姚金曉，楊 飛，王呈陽，楊梢娜，吳海平，莊葉軍*

(1.舟山市農林科學研究院 316000； 2.舟山市農林技術推廣中心 316000)

日光溫室早春或者越冬栽培，因溫度較低，農作物常造成生理障礙或結實器官受損，導致冷害現(xiàn)象的發(fā)生，最終導致農作物不能正常生長而降低產量，甚至會造成絕產[1-2]?？茖W工作者為了解決冷害對多種植物的影響，進行了一系列的研究。吳雪霞等[3]研究低溫處理的5份茄子材料，發(fā)現(xiàn)其生物量積累受到顯著抑制，耐低溫材料的抑制程度小于低溫敏感材料。馬艷青等[4]對不同品種的辣椒進行低溫處理后，發(fā)現(xiàn)丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)與辣椒的抗寒性密切相關。朱文哲等[5]研究發(fā)現(xiàn)較耐低溫的多毛番茄的MDA含量均顯著低于普通番茄，而SOD活性等酶活性則顯著高于普通番茄。包崇來等[6]采用低溫處理100份茄子資源，篩選得到耐低溫材料和敏感材料各一份，并對其生理響應進行了研究。目前對于大多數(shù)蔬菜，科研工作者進行了耐低溫脅迫試驗，并篩選到了一些寶貴的耐低溫材料，并且有的進行了生理生化研究。但是對于冬瓜的耐低溫材料的篩選及耐低溫生理響應研究國內尚無報道。

為此本試驗利用低溫脅迫冬瓜幼苗，分析幼苗的冷害指數(shù)，形態(tài)指標以及生理生化指標的變化，進行耐低溫響應的研究；并用聚類分析的方法，進行耐低溫的冬瓜種質材料的篩選。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的23 份冬瓜材料中，13份為市場收集品種，5份自主選育純合材料，5份自主雜交組合。試驗于 2016—2017年在舟山市農林科學院的人工氣候室中進行。

供試材料的來源名稱及代碼。1，玲瓏秀色4號，長沙市銀田蔬菜種子實業(yè)有限公司；2，01-1-5-9-10-1-5；3，嫩仔，鼎牌種苗有限公司；4，55-1-2-6-6-4×04-5-7-5-8-5；5，07-1-3-11-5-1；6，玲瓏秀色1號，長沙市銀田蔬菜種子實業(yè)有限公司；7，55-1-2-6-9-1×04-2-7-5-5-6；8，粉娃；9，碧玉2號；10，55-1-2-6-9-1；11，04-5-7-5-8-5；12，55-1-2-6-6-4；13，冠玉，廣州乾農農業(yè)科技發(fā)展有限公司；14，碧玉1號；15，水果冬瓜，北京花兒朵朵花仙子農業(yè)有限公司；16，F(xiàn)0055×04-5-7-5-8-5；17，泰美小冬瓜，重慶圣華種業(yè)有限公司；18，04-5-7-5-8-5×F0060；19，55-1-2-6-9-1×04-5-7-5-8-5；20，碧玉節(jié)瓜，成都良慶園農業(yè)開發(fā)有限公司；21，綠娃；22，白星102，湖南興蔬種業(yè)有限公司；23，芋香小冬瓜，廣東省良種引進服務公司。 其中2、4、5、7、10、11、12、16、18和19都是來自舟山市農林科學院自選育材料或者雜交組合。8、9、14和21來自南寧桂福園農業(yè)有限公司。

1.2 方法

冬瓜種子置于28 ℃恒溫箱內催芽，待發(fā)芽時，將種子播種到32孔穴盤中，正常管理。當冬瓜幼苗長至2葉1心時，選取形態(tài)及長勢基本一致的幼苗直接放入人工氣候箱中進行低溫脅迫處理。溫度為(12±1)℃/(6±1)℃ (晝/夜)，連續(xù)處理7 d[7]，每個品種處理8株，另外各個材料設對照組，溫室大棚內，自然生長，分別設3 次重復。在低溫脅迫結束后，對處理組和對照組進行冷害指數(shù)、形態(tài)指標、生理生化指標的測定。冷害指數(shù)的測定參照姜述君等標準[8]，電導率的測定參照郝再彬等方法[9]。SOD、APX、MDA采用蘇州科名的試劑盒進行。運用軟件SPSS 19.0分析，并用系統(tǒng)聚類法進行聚類分析，結果用樹狀圖表示。

2 結果與分析

2.1 冬瓜幼苗品種間冷害指數(shù)的差異

對23份材料的冷害指數(shù)進行方差分析。表1表明，低溫脅迫對不同品種冬瓜幼苗冷害指數(shù)表現(xiàn)不一。本試驗中將冷害指數(shù)<2.0的材料定為強耐冷型，將冷害指數(shù)在2.1～3.0的材料定為弱耐冷型，將冷害指數(shù)>3.0的材料定為冷敏感型。冷敏感型的材料有2、13、9、4、6、23、8、14、22、17和5；強耐冷型材料有11、10、15、16、19和20。其余材料為弱耐冷型。

表1 23份冬瓜材料的冷害指數(shù)及耐低溫性

2.2 低溫脅迫對冬瓜幼苗形態(tài)指標的影響

如圖1～5所示，23份冬瓜材料在低溫脅迫后，各材料的5個形態(tài)指標處理組與對照組相比，均呈下降趨勢，不同的材料下降幅度不一致，說明冬瓜植株在受冷害脅迫后，形態(tài)發(fā)生變化，各品種間變化差異明顯。

圖1 低溫脅迫對冬瓜幼苗株高的影響

圖2 低溫脅迫對冬瓜幼苗莖粗的影響

圖3 低溫脅迫對冬瓜幼苗葉面積的影響

圖4 低溫脅迫對冬瓜幼苗鮮物質量的影響

圖5 低溫脅迫對冬瓜幼苗干物質量的影響

從株高指標來看，4、5、8、18、21和23屬于冷敏感型材料，材料1、7、13、14、15、17、19、20和22屬于強耐冷型材料；從莖粗指標看，4、5、8、12、21和23屬于冷敏感型材料，1、7、10、13、14、16、19、20和22屬于強耐冷型材料；從葉面積指標看，3、4、5、6、8、16、18和23屬于冷敏感型材料，12、13、15、17、20和22屬于強耐冷型材料；從鮮物質量指標看，1、3、5、6、16、18和23屬于冷敏感型材料，屬于最敏感材料，2、11、13、14、15、20和22屬于強耐冷型材料。從干物質量指標看，1、3、5、6、16、18和23屬于冷敏感型材料，2、11、13、1415、20和22屬于強耐冷型材料。

2.3 低溫脅迫對冬瓜幼苗生理生化的影響

如圖6～9所示，23份冬瓜材料在低溫脅迫后，各材料生理生化指標的處理組與對照組相比，都呈上升趨勢，不同的材料上升幅度不一致，說明冬瓜植株在受冷害脅迫后，生理發(fā)生了變化，各品種間變化差異明顯。

植物細胞受到冷害脅迫越重，細胞膜受到傷害越大，導致其通透性變大，滲出的物質增多，表現(xiàn)為電導率就越大[10]。因此，從電導率指標看，5、11、13、14、16、17、22和23屬于冷敏感型材料，1、7、10、12、20和21屬于強耐冷型材料；SOD起到清除植物體內過氧離子的作用，有效防止對植物體的損害[11]，當植物細胞受到冷害脅迫時，SOD含量就會增加，因此從SOD活性指標看，1、3、5、6、12、15、16、17、19和23屬于冷敏感型材料，7、8、9、18、20和22屬于強耐冷型材料；MDA是膜脂過氧化最重要的產物之一，它的產生還能加劇膜的損傷[12]，在植物衰老生理和抗性生理研究中MDA含量是一個常用指標，因此從MDA活性指標看，1、2、4、5、12、13和14屬于冷敏感型材料，8、10、11、15、21和23屬于強耐冷型材料；APX是植物活性氧代謝中重要的抗氧化酶之一，可以有效清除葉綠體中的H2O2，是抗性生理研究中一個常用指標[13]。因此，從APX活性指標看，5、8、9、10、11、12、16、21和23屬于冷敏感型材料，4、7、13、14、15、17、18和20屬于強耐冷型材料。

圖6 低溫脅迫對冬瓜幼苗電導率的影響

圖7 低溫脅迫對冬瓜幼苗SOD活性的影響

圖8 低溫脅迫對冬瓜幼苗MDA活性的影響

圖9 低溫脅迫對冬瓜幼苗APX活性的影響

2.4 應用形態(tài)學指標對冬瓜幼苗進行耐低溫評價

通過對低溫脅迫后得到的形態(tài)學指標聚類，對23份冬瓜材料進行耐冷性分析(圖10)。遺傳距離為5時，可以將23份冬瓜材料分為3個類群。第1個類群17個，10、11、1、19、7、22、16、12、20、15、17、14、6、9、4、13和21，占總材料的73.9%同。第2類群4個，2、8、23、18，占總材料的17.4%。第3類群2個，3和5，占總材料的8.7%。

圖10 形態(tài)學指標聚類分析

2.5 生理生化指標對冬瓜幼苗進行耐低溫評價

通過對低溫脅迫后得到的生理生化指標聚類，對23份冬瓜材料進行耐冷性分析(圖11)。遺傳距離為13時，可以將23份冬瓜材料分為3個類群。第1個類群6個，分別為3、19、1、12、6和15,占總材料的26.1%；第2類群8個，分別為8、9、4、18、10、21、7和20，占總材料的34.8%；第3類群9個，分別為16、17、23、14、5、2、11、22和13，占總材料的39.1%。

圖11 生理生化聚類分析

2.6 不同耐低溫評價方式結果分析

雖然單一指標也還能反映不同冬瓜品種的耐低溫強弱，但每個指標的結果完全不一致，因此利用多個指標的綜合評價會更加精確。本試驗利用不同耐低溫評價方式，包括冷害指數(shù)評價、形態(tài)學指標聚類和生理生化指標聚類，可得到結果如表2所示。

表2 不同耐低溫評價方式的結果

從表2中可知，冷害指數(shù)評價、形態(tài)學指標聚類評價、生理生化指標聚類評價三者比較，雖然結果有一定差異性，但存在相同的材料。三種評價方式可篩選到重合的冬瓜材料：冷敏感材料5，強耐冷型材料15和19。

3 討論

由于對冬瓜的耐低溫研究報道較少，對相關的研究比較只能與相近的葫蘆科植物做對比分析。本研究中，冬瓜苗期在低溫脅迫后，形態(tài)指標和生理生化指標都會產生不同的響應，不同的冬瓜材料變化不同。冬瓜幼苗時期的株高、莖粗、葉面積、鮮物質量和干物質量均呈下降趨勢；電導率、MDA含量、SOD活性和APX活性，均呈增加趨勢。冬瓜幼苗低溫脅迫后，株高、莖粗、葉面積、鮮物質量和干物質量的變化與李琦[14]對甜瓜幼苗的研究結果有相似性。冬瓜苗期在低溫脅迫后，其電導率和MDA的變化與楊艷等[15]對西瓜的低溫脅迫研究結果一致；冬瓜苗期的SOD活性變化與李明玉等[16]對葫蘆科植物黃瓜的低溫脅迫研究結果基本一致；冬瓜苗期的APX活性變化與趙春梅等[17]對薄皮甜瓜耐低溫研究結果一致。因此，以上指標都可以作為測量幼苗受低溫影響的指標。

對于一些低溫脅迫資源材料的篩選，一些科研工作者僅僅采用生理指標或者形態(tài)指標進行篩選。高青海等[18]對20份薄皮甜瓜進行低溫弱光處理，測定了薄皮甜瓜幼苗的株高、莖粗、地上部鮮質量、根系鮮質量、地上部干質量、根系干質量、葉片數(shù)、根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根投影面積等12個形態(tài)指標，通過聚類分析篩選出7個耐低溫弱光脅迫強的品種和1個不耐低溫弱光品種。王亞坤等[19]通過測定甜瓜的生理生化指標，如葉綠素含量、硝酸還原酶、抗壞血酸過氧化物酶、電解質滲漏率、根系活力、SOD、CAT、APX活性等，對4個甜瓜品種進行了耐寒性強弱排序。

形態(tài)指標或者生理生化指標雖然可以對相關植物進行較為準確的鑒定和評價，但僅從某一方面去衡量還是存在一定缺陷。本試驗采用冷害指數(shù)指標評價方法、形態(tài)學指標聚類分析評價方法、生理生化指標聚類分析評價方法，三者綜合分析不同材料之間的耐冷關系，進行耐低溫材料的篩選，比單一的指標更加準確。通過冷害指數(shù)分級鑒定得到冷敏感型冬瓜材料有11份、弱耐冷型材料有6份、強耐冷型材料有6份；通過形態(tài)學指標聚類得到冷敏感型冬瓜材料有2份、弱耐冷型材料有4份、強耐冷型材料有17份；通過生理生化指標聚類得到冷敏感型冬瓜材料有9份、弱耐冷型材料有8份、強耐冷型材料有6份。三者綜合比較，最終篩選到冷敏感材料5，強耐冷型材料15和19。

雖然通過三者綜合評價篩選到耐低溫材料和冷敏桿型低溫材料，但從研究結果發(fā)現(xiàn)，三種單一的評價方式，其各個冬瓜材料耐低溫性結果不一致。造成這樣的原因可能是：冷害指數(shù)和形態(tài)學指標的測定采用人工觀察進行判斷，存在較大的誤差；生理生化指標的測定過程中，試劑純度、溫度等對各種酶活性的影響；形態(tài)學指標和生理生化指標性狀在生長過程中受到環(huán)境影響。所以通過有限的形態(tài)學指標、生理生化指標聚類劃分得到的結果出現(xiàn)了差異。因此，在以后的篩選耐低溫冬瓜材料過程中，需用進行比本試驗更多的指標進行聚類分析，才能更加準確的篩選出所需耐低溫材料。

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