【摘 要】
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在我国实际生产中,由于冬季的严寒和春季的倒春寒等原因,许多对低温敏感的重要园艺作物[如番茄（Solanum lycopersicum L.）]常遭受亚低温胁迫,影响作物的生长发育和产量的形成。因此,开辟抗亚低温胁迫的新思路,寻找新方法是当务之急。研究表明外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）可以增强番茄对亚低温的耐性,但具体机理尚不清楚,因此,本研究以低温敏感型番茄品种‘金棚1号’幼苗为试材,探究外源AL
【基金项目】
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国家十三五重点研发计划（2019YFD1001900）；
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在我国实际生产中,由于冬季的严寒和春季的倒春寒等原因,许多对低温敏感的重要园艺作物[如番茄（Solanum lycopersicum L.）]常遭受亚低温胁迫,影响作物的生长发育和产量的形成。因此,开辟抗亚低温胁迫的新思路,寻找新方法是当务之急。研究表明外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）可以增强番茄对亚低温的耐性,但具体机理尚不清楚,因此,本研究以低温敏感型番茄品种‘金棚1号’幼苗为试材,探究外源ALA对番茄亚低温胁迫下的光抑制保护作用和矿质元素吸收转运的影响,以期丰富ALA在植物非生物胁迫中的作用机理。主要结果如下:1.外源ALA增强了亚低温胁迫下番茄幼苗的叶黄素循环,缓解了亚低温胁迫对番茄幼苗叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSⅠ）的破坏。在亚低温胁迫下,番茄幼苗叶片的PSII的实际量子产量[Y（Ⅱ）]、PSII最大光化学量子产量（Fv/Fm）、PSII相对电子传递速率[ETR（Ⅱ）]、PSI有效光化学量子产量[Y（Ⅰ）]、PSI相对电子传递速率[ETR（Ⅰ）]和PSI最大光氧化态P700含量（Pm）均受到抑制,非光化学淬灭（NPQ）和非光化学淬灭系数（qN）均升高。亚低温下外源施用ALA促使番茄幼苗叶片Y（Ⅱ）、Fv/Fm、ETR（Ⅱ）、Y（Ⅰ）、ETR（Ⅰ）和Pm显著回升,显著缓解了PSII和PSI受到的光抑制。亚低温处理增加了玉米黄质（Z）和叶黄素库（V+A+Z）的含量,提高了脱环氧化速率[（A+Z）/（V+A+Z）],上调了PSII的CP43叶绿素脱辅基蛋白基因（psbC）、D2蛋白基因（psbD）、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶（RuBP）大亚基基因（rbcL）、RuBP小亚基基因（rbcS）表达,抑制了紫黄质脱环氧化酶基因（VDE）及玉米黄质环氧化酶基因（ZE）表达;而亚低温下外源施用ALA则进一步显著增加了Z和V+A+Z的含量、提高了（A+Z）/（V+A+Z）;显著下调了psbC、psbD、rbcL、rbcS基因表达,显著地上调了VDE及ZE基因表达。表明在亚低温胁迫下,外源ALA能够通过增强叶黄素循环来保护PSII和PSI免遭光抑制破坏,从而缓解低温对幼苗光合机构的破坏和对电子传递的抑制,提高幼苗自身抗亚低温能力,进而维持了非光化学淬灭、光化学淬灭及热耗散三种能量耗散方式的平衡,促进亚低温下光能向光化学淬灭途径转移进入到光合产物中去。2.外源ALA缓解了亚低温胁迫对番茄幼苗根系生长和形态结构的伤害。亚低温胁迫会破坏番茄幼苗的根系形态结构,使根系活力、根系过氧化氢酶（CAT）活性和渗透调节物质含量降低。而外源ALA能够消除亚低温对根系形态结构的不良影响,显著提高了番茄幼苗的总根长、根表面积和根体积,促进根尖数及根分支数的发生,显著提高了番茄幼苗在亚低温胁迫下的根系活力,减小根系中的丙二醛含量和根系相对电导率,同时显著提高超氧化物歧化酶活性、CAT活性和脯氨酸含量。总之,亚低温下预喷ALA能够提高根系活力,提高根中的抗氧化酶活性,增加根中的渗透调节物质含量,从而减少因亚低温胁迫而产生的活性氧对番茄幼苗根系细胞的伤害,进而有效缓解亚低温胁迫对番茄幼苗根系生长的抑制,增强番茄幼苗根系对亚低温的抗性。3.外源ALA能够缓解亚低温对番茄幼苗元素转运及分配的抑制。在亚低温胁迫下,新叶、老叶、根和茎中的干物质含量显著降低,其中根部受抑最严重,N、P、K、Fe、Mg、Ca元素向地上部（尤其是叶幼嫩部位）转运受阻。在亚低温胁迫前预喷施外源ALA,番茄幼苗新叶的生长受抑情况得到显著缓解,地上部分（新叶、老叶和茎）N含量、叶部P含量、植株整体的K含量、整体Fe含量、叶Mg含量、根Mg含量及叶Ca含量显著提高,降低了N在老叶中的分配率,提高了P和K在新叶中的分配率,Fe、Mg和Ca在根和茎中的分配率显著降低,在叶片中的分配率显著提高。综上所述,亚低温胁迫下,外源预喷施ALA通过增强叶黄素循环对番茄叶片PSII和PSI起到了光抑制保护作用,增强番茄根系中的抗氧化酶活性和提高渗透调节物质含量缓解亚低温胁迫对番茄幼苗根系形态结构的破坏和对根系生长的抑制,促进亚低温胁迫下营养元素向番茄幼苗地上部分的吸收转运。
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