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设施园艺是我国农业生产上的重要组成部分,我国设施园艺面积居世界首位。但我国园艺设施设备体系还不完善,环境可控能力还不够好,抵御外界逆境的能力还不够强。改善园艺设施结构和植物的抗逆性是促进我国设施园艺发展的两条主要途径。本研究以“津研四号”黄瓜幼苗为试验材料,叶面喷施NO供体亚硝基铁氰化钠(SNP),游离Ca2+螯合剂[乙二醇-双-(2-氨基乙基)四乙酸](EGTA),质膜Ca2+通道阻断剂三氯化镧(LaCl3),钙调素(CaM)活性抑制剂三氟啦嗪(TFP)和钙调素激酶(CaM-PK)阻断剂[N-(6-氨基己基)-5-氯-1-萘磺胺](W-7)进行处理,研究低温(10℃/6℃)胁迫下黄瓜幼苗叶片电导率,丙二醛(MDA)含量,抗氧化酶活性及相关基因表达量,活性氧(ROS)含量,叶绿素荧光参数,气体交换参数,NO信号强度和碳水化合物代谢的变化。探究低温胁迫下Ca2+在NO通过调节光合碳同化能力增强黄瓜幼苗叶片抵抗低温逆境中的作用,为提高植物反季节栽培中耐低温能力,增加作物产量和农民效益提供参考信息。主要结果如下:1.探究了Ca2+在NO调控低温胁迫(10℃/6℃)下黄瓜幼苗叶片电导率,MDA含量,抗氧化酶活性及其相关基因表达量和ROS变化中的作用。结果表明:低温24 h和48 h,与CK相比,水+SNP处理提高了黄瓜幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及其相关基因表达,降低了电导率,MDA和H2O2的含量,而EGTA、LaCl3、TFP和W-7处理抑制了SNP作用效果,表明Ca2+参与NO对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片抗氧化过程的调节。此外,在低温0 h、3 h和6 h,H2O2组织染色显示水+SNP处理的黄瓜幼苗叶片H2O2积累量显著高于其他处理;在低温6 h,水+SNP处理黄瓜幼苗叶片O2-?积累量显著高于其他处理,表明活性氧(ROS)可能作为一种信号分子,位于Ca2+的下游参与NO增强黄瓜幼苗的抗氧化能力。本研究为阐明Ca2+在NO提高植物耐冷性中的作用机理提供理论依据。2.探究了Ca2+在NO调控低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用和NO信号变化中的作用。结果显示:低温胁迫下,各处理黄瓜幼苗叶片的暗下最大光化学效率(Fv/Fm)、最大荧光(Fm)、光下实际光化学效率【Y(Ⅱ)】、相对电子传递效率(ETR)、可变荧光(Fv)、电子传递效率(Fm/Fo)、潜在活性(Fv/Fo)、可变荧光衰减能力(ΔFv)、可变荧光猝灭速率(ΔFv/Fo)、可变荧光下降比值【Rfd(ΔFv/Ft)】、光下最大荧光(Fm’)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著下降,调节性能量耗散【Y(NPQ)】、非调节性能量耗散【Y(NO)】和胞间CO2浓度(Ci)显著升高。低温0 h,与CK相比,水+SNP处理黄瓜幼苗叶片的Pn和Gs显著提高;与水+SNP处理相比,EGTA+SNP、LaCl3+SNP、TFP+SNP和W-7+SNP处理黄瓜幼苗叶片的Pn和Gs显著下降。低温24 h和48 h,与CK相比,水+SNP处理黄瓜幼苗叶片的Fv/Fm、Fm’、Y(Ⅱ)、Y(NPQ)、ETR、Pn、Gs、Ci、Tr、Fv、Fm/Fo、Fv/Fo、ΔFv、ΔFv/Fo、ΔFv/Ft、Fm’和NO含量显著升高,Y(NO)显著降低,EGTA、LaCl3、TFP和W-7处理抑制了SNP的作用效果。低温0h和6 h,与CK相比,水+SNP处理黄瓜幼苗叶片NO含量显著升高;与水+SNP处理相比,EGTA+SNP、LaCl3+SNP、TFP+SNP和W-7+SNP处理NO含量显著降低。至低温24 h,各处理黄瓜幼苗叶片NO含量趋于一致。可见,低温处理可以诱导黄瓜叶片产生NO信号分子进行抗冷应答,SNP可以作为NO供体提高黄瓜幼苗叶片NO含量。低温胁迫可以损伤黄瓜幼苗叶片光合系统,抑制光合作用。NO能够通过Ca2+信号进行调节保护黄瓜叶片光合机构,减少低温胁迫的伤害,维持较高光能吸收,电子传递速率和碳同化能力,进而提高光合作用。3.探究了Ca2+在NO调控低温胁迫下黄瓜幼苗叶片碳水化合物代谢中的作用。结果表明:低温24 h和48 h,与CK相比,水+SNP处理显著提高了黄瓜幼苗叶片中淀粉和蔗糖含量,表明低温胁迫下外源NO处理能够提高黄瓜幼苗叶片光合作用生成糖的能力,合成了更多的光合产物,而EGTA+SNP、LaCl3+SNP、TFP+SNP和W-7+SNP处理黄瓜叶苗叶片淀粉和蔗糖含量显著低于水+SNP处理,说明NO缓解低温胁迫导致黄瓜幼苗叶片光合作用生成糖的含量下降需要Ca2+的参与。低温24 h和48 h,与CK相比,水+SNP处理显著提高了黄瓜幼苗叶片蔗糖、葡萄糖、果糖、还原糖和可溶性总糖的含量,显著促进了可溶性小分子糖的产生和积累,提高了细胞渗透势增强抗冷能力,而EGTA+SNP、LaCl3+SNP、TFP+SNP和W-7+SNP处理黄瓜叶苗叶片各种糖含量均呈下降趋势,说明低温胁迫下Ca2+参与了NO对糖的代谢调节。