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

摘    要：为探究没食子酸丙酯（PG）对低温胁迫下黄瓜幼苗抗冷性的影响，以黄瓜津优35为试材，在3叶1心时期，采用1.0、1.5、2.0、2.5 mmol·L-1的PG溶液及去离子水（CK）叶面喷施后进行低温胁迫处理，测定黄瓜幼苗生理生化指标，利用平均隶属函数进行抗冷性强弱评价。结果表明，不同浓度外源PG处理均能提高黄瓜幼苗抗冷性，低温胁迫6 d后，2.0 mmol·L-1 PG溶液预处理效果最佳，与CK相比，相对电导率和丙二醛含量分别显著降低43.81%和42.53%，可溶性糖和叶绿素含量分别显著提高40.76%和57.29%，株高显著增高0.58 cm，其平均隶属函数值为0.93。说明2.0 mmol·L-1的PG预处理对缓解黄瓜幼苗冷害最有效。

关键词：黄瓜;没食子酸丙酯;低温胁迫;生理生化特性

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）08-070-05

Propyl gallate affects physiological and biochemical characteristics of cucumber seedlings under low temperature stress

GAO Wenhong1， LI Pengli1， CHE Hanmei2， ZHAO Min3

（1. Handan Vocaional College of Science and Technoligy， Handan 056046， Hebei， China; 2. Handan Vegetable Technology Promotion Station， Handan 056000， Hebei， China; 3. Hebei University of Engineering， Handan 056038， Hebei， China）

Abstract： To explore the effect of propyl gallate（PG）on the chilling tolerance of cucumber seedling under low temperature stress Jinyou 35 was used as test material. Seedlings with three leaves treated with 1.0， 1.5， 2.0， 2.5 mmol·L-1 PG solution and deionized water（CK）on the leaf surface were used for low temperature stress treatment. The physiological and biochemical indexes of cucumber seedling were determined. Chilling tolerance was evaluated by using the average membership function. The results showed that different concentrations of exogenous PG improved chilling tolerance of cucumber seedlings. After 6 days of low temperature stress， the pretreatment effect of 2.0 mmol·L-1 PG solution was the best. Compared with the control， the relative electrical conductivity and malondialdehyde content decreased by 43.81% and 42.53% respectively， the soluble sugar and chlorophyll content increased by 40.76% and 57.29% respectively， and the plant height increased by 0.58 cm， with an average membership function value of 0.93. The 2.0 mmol·L-1 PG pretreatment was  most effective to alleviate the chilling injury of cucumber seedlings.

Key words：Cucumber; Propyl gallate; Low temperature stress; Physiological and biochemical characteristics

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O2·-产生速率、过氧化氢（H2O2）含量、叶片相对电导率和丙二醛（MDA）含量越高[1]，叶绿体解体，细胞超微结构被破坏[2]。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[1]，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[2-4]。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[5]，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）[6]，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[7]。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[8]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-1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V果蔬营养土∶V砂壤土=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-2·s-1，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-1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·L-1 PG（T1）;（3）低温+喷施1.5 mmol·L-1 PG（T2）;（4）低温+喷施2.0 mmol·L-1 PG（T3）;（5）低温+喷施2.5 mmol·L-1 PG（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[9]的方法测定植物形态指标;参照赵世杰等[10]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（V乙醇：V丙酮=1∶1）测定叶绿素（a+b）含量[11]。

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[12]。隶属函数值计算方法如下：

指标与抗逆呈正相关：U（Xa）=（Xa-Xmin）/（Xmax-Xmin）;

指标与抗逆呈负相关：U（Xa）=（Xmax-Xa）/（Xmax-Xmin）;

U（Xa）为各处理各指标的具体隶属值;Xa为各处理某指标测定值;Xmax为所有处理某一指标测定值中的最大值;Xmin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。

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。

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。

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。

2.5 低温胁迫下PG处理对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响