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黄瓜属于喜光和冷敏感植物,在北方日光温室生产中常遭遇低温胁迫,严重影响了黄瓜的生长发育、产量和品质。硫化氢(H2S)是一种内源气体信号分子,在调控植物生长发育和对非生物胁迫响应中发挥着重要作用,但逆境下H2S的信号转导路径和下游级联反应及H2S与其他信号分子的互作关系尚不清楚。本试验中,利用硫氢化钠(NaHS,H2S供体)、硝普钠(SNP,NO供体)、氯化钙(CaCl2,Ca2+供体)、过氧化氢(H2O2,ROS供体)和次牛磺酸(HT,H2S清除剂)、血红蛋白(Hb,NO清除剂)、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA,Ca2+螯合剂)、氯丙嗪(CPZ,CaM拮抗剂)、N,N-二甲基硫脲(DMTU,H2O2清除剂)溶液浸种,去离子水处理的做对照(CK),研究H2S与NO、Ca2+、ROS信号分子对低温胁迫的响应,探讨H2S与NO、Ca2+、ROS信号分子的交叉互作及调控光合碳同化提高黄瓜耐冷性的机理。主要结果如下:1.适宜浓度的NaHS、SNP、CaCl2和H2O2均可促进黄瓜幼苗生长,NaHS+Hb、NaHS+EGTA、NaHS+CPZ、NaHS+DMTU的茎叶和根系生长量与NaHS处理相比明显减小;CaCl2+HT处理的幼苗生长量显著低于CaCl2处理的,但H2O2+HT处理与H2O2处理的相比差异不大,说明H2S与NO和Ca2+在促进黄瓜幼苗生长的过程中存在互作效应,而H2O2参与H2S对黄瓜幼苗生长的调控。2.黄瓜幼苗内源H2S、NO、Ca2+、H2O2均受低温诱导,6 h12 h后逐渐降低。SNP、CaCl2可促进低温胁迫下黄瓜幼苗H2S产生,提高L-/D-半胱氨酸脱巯基酶(CDes)活性与mRNA表达。清除NO或Ca2+可减弱低温对H2S和CDes活性及mRNA表达的诱导效应,清除H2S时,钙调素(CaM)和类钙调磷酸酶B蛋白互作蛋白激酶(CIPK5)基因的mRNA表达量明显降低。H2O2及其清除剂DMTU对H2S及CDes活性与基因表达无显著影响,但清除H2S可减弱低温对H2O2和NADPH氧化酶基因(Nox)的诱导。可见,H2S位于H2O2上游参与低温诱导的信号转导,而与NO和Ca2+可能存在“对话”机制。3.NaHS、SNP、CaCl2和H2O2对亚低温条件下黄瓜种子的萌发有明显的促进作用。低温导致黄瓜失水,幼苗萎蔫,但NaHS、SNP、CaCl2、H2O2处理受伤较轻。与水处理的相比,低温48 h后,NaHS、SNP、CaCl2、H2O2处理的H2O2积累量、超氧阴离子(O2·-)产生速率和电解质速率(EL)明显降低。清除NO、Ca2+和H2O2后会减弱H2S对黄瓜幼苗冷胁迫伤害的缓解效应,ROS积累量增加,幼苗受伤害加重。清除H2S也会减弱Ca2+对黄瓜幼苗冷胁迫伤害的缓解效应,但对H2O2的作用无显著影响。说明H2S可诱导黄瓜幼苗耐冷性,在此诱导过程中,H2S与NO、Ca2+具有互作效应,而H2O2参与H2S对黄瓜耐冷性的诱导。4.NaHS和SNP、CaCl2、H2O2可使低温下黄瓜幼苗的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、光下实际光化学效率(φPSⅡ)和暗下光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)明显升高,胞间CO2(Ci)浓度显著降低,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RuBPCase)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)和转酮醇酶(TK)活性及其基因表达量明显高于水处理的。清除NO、Ca2+和H2O2后会减弱H2S对低温下黄瓜幼苗光合作用的促进效应,清除H2S也会减弱Ca2+和H2O2的作用。可见H2S可减轻低温胁迫对黄瓜幼苗光合碳同化的影响,从而提高Pn。NO、Ca2+和H2O2参与H2S对低温下黄瓜光合作用的调控。5.NaHS和SNP、CaCl2、H2O2预处理提高了低温逆境下黄瓜幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活性及mRNA表达量,并增加了还原型抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)的含量及还原型抗坏血酸/氧化型抗坏血酸(AsA/DHA)、还原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值,降低了丙二醛(MDA)含量。清除NO、Ca2+和H2O2后会减弱H2S对低温下抗氧化酶活性的促进效应,清除H2S也会减弱Ca2+的作用,而对H2O2的作用无显著影响,由此推测H2S可能位于H2O2的上游,并与NO和Ca2+互作参与对低温下黄瓜幼苗抗氧化系统的调控。