5-氨基乙酰丙酸对辣椒植株低温胁迫伤害的缓解效应.pdf

西北植物学报2 0 1 0 ，3 0 ( 1 0 ) ：2 0 4 7 2 0 5 3 A c t aB O t B o r e a l - O c c i d e n t S i n 文章编号：1 0 0 0 4 0 2 5 ( 2 0 1 0 ) 1 0 2 0 4 7 0 7 5 一氨基乙酰丙酸对辣椒植株低 胁迫伤害的缓解效应 0 日 皿 刘涛1 2 ，郭世荣1 ，徐刚孙，高文瑞2 ，李德翠2 ，王 虹2 ( 1 南京农业大学园艺学院，农业部南方蔬菜遗传改良重点开放实验室。南京2 1 0 0 9 S ；2 江苏省农业科学院蔬菜研究所，南京 2 1 0 0 1 4 ) 摘要：以超越干号辣椒品种为试材，研究了低温胁迫期间及随后的常温恢复过程中5 一氨基乙酰丙酸( A I 。A2 5 m g L - 1 ) 处理对始花期辣椒植株生长量，叶片中脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量，超氧化物歧化酶( S O D ) 、过氧 化物酶( P O D ) 、过氧化氢酶( C A T ) 、抗坏血酸过氧化物酶( A P X ) 活性和电解质渗透率及丙二醛( M D A ) 含量的影 响。以探讨A L A 提高辣椒抗寒性的生理机制。结果表明，低温胁迫下叶面喷施2 5m g I 。r 1 的A I 。A 可显著提高辣 椒植株生长量，增加叶片中脯氨酸、可溶性椿及可溶性蛋白含量增强其P O D 、C A T 及A P X 活性，并显著降低辣椒 叶片中双) D 活性、电解质渗透率和M D A 含量。叶面喷施A I 。A 也显著降低了恢复过程中辣椒叶片中的渗透调节 物质含蜃和抗氧化酶活性，使膜伤害基本恢复到对照水平。可见。外源A I 。A 处理町通过提高低温胁迫下辣椒叶片 的渗透调节能力和抗氧化能力，促进植株生长，缓解低温胁迫对植株的伤害。 关键词：辣椒；5 - 氨基乙酰丙酸( A I 。A ) ；渗透调节物质；抗氧化酶 中图分类号：Q 9 4 5 7 9文献标识码：A M i t i g a t i v eE f f e c to f5 - a m i n o l e v u l i n i cA c i di nP e p p e r u n d e rL o wT e m p e r a t u r eS t r e s s L I UT a 0 1 “，G U OS h i r o n 9 1 ，X UG a n g ，G A OW e n r u i 2 ，L ID e - c u i 2 ，W A N GH o n 9 2 ( 1C o l l e g eo fH o r t i c u l t u r e ，N a n j i n gA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y K e yL a b o r a t o r yo fS o u t h e r nV e g e t a b l eC r o pG e n e t i cI m p r o v e m e n t M i n i s t r yo f A g r i c u l t u r e ，N a n j i n g2 1 0 0 9 5 ，C h i n a ；2 I n s t i t u t eo f V e g e t a b l e C r o p s ，J i a n g s u A c a d e m yo f A g r i c u l t u r a lS c i e n c e s 。N a n j i n g 2 1 0 0 1 4 。C h i n a ) A b s t r a c t ：E f f e c to f5 一a m i n o l e v u l i n i ca c i d ( A L A2 5m g L - 1 ) o nt h eg r o w t h ，P r o ，s o l u b l es u g a ra n ds o l u b l e p r o t e i nc o n t e n t s ，t h ea c t i v i t i e so fs u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( S O D ) ，p e r o x i d a s e ( P O D ) ，c a t a l a s e ( C A T ) ，a s c o r - b a t ep e r o x i d a s e ( A P X ) a n de l e c t r o l y t el e a k a g e ( E L ) ，M D Ac o n t e n t so fl e a v e sw a sc o n d u c t e dw i t hp e p p e r v a r i e t y C h a o y u eN o 5 i nf l o w e r i n gs t a g eu n d e rl O Wt e m p e r a t u r es t r e s sa n dt h es u b s e q u e n tr e c o v e r y p r o c e s s P r e l i m i n a r i l ye x p l o r et h ep h y s i o l o g i c a lm e c h a n i s m so fA I 。Ao ni m p r o v i n gt h ec h i l l i n gr e s i s t a n c eo f p e p p e r R e s u l t ss h o w e dt h a t 2 5m g L A I 。As i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dt h eg r o w t hm a s s ，P r o ，s o l u b l es u g a r a n ds o l u b l ep r o t e i nc o n t e n t sa n dt h ea c t i v i t i e so fP O D ，C A Ta n dA P X ，s i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e dt h eE l 。a n d M D Ac o n t e n ta n dt h ea c t i v i t i e so fS O Du n d e rt h el O Wt e m p e r a t u r es t r e s s 。w h i l et h ec o n t e n to fo s m o t i ca d - i u s t m e n t ，M D Aa n dt h ea c t i v i t i e so fP O D ，C A T ，A P Xd e c r e a s e du n d e rt h en o r m a lc o n d i t i o n s I ti n d i c a t e s t h a te x o g e n o u sA I 。At r e a t m e n tc o u l di m p r o v et h eg r o w t ha n dr e l i e v ec h i l l i n gi n ju r yo fp e p p e rb yi n c r e a s i n g t h ec o n t e n to fo s m o t i c aa n dt h ea c t i v i t i e so fa n t i o x i d a n te n z y m e s 收稿日期：2 0 1 0 0 5 2 5 ；修改稿收到日期：2 0 1 0 - 0 8 1 1 基金项目：江苏省三三项工程招标项目L S X ( 2 0 0 8 ) 0 2 6 3 l 江苏省农业科技自主创新资金项目 C X ( 0 9 ) 6 1 2 作者简介：刘涛( 1 9 8 5 ) 男( 汉族) 在读硕上研究生主要从事设施蔬菜逆境生理研究。E m a i l ：l i u t a 0 1 9 8 5 1 3 5 2 1 6 3 e o m * 通讯作者：徐刚研究员，博士，主要从事蔬菜设施栽培、栽培生理等研究E - m a i l ：x u g a n 9 9 0 1 6 3 c o r n 万方数据 2 0 4 8西北植物学报 K e yw o r d s ：p e p p e r ；5 一a m i n o l e v u l i n i ca c i d ( A L A ) ；o s m o t i c a ；a n t i o x i d a n te n z y m e s 辣椒( C a p s i c u ma n n u u mL ) 属喜温不耐热的 蔬菜，是中国主要的大宗蔬菜作物之一，也是设施栽 培面积较大的蔬菜种类。其生长适温为2 l 2 7 ，低于1 2 或高于3 0 ，其生长减弱 1 。生产 上，特别是春早熟、秋延后及越冬等反季节设施栽培 中，都会遭遇不同程度的低温伤害。低温对植物生 长、光合、碳氮代谢、酶活性和干物质积累会产生不 同程度的影响阳门 ，最终导致生长受抑，甚至整株死 亡，给生产带来严重的损失。江苏设施辣椒冬春反 季节栽培风险大、产量不稳定，甚至栽培失败，最主 要原因之一是冬春阴雨天气较多造成设施内低温严 重而导致植株生育不良，因此早春和晚秋的低温严 重限制了辣椒的周年生产。 5 一氨基乙酰丙酸( A I A ) 是所有卟啉类化合物 ( 叶绿素、血红素和光敏色素等) 的合成前体 。 A I ，A 已被证实能提高多种作物的抗寒性，促进生 长，增加产量。如低温胁迫下，以0 5m g I 。1 A I 。A 处理的黄瓜幼苗叶片相对其它处理的电解质 渗透率和M D A 含量较低，S O D 、P O D 活性和抗坏 血酸含量较高，冷害指数较小，且脯氨酸和可溶性糖 积累量及根系活力较高，明显增强了黄瓜幼苗的抗 寒性 5 。施用1 0m g I 。- 1A I A 后甜瓜表现出明 显的抗低温能力 。A I 。A 作为一种新型的无毒内 源调节物质在提高作物抗寒性上具有广阔的应用前 景。然而，目前关于A I 。A 对辣椒冷胁迫影响的报 道尚少。因此，本试验采用超越五号辣椒品种，利 用加温玻璃温室模拟大棚实践生产试验，研究了叶 面喷施A l 。A 对低温胁迫及常温恢复后始花期辣椒 植株生长、叶片中渗透调节物质含量、抗氧化酶活性 和膜透性的短期效应，探讨了A I A 对辣椒抗寒性 的影响及其机制，以期为生产实践中减缓辣椒冷胁 迫伤害提供可行途径。 1 材料和方法 1 1 材料及处理 试验于2 0 0 9 年9 月2 0 1 0 年2 月在南京农业 大学实验基地玻璃温室中进行。供试辣椒品种为较 耐低温的超越五号。A I A 为S i g m a 公司生产的 分析纯药品。 将生长一致的辣椒种子经浸种、催芽后播种于 营养钵( 1 0c m 1 0c m ) 中，置于昼夜平均温度为 2 6 5 1 9 9 “ C 的温室中育苗。待始花期时( 平均有 一朵花开放，1 月1 8 日) 选取生长一致的辣椒植株 1 5 0 株，随机分为3 组，分别进行以下处理：( 1 ) 对照 ( C K ) ，将植株一直置于加温温室中进行正常管理， ( 昼夜平均温度为2 3 9 “ C 1 5 3 “ C ，每株喷施蒸馏 水6m I 。) ；( 2 ) 低温处理( I T ) ，将植株先置于未加温 温室中( 白天打开温室窗户以达到降温效果，昼夜 平均温度为1 2 4 2 6 ，每株喷施蒸馏水6m L ) 进行低温处理6d ，后置于加温温室中恢复1 5d ；( 3 ) 低温+ A L A 处理( A L A ) ，将植株先置于未加温温 室中同时叶面喷施2 5m g L _ 1 的A L A ( 前期试验 筛选的最佳浓度，每株喷施6m L ) ，后置于加温温室 中进行恢复( 同低温处理) 。 分别于试验开始的第1 、3 、5 、7 ( 常温恢复后第0 天) 天进行A I A 叶面喷施，共4 次；并于试验开始 的第0 、2 、4 、6 、9 ( R 一2 ) 、1 1 ( R 一4 ) 天采取生长点下第3 片展开真叶进行质膜透性、M D A 含量、渗透调节物 质含量及抗氧化酶活性测定，试验重复3 次，取平均 值；试验开始的第0 、6 、2 2 ( R 一1 5 ) 天对植株进行生长 量的测定，每处理1 5 株，取平均值。 1 2 测定指标及方法 1 2 1 生长量每处理取1 5 株辣椒植株，用游标 卡尺于子叶下1c m 处测定茎粗。用直尺从子叶节 至最高生长点量取株高。用去离子水将植株洗净， 吸干表面水分，分别测定地上部和地下部鲜重，然后 1 0 5 杀青1 5m i n ，7 5 烘至恒重，测定地上部和地 下部干重。 1 2 2 脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量脯氨 酸含量采用水合茚三酮法 7 一测定，取样品0 2g ，加 5m L3 磺基水杨酸沸水浸提，取提取液加2m L 酸性茚三酮于沸水浴中反应，冷却后加入甲苯溶液 4m I ，。静止片刻后取上清液于5 2 0n m 处测吸光值。 可溶性糖含量采用蒽酮法。测定，取样品0 2g ，加 5m l 。蒸馏水于沸水浴中浸提3 0m i n ( 2 次) ，将提取 液过滤于1 0m I 。容量瓶中定容，取1m I ，稀释液加 5m I 。葸酮乙酸乙酯溶液，沸水浴准确保温1m i n 后 测6 3 0r i m 处的吸光值。可溶性蛋白含量采用考马 斯亮蓝G - 2 5 0 染色法。1 测定，取样品0 2g ，加1 6 m L 的P B S - N a ( p H7 8 ) 溶液，冰浴研磨成匀浆， 4 “ C 、1 20 0 0r m i n 下离心2 0m i n ；取上清液2 0f l L ， 加2 9m L 的考马斯亮蓝G - 2 5 0 溶液，放置片刻后 测5 9 5n m 处的吸光值。 1 2 3 抗氧化酶活性S O D 活性测定采用氮蓝四 万方数据 1 0 期刘涛，等：5 一氨基乙酰丙酸对辣椒植株低温胁迫伤害的缓解效应 2 0 4 9 唑( N B T ) 光还原法H ，以抑制N B T 光化还原的 5 0 为一个酶活力单位( U ) ，酶活性以U g 叫F W 表示。P O D 活性采用K o c h b a 等1 1 的方法测定吸 光值O D 们，变化，以O D 。，。每分钟增加1 为一个酶活 力单位，酶活性以U g 叫F W r a i n _ 1 表示。C A T 活性采，仔D h i n d s a 等叫的方法测定，以O I ) ：蚰每分 钟减少0 1 为一个酶活力单位( U ) ，酶活性以U g F W r a i n 叫表示。抗坏血酸过氧化物酶( A P X ) 活性测定按照N a k a n o 和A s a d a 【1 2 1 的方法，测定在 1 0S 内2 9 0n m 波长下吸光值变化，酶活性以”m o l g F W r a i n - 1 表示。 1 2 4M D A 含量和电解质渗透率M D A 含量用 改进的硫代巴比妥酸法阳。测定，取0 2g 植物样品， 加入5 T C A1 8m I 。，冰浴研磨后所得匀浆在 C C 、1 20 0 0r m i n 下离心2 0r a i n ，取上清液1m L 加入0 6 7 T B A ，混合后在1 0 0 水浴上煮沸1 5 m i n ，冷却后30 0 0r m i n 离心1 0m i n 。分别测定上 清液在4 5 0 、5 3 2 、6 0 0n m 处吸光值，按C ( b t m o l I 。) 一6 4 5 ( A 跏A 。) 一0 5 6 A 伽计算M D A 含量。 电解质渗透率用G o n g 争1 3 ：的电导率仪法测定。 电解质渗透率= ( 煮前电导率煮后电导率) 1 0 0 1 3 数据分析 采用S A S 软件D u n c a n s 进行多重比较法。 2 结果与分析 2 1A L A 处理对低温胁迫下辣椒植株生长的影响 低温胁迫下，生长抑制、生物量降低是植物最敏 感的生理响应，干重的净增长是证明植株生长的有 效指标。由表1 可知，试验处理第6 天时，低温处理 植株的茎粗、株高、干鲜重均显著低于对照( P 0 0 5 ) 。其中。在恢复后第1 5 天，低 温处理植株的地上部干重和地下部干重分别为对照 的9 1 1 和7 6 6 ，而A L A 处理的则较低温处理 分别提高了8 0 4 和1 7 2 。以上数据表明。低温 胁迫明显减缓了辣椒植株的生长，尤其对地下部生 长的抑制更明显；A I 。A 处理后低温胁迫伤害有所缓 解，使辣椒植株的生长量与对照无显著差异。 2 2A L A 处理对低温胁迫下辣椒叶片中渗透调节 物质含量的影响 2 2 1 脯氨酸含量脯氨酸含量与植物的抗逆性 紧密相关，当遇到逆境胁迫时。脯氨酸会迅速合成并 积累，因此其含量可以作为植物抗逆性的生理指 标“。由图1 ，A 可知，低温处理阶段，低温处理的 植株叶片中脯氨酸含量明显高于对照，施用A l 。A 后则进一步提高了低温胁迫下叶片中的脯氨酸含 量。其中，在处理第4 天，低温处理植株的脯氨酸含 量比对照株增加l6 3 ，施用A I ，A 处理的脯氨酸 表lA L A 处理对低温胁迫下辣椒植株茎粗、株高、干鲜重的影响 T a b l e1E f f e c to fA L Aa p p l i c a t i o no ns t e md i a m e t e r ，p l a n th e i g h t ，f r e s hw e i g h ta n d d r yw e i g h to fp e p p e rp l a n tu n d e rl o wt e m p e r a t u r es t r e s s 注：同列中不间字母表示同期处理问在0 0 5 水平上差异显著。 N o t e ：V a l u e si ne a c hc o l u m nw i t hd i f f e r e n tl e t t e r sa r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n ta t0 0 5l e v e li nt h es a m et i m eo ft r e a t m e n t 万方数据 西北植物学报 含量则较低温处理提高了1 4 0 ；常温恢复后3 个 处理叶片中脯氨酸含量均有所降低，但3 个处理之 间均无显著差异( P o 0 5 ) 。 2 2 2 可溶性糖含量可溶性糖是植物抵御低温 的重要保护性物质，能降低冰点，提高原生质保护能 力，保护蛋白质胶体不遇冷变形凝集。如图1 ，B 所 示，整个试验过程中，对照株的可溶性糖含量较稳 定。低温处理阶段，低温处理和A L A 处理的辣椒 叶片中可溶性糖含量均急剧上升，第6 天时出现峰 值，此时低温处理的可溶性糖含量比对照增加了 2 0 7 5 ，施用A L A 处理则较低温处理提高了 5 1 9 ，且均达到显著水平( P O 0 5 ) 。 删， 赴 熹暑 篷暑 o o 厶 黎 爹 蔷喜乞 掣k 蓄耋呈 0 们 0 246 9 ( R 一2 ) 1 1 ( R 一4 ) 处理时间 T i m eo ft r e a t m e n t d 图lA L A 处理对低温胁迫下辣椒叶片中脯氨酸、 可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响 F i g 1 E f f e c t so fA I 。Aa p p l i c a t i o no nP r o 。s o l u b l es u g a r a n ds o l u b l ep r o t e i nc o n t e n to fp e p p e rl e a v e s u n d e rl o wt e m p e r a t u r es t r e s s 2 2 3 可溶性蛋白含量 可溶性蛋白可通过主动 积累来降低渗透势，是植物细胞质中的重要渗透调 节物质之一 1 引。图1 ，C 显示，整个试验过程中，对 照的可溶性蛋白含量变化相对较小。低温处理阶 段，低温处理的可溶性蛋白含量显著高于对照， A L A 处理进一步提高了低温胁迫下辣椒叶片中的 可溶性蛋白含量。常温恢复阶段，3 个处理的可溶 性蛋白含量均有所降低。其中，在低温处理第6 天 和常温恢复后第4 天，低温处理植株的可溶性蛋白含 量分别较对照增加了2 7 4 和1 7 6 ，而施用A L A 处理则较低温处理分别提高了1 2 2 和0 2 7 。 以上结果表明，低温胁迫下施用A I 。A 能有效 增加辣椒叶片中渗透调节物质的含量，使得低温胁 迫下植株叶片细胞液浓度提高，以增加细胞的持水 力及组织中的非结冰水，从而降低细胞质的冰点，维 持细胞结构、细胞运输和调节渗透压等，进而提高其 抗寒性和温度回升后的恢复能力。 2 3 A L A 处理对低温胁迫下辣椒叶片中S O D 、 P O D 、C A T 和A P X 活性的影响 S O D 、P O D 、C A T 和A P X 是植物体内活性氧清 除酶促防御系统中主要的保护酶u 引。由图2 可以 看出，低温处理期间，低温处理和A L A 处理的4 种 抗氧化酶活性均高于对照，且A L A 处理的P O D 、 C A T 及A P X 活性较低温处理明显提高；处理第4 天时，A L A 处理的P O D 、C A T 及A P X 活性较低温 处理分别提高了2 4 8 、3 4 8 和1 7 1 ；A I ，A 处 理的S O D 活性较低温处理有显著降低( P 0 0 5 ) ；3 个处理的 S O D 活性仍是低温处理最高，A l 。A 处理次之，对照 最低；3 个处理的A P X 活性则先升高后降低，但始 终表现为A L A 处理 低温处理 对照。 总而言之，在低温胁迫条件下，辣椒植株能通过 自身调节作用来抵御和适应逆境。施用A L A 后， 植株能通过提高P O D 、C A T 和A P X 活性，降低 S O D 活性，来提高机体对活性氧的清除作用，从而 提高植株叶片在低温胁迫下的抗氧化能力。 2 4 A L A 处理对低温胁迫下辣椒叶片中电解质渗 透率和M D A 含量的影响 逆境胁迫下，植物组织中电解质渗透率会明显 升高。由图3 可以看出，低温处理的辣椒叶片电解 质渗透率显著高于对照( P O 0 5 ) 。这表明施用A I 。A 能有效降低低温 胁迫下植株叶片电解质渗透率，避免膜伤害；常温恢 复后，A L A 处理的叶片电解质渗透率能很快恢复到 正常水平，而低温处理的则恢复很缓慢。 低温胁迫下，植物细胞中的活性氧逐渐得到积 累，最终发生膜脂过氧化和膜脂脱氧化反应，导致过 氧化产物M D A 的产生和积累 17 | 。图3 显示，低温 - - - o - C K+ 【J+ A L A 02469 f R 2 1 “(一4 、 02469 ( R - 2 ) 1 I ( R 一4 ) 处理时问 T i m eo f t r e a t m e n t d 掣 蜒 山 h = ： U 日 L 2 0 0 1 8 0 1 6 0 1 4 0 1 2 0 l O O 8 0 6 0 4 0 2 0 0 ： 02469 ( R - 2 ) 1 1 (4 1 02469 ( R 2 ) 1 l ( R 一4 ) 处理时间 T i m eo f t r e a t m e n t d 图2A I 。A 处理对低温胁迫下辣椒叶片中S O D 、P O D 、C A T 和A P X 活性的影响 F i g 2 E f f e c t so fA I ，Aa p p l i c a t i o no nt h ea c t i v i t i e so fS O D 。P O D ，C A Ta n d A P Xi np e p p e rl e a v e su n d e rl o wt e m p e r a t u r es t r e s s 扣C K+ L T O24 69 ( g 2 ) 1 l ( R 4 ) 处理时间 T i m eo f t r e a t m e n t d 删 缸 o = + A L A 处理时间 T i m eo f t r e a t m e n t d 图3A L A 处理对低温胁迫下辣椒叶片电解质渗透率和M D A 含量的影响 F i g 3E f f e c t so fA I 。Aa p p l i c a t i o no ne l e c t r o l y t el e a k a g ea n dM D Ac o n t e n t o fp e p p e rl e a v e su n d e rl o wt e m p e r a t u r es t r e s s ，Il一_口事曲f1一、lI一_。日-vu 掣蜒1 v u M3一*=口爵oo uI昌9Io目三、 馘IogII一苦Q若oQQ= “如巧加：2，o 摹3u卫嚣=；loJl8一衄 万方数据 西北植物学报 处理阶段，低温处理和A I A 处理的辣椒叶片中 M D A 含量迅速增加，在处理第6 天出现峰值，低温 处理的M D A 含量比对照增加1 5 0 ，而A I 。A 处 理的M D A 含量则较低温处理降低了1 2 9 ；常温 恢复后，低温处理和A L A 处理的M D A 含量均有所 降低，在恢复后第4 天已与对照无显著差异( P 0 0 5 ) 。这表明A I ，A 处理降低了低温胁迫下辣椒 叶片膜脂过氧化程度，明显减轻了低温对膜的伤害。 3 讨论 植物在低温胁迫下生长受抑，其生物量是植物 对低温胁迫响应的综合体现。已有研究表明，施用 外源A L A 能有效促进大麦、大蒜、菜豆、马铃薯和 萝卜生长，提高其产量，并认为产量提高原因是 A L A 提高了白天的光合作用并降低了夜间呼吸作 用【l8 。本研究发现，低温胁迫严重抑制了辣椒植株 生长，显著降低了其地上部及地下部干鲜重等指标， 施用A I 。A 后缓解了低温胁迫对辣椒植株生长的抑 制，尤其是提高了干物质的积累，促进了植株生长， 缓解了低温胁迫伤害，这与前人研究结果一致曲19 | 。 渗透调节是植物在逆境胁迫时出现的一种调节 方式，在逆境条件下，细胞内主动积累溶质来降低细 胞液的渗透势，以防止细胞过度失水。渗透调节物 质主要包括可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和甜菜碱 等 20 | 。据报道，低温胁迫下，植物细胞内可溶性糖、 可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质的含量显著增 加 5 2 。本试验结果也表明，低温处理的辣椒叶片 中3 种渗透调节物质的含量均显著高于对照，A I 。A 处理后进一步提高了低温胁迫下辣椒叶片中渗透调 节物质的含量，这与前人研究结果相一致。因此推 测丁能是施用A L A 提高了3 种渗透调节物质生物 合成途径中一些酶的活性，促进渗调物质的合成，并 减少其降解，从而有效提高了低温胁迫下辣椒植株 叶片中渗透调节物质的含量，增强了辣椒植株的渗 透调节能力，然而目前关于此方面的研究尚少，仍有 待进一步证实。 低温逆境不仅会提高细胞活性氧水平，同时也 可诱发植物防御体系的建立，从而避免或减轻活性 氧对植物的伤害22 | 。在植物体内有一套完善的抗 氧化防御系统，该系统有清除活性氧的能力，它包括 酶促和非酶促两类。酶促防御系统包括：超氧化物 歧化酶( S O D ) 、过氧化氢酶( C A T ) 、过氧化物酶 ( P O D ) 、抗坏血酸过氧化物酶( A P X ) 等；非酶促防 御系统包括谷胱甘肽( G S H ) 、抗坏血酸( A S A ) 、维 生素E 、胡萝卜素( C A R ) 等抗氧化物质，酶促和非酶 促系统协同作用，共同抵御活性氧对植物细胞的伤 害。本研究主要从酶促方面探讨植株对活性氧的清 除能力。关于各种抗氧化酶活性变化对低温胁迫响 应及所起的作用，前人的研究报道并不一致。大多 研究表明，低温胁迫下，植物组织内S O D 活性的升 高提高了植物的耐冷性m 2 。但逯明辉 2 副等研究 发现低温胁迫期间的C A T 和P O D 活性与黄瓜叶 片的耐冷力表现一致，S O D 活性则与其耐寒性表现 相反。本试验中，施用A I A 后辣椒叶片中S O D 活 性较低温处理明显降低，而P O D 、C A T 和A P X 活 性则有所提高，这与逯明辉等的研究结果一致。 S O D 通过催化0 ；的歧化反应清除( ) ；，同时产生 H ：0 ：，因此I e e 等【2 认为S O D 活性的增加会引起 H 。O ：的积累。H ：o ：则主要由P O D 、C A T 和A P X 清除r _ z s ，较高的P O D 、C A T 和A P X 活性有助于减 少辣椒叶片的膜脂质过氧化，维持膜系统的完整性。 其机制可能是由于P O D 是以亚铁血红素为辅基的 酶类，而A L A 是亚铁血红素生物合成的前体，因 而，A I 。A 先转化为亚铁血红素 2 引，从而提高辣椒叶 片细胞中P O D 活性。总之，低的S O D 活性和较高 的P O D 、C A T 及A P X 活性既防止了H ：0 。的积累， 又避免了0 ；和H ：O 。反应生成毒性更强的羟基自 由基，从而减轻大量活性氧( R O S ) 对植株的伤害，有 效缓解了辣椒叶片膜脂过氧化。 本试验结果进一步显示，低温处理的辣椒叶片 中的M D A 含量和电解质渗透率显著上升，而施用 A L A 后，两者均显著降低；常温恢复后，低温处理的 辣椒叶片中电解质渗透率和M D A 含量仍高于对照 水平，而A I 。A 处理的电解质渗透率及M D A 含量较 低温处理明显降低，达到与对照之间无显著差异水 平。推测其主要原因在于：一方面类似于低温锻 炼r 2 1 1 ，A L A 处理可以使辣椒叶片在低温胁迫条件 下具有较高的P O D 、C A T 、A P X 等保护酶活性，从 而增强了组织和细胞清除活性氧的能力，减少膜脂 过氧化伤害，这与刘卫琴等1 和刘晖1 的研究结果 相一致；另方面，在于低温胁迫下A L A 处理的辣 椒叶片具有较高的脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白 等渗透调节物质含量，可提高细胞的渗透调节能力， 从而减少膜内电解质的外渗，维持膜的完整性，这与 前人在甜瓜。和黄瓜 5 3 上的研究一致。 综上所述，低温胁迫下，施用2 5m g I 。_ 1 的 A L A 处理辣椒叶片能有效提高植株叶片中渗透调节 物质含量和抗氧化酶活性，从而提高细胞质浓度和持 万方数据 1 0 期刘涛等：5 一氨基乙酰丙酸对辣椒植株低温胁迫伤害的缓解效应 2 0 5 3 水性，调节渗透压，有效清除细胞产生的活性氧，降 进植株生长，缓解低温胁迫对辣椒植株的伤害。 低膜脂过氧化作用，维持膜稳定性和细胞完整性，促 参考文献： 1 W I E NHC P e p p e r s A I n ：W I E N ，HC ( E d ) T h ep h y s i o l o g yo fv e g e t a b l ec r o p s M C A B IP u b l i s h i n g 。N e wY o r k ，N Y 1 9 9 7 ：2 5 9 2 9 3 E z l A I 。L E NDJ O R TDR I m p a c t so fc h i l l i n gt e m p e r a t u r e so np h o t o s y n t h e s i si nw a r l T I c l i m a t ep l a n t s J T r e n d sP l a n tS c i ，2 0 0 1 ，( 6 ) ：3 6 4 2 3 K O R K M A ZA u Z u N L uM ，D E M I R K I R A NAR A c e t y ls a l i c y l i ca c i da l l e v i a t e sc h i l l i n g i n d u c e dd a m a g ei nm u s k m e l o np l a n t s J C a n J P l a n tS c i ，2 0 0 7 8 7 ：5 8 1 5 8 5 4 W A N GLJ 。J I A N GWB 。L I UH 。L I UWQ ，K A N GL H O UxI P r o m o t i o nb y5 - a m i n o l e v u l i n i ea c i do f g e r m i n a t i o no fp a k c h o i ( B r a s s i c a c a m p e s t r i ss s p C h i n e n s i sv a r c o m m u n i sT s e ne tL e e ) s e e d su n d e rs a l ts t r e s s E J J I n t e g P l a n tB i 0 1 。2 0 0 5 ，4 7 ：l0 8 4 10 9 1 6 1 Y I LI 。( 尹璐璐) 。Y UXC H ( 于贤昌) W A N GYH ( 王英华) ，e t a l E f f e c to f5 - a m i n o l e v u l i n i ea c i d0 nc h i l l i n gt o l e r a n c ei nc u c u m b e rs e e d l i n g s J A c t a A g r i c u h u r a eB o r e a l 一O c c i d e n t S i n ( 西北农业学报) 。2 0 0 7 。1 6 ( 4 ) ：1 6 6 1 6 9 ( i nC h i n e s e ) 6 W A N GI 。J ( 汪良驹) ，J I A N G W B ( 姜卫兵) ，e ta 1 P r o m o t i o no fp h o t o s y n t h e s i sb y5 - a m i n o l e v u l i n i ca c i d ( A I 。A ) d u r i n ga n da f t e rc h i l l i n gs t r e s s i n m e l o ns e e d l i n g sg r o w nu f l d e r l o w l i g h tc o n d i t i o n J A c t s H t r r t i c u l t u r a eS i n i c a ( 园艺学报) ，2 0 0 4 。3 1 ( 3 ) ：3 2 1 - - 3 2 6 ( i n C h i n e s e ) 7 李合生孙群，赵世杰，章文华植物生理乍化实验原理和技术 M 北京：高等教育出版社，2 0 0 0 ：1 1 9 1 2 0 8 赵世杰，李德全现代植物乍理学实验指南 M 北京：科学出版社1 9 9 9 ：3 0 5 3 0 6 9 3Z H A OS HJ ( 赵肚杰) ，X UC HC H ( 许长成) ，Z O UQ ( 邹琦) A ni m p r o v e dm e t h o df o rm e a s u r i n gm a l o n d i a l d e h y d e i np l a n tt i s s u e s J P l a n tP h y s i o l o g yC o m m u n i c a t i o n s ( 植物生理学通讯) ，1 9 9 4 。3 0 ( 3 ) ：2 0 7 2 1 0 ( i nC h i n e s e ) 厂1 0 D H I N D A SRS ，P I 。U M I D H I N D A SP ，T H O R P ETA L e a fs e n e s c e n c e ：c o r r e l a t e dw i t hi n c r e a s e dl e v e l so fm e m b r a n ep e r m e a b i l i t ya n d l i p i dp e r o x i d a t i o na n dd e c r e a s e dl e v e l so fs u p e r o x i d ed i s m u t a s ea n dc a t a l a s e J J o u r n a lo fE x p e r i m e n t a lB o t a n y ，1 9 8 1 ，3 2 ：9 3 1 0 1 1 1 K O C H B AJ ，L A V E ES 。S P I E G EL R ( ) YP D i f f e r e n c e si np e r o x i d a s ea c t i v i t ya n di s o e n z y m e si n e m b r y o g e n i ca n dn o n e m b r y o g e n i c S h a m o u t i o r a n g eo v u l a rc a l l u sl i n e s J P l a n ta n dC e l lP h y s i o l o g y ，1 9 7 7 - 1 8 ：4 6 3 - - 4 6 7 1 2 N A K A N OY ，A S A D AK H y d r o g e np e r o x i d ei ss c a v e n g e db ya s c o r b a t es p e c i f i cp e r o x i d a s ei ns p i n a c hc h l o r o p l a s t s J P l a n ta n dC e l l P h y s i o l o g y 。1 9 8 1 ，2 2 ( 5 ) ：8 6 7 8 8 0 1 3 G O N GM 。I 。IYJ 。C H E NSZ A b s c i s i ca c i di n d u c e dt h et o l e r a n c ei nm a i z es e e d l i n g si sm e d i a t e db yc a l c i u ma n da s s o c i a t e dw i t ha n t l o x i d a ms y s t e m J J o u r n a lo f P l a n tP h y s i o l o g y ，1 9 9 8 1 5 3 ( 4 ) ：4 8 8 4 9 6 1 4 D O UQQ ( 窦全琴) J I A OxJ ( 焦秀洁) ，Z H A N GM ( 张敏) e ta 1 P h y s i o l o g i c a lr e s p o n s eo f Z e l k o v as c h n e id e r i a n as e e d l i n g si nt h es o i l u n d e rN a C Is t r e s s J 1 A c t aB o t B o r e a l 一O c c i d e n t S i n ( 西北植物学报) 。2 0 0 9 ，2 9 ( 1 0 ) ：20 6 3 20 6 9 ( i nC h i n e s e ) 1 5 A R N D TSK 。C LI F F O R DSC ，W A N E KW P h y s i o l o g i c a la n dm o r p h o l o g i c a l a d a p t a t i o n so ft h ef r u i tt r e eZ i z i p h u sr o t u n d i f o i ai nr e s p o n s e t op r o g r e s s i v ed r o u g h ts t r e s s J T r e e P h y s i o l o g y ，2 0 0 1 ，2 1 ( 1 1 ) ：7 0 5 7 1 5 1 6 T I A NJ ( 田婧) ，G U OS HR ( 郭世荣) ，e ta 1 E f f e c t so fe x o g e n o u sp e r m i d i n ep r e t r e a t m e n to na n t i o x i d a n ts y s t e mi nc u c u m b e rs e e d l i n g l e a v e su n d e rh i g ht e m p e r a t u r es t r e s s J A c t sB o t B o r e a l 一O c c i d e n t S i n ( 西北植物学报) 2 0 0 9 。2 9 ( 1 1 ) ：22 6 1 22 6 7 ( i nC h i n e s e ) B T F A NX C ( 樊秀彩) ，G U A NJF ( 关军锋) ，Z H O UH C H ( 周厚成) E f f e c t