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UV-C与热处理协同作用：黄瓜冷害调控的机制解析

一、引言

1.1研究背景与意义

黄瓜（CucumissativusL.）作为葫芦科甜瓜属一年生草本蔓生攀缘植物，起源于喜马拉雅山南麓的热带雨林地区，在我国各地广泛种植，是夏季主要菜蔬之一。据相关数据显示，2021年底，中国黄瓜种植面积达1900多万亩，产量达7560万吨，分别占全球黄瓜总量的60%和81%，单产水平达到3900kg/亩，高出全球平均单产水平36%。因其营养丰富，深受大众喜爱，在蔬菜生产中占据重要地位。

黄瓜喜温、喜湿、耐一定弱光，但对温度反应敏感，耐寒能力差，生长发育最适温度为白天25℃左右，夜间13℃左右，低温温度补偿点为3.3℃。在实际种植过程中，低温是一种常见的逆境胁迫，尤其是在北方黄瓜冬春栽培以及保护地生产中，低温是影响黄瓜生长的主要自然灾害。当温度低于黄瓜生长的适宜温度时，会对黄瓜的种子萌发、幼苗生长、光合作用、呼吸作用、水分和矿质代谢等生理过程产生负面影响。例如，在黄瓜苗期，低温胁迫会导致黄瓜幼苗生长缓慢、叶片发黄、萎蔫甚至死亡；在结瓜期，冷害会使黄瓜生长点异常，表现为封顶、生长点萎缩，叶片变小、增厚，颜色加深，雌花数量增加，化瓜率增高；黄瓜收获后在果实贮运期间受冷害，瓜条会出现水浸状，表面凹陷，容易腐烂。有研究表明，气温低于10℃黄瓜就会受害，低于5℃生理机能即可出现障碍，导致明显减产，冬春季节，低温冷害轻者减产12%-15%，重者减产达30%以上。

目前，为解决黄瓜冷害问题，常见的物理保鲜技术有采后热处理和低剂量短波紫外线（UV-C）处理。采后热处理是果蔬储藏中广泛使用的物理保鲜技术，可有效减轻番茄、番木瓜和哈密瓜的储藏冷害。低剂量短波紫外线（UV-C）处理是一种无化学污染的物理处理方法，广泛用于果蔬采后处理，能够控制果蔬的采后腐烂，延缓衰老和延长果蔬保鲜期。然而，单独使用热处理或UV-C处理可能存在一定局限性，如热处理可能会对果蔬品质造成一定的不良作用，如果肉变红和絮败，总酚含量降低等。将UV-C与热处理结合，探究其对黄瓜冷害的调控作用，具有重要的研究价值。

从理论层面来看，研究UV-C结合热处理调控黄瓜冷害的机理，有助于深入了解植物在逆境胁迫下的响应机制，丰富植物抗逆生理学的理论知识，为进一步研究其他果蔬的冷害防治提供理论参考。从实践层面而言，该研究可为黄瓜的贮藏保鲜提供新的技术手段和理论依据，有效降低黄瓜在采后储运过程中的冷害发生率，减少经济损失，保持黄瓜的品质和商品价值，促进黄瓜产业的健康发展。

1.2国内外研究现状

在黄瓜冷害研究领域，国内外学者已取得了较为丰硕的成果。黄瓜起源于喜马拉雅山南麓的热带雨林地区，喜温、喜湿、耐一定弱光，但耐寒能力差。当温度低于其生长适宜温度时，冷害便会接踵而至，对黄瓜的整个生长周期都产生负面影响。在种子萌发期，低温会导致种子不发芽或延迟发芽；苗期遭遇冷害，黄瓜生长缓慢，节间变短，干物质积累减少；花期的冷害会阻碍授粉受精过程，进而影响产量；结瓜期冷害则使黄瓜生长点异常，出现封顶、生长点萎缩等现象，叶片变小、增厚，颜色加深，雌花数量增加，化瓜率增高；采后的黄瓜在贮运期间受冷害，瓜条会出现水浸状，表面凹陷，容易腐烂。

冷害对黄瓜生理生化指标的影响也十分显著。在细胞膜脂过氧化方面，低温处理会加剧黄瓜细胞膜脂过氧化，导致丙二醛（MDA）积累，对细胞膜造成损伤。酶类活性也会受到低温的直接或间接影响，例如，有研究表明黄瓜在低温下体内的过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性增强，但也有学者发现经低温光照处理后，POD活性在开始24h内有下降趋势，随后才显著增加。光合作用同样受到低温的制约，低温会影响叶绿素a/b比值变化、光化学反应及暗反应的酶系统，还会通过影响水分胁迫、气孔阻抗、同化物运输等间接影响光合作用，导致光补偿点和饱和点均降低，在有光、氧存在时，还会引发光抑制和光氧化损伤。呼吸作用在黄瓜冷害过程中也发生变化，在不可逆伤害之前，往往引起呼吸的急剧增强，当呼吸作用明显下降时，就出现不可逆的冷害症状。此外，黄瓜幼苗的根系活力在低温下也会受到抑制，当温度降至24℃/10℃时，根活力开始受到抑制，低于16℃/6℃时，根活力下降30%-60%，根系的吸收能力受到严重损害。

针对黄瓜冷害问题，常见的物理保鲜技术有采后热处理和低剂量短波紫外线（UV-C）处理。在热处理方面，众多研究表明其对果蔬保鲜具有积极作用。例如，热处理可以有效地杀灭果蔬表面的微生物和虫卵，降低呼吸强度，延缓衰老进程。在黄瓜贮藏中，贮前37℃处理24h和42℃处理12h，可以显著延缓黄瓜在2℃贮藏条件下的冷害，冷害较对照推迟2d