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摘 要：為探究木薯的耐寒性及其在低温胁迫下抗渗透响应，对耐寒‘F200’木薯和低温敏感品种‘华南8号’（‘SC8’）木薯幼苗在人工低温条件下进行4 ℃低温处理，分别观测处理前和处理3、6、12、24 h下不同木薯品种生长表型情况以及渗透性物质含量变化情况。结果表明：随着胁迫时间的增加，‘F200’木薯幼苗上部和下部叶片出现轻度萎焉，而‘SC8’所有叶片均严重萎焉，顶部叶片甚至出现脱水现象;‘F200’木薯叶片受H2O2的损害轻于‘SC8’，相对于‘SC8’的损伤持续增加，‘F200’呈现先加重后减轻的趋势;随着低温胁迫时间的延长，木薯叶片的相对叶绿素含量呈现先急剧下降、再上升、后下降的过程;相对电导率（REC）和丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）的含量均逐渐升高;低温胁迫下，‘F200’木薯的总叶绿素减少64.23%，且小于‘SC8’的78.15%，二者差异不显著;REC增加11.48%，且显著小于‘SC8’的188%;MDA增加14.74%，且显著小于‘SC8’的20.98%;Pro增加90.53%，显著大于‘SC8’的27.95%;SP增加12.96%，且大于‘SC8’的17.82%，二者无显著差异;SP增加45.18%，且显著大于‘SC8’的2.16%。可见，低温胁迫下，‘F200’木薯通过增强H2O2的清除能力、增强光合作用、增加渗透调节物质含量等途径，缓解了低温对木薯幼苗造成的伤害。低温耐受型木薯‘F200’和低温敏感型木薯‘SC8’的形态结构和生理指标在低温胁迫下存在明显差异，可作为木薯种质资源耐低温性评价的参考指标。
关键词：木薯;低温;抗渗透响应
中图分类号：S533 文献标识码：A
Anti-osmotic Response of ‘F200’ and ‘SC8’ Cassava Seedlings under Low Temperature Stress
YI Tuo1， WANG Xin1， YANG Chuang1， ZHU Jiehui5*， SONG Yong1，2，3，4
1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China; 2. Potato Center of Hunan Province， Changsha， Hunan 410128， China; 3. Engineering Research Center for Horticultural Crop Germplasm Creation and New Variety Breeding， Ministry of Education， Changsha， Hunan 410128， China; 4. Key Labortory for Vegetable Biology of Hunan Province， Changsha， Hunan 410128， China; 5. Orient Science &Technology College of Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China
Abstract： In order to explore the cold tolerance of cassava and its response to osmosis under low temperature stress， the cold-tolerant ‘F200’ cassava and the low-temperature sensitive variety ‘Huanan 8’ （‘SC8’） cassava seedlings were treated at 4 ℃ under artificial low temperature conditions， and the treatments were observed separately. The growth phenotype of different cassava varieties and the change of osmotic substance content under 3 h， 6 h， 12 h， 24 h before and after treatment. With the increase of stress time， the upper and lower leaves of ‘F200’ cassava seedlings showed mild wilting， while all the leaves of ‘SC8’ were severely wilted， and the top leaves were even dehydrated. The leaves of ‘F200’ were less damaged by H2O2 than ‘SC8’. Compared with the continuous increase in the damage of ‘SC8’， ‘F200’ showed a trend of first aggravating and then reducing. With the extension of low temperature stress， the relative chlorophyll content of cassava leaves showed a process of first sharp decline， then rise， and then decline， relative conductivity and malondioxide， content of aldehyde， soluble sugar， soluble protein， and proline gradually increased. Under low temperature stress， the total chlorophyll of ‘F200’ cassava decreased by 64.23% and was 78.15% less than that of ‘SC8’， but the difference was not significant， the relative conductivity increased by 11.48% and was significant less than that of ‘SC8’ （188%）， malondialdehyde increased by 14.74% and significantly less than that of ‘SC8’ （20.98%）， proline increased by 90.53% and was significantly greater than that of ‘SC8’ （27.95%）， soluble protein increased by 12.96% and was greater than that of ‘SC8’ （17.82%）， but there was no significant difference between the two， the soluble sugar increased by 45.18% and was significantly greater than that of ‘SC8’ （2.16%）. It can be seen that under low temperature stress， ‘F200’ cassava can alleviate the damage caused by low temperature to cassava seedlings by enhancing the scavenging ability of H2O2， enhancing photosynthesis， and increasing the content of osmotic adjustment substances. This study would lay foundation for the in-depth study of the low temperature tolerance mechanism of cassava and the low temperature breeding. The morphological structure and physiological indexes of low temperature tolerant cassava ‘F200’ and low temperature sensitive cassava ‘SC8’ were significantly different under low temperature stress， which could be used as a reference index for evaluation of low temperature tolerance of cassava germplasm resources. Keywords： cassava; low temperature; anti-penetration response
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.013
木薯（Manihot esculenta Crantz）为大戟科植物，别名树薯[1]。原产于美洲热带地区的亚马逊河流域，是世界七大粮食作物之一，与马铃薯、甘薯并列为世界三大薯类作物，有着“地下粮仓”“淀粉之王”的美称[2]。木薯用途广泛，具有高膳食纤维、高钙、高钾、低糖、低脂的特点，能加工成鲜食、淀粉、全粉三大类食品[3]，工业上，在木薯淀粉加工、清洁能源、医疗、造纸和化工等领域发展。我国木薯每年进口量达千万吨级别，且年增长率处于较高水平[4]，相较于我国旺盛的需求，由于种植区域的限制，木薯自给能力较弱，为了保证国家粮食安全，有必要扩大木薯适种区域以及增加产量[5]。
低温对植物正常生长有着较大的负面作用，当植物正常生长温度没有得到满足，会导致生长受抑制，最终造成作物减产[6]。木薯广泛种植于南、北纬30°以内的热带、亚热带地区，适宜生长年平均温度为20 ℃以上地区，当温度低于15 ℃时会抑制其正常生长[7]。中国热带地区处于世界热带地区的北边缘，完全适合木薯生长的地区较少，为了扩大木薯种植面积，保证我国的粮食安全，国家木薯产业技术体系“十二五”期间提出“木薯北移”战略，将湖南、江西、贵州、福建等省份作为木薯北移区域[8]。目前，有关木薯抗渗透方面的研究较少，而可评价与木薯抗渗透相关生理指标研究尚无报道。对低温耐受性木薯‘F200’和低温敏感性木薯‘SC8’进行低温胁迫，分析其耐低温相关形态结构及生理相应的差异，为木薯耐低温性评价及耐低温木薯种质资源筛选提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为耐低温性极端差异材料低温耐受型木薯‘F200’和低温敏感型木薯‘SC8’，均为国家木薯产业技术长沙综合试验站通过大田低温胁迫和人工低温胁迫中筛选获得。
试验于2019年7月在湖南农业大学园艺学院实验中心人工气候室进行，将试验品种‘F200’和‘SC8’的成熟茎杆截取长度约15 cm的茎段，选取芽点完好且粗细、质量一致的茎段各70根，用育苗基质培养于口径17 cm的育苗盆中。放入FYS-1010W型室内高照度人工气候室中培养60 d（白天温度/光强：28 ℃/7500 lx，晚上22 ℃/0 lx，湿度40%）;当木薯长到7～8片叶片后，2个品种各取生长势一致的木薯30株进行4 ℃（±1 ℃）处理0、3、6、12、24 h，28 ℃为对照。取样叶片为从上往下数第3、4、5片功能叶，第3片用于測量丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）4个生理指标;第4片叶用于测量叶绿素和相对电导率（REC）;第5片叶用于过氧化氢DAB原位反应。
1.2 方法
采用浸提法[9]提取总叶绿素（Chl），用分光光度计进行测定;利用电导率仪测相对电导率（REC）[10];采用染色法[11]测定过氧化氢原位（DAB）检测;采用蒽酮比色法[9]测可溶性糖（SS）;采用硫代巴比妥酸法[9]测定丙二醛（MDA）;采用苏州科铭生物技术有限公司的生理指标试剂盒测可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）。
1.3 数据处理
采用Excel软件进行均值及标准差分析，利用SPSS 17.0软件进行ANOVA单因素方差分析等，采用Graphpad prism 5软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 生长状态差异分析
结果如图1、图2所示。处理3 h时，‘F200’仅底部小叶轻微变黄，其他叶片无明显变化;‘SC8’中下部叶片轻微萎焉且下部底部小叶变黄。处理6 h时，‘F200’上部叶片轻微萎焉，下部小叶变黄;‘SC8’下部叶片萎焉严重，上午幼叶轻微下垂。处理12 h时‘F200’下部叶片部分变黄，上部萎焉恢复正常;‘SC8’中下部叶片全部下垂、萎焉，上部幼叶部分卷曲。处理24 h时，‘F200’顶部幼叶萎焉，下部黄叶失水凋零;‘SC8’下部叶片开始失水，上部幼叶叶片卷曲严重，失水严重。由此可以看出，随着低温胁迫时间的增加，‘F200’在受到4 ℃低温胁迫时，顶部幼叶和中部功能叶受低温伤害较小，且存在受害之后恢复的过程，主要是底部小叶受伤害。反观‘SC8’受低温伤害情况持续增加，由此可见，‘F200’木薯能够缓解木薯低温伤害。
2.2 低温胁迫对木薯叶片中H2O2含量的影响
如图3、图4所示，低温处理后，木薯幼苗叶片上的褐色斑点数量明显增加，处理3 h时，‘F200’叶片上无明显褐色斑点聚集，‘SC8’中叶顶部出现部分褐色斑点; 6 h时，‘F200’叶片的左小叶上出现明显褐色斑点聚集，‘SC8’叶片大部均出现褐色斑点。随着胁迫时间的增加，‘SC8’的斑点逐渐增加，而‘F200’呈先减弱再增加的过程。说明在低温胁迫期间，低温耐受型木薯‘F200’的活性氧清除能力强于低温敏感型木薯‘SC8’。
2.3 低温胁迫对木薯叶片Chl含量的影响
如图5可知，随着低温胁迫时间的增加，2个品种木薯幼苗叶片中Chl含量随之下降。低温处理3 h时，总Chl含量‘F200’下降31.34%，‘SC8’下降26.69%;处理6 h，总Chl含量‘F200’下降20.36%，‘SC8’下降31.72%;处理12 h，总Chl含量‘F200’下降43.30%，‘SC8’下降52.89%;处理24 h，总Chl含量‘F200’下降54.01%，‘SC8’下降66.65%。‘F200’木薯叶片中总Chl含量总体呈先下降再上升后降低的变化趋势，处理6 h时达到峰值，仅降低20.36%;而‘SC8’随着时间的增加，总Chl含量持续下降， 且下降幅度大于‘F200’。由此可以看出，‘F200’能减缓低温对叶绿素的降解作用，从而增强光合作用，缓解低温对木薯的伤害。 2.4 低温胁迫对木薯叶片细胞膜系统的影响
如图6、7所示，4 ℃低温处理后，木薯叶片中的REC和MDA均有不同程度的增加。3 h时，‘F200’的REC增加9.68%，‘SC8’增加12.5%;6 h时，‘F200’增加9.43%，‘SC8’增加76.67%。;12 h时，‘F200’增加6.67%;‘SC8’增加180%;24 h时，‘F200’增加11.48%，‘SC8’增加188%。从低温胁迫6 h开始，‘SC8’显著增加，并继续扩大，‘F200’则保持相对稳定。MDA增加幅度远小于REC的增幅。在低温胁迫3 h时，‘F200’增加5.98%，‘SC8’增加26.87%; 6 h时，‘F200’增加10.36%，SC8增加16.96%; 12 h时，‘F200’增加6.65%，‘SC8’增加44.74%;24 h时，‘F200’增加14.74%，‘SC8’增加20.98%。以上结果可以看出，低温胁迫对木薯叶片细胞膜结构产生了损伤，随着时间增加而增加，且低温耐受型品种‘F200’的细胞膜受损程度明显小于‘SC8’。
2.5 低温胁迫对木薯叶片渗透调节物质的影响
如图8、9、10所示，随着胁迫时间的增加，2个品种木薯叶片Pro含量、SP和SS在各个胁迫时期相较于CK均在不同程度增加。如图8所示，‘F200’的Pro含量较‘SC8’增幅较大，最大值出现在低温胁迫6 h时差异明显;‘SC8’的Pro含量增幅有限，且各胁迫时间点的Pro含量均显著低于‘F200’。胁迫3 h时，‘F200’增加46.42%;‘SC8’增加9.76%;胁迫6 h时，‘F200’增加65.03%，‘SC8’增加23.52%;胁迫12 h时，‘F200’增加36.21%，‘SC8’增加34.52%;胁迫24 h时，‘F200’增加47.51%，‘SC8’增加27.95%。从图9可以看出，胁迫3、6、12、24 h时，‘F200’的SP分别增加21.33%、35.18%、16.49%、19.80%; ‘SC8’分别增加12.96%、14.13、17.83、17.82%。从图10可以看出，SS在各个时期分别增加23.27%、18.25%、49.69%、45.18%;对照组‘SC8’分别增加13.58%、11.10%、8.70%、2.16%。说明低温耐受型木薯‘F200’在低温胁迫下生成Pro、SP和SS的响应速度和强度均优于低温敏感型木薯‘SC8’，即‘F200’能够更好地应对低温胁迫。
3 讨论
植物应对低温胁迫时，可通过形态结构改变及生理活性变化以适应环境[12]。在受到非生物胁迫时，植物体内会产生大量活性物质，造成脂膜过氧化，进而产生醛类、烃类等有毒化学物质，对细胞造成损伤[13]。本研究通过H2O2原位检测，发现‘F200’木薯活性氧清除能力强于‘SC8’，这与薛晶晶[14]等胁迫处理下木薯的H2O2含量变化趋势一致。叶片光合色素含量会影响叶绿素对光能的吸收、传递之间的分配，从而影响光合作用[15-16]。有研究表明，植物应对逆境时会通过光合速率及无氧呼吸、抗氧化相关酶活性变化来应对逆境[17]。在本研究中，2个木薯品种相对低温胁迫前叶绿素含量均有所降低，有可能是低温胁迫致使呼吸作用减弱，导致细胞内较多的氧自由基破坏叶绿体膜结构，造成叶绿素分解，这与夏雪琴[18]的研究结果一致。同时低温胁迫会使植物叶绿素合成相关酶活性降低，进而影响叶绿素合成，最终影响光合速率。植物受到低温胁迫后，最先受到伤害的是膜系统，细胞膜渗透性增加，电解质大量泄漏，电导率升高[19]。本研究结果表明：低温胁迫后，木薯叶片的REC和MDA含量呈增長趋势，其与木薯耐寒性呈负相关，这与黄晓梅等[20]和邹苗等[21]结果相似。低温胁迫下，植物体内的Pro、SS、SP等渗透调节物质均有一定程度的增加，这是植物为了适应环境而产生的一种保护机制[22]。同时，Pro除了作为渗透调节物质以外，还可作为能量库、氮素储存剂、羟基清除剂和细胞结构稳定的兼容性溶剂[23]。在本研究中，随着低温胁迫的增加，木薯幼苗叶片中的Pro、SS、SP含量均增加，‘F200’木薯Pro含量显著高于‘SC8’，这与马明杰等[24]研究中Pro增长趋势一致;‘F200’木薯SP含量高于‘SC8’，二者差异不显著;‘F200’木薯SS含量显著大于‘SC8’，这与姚远等[25]发现的木薯耐寒品种ARG中SS的含量研究结果一致。说明‘F200’适应低温胁迫能力强于‘SC8’。
4 结论
在低温胁迫下，低温耐受型木薯‘F200’幼苗的形态结构优于‘SC8’，其活性氧清除能力、叶绿素含量、REC含量、MDA含量、Pro含量、SS含量、SP含量均优于‘SC8’。因此，渗透调节物质含量的增加和活性氧清除能力提高可能是木薯‘F200’耐低温的主要生理因素;木薯幼苗在低温胁迫时的形态结构及生理指标可用于评价木薯耐低温性差异，‘F200’木薯具有一定的作为耐低温的潜力，创制耐低温木薯种质资源提供重要依据。
参考文献
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责任编辑：白 净
关键词：木薯;低温;抗渗透响应
中图分类号：S533 文献标识码：A
Anti-osmotic Response of ‘F200’ and ‘SC8’ Cassava Seedlings under Low Temperature Stress
YI Tuo1， WANG Xin1， YANG Chuang1， ZHU Jiehui5*， SONG Yong1，2，3，4
1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China; 2. Potato Center of Hunan Province， Changsha， Hunan 410128， China; 3. Engineering Research Center for Horticultural Crop Germplasm Creation and New Variety Breeding， Ministry of Education， Changsha， Hunan 410128， China; 4. Key Labortory for Vegetable Biology of Hunan Province， Changsha， Hunan 410128， China; 5. Orient Science &Technology College of Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China
Abstract： In order to explore the cold tolerance of cassava and its response to osmosis under low temperature stress， the cold-tolerant ‘F200’ cassava and the low-temperature sensitive variety ‘Huanan 8’ （‘SC8’） cassava seedlings were treated at 4 ℃ under artificial low temperature conditions， and the treatments were observed separately. The growth phenotype of different cassava varieties and the change of osmotic substance content under 3 h， 6 h， 12 h， 24 h before and after treatment. With the increase of stress time， the upper and lower leaves of ‘F200’ cassava seedlings showed mild wilting， while all the leaves of ‘SC8’ were severely wilted， and the top leaves were even dehydrated. The leaves of ‘F200’ were less damaged by H2O2 than ‘SC8’. Compared with the continuous increase in the damage of ‘SC8’， ‘F200’ showed a trend of first aggravating and then reducing. With the extension of low temperature stress， the relative chlorophyll content of cassava leaves showed a process of first sharp decline， then rise， and then decline， relative conductivity and malondioxide， content of aldehyde， soluble sugar， soluble protein， and proline gradually increased. Under low temperature stress， the total chlorophyll of ‘F200’ cassava decreased by 64.23% and was 78.15% less than that of ‘SC8’， but the difference was not significant， the relative conductivity increased by 11.48% and was significant less than that of ‘SC8’ （188%）， malondialdehyde increased by 14.74% and significantly less than that of ‘SC8’ （20.98%）， proline increased by 90.53% and was significantly greater than that of ‘SC8’ （27.95%）， soluble protein increased by 12.96% and was greater than that of ‘SC8’ （17.82%）， but there was no significant difference between the two， the soluble sugar increased by 45.18% and was significantly greater than that of ‘SC8’ （2.16%）. It can be seen that under low temperature stress， ‘F200’ cassava can alleviate the damage caused by low temperature to cassava seedlings by enhancing the scavenging ability of H2O2， enhancing photosynthesis， and increasing the content of osmotic adjustment substances. This study would lay foundation for the in-depth study of the low temperature tolerance mechanism of cassava and the low temperature breeding. The morphological structure and physiological indexes of low temperature tolerant cassava ‘F200’ and low temperature sensitive cassava ‘SC8’ were significantly different under low temperature stress， which could be used as a reference index for evaluation of low temperature tolerance of cassava germplasm resources. Keywords： cassava; low temperature; anti-penetration response
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.06.013
木薯（Manihot esculenta Crantz）为大戟科植物，别名树薯[1]。原产于美洲热带地区的亚马逊河流域，是世界七大粮食作物之一，与马铃薯、甘薯并列为世界三大薯类作物，有着“地下粮仓”“淀粉之王”的美称[2]。木薯用途广泛，具有高膳食纤维、高钙、高钾、低糖、低脂的特点，能加工成鲜食、淀粉、全粉三大类食品[3]，工业上，在木薯淀粉加工、清洁能源、医疗、造纸和化工等领域发展。我国木薯每年进口量达千万吨级别，且年增长率处于较高水平[4]，相较于我国旺盛的需求，由于种植区域的限制，木薯自给能力较弱，为了保证国家粮食安全，有必要扩大木薯适种区域以及增加产量[5]。
低温对植物正常生长有着较大的负面作用，当植物正常生长温度没有得到满足，会导致生长受抑制，最终造成作物减产[6]。木薯广泛种植于南、北纬30°以内的热带、亚热带地区，适宜生长年平均温度为20 ℃以上地区，当温度低于15 ℃时会抑制其正常生长[7]。中国热带地区处于世界热带地区的北边缘，完全适合木薯生长的地区较少，为了扩大木薯种植面积，保证我国的粮食安全，国家木薯产业技术体系“十二五”期间提出“木薯北移”战略，将湖南、江西、贵州、福建等省份作为木薯北移区域[8]。目前，有关木薯抗渗透方面的研究较少，而可评价与木薯抗渗透相关生理指标研究尚无报道。对低温耐受性木薯‘F200’和低温敏感性木薯‘SC8’进行低温胁迫，分析其耐低温相关形态结构及生理相应的差异，为木薯耐低温性评价及耐低温木薯种质资源筛选提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为耐低温性极端差异材料低温耐受型木薯‘F200’和低温敏感型木薯‘SC8’，均为国家木薯产业技术长沙综合试验站通过大田低温胁迫和人工低温胁迫中筛选获得。
试验于2019年7月在湖南农业大学园艺学院实验中心人工气候室进行，将试验品种‘F200’和‘SC8’的成熟茎杆截取长度约15 cm的茎段，选取芽点完好且粗细、质量一致的茎段各70根，用育苗基质培养于口径17 cm的育苗盆中。放入FYS-1010W型室内高照度人工气候室中培养60 d（白天温度/光强：28 ℃/7500 lx，晚上22 ℃/0 lx，湿度40%）;当木薯长到7～8片叶片后，2个品种各取生长势一致的木薯30株进行4 ℃（±1 ℃）处理0、3、6、12、24 h，28 ℃为对照。取样叶片为从上往下数第3、4、5片功能叶，第3片用于測量丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）4个生理指标;第4片叶用于测量叶绿素和相对电导率（REC）;第5片叶用于过氧化氢DAB原位反应。
1.2 方法
采用浸提法[9]提取总叶绿素（Chl），用分光光度计进行测定;利用电导率仪测相对电导率（REC）[10];采用染色法[11]测定过氧化氢原位（DAB）检测;采用蒽酮比色法[9]测可溶性糖（SS）;采用硫代巴比妥酸法[9]测定丙二醛（MDA）;采用苏州科铭生物技术有限公司的生理指标试剂盒测可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）。
1.3 数据处理
采用Excel软件进行均值及标准差分析，利用SPSS 17.0软件进行ANOVA单因素方差分析等，采用Graphpad prism 5软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 生长状态差异分析
结果如图1、图2所示。处理3 h时，‘F200’仅底部小叶轻微变黄，其他叶片无明显变化;‘SC8’中下部叶片轻微萎焉且下部底部小叶变黄。处理6 h时，‘F200’上部叶片轻微萎焉，下部小叶变黄;‘SC8’下部叶片萎焉严重，上午幼叶轻微下垂。处理12 h时‘F200’下部叶片部分变黄，上部萎焉恢复正常;‘SC8’中下部叶片全部下垂、萎焉，上部幼叶部分卷曲。处理24 h时，‘F200’顶部幼叶萎焉，下部黄叶失水凋零;‘SC8’下部叶片开始失水，上部幼叶叶片卷曲严重，失水严重。由此可以看出，随着低温胁迫时间的增加，‘F200’在受到4 ℃低温胁迫时，顶部幼叶和中部功能叶受低温伤害较小，且存在受害之后恢复的过程，主要是底部小叶受伤害。反观‘SC8’受低温伤害情况持续增加，由此可见，‘F200’木薯能够缓解木薯低温伤害。
2.2 低温胁迫对木薯叶片中H2O2含量的影响
如图3、图4所示，低温处理后，木薯幼苗叶片上的褐色斑点数量明显增加，处理3 h时，‘F200’叶片上无明显褐色斑点聚集，‘SC8’中叶顶部出现部分褐色斑点; 6 h时，‘F200’叶片的左小叶上出现明显褐色斑点聚集，‘SC8’叶片大部均出现褐色斑点。随着胁迫时间的增加，‘SC8’的斑点逐渐增加，而‘F200’呈先减弱再增加的过程。说明在低温胁迫期间，低温耐受型木薯‘F200’的活性氧清除能力强于低温敏感型木薯‘SC8’。
2.3 低温胁迫对木薯叶片Chl含量的影响
如图5可知，随着低温胁迫时间的增加，2个品种木薯幼苗叶片中Chl含量随之下降。低温处理3 h时，总Chl含量‘F200’下降31.34%，‘SC8’下降26.69%;处理6 h，总Chl含量‘F200’下降20.36%，‘SC8’下降31.72%;处理12 h，总Chl含量‘F200’下降43.30%，‘SC8’下降52.89%;处理24 h，总Chl含量‘F200’下降54.01%，‘SC8’下降66.65%。‘F200’木薯叶片中总Chl含量总体呈先下降再上升后降低的变化趋势，处理6 h时达到峰值，仅降低20.36%;而‘SC8’随着时间的增加，总Chl含量持续下降， 且下降幅度大于‘F200’。由此可以看出，‘F200’能减缓低温对叶绿素的降解作用，从而增强光合作用，缓解低温对木薯的伤害。 2.4 低温胁迫对木薯叶片细胞膜系统的影响
如图6、7所示，4 ℃低温处理后，木薯叶片中的REC和MDA均有不同程度的增加。3 h时，‘F200’的REC增加9.68%，‘SC8’增加12.5%;6 h时，‘F200’增加9.43%，‘SC8’增加76.67%。;12 h时，‘F200’增加6.67%;‘SC8’增加180%;24 h时，‘F200’增加11.48%，‘SC8’增加188%。从低温胁迫6 h开始，‘SC8’显著增加，并继续扩大，‘F200’则保持相对稳定。MDA增加幅度远小于REC的增幅。在低温胁迫3 h时，‘F200’增加5.98%，‘SC8’增加26.87%; 6 h时，‘F200’增加10.36%，SC8增加16.96%; 12 h时，‘F200’增加6.65%，‘SC8’增加44.74%;24 h时，‘F200’增加14.74%，‘SC8’增加20.98%。以上结果可以看出，低温胁迫对木薯叶片细胞膜结构产生了损伤，随着时间增加而增加，且低温耐受型品种‘F200’的细胞膜受损程度明显小于‘SC8’。
2.5 低温胁迫对木薯叶片渗透调节物质的影响
如图8、9、10所示，随着胁迫时间的增加，2个品种木薯叶片Pro含量、SP和SS在各个胁迫时期相较于CK均在不同程度增加。如图8所示，‘F200’的Pro含量较‘SC8’增幅较大，最大值出现在低温胁迫6 h时差异明显;‘SC8’的Pro含量增幅有限，且各胁迫时间点的Pro含量均显著低于‘F200’。胁迫3 h时，‘F200’增加46.42%;‘SC8’增加9.76%;胁迫6 h时，‘F200’增加65.03%，‘SC8’增加23.52%;胁迫12 h时，‘F200’增加36.21%，‘SC8’增加34.52%;胁迫24 h时，‘F200’增加47.51%，‘SC8’增加27.95%。从图9可以看出，胁迫3、6、12、24 h时，‘F200’的SP分别增加21.33%、35.18%、16.49%、19.80%; ‘SC8’分别增加12.96%、14.13、17.83、17.82%。从图10可以看出，SS在各个时期分别增加23.27%、18.25%、49.69%、45.18%;对照组‘SC8’分别增加13.58%、11.10%、8.70%、2.16%。说明低温耐受型木薯‘F200’在低温胁迫下生成Pro、SP和SS的响应速度和强度均优于低温敏感型木薯‘SC8’，即‘F200’能够更好地应对低温胁迫。
3 讨论
植物应对低温胁迫时，可通过形态结构改变及生理活性变化以适应环境[12]。在受到非生物胁迫时，植物体内会产生大量活性物质，造成脂膜过氧化，进而产生醛类、烃类等有毒化学物质，对细胞造成损伤[13]。本研究通过H2O2原位检测，发现‘F200’木薯活性氧清除能力强于‘SC8’，这与薛晶晶[14]等胁迫处理下木薯的H2O2含量变化趋势一致。叶片光合色素含量会影响叶绿素对光能的吸收、传递之间的分配，从而影响光合作用[15-16]。有研究表明，植物应对逆境时会通过光合速率及无氧呼吸、抗氧化相关酶活性变化来应对逆境[17]。在本研究中，2个木薯品种相对低温胁迫前叶绿素含量均有所降低，有可能是低温胁迫致使呼吸作用减弱，导致细胞内较多的氧自由基破坏叶绿体膜结构，造成叶绿素分解，这与夏雪琴[18]的研究结果一致。同时低温胁迫会使植物叶绿素合成相关酶活性降低，进而影响叶绿素合成，最终影响光合速率。植物受到低温胁迫后，最先受到伤害的是膜系统，细胞膜渗透性增加，电解质大量泄漏，电导率升高[19]。本研究结果表明：低温胁迫后，木薯叶片的REC和MDA含量呈增長趋势，其与木薯耐寒性呈负相关，这与黄晓梅等[20]和邹苗等[21]结果相似。低温胁迫下，植物体内的Pro、SS、SP等渗透调节物质均有一定程度的增加，这是植物为了适应环境而产生的一种保护机制[22]。同时，Pro除了作为渗透调节物质以外，还可作为能量库、氮素储存剂、羟基清除剂和细胞结构稳定的兼容性溶剂[23]。在本研究中，随着低温胁迫的增加，木薯幼苗叶片中的Pro、SS、SP含量均增加，‘F200’木薯Pro含量显著高于‘SC8’，这与马明杰等[24]研究中Pro增长趋势一致;‘F200’木薯SP含量高于‘SC8’，二者差异不显著;‘F200’木薯SS含量显著大于‘SC8’，这与姚远等[25]发现的木薯耐寒品种ARG中SS的含量研究结果一致。说明‘F200’适应低温胁迫能力强于‘SC8’。
4 结论
在低温胁迫下，低温耐受型木薯‘F200’幼苗的形态结构优于‘SC8’，其活性氧清除能力、叶绿素含量、REC含量、MDA含量、Pro含量、SS含量、SP含量均优于‘SC8’。因此，渗透调节物质含量的增加和活性氧清除能力提高可能是木薯‘F200’耐低温的主要生理因素;木薯幼苗在低温胁迫时的形态结构及生理指标可用于评价木薯耐低温性差异，‘F200’木薯具有一定的作为耐低温的潜力，创制耐低温木薯种质资源提供重要依据。
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责任编辑：白 净