论文部分内容阅读
摘 要：为了探讨不同分子量壳寡糖对黄瓜穴盘苗抗寒能力的影响，以黄瓜品种津旺707为试材，用分子量小于2000、小于3000、小于5000的壳寡糖配成1 毫克/升 、10毫克/升、50毫克/升、100毫克/升、200毫克/升溶液，分3次喷施黄瓜穴盘苗后，将其放置在白天15℃、夜间5℃的环境条件下培养3d；对幼苗的根系活力、叶片可溶性糖含量、丙二醛、脯氨酸等指标进行测定。实验结果表明：T9（MW<3000，100毫克/升）处理在低温下能较大幅度提高黄瓜穴盘苗根系活力、植株可溶性糖含量与脯氨酸含量，同时降低了植株体内的MDA含量；T9处理可明显提高黄瓜穴盘苗的抗寒能力。
关键词：壳寡糖；黄瓜穴盘苗；抗寒能力；植物生长调节剂
甲壳素又名甲壳质、几丁质等，广泛存在于低等动物，特别是节肢动物，如昆虫、虾、蟹等的外壳及低等植物、菌、藻类的细胞壁中，是一种天然的生物高分子，属线性多糖类。甲壳素是一种可再生能源及工业原材料，它在自然界的产量仅次于纤维素；其脱N-乙酰基后即生成壳聚糖。甲壳素和壳聚糖均不溶于水，且不易被动植物吸收。壳寡糖（又称寡聚氨基葡糖、甲壳低聚糖、β-1，4-寡聚葡萄糖胺），是通过甲壳素或壳聚糖降解而成，由3～10个单糖分子通过糖苷键连接而成。与甲壳素或壳聚糖比，壳寡糖水溶性好、功能作用强、生物活性高。壳寡糖应用于农业上，有调控植物生长发育、激活植物防御反应、杀菌防病等功能，可以提高作物产量、品质，并提高作物抗病性。
近些年，科研人员对壳寡糖对燕麦、油菜、小麦、烟草、水稻、茄子等作物幼苗的影响进行了一些研究。这些研究表明，壳寡糖能提高多种作物的抗病性，并有助于提高抗寒能力、叶绿率含量、光合速率等，还具有促进生长、控制徒长等作用。但是，有关不同分子量壳寡糖对黄瓜幼苗生长影响的研究报道较少，相关综合性研究未见报道。本文研究了不同分子量壳寡糖对黄瓜穴盘苗抗寒能力的影响，此研究有助于为尽快将壳寡糖应用于黄瓜幼苗生产提供全面的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料、试剂、仪器
材料：黄瓜品种为津旺707，天津朝研种苗科技有限公司产商品种子，种子包装日期为2014年9月。壳寡糖从济南海得贝海洋生物工程有限公司购得，平均分子量（MW）分别小于2000、3000、5000。
试剂：乙酸乙酯，二水磷酸氢二钠，磷酸二氢钾，浓硫酸，2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC），蔗糖，蒽酮，均为国药集团化学试剂有限公司生产。
仪器：尤尼卡7200分光光度计，TDL-40B型离心机，ALC-110.4型万分之一电子天平，DNP-9082型电热恒温培养箱，游标卡尺。
1.2 试验方法
2015年9月18日播种，50孔穴盘，穴盘大小为54厘米×27厘米，基质为德国Frota草炭与大粒珍珠岩按体积比4∶1混配。9月23日出芽，29日子叶展平真叶吐心作第一次处理，全株喷施。10月5日一片真叶时第二次处理。10月10日2叶1心时第三次处理。10月15日，2叶1心时作第四次处理。10月17日将处理放入光照培养箱，进行低温处理；设定白天（8～20点）温度15℃，光照12小时，夜间温度5℃。10月21日进行取样。
不同分子量的三种壳寡糖分别用蒸溜水配成浓度为1毫克/升、10毫克/升、50毫克/升、100毫克/升、200毫克/升溶液，即设T1（MW<2000，1毫克/升）、T2（MW<2000，10毫克/升）、T3（MW<2000，50毫克/升）、T4（MW<2000，100毫克/升）、T5（MW<2000，200毫克/升）、T6（MW<3000，1毫克/升）、T7（MW<3000，10毫克/升）、T8（MW<3000，50毫克/升）、T9（MW<3000，100毫克/升）、T10（MW<3000，200毫克/升）、T11（MW<5000，1毫克/升）、T12（MW<5000，10毫克/升）、T13（MW<5000，50毫克/升）、T14（MW<5000，100毫克/升）、T15（MW<5000，200毫克/升）共15个处理；用其喷施黄瓜穴盘苗，每个处理30株；另用清水设对照CK。每次喷施依叶片滴液为标准。真叶展平时开始喷施，每5天喷施一次（具体视天气情况而定）。
1.3 测定项目与方法
根系活力用TTC法；叶片可溶性糖含量用蒽酮法；脯氨酸用茚三酮法；丙二醛用硫代巴比妥酸进行测定。
1.4 数据分析
试验数据用Microsoft Excel进行作图。
2 结果与分析
2.1 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗根系活力的影响
由图1可知，与CK相比，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗根系活力；同一分子量的壳寡糖，随浓度增大，逐渐增强低温下黄瓜穴盘苗根系活力。
2.2 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量的影响
由图2可知，与CK相比，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量。当MW<2000时，浓度越大，低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量提高越明显。当MW<3000时，高浓度（大于50毫克/升，本试验）壳寡糖可较大幅度提高低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量。当MW<5000时，规律不明显。
2.3 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗丙二醛含量的影响
由图3可以看出，与CK相比，壳寡糖处理均能降低低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量。当MW<2000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量越低，当浓度为200毫克/升时，丙二醛含量有所回升。当MW<3000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量越低，当浓度为200 毫克/升时，丙二醛含量有所回升。当MW<5000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量越低，当浓度大于100 毫克/升时，丙二醛含量有所回升。在15个处理中，T9（MW<3000，100毫克/升）处理丙二醛含量最少，其次为T4（MW<2000，100毫克/升）、T13（MW<5000，50毫克/升）。 2.4 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗脯氨酸含量的影响
从图4可以看出，与CK相比，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量。当MW<2000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量逐渐增高，当浓度为200毫克/升时，脯氨酸含量有所下降。当MW<3000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量越高，当浓度为200毫克/升时，脯氨酸含量有所下降。当MW<5000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量越高，当浓度大于100毫克/升时，脯氨酸含量有所下降。在15个处理中，T7（MW<3000，10毫克/升）、T8（MW<3000，50毫克/升）、T9（MW<3000，100毫克/升）处理脯氨酸含量最高。
3 结论与讨论
实验结果表明，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗根系活力；高浓度和大分子量的壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗根系活力的提升更为明显。当MW<3000时，高浓度（大于50毫克/升，本实验）壳寡糖可较大幅度提高低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量。可溶性糖与脯氨酸均为渗透调节物质，在植物体内，二者含量的升高，表明细胞持水能力提高，能够更好地保证植物细胞内生理生化过程的正常进行。植株体内可溶性糖与脯氨酸含量与抗寒抗逆能力有一定相关性；一般来说，二者含量高表明植物体抗寒抗逆能力高。本实验结果表明，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量。但是，不同分子量壳寡糖、不同浓度时，对黄瓜穴盘苗脯氨酸含量的提高程度不同。在15个处理中，T7（MW<3000，10毫克/升）、T8（MW<3000，50毫克/升）、T9（MW<3000，100毫克/升）处理脯氨酸含量最高。植物遭遇冷害时，体内的自由基含量会升高，而自由基会使细胞膜发生过氧化反应进而破坏细胞膜；MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一，组织中MDA含量变化是反映植物遭遇低温胁迫时细胞膜脂过氧化的一个重要指标。本实验结果表明，不同分子量不同浓度的壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗体内的MDA含量的影响不同；在15个处理中，T9（MW<3000，100毫克/升）处理丙二醛含量最少，其次为T4（MW<2000，100毫克/升）、T13（MW<5000，50毫克/升）。
综合本实验结果，T9（MW<3000，100毫克/升）处理在低温下能较大幅度提高黄瓜穴盘苗根系活力、植株可溶性糖含量与脯氨酸含量，同时降低了植株体内的MDA含量，表明T9处理可明显提高黄瓜穴盘苗的抗寒能力。
（责任编辑 李 薇）
关键词：壳寡糖；黄瓜穴盘苗；抗寒能力；植物生长调节剂
甲壳素又名甲壳质、几丁质等，广泛存在于低等动物，特别是节肢动物，如昆虫、虾、蟹等的外壳及低等植物、菌、藻类的细胞壁中，是一种天然的生物高分子，属线性多糖类。甲壳素是一种可再生能源及工业原材料，它在自然界的产量仅次于纤维素；其脱N-乙酰基后即生成壳聚糖。甲壳素和壳聚糖均不溶于水，且不易被动植物吸收。壳寡糖（又称寡聚氨基葡糖、甲壳低聚糖、β-1，4-寡聚葡萄糖胺），是通过甲壳素或壳聚糖降解而成，由3～10个单糖分子通过糖苷键连接而成。与甲壳素或壳聚糖比，壳寡糖水溶性好、功能作用强、生物活性高。壳寡糖应用于农业上，有调控植物生长发育、激活植物防御反应、杀菌防病等功能，可以提高作物产量、品质，并提高作物抗病性。
近些年，科研人员对壳寡糖对燕麦、油菜、小麦、烟草、水稻、茄子等作物幼苗的影响进行了一些研究。这些研究表明，壳寡糖能提高多种作物的抗病性，并有助于提高抗寒能力、叶绿率含量、光合速率等，还具有促进生长、控制徒长等作用。但是，有关不同分子量壳寡糖对黄瓜幼苗生长影响的研究报道较少，相关综合性研究未见报道。本文研究了不同分子量壳寡糖对黄瓜穴盘苗抗寒能力的影响，此研究有助于为尽快将壳寡糖应用于黄瓜幼苗生产提供全面的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料、试剂、仪器
材料：黄瓜品种为津旺707，天津朝研种苗科技有限公司产商品种子，种子包装日期为2014年9月。壳寡糖从济南海得贝海洋生物工程有限公司购得，平均分子量（MW）分别小于2000、3000、5000。
试剂：乙酸乙酯，二水磷酸氢二钠，磷酸二氢钾，浓硫酸，2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC），蔗糖，蒽酮，均为国药集团化学试剂有限公司生产。
仪器：尤尼卡7200分光光度计，TDL-40B型离心机，ALC-110.4型万分之一电子天平，DNP-9082型电热恒温培养箱，游标卡尺。
1.2 试验方法
2015年9月18日播种，50孔穴盘，穴盘大小为54厘米×27厘米，基质为德国Frota草炭与大粒珍珠岩按体积比4∶1混配。9月23日出芽，29日子叶展平真叶吐心作第一次处理，全株喷施。10月5日一片真叶时第二次处理。10月10日2叶1心时第三次处理。10月15日，2叶1心时作第四次处理。10月17日将处理放入光照培养箱，进行低温处理；设定白天（8～20点）温度15℃，光照12小时，夜间温度5℃。10月21日进行取样。
不同分子量的三种壳寡糖分别用蒸溜水配成浓度为1毫克/升、10毫克/升、50毫克/升、100毫克/升、200毫克/升溶液，即设T1（MW<2000，1毫克/升）、T2（MW<2000，10毫克/升）、T3（MW<2000，50毫克/升）、T4（MW<2000，100毫克/升）、T5（MW<2000，200毫克/升）、T6（MW<3000，1毫克/升）、T7（MW<3000，10毫克/升）、T8（MW<3000，50毫克/升）、T9（MW<3000，100毫克/升）、T10（MW<3000，200毫克/升）、T11（MW<5000，1毫克/升）、T12（MW<5000，10毫克/升）、T13（MW<5000，50毫克/升）、T14（MW<5000，100毫克/升）、T15（MW<5000，200毫克/升）共15个处理；用其喷施黄瓜穴盘苗，每个处理30株；另用清水设对照CK。每次喷施依叶片滴液为标准。真叶展平时开始喷施，每5天喷施一次（具体视天气情况而定）。
1.3 测定项目与方法
根系活力用TTC法；叶片可溶性糖含量用蒽酮法；脯氨酸用茚三酮法；丙二醛用硫代巴比妥酸进行测定。
1.4 数据分析
试验数据用Microsoft Excel进行作图。
2 结果与分析
2.1 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗根系活力的影响
由图1可知，与CK相比，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗根系活力；同一分子量的壳寡糖，随浓度增大，逐渐增强低温下黄瓜穴盘苗根系活力。
2.2 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量的影响
由图2可知，与CK相比，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量。当MW<2000时，浓度越大，低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量提高越明显。当MW<3000时，高浓度（大于50毫克/升，本试验）壳寡糖可较大幅度提高低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量。当MW<5000时，规律不明显。
2.3 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗丙二醛含量的影响
由图3可以看出，与CK相比，壳寡糖处理均能降低低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量。当MW<2000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量越低，当浓度为200毫克/升时，丙二醛含量有所回升。当MW<3000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量越低，当浓度为200 毫克/升时，丙二醛含量有所回升。当MW<5000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片丙二醛含量越低，当浓度大于100 毫克/升时，丙二醛含量有所回升。在15个处理中，T9（MW<3000，100毫克/升）处理丙二醛含量最少，其次为T4（MW<2000，100毫克/升）、T13（MW<5000，50毫克/升）。 2.4 不同分子量壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗脯氨酸含量的影响
从图4可以看出，与CK相比，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量。当MW<2000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量逐渐增高，当浓度为200毫克/升时，脯氨酸含量有所下降。当MW<3000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量越高，当浓度为200毫克/升时，脯氨酸含量有所下降。当MW<5000时，随着浓度增大，低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量越高，当浓度大于100毫克/升时，脯氨酸含量有所下降。在15个处理中，T7（MW<3000，10毫克/升）、T8（MW<3000，50毫克/升）、T9（MW<3000，100毫克/升）处理脯氨酸含量最高。
3 结论与讨论
实验结果表明，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗根系活力；高浓度和大分子量的壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗根系活力的提升更为明显。当MW<3000时，高浓度（大于50毫克/升，本实验）壳寡糖可较大幅度提高低温下黄瓜穴盘苗叶片可溶性糖含量。可溶性糖与脯氨酸均为渗透调节物质，在植物体内，二者含量的升高，表明细胞持水能力提高，能够更好地保证植物细胞内生理生化过程的正常进行。植株体内可溶性糖与脯氨酸含量与抗寒抗逆能力有一定相关性；一般来说，二者含量高表明植物体抗寒抗逆能力高。本实验结果表明，壳寡糖处理均能提高低温下黄瓜穴盘苗叶片脯氨酸含量。但是，不同分子量壳寡糖、不同浓度时，对黄瓜穴盘苗脯氨酸含量的提高程度不同。在15个处理中，T7（MW<3000，10毫克/升）、T8（MW<3000，50毫克/升）、T9（MW<3000，100毫克/升）处理脯氨酸含量最高。植物遭遇冷害时，体内的自由基含量会升高，而自由基会使细胞膜发生过氧化反应进而破坏细胞膜；MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一，组织中MDA含量变化是反映植物遭遇低温胁迫时细胞膜脂过氧化的一个重要指标。本实验结果表明，不同分子量不同浓度的壳寡糖对低温下黄瓜穴盘苗体内的MDA含量的影响不同；在15个处理中，T9（MW<3000，100毫克/升）处理丙二醛含量最少，其次为T4（MW<2000，100毫克/升）、T13（MW<5000，50毫克/升）。
综合本实验结果，T9（MW<3000，100毫克/升）处理在低温下能较大幅度提高黄瓜穴盘苗根系活力、植株可溶性糖含量与脯氨酸含量，同时降低了植株体内的MDA含量，表明T9处理可明显提高黄瓜穴盘苗的抗寒能力。
（责任编辑 李 薇）