0引言 温度对植物的生命活动至关重要，影响植物的产量和质量。全球范围的温室效应增加了低温、高温、洪涝及干旱等灾害性天气的发生频率，加强逆境下作物生长发育及其抗逆性改良研究，对作物生产的可持续发展具有重要意义［1－6］。许多学者对烟草逆境危害成因及其反应机制等问题进行了探讨，取得了一定的进展［7－15］。烟草生长最适温度为25～28℃。当温度超过35℃造成烟苗徒长，壮苗率下降，甚至出现烧苗现象;当温度降低到12℃以下，则造成出苗慢，出苗率受到影响，苗期生长缓慢。因此，高温和低温胁迫都将严重影响烟苗素质，影响优质特色烟叶生产。目前，烤烟大多采用工厂化集约漂浮育苗，虽然育苗小环境有所改善，但受自然气温影响仍然很大，育苗期间采取“防止高温烧苗前提下，尽量提高棚内积温”的控温原则。南方很多烟区在早春季节常有“倒春寒”等低温危害发生，而在烟苗生长后期温度回升很快，常常可达35℃以上，有时甚至达到40℃以上。因此，在一定程度上限制了壮苗的培育，苗质差导致移栽后缓苗期长，进而影响烟叶的产量和质量。关于烟草温度胁收稿日期:2011－06－09基金项目:重庆市科委自然科学基金项目(cstc2011jjA0326);中央高校基本科研业务费专项资金项目(XDJK2011C002)作者简介:崔翠(1974－)，女，内蒙古赤峰人，副教授，在读博士，(E－mail)cuigreeny@163．com。通讯作者:王龙昌(1964－)，男，陕西周至人，教授，博士生导师。迫后的生理生态研究主要集中在低温胁迫生理［11－15］和外源化学物质对烟草低温及高温胁迫后的生理效应的研究［16－19］，而对不同烤烟品种幼苗生长期间高温与低温胁迫后的生理生态响应对比研究较少。本研究以云烟87、贵烟4号、MsK326和中烟103等4个品种烤烟幼苗为试验材料，探讨不同品种在高温和低温胁迫后的生理生态适应性差异表现，为烟草逆境生理研究及育苗温度调控提供一定参考，为进一步指导烟草培育壮苗提供理论基础。 1材料和方法 1．1材料 试验材料为生产上大面积栽培的云烟87(YY87)，Msk326(K326)，中烟103(ZY103)以及贵烟4号(GY4)等4个品种的裸种。选取各品种大小一致且饱满的烤烟种子浸种催芽后分别播于装有营养土的塑料钵内培养，在25℃下培养生长;至烟苗长至6叶时，每个品种各选取生长一致的植株10株，分别置于不同温度(低温组为8℃;CK为25℃;高温组为39℃)、光照强度为2500lx的光照培养箱内处理3天，每天光照为12h，每个处理3次重复。 1．2指标测定方法 叶绿素含量测定采用乙醇浸提法;根系活力测定采用α－萘胺法测定;电解质渗透率用DDS－11A型电导仪法测定;脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法;可溶性糖含量的测定采用蒽酮法;过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法。以上指标测定均参照《植物生理学实验技术》［20］进行。丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸法［21］;过氧化氢酶(CAT)活性采用碘量法测定［22］。 1．3数据处理利用Microsoftexcel对测定的各项数据进行计算和整理，并用DPS3．01数据处理系统进行方差分析和多重比较。 2结果与分析 2．1温度胁迫对烤烟幼苗叶绿素含量及根系活力的影响 温度是影响植物叶绿素形成的主要因素之一。温度胁迫使植物叶片受到一定程度的伤害，叶绿素的正常代谢出现紊乱，叶绿素合成下降。通过高温和低温胁迫烤烟幼苗，其叶绿素a/b及总叶绿素含量变化如表1所示。结果表明:4个品种受到高温及低温胁迫后，Chla/b均上升，但除低温胁迫下K326Chla/b显著上升外，其它处理Chla/b与对照差异均不显著;就总叶绿素含量来看，同对照相比较，受到39℃和8℃胁迫时，K326总叶绿素含量略有上升，而ZY103总叶绿素含量则略有下降，但差异均未达到显著水平;YY87和GY4烟苗受到温度胁迫后，总叶绿素含量表现为YY87在低温胁迫后其总叶绿素含量显著降低，而GY4在高温胁迫后总叶绿素含量显著下降。根系活力大小直接影响水分与养分的吸收，进而影响物质同化、转化或合成。不同烤烟品种根系对温度胁迫的耐受程度不同，表现在根系活力的变化见表1所示。结果表明:高温胁迫后，YY87，K326，ZY103与GY4所有品种根系活力均降低，与对照根系活力341．20(μg•g－1)/(Fw•h－1)相比，差异均达到显著水平;对于K326，ZY103及GY4等3个品种而言，根系活力降低甚至达到极显著水平，YY87根系活力也达显著水平。低温胁迫后，YY87，K326与GY4根系活力与对照相比，差异未达显著水平;ZY103根系活力剧烈下降，差异达到极显著水平。高温与低温胁迫后烟苗根系活力比较，YY87和ZY103两个品种间根系活力差异不显著，而GY4与K326两个品种间根系活力差异均达极显著水平。 2．2温度胁迫对烤烟幼苗膜损伤程度的影响 细胞膜物理特性的变化一直被认为是温度胁迫伤害的原初因子，膜功能的受损或结构破坏会使其透性增大，电解质渗透率是评价细胞膜透性的一种有效方法。温度胁迫对烤烟幼苗摸损伤程度的影响如表2所示。表2表明:高温胁迫下，YY87，K326和GY4电解质渗透率分别为对照的1．20，1．20和1．09倍，差异达到极显著水平，而ZY103电解质渗透率为对照的1．02倍，差异达到显著水平;低温胁迫后，YY87，K326，ZY103和GY4电解质渗透率分别为对照的1．21，1．27，1．11和1．15倍，均达到极显著差异。高温与低温胁迫之间进行比较表明，所有品种在低温8℃处理后，电解质渗透率均大于高温处理，且K326，ZY103和GY4电解质渗透率差异均达极显著水平，而YY87在高温与低温胁迫间电解质渗透率分别为37．47%和37．93%，差异不显著。植物在低温胁迫下，往往发生膜质过氧化作用，MDA是膜质过氧化的最终分解产物，MDA的积累可能对膜和细胞造成伤害，其含量与植物逆境伤害的程度有密切关系。对4个品种在不同温度胁迫处理下的MDA含量进行多重比较，结果如表3所示。由表3可知:烤烟幼苗在受到温度胁迫时，MDA含量上升，但不同品种在不同温度胁迫条件下上升幅度不同;高温胁迫下，YY87K326，ZY103和GY4叶片MDA含量比较对照分别上升43．05%，35．15%，32．99%和51．89%，差异均达到显著水平，GY4甚至达到极显著水平;低温胁迫下，YY87，K326，ZY103和GY44个品种叶片MDA含量较对照分别上升59．60%，74．75%，48．73%和95．67%，差异均达到极显著水平;对高温和低温两种胁迫直接进行比较可以发现，低温胁迫造成烤烟幼苗MDA含量增加更多，其中GY4和K326两种胁迫后MDA含量差异达到显著水平，ZY103和YY87的差异则不显著。#p#分页标题#e# 2．3温度胁迫对烤烟幼苗渗透调节物质游离脯氨酸和可溶性糖含量的影响 脯氨酸是一种重要的渗透调节物质，其作用除保持原生质和环境渗透平衡，阻止水分丧失外，还可直接影响蛋白质的稳定性，减少可溶性蛋白质沉淀，保护膜结构的完整，并能作为含氮的储藏物质和恢复生长的能源［6］。逆境条件下，烤烟幼苗体内脯氨酸含量在一定程度上反应了不同品种的抗逆性。温度胁迫对烤烟幼苗游离脯氨酸含量的影响如表4所示。由表4多重比较可知:高温与低温处理后，4个品种游离脯氨酸含量与对照相比均大幅升高，差异均达极显著;低温胁迫下，GY4，ZY103和K326脯氨酸含量均显著上升，分别达到对照的18．63倍，13．51倍和11．46倍，YY87胁迫处理后脯氨酸含量为对照的3．99倍;高温胁迫下，烤烟幼苗脯氨酸含量以K326升幅最高，达到对照3．52倍，其后依次为YY87，GY4和ZY103，分别升高3．08倍，2．65倍和2．40倍;高温和低温间差异也达到极显著水平。可溶性糖是植物体内的有效渗透调节物质，其在细胞内的积累可以降低细胞渗透势以维持细胞膨胀压，防止细胞大量被动脱水。温度胁迫对烤烟幼苗可溶性糖含量的影响如表5所示。表5可以看出:在高温胁迫处理后，4个品种可溶性糖含量与对照相比均显著增加，其中K326，ZY103和GY4可溶性糖含量增加达到极显著水平;低温胁迫下，GY4可溶性糖含量为对照的10．12倍，YY87，K326和ZY103等3个品种可溶性糖含量亦有显著升幅，分别是对照脯氨酸含量的5．43倍，5．35倍和7．95倍;高温胁迫下，烤烟幼苗可溶性糖含量在ZY103及GY4两品种间增幅分别是对照的4．52倍及4．35倍，其次为K326品种，可溶性糖含量增加了3．05倍，YY87可溶性糖含量增幅最小，为对照的1．60倍;各品种在高温和低温间可溶性糖含量差异进行比较，低温胁迫下产生的可溶性糖含量显著高于高温胁迫下可溶性糖的含量。 2．4温度胁迫对烤烟幼苗的叶片中膜保护酶活性的影响 POD是植物对膜质过氧化的酶促防御系统的保护酶之一，主要起到酶促降解H2O2的作用，避免细胞膜的过氧化伤害。对不同温度胁迫处理的POD酶活性进行比较如表6所示。结果表明:4个品种酶活性与对照进行比较均有一定程度下降，其中的YY87和GY4在低温胁迫下POD酶活性差异显著，K326和ZY103POD酶活性与对照相比差异不显著;高温处理后，ZY103较对照POD酶活性升高，YY87，K326和GY4则表现为酶活性下降，除K326差异达到显著水平外，其余3个品种则在两种温度处理间差异不显著;对4个品种的高温和低温两种胁迫处理间进行比较，只有ZY103差异达到显著水平，其余3个品种差异不显著。CAT是植物组织中常见的一种酶，能将H2O2分解为H2O和O2，减少由H2O2诱发的单线态氧和某些自由基的产生，避免了对膜结构、DNA与蛋白质等生物大分子的损伤。温度胁迫对烤烟幼苗叶片CAT活性的影响如表7所示。表7可见:高温胁迫处理烤烟幼苗，其叶片中CAT酶活性下降，除YY87和K326外，另两个品种CAT酶活性下降达到显著水平，说明烤烟幼苗期高温抑制叶片中CAT酶活性;低温处理烤烟幼苗，不同品种则表现出不同的变化趋势，和对照相比，K326，ZY103酶活性分别上升37．17%和22．84%，YY87，GY4酶活性分别下降12．79%和8．31%，但是差异均未达到显著水平;高温和低温胁迫处理间进行比较，其变化规律和高温与常温之间的比较结果相似。 3结论 1)易建化等［15］通过研究烟草叶片的光合特性发现，低温胁迫对烟草幼苗具有明显的低温光抑制现象。本文对4个品种的叶绿素a/b及总叶绿素含量进行比较，发现不同品种在受到高温和低温胁迫时，表现出不同变化趋势。叶绿素a/b变化反映烤烟幼苗在温度胁迫时叶绿素a与叶绿素b降解速度的快慢和利用漫反射光能力的强弱。本研究中，不同温度胁迫下，ZY103，GY4及YY87的叶绿素a/b均增大，但与对照差异不显著;K326则在低温胁迫下叶绿素a/b显著上升。晋艳等［12］研究认为，低温会造成烤烟幼苗叶绿素总量下降。本研究结果ZY103和K326叶绿素总量变化不显著，GY4在高温胁迫下叶绿素大量降解，而YY87在低温胁迫时叶绿素降解明显。从根系活力变化情况来看，除YY87外其它3个品种根系活力均极显著下降，说明YY87根系适应高温的能力相对较强;就低温而言，YY87，K326及GY4耐低温的能力强于ZY103。总之，不同烤烟品种对高温和低温胁迫的耐受能力不同，同时不同温度胁迫后，植株叶片和根系有不同的温度耐受范围，如ZY103在低温胁迫后叶片总叶绿素含量变化不明显，但根系活力却显著降低。 2)本研究4个烤烟品种在受到低温和高温胁迫时，较对照相比其质膜透性显著增加，丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量显著上升，说明烤烟幼苗在39℃和8℃处理3天后，其细胞膜系统已经受到一定程度的胁迫伤害，各指标较对照增幅说明不同品种受到伤害的程度不同。总体来看，低温(8℃)胁迫造成的伤害均大于高温(39℃)胁迫造成的伤害，这与烟草是喜温作物有关。 3)晋艳等［12］研究认为:烤烟品种幼苗的膜保护酶活性的变化趋势为CAT随胁迫温度的降低和胁迫时间的增加而降低，POD变化趋势则相反。王小彦等［14］对烤烟幼苗不同部位对低温的响应研究结果表明，低温处理后叶片POD与CAT酶活性升高。陈卫国［11］等研究认为，烟草幼苗受到低温胁迫时，其POD，CAT酶活性均有下降，但耐寒性强的品种可以保持较高的POD和CAT酶活性。 本文研究结果表明:4个参试品种在受到高温胁迫时，CAT酶活性都显著下降，但是POD酶活性则表现为不同品种变化趋势不一致，除K326显著下降外，其余3个品种无论是上升还是下降，较对照差异不显著;受到低温胁迫时，CAT酶活性表现为K326和ZY103上升，YY87和GY4下降，但差异均不显著;POD酶活性则均下降，其中YY87和GY4下降显著。从温度胁迫后两种酶活性研究结果来看，4个品种的CAT与POD酶活性没有表现出相同的变化趋势。由于酶是参与生化过程的催化剂，受到生物个体的遗传基础决定，不同品种在受到不同温度胁迫时，其对温度胁迫的耐受力和生理生态适应能力不同，导致胁迫后受到伤害的程度有一定差异。究其原因应是不同品种对温度胁迫反应的机理和响应的时间有差别，需要进一步深入研究。#p#分页标题#e#