG 诱导，能缓解低温胁迫下膜脂过氧化。

图2 低温胁迫下PG 对黄瓜叶片MDA 含量的影响

2.4 低温胁迫下PG 处理对黄瓜幼苗可溶性糖含量的影响

由图3 可知，胁迫后2 d，CK、T1、T2、T3、T4 各处理均对低温产生应激反应，细胞可溶性糖含量均有不同程度增加，各处理分别比胁迫前提高19.19%、23.08%、33.74%、37.87%、24.93%。胁迫6 d后，PG 各浓度诱导叶片可溶性糖含量比CK 提高9.98%、26.65%、40.76%、16.56%，均显著高于CK。其中，T3 处理叶片可溶性糖含量显著高于其他浓度PG 处理，T4 和T1 处理之间无显著差异，T2 处理显著高于T4 和T1 处理。可见，适宜浓度的PG 处理能够提高细胞的渗透调节能力。

图3 低温胁迫下PG 对黄瓜幼苗叶片可溶性糖含量的影响

2.5 低温胁迫下PG处理对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响

由图4 可知，低温胁迫期间，CK 和PG 各处理幼苗叶片叶绿素含量均呈降低趋势，但各处理降低幅度不同。胁迫2 d 时，T3 处理叶绿素含量显著高于CK，其他PG 处理与CK 差异不显著。CK 叶绿素含量于胁迫2 d 后呈快速下降趋势。胁迫6 d 后，PG 各浓度处理叶绿素含量均显著高于CK，其中，T2 和T3 处理间差异不显著，但均显著高于其他处理，T3 处理叶绿素含量最高，比CK 高57.29%。可见，不同浓度PG 处理均能延缓叶绿素降解，T3 处理效果最佳，叶绿素含量始终保持较高水平。

图4 低温胁迫下PG 对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响

2.6 低温胁迫下PG 处理对黄瓜幼苗抗冷性指标影响的综合分析

通过隶属函数值法对低温下不同浓度PG 处理津优35 号幼苗的MDA 含量、电解质渗透率、叶绿素含量、可溶性糖含量进行综合分析，对4 项指标隶属函数平均值进行比较，隶属函数平均值高表示抗冷性强。由表2 可知，处理T3、T2 的MDA 含量、相对电导率、叶绿素含量、可溶性糖含量隶属函数值均明显高于CK、T1、T4，处理T3 的隶属函数平均值明显高于CK 与其他处理，不同浓度PG 处理抗冷效果从大到小依次为T3＞T2＞T4＞T1＞CK。

表2 黄瓜相关指标的隶属函数值

3 讨论与结论

低温对植物生长发育不利，低温下植物生长受到抑制，正常生长比较困难，地上地下生长缓慢；而喷施外源物质后，株高、茎粗、植株鲜质量和干质量均有提高。本试验结果表明，低温胁迫6 d 后，2.0 mmol·LPG 处理的株高显著高于CK和其他PG 处理，表明在低温胁迫下，适宜浓度的PG 处理在一定程度上缓解了低温对黄瓜幼苗生长的伤害，有利于黄瓜幼苗生长，与高青海等、鲍智娟的研究结果一致；但与曲树栋等的研究结果不一致，可能是由于低温胁迫后没有经过缓苗阶段，随时间延长，黄瓜幼苗抗冷性会在形态指标及生物量上表现更明显。

在低温胁迫下，酶保护系统活性受到影响，活性氧代谢失衡，膜脂类物质过氧化程度加剧，质膜透性增大，细胞内物质外渗，生物膜相对电导率增加，因此，膜透性的升高是植物低温伤害的重要标志之一。MDA 是膜脂类物质过氧化终产物，而MDA 毒害作用又加剧了膜损伤，使蛋白质、核酸等大分子物质交联、聚合，导致酶失活，MDA 含量是生物膜脂类物质过氧化程度和植物抗性的重要标志，其含量与低温胁迫程度呈正相关。本研究结果表明，低温胁迫下，与CK 相比，黄瓜叶片喷施不同浓度PG 叶片MDA 含量和相对电导率显著降低，表明PG 能降低黄瓜叶片膜质过氧化程度，提高植株对低温的耐受能力，与张永吉等、王国莉等、姜秀梅等的研究结果一致，其中以2.0 mmol·LPG 处理效果最佳。

叶绿素是叶绿体的类囊体膜上重要的光合色素，其含量多少往往决定着光合作用的强弱。而叶绿素对温度反应敏感，不适宜的低温和高温均可导致叶绿素降解，其含量下降越快，冷害症状呈现越早。前人研究结果表明，低温可导致叶绿素含量显著下降，叶片失绿，严重时变白，因此，叶绿素含量的变化能反映低温对植物的伤害程度。本试验结果表明，2.0 mmol·LPG 处理的叶绿素含量在低温胁迫6 d 后与1.5 mmol·LPG 处理差异不显著，但均显著高于CK 及其他处理，与张永吉等研究结果一致。这表明，低温环境中PG 处理能延缓叶片叶绿素降解。

可溶性糖具高溶解性，可快速降低细胞水势，是良好的渗透调节物质和防脱水剂，能有效提高细胞的渗透调节能力，增强细胞保水能力，降低冰点，以提高植物对低温的耐受性，在植物遭受逆境胁迫时发挥重要作用，且含量与多数植物的抗逆性呈正相关。本试验结果表明，低温胁迫期间，各浓度PG 处理后可溶性糖含量均高于对照，与张永吉等的研究结果一致；低温胁迫后6 d，2.0 mmol·LPG处理的可溶性糖含量比CK 显著提高40.76%，表明适宜浓度的PG 处理可增加叶片可溶性糖含量，降低细胞渗透势，维持蛋白质结构的完整性和功能，从而增强黄瓜抗冷性。

隶属函数法是在测定多个指标情况下对植物抗性评价的有效方法，能消除个别指标的片面性，且隶属函数值在0～1，指标评价简单，常用于植物抗性评价。通过隶属函数法进行综合评价可知，黄瓜幼苗喷施浓度2.0 mmol·LPG 处理的效果最好。

综上所述，2.0 mmol·LPG 处理黄瓜幼苗可以缓解低温对黄瓜幼苗的伤害。本试验结果可能与PG 本身为多酚化合物且具有显著的抗自由基能力有关，PG 进入植物体内参与清除植物体内自由基的过程，延缓了膜脂过氧化。PG 其他生理活性及抗冷性机制有待于进一步研究。