低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机制OA北大核心CSTPCD

【目的】低温是导致我国北方冬季设施黄瓜产量和品质下降的重要胁迫因子,低温诱导的胁迫记忆作为植物应对环境变化的可塑性行为在其对逆境的适应中发挥重要作用。探讨低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机制,为增强设施黄瓜对低温逆境的适应能力提供技术指导。【方法】以‘津优35号’黄瓜幼苗为试材,在人工气候室内进行处理,设未进行低温诱导处理(C0R0)、低温诱导1次(C1R1:光照8℃/黑暗8℃处理24 h→25℃/18℃恢复48 h)、循环诱导2次(C2R2:低温和恢复条件同上,循环2次)和3次(C3R3:低温和恢复条件同上,循环3次)4个处理,然后进行低温处理(8℃/5℃),以常温下C0R0处理作对照。低温胁迫48—72 h后取样测定相关指标。【结果】与C0R0相比,低温下,经低温循环诱导的黄瓜幼苗冷害症状明显减轻,丙二醛(MDA)、电解质渗漏率(EL)、冷害指数(CI)及过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(?)积累量显著降低,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性与mRNA表达量显著升高,其中,以C2R2的冷害症状最轻。低温胁迫48 h C2R2黄瓜幼苗的CI比C0R0低30.6%,MDA含量、EL及H_(2)O_(2)和O_(2)^(-)积累量分别比C0R0低39.4%、29.8%、34.0%和48.0%,SOD、POD、APX和GR活性分别比C0R0高48.3%、185.1%、34.8%和50.4%,其mRNA表达量分别比C0R0高0.94、3.45、1.76和1.17倍。低温循环诱导还可显著上调冷胁迫响应基因CsICE1、CsCBF1、CsCOR47及热激蛋白基因CsHSPs水平,CsHSP26.5和CsHSP17.6C过表达可显著提高低温循环诱导的黄瓜耐冷性。【结论】低温胁迫记忆可提高黄瓜幼苗耐冷性,循环2次效果最好,其主要作用机理是:(1)增强低温下黄瓜幼苗抗氧化系统活性,减少活性氧(ROS)积累,从而减轻低温胁迫造成的氧化伤害;(2)通过上调低温下黄瓜幼苗叶片冷胁迫响应基因表达和功能激活提高黄瓜耐冷性;(3)CsHSPs参与低温循环诱导的胁迫记忆对黄瓜耐冷性的调控。低温循环诱导2次产生的黄瓜胁迫记忆时间介于14—21 d。