， ， ，

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)， 海南 儋州 571737)

蝴蝶豆(CentrosemapubescensBenth.)，豆科距瓣豆屬，又名距瓣豆或毛蝶豆，多年生草質(zhì)藤本植物。我國(guó)廣東、廣西、云南和福建等省區(qū)有較大面積的種植，是橡膠園、油棕園及放牧場(chǎng)中的常用覆蓋作物，兼作綠肥、牧草[1]。國(guó)內(nèi)對(duì)蝴蝶豆的研究主要集中在耐蔭性及產(chǎn)量評(píng)價(jià)等方面[2]。楊春霞等2006—2007年對(duì)云南膠園林下豆科進(jìn)行了調(diào)查研究，結(jié)果表明，蝴蝶豆比含羞草、決明、大花蟲(chóng)豆、毛蔓豆等更加耐蔭[3]。黃梅芬等對(duì)蝴蝶豆進(jìn)行了產(chǎn)量評(píng)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，蝴蝶豆在濕熱赤紅壤的條件下年均產(chǎn)量為2.82 t/hm2[4]，在干熱燥紅壤的條件下年均產(chǎn)量為1.650 t/hm2。蝴蝶豆還可同旗草(Brachiariabriantha)、潘哥拉草(Digitarladecumbensstent)等禾本科草混播，建植人工草地供放牧利用[5]。在國(guó)外，對(duì)蝴蝶豆的研究包括飼草料的使用[6-7]和蝴蝶豆的固氮作用[8-9]。

植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中會(huì)受到各種非生物因子的脅迫，其中溫度是制約植物產(chǎn)量和品質(zhì)的主要環(huán)境因子[10-11]。隨著極端高溫天氣頻繁發(fā)生，植物的耐熱性研究越發(fā)受到重視。在蔬菜、花卉、牧草等部分種質(zhì)上，電導(dǎo)率、丙二醛、葉綠素等指標(biāo)已被作為耐熱性鑒定評(píng)價(jià)指標(biāo)[12-16]。本研究采用田間觀測(cè)法研究高溫脅迫對(duì)蝴蝶豆的生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的影響，對(duì)11份蝴蝶豆的耐熱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，探討蝴蝶豆耐熱性評(píng)價(jià)的適宜指標(biāo)，篩選耐熱強(qiáng)的蝴蝶豆種質(zhì)，以期為今后蝴蝶豆抗性選育提供參考數(shù)據(jù)，為后續(xù)深入探討其抗逆性的生理機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

表1 蝴蝶豆種質(zhì)材料

編號(hào)國(guó)家?guī)旖y(tǒng)一編號(hào)材料來(lái)源海拔(m)經(jīng)度(E)緯度(N)C1CF011902海南萬(wàn)寧長(zhǎng)豐新加22.6110°12'18°50'C2CF012453海南省儋州市寶島新村145.5109°29'19°31'C3CF012800海南三亞田獨(dú)1.6109°34'18°16'C4CF012466海南樂(lè)東千家鎮(zhèn)響水鄉(xiāng)96.6109°00'18°34'C5CF012863海南樂(lè)東千家鎮(zhèn)響水鄉(xiāng)172.5109°03'18°30'C6CF047892海南保亭七仙嶺270.1109°41'18°42'C7CF043225海南白沙邦溪鎮(zhèn)13.7109°03'19°25'C8CF043040海南白沙縣城188.9109°26'19°13'C9CF047893海南瓊中什運(yùn)262.4109°35'19°00'C10CF012761哥倫比亞國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)中心C11CF011906哥倫比亞國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)中心

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)安排在農(nóng)業(yè)部海南儋州熱帶牧草種質(zhì)圃內(nèi)進(jìn)行，地塊屬熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均溫24.0 ℃，7—8月為最高溫月，極端高溫可達(dá)48.0 ℃(氣象資料由海南省氣象服務(wù)中心儋州國(guó)家氣象站提供)。

1.2 試驗(yàn)材料

參試材料源于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所海南儋州熱帶牧草備份庫(kù)，詳見(jiàn)表1。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014年7月在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院品資所農(nóng)業(yè)部熱帶牧草種質(zhì)圃進(jìn)行。在晴天10：00時(shí)左右，隨機(jī)選擇健壯植株，分別摘取上、中、下 3個(gè)部位的葉片，用冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，混合均勻后隨機(jī)取樣，測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛(MDA)含量、葉綠素SPAD值、葉片相對(duì)含水量及葉片厚度，計(jì)算其平均值。對(duì)照為遮蔭棚內(nèi)種植材料，3次重復(fù)。

1.4 測(cè)定方法

相對(duì)電導(dǎo)率值采用浸泡法測(cè)定，丙二醛采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，葉綠素測(cè)定采用SPAD-502型葉綠素儀。葉片厚度使用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量，葉片含水量采用烘干法測(cè)定[17]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析用Excel處理完成。采用模糊綜合評(píng)判法，計(jì)算各參試材料的隸屬函數(shù)(Xn)。公式為Xn=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，式中，X為各材料某一指標(biāo)的測(cè)定均值，Xmax為各材料該指標(biāo)測(cè)定值中的最大值，Xmin為該指標(biāo)中的最小值。將各材料耐熱性指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，計(jì)算其平均值即為各品種耐熱型綜合值，綜合值越大，其耐熱性越強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫對(duì)蝴蝶豆葉片厚度的影響

水分、溫度、光照等環(huán)境因素在一定程度上對(duì)葉片的厚度有影響[18]。在高溫脅迫下，葉片加厚有利于減弱蒸騰作用，減少水分散失，提高耐熱性[19]。從圖1可以看出，棚內(nèi)外的葉片厚度變化明顯，C 3、C 7、C 9、C 10、C 11的棚外葉片厚度值比棚內(nèi)的高，其中C 7的棚外葉片厚度最大，為0.38 mm，C 1、C 5、C 6的棚外葉片厚度較棚內(nèi)低。表明蝴蝶豆材料高溫發(fā)生抵抗響應(yīng)，C 7的耐熱性最強(qiáng)，C 1、C 5、C 6的耐熱性較低。

圖1 高溫脅迫下11份參試材料的葉片厚度

2.2 高溫脅迫對(duì)蝴蝶豆葉片含水量的影響

水參與植物幾乎所有的代謝過(guò)程，影響植物形態(tài)、生理生化代謝及地理分布范圍等[20]。相對(duì)含水量的變化是植物遭受熱脅迫時(shí)最直接的表現(xiàn)，含水量越大，表明植物耐熱性越高[21]。從圖2可以看出，在高溫脅迫下，棚內(nèi)和棚外的蝴蝶豆葉片含水量差異不大，其中C 9棚外葉片含水量比棚內(nèi)減少的最多，表明C 9不耐熱。C 10的葉片含水量棚內(nèi)外的值都相對(duì)較高，較耐熱。

2.3 高溫脅迫對(duì)蝴蝶豆葉片葉綠素的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用最重要的色素，葉片葉綠素含量的多少直接影響光合作用的強(qiáng)弱，因此耐熱性差的植物膜脂氧化分解程度大，葉綠體降解加快，使葉綠素含量偏低，光合能力下降[22-24]。由圖3可知，在高溫環(huán)境下參試材料的棚內(nèi)外葉綠素含量的變化幅度不大，其中C 7、C 8、C 10棚外葉綠素含量相比棚內(nèi)略微降低，C 1、C 4、C 5、C 9、C 11的棚外葉綠素含量比棚內(nèi)降低幅度較大。C 7和C 8的棚內(nèi)外葉綠素含量均較高，說(shuō)明其耐熱性較強(qiáng)，而C 4、C 5、C 9含量較低，不耐熱。

圖2 高溫脅迫下11份參試材料的葉片含水量

圖3 高溫脅迫下11份參試材料的葉片葉綠素含量

2.4 高溫脅迫對(duì)蝴蝶豆葉片細(xì)胞膜透性的影響

高溫會(huì)使植物細(xì)胞膜受到損傷，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，外滲液的電導(dǎo)率值越大，表明植物受到的傷害就越大，其耐熱性越弱[25]。從圖4可看出，高溫脅迫下，參試材料的相對(duì)電導(dǎo)率差異顯著，棚外蝴蝶豆的相對(duì)電導(dǎo)率明顯高于棚內(nèi)，棚內(nèi)電導(dǎo)率值相差不大，棚外材料C 4、C 5、C 9、C 11的電導(dǎo)率相對(duì)較高，和棚內(nèi)差值較大；C 7、C 10較低，和棚內(nèi)差值較小。表明C 7、C10材料對(duì)高溫的抵抗力較高，耐熱性較強(qiáng)，C 4、C 5、C 9、C 11對(duì)高溫的耐受性較弱。

圖4 高溫脅迫下11份參試材料的葉片電導(dǎo)率值

2.5 高溫脅迫對(duì)蝴蝶豆葉片丙二醛含量的影響

高溫脅迫下，植物丙二醛含量越高，細(xì)胞膜脂過(guò)氧化水平越高，細(xì)胞膜受損越大，其耐熱性越差，反之則耐熱性越好[26-27]。從圖5可以看出，參試材料丙二醛含量棚內(nèi)外差異顯著，C 1、C 2、C 6、C 7、C 8的棚外丙二醛含量相比棚內(nèi)低，C 7的棚內(nèi)外相差值最大，說(shuō)明其抗氧化能力較強(qiáng)，對(duì)高溫的抵抗力較強(qiáng)。C 4的丙二醛含量棚外比棚內(nèi)高出最多，說(shuō)明C 4的不耐熱。

圖5 高溫脅迫下11份參試材料的葉片丙二醛含量

2.6 隸屬函數(shù)綜合分析

通過(guò)隸屬函數(shù)綜合分析將蝴蝶豆材料大致為3個(gè)耐熱級(jí)別：1級(jí)(相對(duì)耐熱)，2級(jí)(中等耐熱)，3級(jí)(相對(duì)熱敏感)。相對(duì)耐熱的材料有C 7、C 8、C 10，中等耐熱材料有C 1、C 2、C 3、C 6，熱敏材料有C 4、C 5、C 9、C 11。

表2 11份蝴蝶豆材料隸屬函數(shù)分析

編號(hào)葉片厚度葉片含水量葉綠素電導(dǎo)率丙二醛平均值耐熱級(jí)別C10.2920.4350.6161.0000.6530.5992級(jí)C20.2920.6090.3520.6670.5790.5002級(jí)C30.4580.7390.2670.3330.9670.5532級(jí)C40.2080.8260.0000.5830.0000.3243級(jí)C50.2080.5220.1970.5000.4710.3803級(jí)C60.2500.7830.6310.0000.8680.5062級(jí)C71.0000.9571.0000.5001.0000.8911級(jí)C80.1250.9570.7360.5000.9670.6571級(jí)C90.1670.1300.1960.1670.8840.3093級(jí)C100.0001.0000.3181.0000.7850.6211級(jí)C110.2920.0000.7080.4170.9010.4643級(jí)

3 討 論

高溫可使植物外部形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，本研究發(fā)現(xiàn)，材料C 7的葉片厚度最大，通過(guò)隸屬函數(shù)綜合分析耐熱級(jí)別為1級(jí)，與冉茂林等[28]、劉春風(fēng)等[29]的研究結(jié)果一致。本研究中，蝴蝶豆材料C 10的含水量最大，通過(guò)隸屬函數(shù)綜合分析耐熱級(jí)別為1級(jí)。C 9的含水量最小，耐熱級(jí)別為3級(jí)，與孫彥等[30]的研究結(jié)果一致。材料C 7和C 8在高溫脅迫后的葉綠素含量降幅較小，耐熱級(jí)別為1級(jí)，C 4、C 5、C 9降幅較大，為熱敏材料，與李云等[31]、趙美華等[12]的研究結(jié)果一致，在高溫脅迫后，葉綠素含量降低，對(duì)于耐熱性較強(qiáng)的材料影響不大，基本保持正常或有略微下降。高溫脅迫后蝴蝶豆材料C 7、C 10相對(duì)電導(dǎo)率低于C 4、C 5、C 9、C 11，為相對(duì)耐熱材料，與劉凱歌等[32]的研究結(jié)果一致，熱敏品種的相對(duì)電導(dǎo)率始終高于耐熱品種。本研究發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫后材料C 7、C 8的丙二醛含量增幅低于C 4，通過(guò)隸屬函數(shù)綜合分析耐熱級(jí)別為1級(jí)，與何鐵光等[33]研究高溫脅迫后辣椒生理響應(yīng)結(jié)果一致。

本試驗(yàn)在田間自然高溫環(huán)境下進(jìn)行，更加符合實(shí)際生產(chǎn)需要，更能表現(xiàn)出參試材料在自然高溫脅迫后的生理響應(yīng)，但因外部其它天氣原因等影響不可控性較大，使得鑒定結(jié)果重復(fù)性較差，誤差較大[34]。下一步將于人工控制的環(huán)境下模擬高溫脅迫進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)照確定試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，為更加方便快速進(jìn)行耐熱鑒定與篩選提供依據(jù)。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)自然高溫脅迫后蝴蝶豆材料的葉片厚度、葉片相對(duì)含水量、葉綠素值、相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量等指標(biāo)與遮陰對(duì)照相比較，得出以上指標(biāo)可以作為蝴蝶豆耐熱性鑒定評(píng)價(jià)指標(biāo)，可使蝴蝶豆耐熱品種選育途徑更準(zhǔn)確，更可靠。參試材料C 7、C 8、C 10的綜合表現(xiàn)較好，相比其它材料具有較好的耐熱特性。

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各類文獻(xiàn)規(guī)范數(shù)據(jù)選項(xiàng)表

注：“√”為必備項(xiàng)，“0”為任選項(xiàng)，“*”為有則加項(xiàng)，“-”為不要求項(xiàng)。