已有研究表明嫁接黄瓜叶片Mn、Cu和Zn含量均明显高于自根黄瓜,而Fe含量则显著低于自根黄瓜。而嫁接黄瓜叶片抗冷性明显优于自根黄瓜。为了弄清黄瓜根系吸收Mn²⁺、Cu²⁺和Zn2能力与其叶片抗冷性之间的关系,以自根和嫁接黄瓜幼苗为试材,研究了改变无土育苗营养液Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺浓度后黄瓜幼苗叶片Mn、Cu和Zn含量的变化与对5℃低温胁迫下黄瓜幼苗叶片SOD、POD、CAT等保护酶活性及MDA含量、电解质渗漏率、Cu/Zn-SOD和Mn-SOD mRNA表达的影响,研究结果如下:1、不论以何种组合向低温胁迫第3d的自根黄瓜叶片的SOD提取液加入Mn²⁺、Cu²⁺和Zn2使之与嫁接黄瓜叶片SOD提取液中相应元素的浓度相同后发现:自根黄瓜叶片提取液SOD活性均显著增强,各组合的增强效果依次为Mn²⁺+Zn²⁺、Mn²⁺+Cu²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺+Cu²⁺+Zn²⁺、Cu²⁺+Zn²⁺和Zn²⁺,这说明嫁接黄瓜叶片高含量的Mn、Cu和Zn可能是其具有高活性SOD的重要原因。2、高浓度Mn²⁺+Cu²⁺+Zn²⁺营养液培育的自根黄瓜幼苗叶片的Mn、Cu和Zn含量显著增加,低温胁迫下其叶片SOD、Mn-SOD、Cu/Zn-SOD、POD和CAT活性均显著增强,且低温胁迫时间越长活性的增强越明显,Fe-SOD活性、MDA含量和电解质渗漏率则显著降低;而利用低浓度Mn²⁺+Cu²⁺+Zn²⁺营养液培育的嫁接黄瓜幼苗为试材的相关研究结果则与之相反。这说明Mn、Cu和Zn在黄瓜幼苗抗冷性中具有重要作用,黄瓜以黑籽南瓜为砧木嫁接以后,根系较强地吸收Mn²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺的能力是其抗冷性增强的内在因素之一;也说明提高营养液Mn²⁺+ Cu²⁺+Zn²⁺浓度可以明显增加自根黄瓜幼苗叶片Mn、Cu和Zn含量,提高幼苗叶片抗冷性。3、提高营养液Mn²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺三种离子任一种的浓度育苗,均可明显增强低温胁迫下自根黄瓜幼苗叶片的SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性,降低其MDA含量和电解质渗漏率,其中Mn²⁺的作用效果最大,Cu²⁺次之,Zn²⁺最小;降低营养液Mn²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺三种离子任一种的浓度育苗,均可明显降低低温胁迫下嫁接黄瓜幼苗叶片的SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性,增大其MDA含量和电解质渗漏率,其中以Mn²⁺的影响最大,Cu²⁺次之,Zn²⁺最小。这说明三种离子中,以Mn²⁺对黄瓜抗冷性的影响最大。4、黄瓜幼苗叶片Mn含量随营养液Mn²⁺浓度的升高而增加,但叶片抗冷性并不是Mn²⁺浓度越高就越强,叶片SOD等保护酶活性在Mn²⁺浓度为标准浓度20倍时达到最大值,MDA含量和电解质渗漏率也最低,但与标准浓度2-3倍的处理相比差异不大。5、提高营养液Mn²⁺与Cu²⁺、Zn²⁺不同组合的浓度育苗均可明显增加黄瓜叶片相应Mn、Cu或Zn的含量和低温胁迫下的抗氧化酶活性。四个处理中以3×MCZ处理SOD及Cu/Zn-SOD、Mn-SOD和CAT活性的增强最明显,电解质渗漏率和MDA含量最低,但是与3×MZ和3×M两个处理相比差异不大,可见3×MCZ、3×MZ和3×M处理均可明显增强黄瓜幼苗叶片的抗冷性。6、低温胁迫下,Mn²⁺与Cu²⁺、Zn²⁺不同组合处理的Cu/Zn-SOD和Mn-SOD活性和mRNA相对表达量均显著高于CK,二者mRNA相对表达量在第3d达到最大值,而Cu/Zn-SOD活性在胁迫过程中一直升高,Mn-SOD活性则在第4d达到最大值,说明此阶段Cu/Zn-SOD和Mn-SOD转录表达增加在先,酶活性增强在后。胁迫前3d,Cu/Zn-SOD和Mn-SOD活性变化和其mRNA相对表达量变化基本一致,说明在胁迫前期二者活性以转录调控为主。胁迫后期,Cu/Zn-SOD和Mn-SODmRNA相对表达量下降,但活性仍上升,尤以Cu/Zn-SOD表现地更为明显,说明此阶段Cu/Zn-SOD和Mn-SOD活性以转录后其它因素的调控为主。因此,低温胁迫下,黄瓜叶片Cu/Zn-SOD和Mn-SOD活性的变化是由相关基因转录水平的增加与转录后其它因素的调节共同作用的结果。上述研究明确了提高营养液Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺浓度培育黄瓜幼苗可以明显增加其叶片Mn、Cu、Zn含量,提高SOD活性,进而增强黄瓜抗冷性,说明作物根系吸收Mn²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺能力与其叶片SOD活性密切相关,在作物抗冷性中具有重要作用。以提高无土育苗营养液中Mn²⁺+Cu²⁺+Zn²⁺、Mn²⁺+Zn²⁺和Mn²⁺三种组合的浓度的作用效果较为明显。在Mn²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺三种离子中,Mn²⁺的作用效果最明显,增强黄瓜幼苗叶片抗冷性的适宜浓度为标准营养液Mn²⁺浓度的2倍-3倍。本研究还明确了叶片高含量Mn、Cu和Zn是嫁接黄瓜幼苗抗冷性优于自根黄瓜的内在原因之一,提高营养液Mn²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺浓度是防御黄瓜冷害的有效技术措施。