黄瓜（Cucumis sativus L.）属于冷敏感植物，低温或亚低温逆境是限制北方冬春季设施黄瓜产量和品质的重要因子，每年因低温或亚低温胁迫造成的经济损失高达150亿元以上。逆境锻炼是植株经过前期适度的逆境处理后，对再次发生的逆境胁迫表现出较强的抗/耐性，也称为逆境胁迫记忆。已有研究表明，在喜温植物生长临界温度下进行低温锻炼能有效提高其耐冷性。因此，研究低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机理，对缓解低温胁迫障碍，减轻其对设施黄瓜产量和品质的影响具有重要意义。
近期，山东农业大学园艺科学与工程学院艾希珍课题组完成的题为“低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机制”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷24期正式发表。
该研究以‘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。
结果显示，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H2O2和积累量分别比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。
过表达CsHSP26.5、CsHSP17.6C提高黄瓜幼苗耐冷性
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。
山东农业大学园艺科学与工程学院艾希珍和张晓伟为该文共同通信作者，赵猛为该文第一作者。
引用本文：
赵猛, 毕焕改, 孟令浩, 姜婷婷, 张晓伟, 艾希珍. 低温循环诱导的胁迫记忆调控黄瓜耐冷性机制[J]. 中国农业科学, 2024, 57(24): 4933-4944.
ZHAO Meng, BI HuanGai, MENG LingHao, JIANG TingTing, ZHANG XiaoWei, AI XiZhen. The Regulatory Mechanism of Cold Circulation Induction Stress Memory in Chilling Tolerance in Cucumber[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(24): 4933-4944.
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