摘要:
研究了不同浓度5-氨基乙酰丙酸(ALA)溶液(0、5、10、20、40、70 mg/L)浸种对甜瓜幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:与CK相比,ALA浸种处理促进了甜瓜幼苗生长,随着ALA浓度的提高,甜瓜幼苗的株高、茎粗、植株鲜重和干重、壮苗指数均呈先增加后降低的趋势,20 mg/L处理最高。ALA浸种处理提高了甜瓜幼苗叶片的可溶性糖、可溶性蛋白含量,并降低了丙二醛含量,以20 mg/L处理效果最好。因此ALA浸种处理能促进甜瓜幼苗生长,提高壮苗指数,并显著增强抗逆性,20 mg/L为最佳浓度。
Abstract:
Effects of seed soaking with different concentrations of 5-aminolevulinic acid (0, 5, 10, 20, 40, 70 mg/L) on the growth and physiology of melon seedlings were studied. The results showed that, compared with the contrast (CK, 0 mg/L), seed soaking with 5-aminolevulinic acid promoted the growth of melon. With the enhancement of 5-aminolevulinic acid concentration, the plant height, stem diameter, fresh and dry weight, seedling strength index tend to increase first and then decrease, and the treatment of 20 mg/L is the highest. Seed soaking with 5-aminolevulinic acid treatments increased the content of soluble sugar and soluble protein, and decreased the malondialde-hyde content in melon seedling leaves, among them the treatment of 20 mg/L being the best. Thus seed soaking with 5-aminolevulinic acid could increase the growth and seedling strength index of melon, also promote its stress resistance, with the best concentration of 20 mg/L.
1. 引言
甜瓜(Cucumis melo)属于葫芦科甜瓜属,有“水果皇后”的美称,是世界十大水果之一。甜瓜因其香甜爽口、营养丰富、外形美观、清凉解暑,深受广大消费者的喜爱。目前甜瓜种植面积达到41.04万公顷,占全国瓜果类作物总种植面积的17.04% [1] 。近年来随着人民生活水平的提高,许多地区利用设施栽培甜瓜,以满足市场需求。
5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,简称ALA)广泛存在于植物体内,参与光合作用、呼吸作用,调节植物生长发育等,是一种具有复合生理功能的天然生理调节物质 [2] 。研究表明外源ALA在高浓度时(大于5 mmol/L)可作为除草剂,低浓度时能够促进植物的光合作用,提高产量 [3] ,并增强抗逆性 [4] 。外源ALA处理能够促进番茄种子萌发 [5] ,缓解黄瓜和甜瓜幼苗的弱光胁迫 [6] [7] 以及黄瓜的盐胁迫 [8] ,提高甜椒的耐寒能力 [9] ,改善桃果实品质 [10] 。ALA具有促进蔬菜作物生长、提高产量和抗逆性的作用 [11] 。但目前未见关于ALA浸种对甜瓜幼苗生长及生理特性影响的报道。
本试验研究不同浓度ALA浸种对甜瓜幼苗生长及生理特性的影响,以期为培育优质健壮甜瓜种苗提供理论依据。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料
试验甜瓜品种为“地中海F1”,厚皮类型,由上海普威农业科技有限公司提供。
2.2. 试验方法
2.2.1. 实验设计
本试验于2018年1~3月在华南农业大学园艺学院塑料板材温室内进行。将ALA浓度设为5、10、20、40、70 mg/L,分别记为T1~T5,以蒸馏水为对照(CK),对甜瓜进行浸种处理。每个重复挑选100粒甜瓜种子,分别加入50 ml蒸馏水和不同浓度的ALA溶液中浸种,每个处理重复4次。55℃温汤浸种8 h后用蒸馏水冲洗种子,置于铺有层滤纸的培养皿中,在25℃恒温箱黑暗催芽,以后定时定量补充蒸馏水,保持种子湿润状态。3 d后挑选芽长0.5 cm左右均匀的甜瓜种子,播种于50孔穴盘中,每个重复25株。甜瓜幼苗4叶1心时取样测定生长和生理指标。
2.2.2. 测定项目及方法
每个重复选5株甜瓜幼苗,用直尺测定株高,游标卡尺测量茎基部的茎粗。用分析天平称取甜瓜幼苗的地上部和地下部鲜重,再分别烘干(105℃下杀青15 min,然后75℃烘干至恒重)称取干重。甜瓜幼苗壮苗指数的计算公式:壮苗指数 = (茎粗/株高 + 地下部干重/地上部干重) × 全株干重 [12] 。
每个重复选取5株幼苗的第2片真叶测量生理生化指标。丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定,可溶性糖用蒽酮法测定,可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G-250染色法测定 [13] 。
2.3. 数据处理与分析
数据采用SPSS19.0软件进行统计分析,方差分析采用新复极差法(Duncan’s)检测差异显著性。用Microsoft Excel 2013制作图表。
3. 结果与分析
3.1. ALA浸种对甜瓜幼苗生长的影响
与对照(CK)相比,不同浓度ALA浸种处理均提高了甜瓜幼苗的株高和茎粗(表1),并且随着ALA浓度的提高,甜瓜幼苗的株高和茎粗均呈先增加后降低的趋势,其中T3处理(20 mg/L)最大。
与CK相比,ALA浸种处理均提高了甜瓜幼苗的生物量。随着ALA浓度的提高,甜瓜幼苗的地上部鲜重、干重和地下部鲜重、干重均呈先增加后降低的趋势,其中T3处理最大并显著高于其它处理。
ALA浸种处理均提高了甜瓜幼苗的壮苗指数(图1),随着ALA浓度的提高壮苗指数呈先增加后降低的趋势,T3处理最大并显著高于CK,而其它处理之间差异不显著。
3.2. ALA浸种对甜瓜幼苗生理特性的影响
3.2.1. 对幼苗叶片可溶性糖含量的影响
与CK相比,ALA浸种处理提高了甜瓜幼苗的可溶性糖含量(图2),并且随着ALA浓度的提高呈先增加后降低的趋势,其中T3处理含量最高。
3.2.2. 对幼苗可溶性蛋白含量的影响
与CK相比,ALA浸种处理均显著提高了甜瓜幼苗的可溶性蛋白含量(图3),并且随着ALA浓度的提高呈先增加后降低的趋势,其中T3处理含量最高。
![](Images/Table_Tmp.jpg)
Table 1. Effects of seed soaking with different concentrations of ALA on the growth of melon seedlings
表1. 不同浓度ALA浸种对甜瓜幼苗生长的影响
注:表中数据为平均值 ± 标准差,同列数据后不同字母表示差异显著(α = 0.05)。
注:不同小写字母表示差异达到显著水平(α = 0.05),下同。
Figure 1. Effects of seed soaking with different concentrations of ALA on seedling strength index of melon seedlings
图1. 不同浓度ALA浸种对甜瓜幼苗壮苗指数的影响
![](//html.hanspub.org/file/11-2180916x11_hanspub.png)
Figure 2. Effects of seed soaking with different concentrations of ALA on soluble sugar content of melon seedlings
图2. 不同浓度ALA浸种对甜瓜幼苗可溶性糖含量的影响
![](//html.hanspub.org/file/11-2180916x12_hanspub.png)
Figure 3. Effects of seed soaking with different concentrations of ALA on soluble protein content of melon seedlings
图3. 不同浓度ALA浸种对甜瓜幼苗可溶性蛋白含量的影响
![](//html.hanspub.org/file/11-2180916x13_hanspub.png)
Figure 4. Effects of seed soaking with different concentrations of ALA on malondialdehyde content of melon seedlings
图4. 不同浓度ALA浸种对甜瓜幼苗丙二醛含量的影响
3.2.3. 对幼苗丙二醛含量的影响
与CK相比,ALA浸种处理降低了幼苗叶片丙二醛含量(图4),并且随着ALA浓度的提高,甜瓜幼苗的丙二醛含量呈先降低后增加的趋势,T2、T3、T4处理显著低于其它处理,T3处理含量最低。说明20 mg/L的ALA浸种处理能有效降低甜瓜幼苗的细胞膜脂过氧化程度。
4. 讨论与结论
ALA浸种浓度在5~20 mg/L时,甜瓜幼苗的株高、茎粗、干鲜重、壮苗指数均有不同程度的提升,当浓度大于20 mg/L时,促进作用开始减弱。这表明适宜浓度的ALA浸种能促进甜瓜幼苗的生长,这与前人在水稻及多种蔬菜上的研究结果一致 [3] [4] [14] 。
植物通过改变体内的可溶性糖和可溶性蛋白等渗透调节物质的变化,来适应外界环境 [15] [16] 。在低温弱光逆境条件下,甜瓜幼苗的可溶性蛋白和可溶性糖含量降低 [17] 。本试验中与对照相比,ALA浸种浓度在5~70 mg/L范围内,甜瓜幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量先升高后降低,在20 mg/L时最高。
丙二醛(MDA)是脂膜过氧化产物,其含量代表了细胞膜受伤害的程度,丙二醛含量高,说明植物细胞膜质过氧化程度高,细胞膜受到的伤害严重。研究表明ALA处理能降低草莓植株的MDA含量 [18] ,并能缓解多种蔬菜作物的弱光胁迫 [6] [7] 、提高耐寒能力 [9] 和抗逆性 [11] 。本试验中20 mg/L的ALA浸种处理,降低了甜瓜叶片的丙二醛含量,增强了其对环境的适应性。因此在低温弱光的冬季进行甜瓜育苗,采用适宜浓度的ALA浸种处理可以提高植株的抗逆性和培育壮苗。
本研究表明,一定浓度的ALA浸种处理,促进了甜瓜幼苗生长、提高了壮苗指数,并提高了幼苗叶片的可溶性糖、可溶性蛋白含量,同时降低了丙二醛含量,增强了对环境的抗逆性,20 mg/L为甜瓜最佳的浸种处理浓度。
基金项目
广州市产学研协同创新重大专项(201704020006);广东省科技计划项目(2015A020209114);现代农业产业技术体系专项资金(CARS-25-C-04)。