劉 飛 鄧明晟 徐 銳 成玉富 楊 旭

（揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009）

茄子（Solanum melongenaL.）為茄科茄屬植物，喜高溫，當(dāng)溫度低于15 ℃時(shí)植株生長(zhǎng)遲緩，低于5 ℃莖葉會(huì)受到傷害，0 ℃下就會(huì)凍死，低溫環(huán)境嚴(yán)重影響茄子的產(chǎn)量與品質(zhì)。

茄子耐冷性與芽期和苗期的生理指標(biāo)具有相關(guān)性。耿廣東等（2006）研究表明，茄子幼苗細(xì)胞膜透性與種子發(fā)芽的綜合隸屬函數(shù)值呈顯著正相關(guān)，認(rèn)為低溫發(fā)芽是鑒定茄子幼苗耐冷性的一種既簡(jiǎn)便又科學(xué)的方法。閻世江等（2016）認(rèn)為低溫條件下的種子發(fā)芽率可以作為茄子耐冷性的鑒定指標(biāo)。吳雪霞等（2008）研究表明，低溫脅迫使茄子植株生長(zhǎng)受到抑制，而耐冷性強(qiáng)的材料在低溫脅迫下實(shí)際光化學(xué)效率下降幅度較低。

野生茄具有多種抗性（劉富中 等，2005），可以應(yīng)對(duì)氣候變化所帶來的挑戰(zhàn)（Kaushik et al.，2016）。而綜合評(píng)價(jià)野生茄與栽培茄的優(yōu)良抗性鮮有報(bào)道，有關(guān)茄子耐冷性鑒定的簡(jiǎn)便和準(zhǔn)確方法還有待進(jìn)一步完善，野生茄和栽培茄在特性上的差異需要尋找一種合理的鑒定方法。本試驗(yàn)分別在芽期和苗期鑒定茄子耐冷特性，結(jié)合耐冷平均隸屬函數(shù)值，分析野生茄與栽培茄在芽期與苗期耐冷特性差異，綜合測(cè)定芽期和苗期的相關(guān)指標(biāo)，探討茄子種質(zhì)資源耐冷性鑒定方法，以期為茄子耐寒育種提供技術(shù)、材料和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參考楊旭等（2016）對(duì)茄子種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究，篩選16份茄子作為試驗(yàn)材料（含3份野生材料）（表1），材料由揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院蔬菜育種實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茄子種子發(fā)芽力測(cè)定 試驗(yàn)于2017年3月開始，在揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院蔬菜育種實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選取飽滿一致的茄子種子，每份40粒，3次重復(fù)。溫湯（55 ℃）浸種2 h后常溫（30 ℃）浸泡24 h，隨后分別在18 ℃（低溫處理）和25 ℃（常溫對(duì)照）的黑暗條件下培養(yǎng)，每天記錄種子發(fā)芽情況。在第7天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第14天計(jì)算發(fā)芽率（野生茄在第14天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第28天計(jì)算發(fā)芽率），并計(jì)算相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率。

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)=18 ℃發(fā)芽勢(shì)/25 ℃發(fā)芽勢(shì)×100%

相對(duì)發(fā)芽率=18 ℃發(fā)芽率/25 ℃發(fā)芽率×100%

1.2.2 茄子幼苗冷害指數(shù)測(cè)定 每份材料選取100粒種子浸種催芽，用50孔穴盤進(jìn)行育苗（每孔播種2粒），1個(gè)月后茄子長(zhǎng)至3～4片真葉，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗40株，每份材料各20株分別置于25 ℃和1 ℃的光照培養(yǎng)箱，3次重復(fù)，處理10 d后對(duì)低溫處理下的植株進(jìn)行冷害級(jí)別的調(diào)查。冷害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2）和冷害指數(shù)的計(jì)算參照《茄子種質(zhì)資源數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范》（李錫香和朱德蔚，2006）。

表1 供試茄子材料及來源

表2 茄子冷害等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 茄子幼苗脯氨酸和丙二醛含量測(cè)定 選取各茄子材料低溫處理（1 ℃，10 d）和對(duì)照（25 ℃，10 d）幼苗第2～3片真葉為檢測(cè)樣品，每個(gè)品種測(cè)定3株，3次重復(fù)。參照《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》（王學(xué)奎，2006）進(jìn)行脯氨酸和丙二醛含量的測(cè)定。其中脯氨酸含量標(biāo)準(zhǔn)曲線為：y=0.473x+0.217（R2=0.993 9），式中x為溶液中脯氨酸含量，y為OD值。

增減率=（低溫處理-對(duì)照）/對(duì)照×100%

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

耐冷隸屬函數(shù)值用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)值方法計(jì)算；冷害指數(shù)、丙二醛增減率與耐冷性呈負(fù)相關(guān)，隸屬函數(shù)值公式

其中表示第i種的第j指標(biāo)的耐冷隸屬值，Xij表示第i種的第j指標(biāo)的測(cè)定值，Xjmax表示j指標(biāo)的最大值，Xjmin表示j指標(biāo)的最小值）。

參照齊曉花等（2011）和楊莎等（2014）的研究方法，按照平均隸屬度將耐冷性分為5個(gè)等級(jí)。強(qiáng)耐冷（high resistance，HR），平均隸屬度 0.6～1.0；耐冷（resistance，R），平均隸屬度0.4～0.6；中等耐冷（middle resistance，MR），平均隸屬度 0.3～0.4；不耐冷（low resistance，LR），平均隸屬度0.2～0.3；冷敏感（sensitive，S），平均隸屬度0～0.2。

2 結(jié)果與分析

2.1 茄子種子發(fā)芽力測(cè)定

從表3可以看出，大部分茄子種子在18 ℃下發(fā)芽受到影響。14c-5、14c-6和甘肅長(zhǎng)茄的相對(duì)發(fā)芽率均達(dá)到100.00%，相對(duì)發(fā)芽勢(shì)均高于95%，表明這3份材料在低溫下保持較高的活力；而18 ℃低溫主要影響貴州銅仁紫長(zhǎng)茄和特大紫罐茄的發(fā)芽時(shí)間，對(duì)其發(fā)芽率影響較小；其他材料在低溫下的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均受到明顯限制。

2.2 茄子幼苗的冷害指數(shù)

耐冷性不同的茄子表現(xiàn)出明顯的冷害差異，耐冷性強(qiáng)的材料冷害指數(shù)小，耐冷性弱的冷害指數(shù)大（姚明華和徐躍進(jìn)，2001）。本試驗(yàn)中，特大紫罐茄、荷包茄、徐州睢寧紫長(zhǎng)茄和快圓茄的冷害指數(shù)較大，表現(xiàn)出冷敏感性；14c-5、14c-6、喀西茄和蒜芥茄的冷害指數(shù)較小，表現(xiàn)出一定的耐冷性（表3）。

2.3 茄子幼苗的脯氨酸含量

低溫處理后幼苗葉片脯氨酸的增減率可以反映酸對(duì)茄子幼苗在低溫下維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞運(yùn)輸和調(diào)節(jié)滲透壓的能力（王榮富，1987）。從表3可以看出，14c-5、14c-6、日本長(zhǎng)茄、貴州銅仁紫長(zhǎng)茄、觀賞茄、赤茄、喀西茄和蒜芥茄受到低溫脅迫后，脯氨酸含量有所增加，表現(xiàn)出對(duì)冷脅迫的適應(yīng)能力；其他材料在低溫脅迫后脯氨酸含量下降，表明對(duì)低溫較敏感。

2.4 茄子幼苗的丙二醛含量

低溫下發(fā)生的膜脂過氧化會(huì)導(dǎo)致膜系統(tǒng)的破壞，膜脂過氧化的最終產(chǎn)物丙二醛會(huì)使生物膜發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷（孫玉宏，2002）。試驗(yàn)材料在低溫下都表現(xiàn)出丙二醛含量的增加，但是增加幅度不同。其中，觀賞茄、赤茄、喀西茄和蒜芥茄的丙二醛增加幅度較小，14c-5、14c-6、甘肅長(zhǎng)茄、黑又亮和特大紫罐茄的丙二醛增加幅度中等，表明這些材料有一定的耐冷性（表3）。

2.5 茄子材料耐冷性綜合評(píng)價(jià)

從茄子耐冷性指標(biāo)間的相關(guān)性可以看出（表4、5），茄子品種耐冷性與相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、冷害指數(shù)、丙二醛增減率呈極顯著相關(guān)。栽培茄和野生茄中與耐冷性相關(guān)系數(shù)最高的為相對(duì)發(fā)芽勢(shì)（0.726），最低的為脯氨酸增減率（0.424）；栽培茄中與耐冷性相關(guān)系數(shù)最高的為相對(duì)發(fā)芽率（0.801），而耐冷性與脯氨酸增減率的相關(guān)性較低（0.405），表明脯氨酸增減率在茄子耐冷性鑒定上可能具備不適應(yīng)性。因此，野生茄適合選用苗期指標(biāo)（冷害指數(shù)、丙二醛增減率）進(jìn)行耐冷性鑒定；栽培茄可以選用相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、冷害指數(shù)和丙二醛增減率等指標(biāo)進(jìn)行耐冷性鑒定。

表3 供試茄子材料種子與幼苗的耐冷性鑒定

表4 栽培茄和野生茄耐冷性指標(biāo)間相關(guān)性分析

表5 栽培茄耐冷性指標(biāo)間相關(guān)性分析

運(yùn)用平均隸屬函數(shù)值對(duì)幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行耐冷性的綜合評(píng)定，使單個(gè)指標(biāo)的局限性得以彌補(bǔ)，從而使評(píng)定結(jié)果更加準(zhǔn)確（張紅梅 等，2011）。本試驗(yàn)利用相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、冷害指數(shù)、丙二醛增減率等4個(gè)指標(biāo)對(duì)茄子耐冷性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。如表6所示，14c-5、14c-6、甘肅長(zhǎng)茄、赤茄、喀西茄、蒜芥茄均為強(qiáng)耐冷型；荷包茄、快圓茄和徐州睢寧紫長(zhǎng)茄屬于冷敏感型（表6）。

表6 低溫脅迫下茄子耐冷性隸屬函數(shù)值分析

3 討論

植物的抗寒性是由多種特異的數(shù)量性抗寒基因調(diào)控（簡(jiǎn)令成，1992），因此需要從多方面對(duì)耐冷性進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于單一化的指標(biāo)在反映植物耐冷性方面具有局限性，應(yīng)根據(jù)不同植物材料面對(duì)冷脅迫的反應(yīng)機(jī)制，采取相互關(guān)聯(lián)分析的方法，對(duì)多個(gè)指標(biāo)采用隸屬函數(shù)值綜合評(píng)定植物的耐冷性，這不僅可以彌補(bǔ)單個(gè)指標(biāo)的局限性，還可以使評(píng)定結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠（Park et al.，2010；Yang et al.，2012；Chen et al.，2014）。閻世江等（2013）針對(duì)形態(tài)學(xué)指標(biāo)和生理指標(biāo)的相關(guān)性，運(yùn)用逐步回歸分析的方法，建立回歸方程Y=-0.554+1.138 4X1+0.038X2（Y，耐低溫性；X1，莖粗；X2，SOD活性），此體系不僅充分考慮苗期形態(tài)及生理指標(biāo)這一宏觀表現(xiàn)，又考慮了內(nèi)在生理生化特性的變化。本試驗(yàn)的材料具有不同的耐冷特性，單個(gè)指標(biāo)間也可能存在一些差異，而平均隸屬函數(shù)值可以平衡鑒定結(jié)果，利用芽期和苗期多個(gè)指標(biāo)對(duì)茄子材料耐冷性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。野生茄的發(fā)芽能力較弱，且發(fā)芽適宜溫度在30～35 ℃，低溫會(huì)影響野生茄的發(fā)芽能力（莫健文，2012）。本試驗(yàn)結(jié)果也表明低溫下的發(fā)芽情況不適合野生茄的耐冷性鑒定，應(yīng)該采用苗期生理特性進(jìn)行野生茄的耐冷性鑒定。同時(shí)發(fā)現(xiàn)栽培茄的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)與幼苗的冷害指數(shù)、丙二醛含量具有一定的相關(guān)性，種子的相對(duì)發(fā)芽率和相對(duì)發(fā)芽勢(shì)可以作為栽培茄耐冷性鑒定的正相關(guān)指標(biāo)，茄子幼苗的冷害指數(shù)和丙二醛增減率可以作為茄子耐冷性鑒定的負(fù)相關(guān)指標(biāo)。

根據(jù)平均隸屬函數(shù)值的評(píng)價(jià)結(jié)果，甘肅長(zhǎng)茄屬于強(qiáng)耐冷型，貴州銅仁紫長(zhǎng)茄和觀賞茄均為耐冷型；荷包茄、快圓茄和徐州睢寧紫長(zhǎng)茄屬于冷敏感型；野生材料赤茄、喀西茄和蒜芥茄都為強(qiáng)耐冷材料；實(shí)驗(yàn)室純合材料14c-5和14c-6都為強(qiáng)耐冷型。這些耐冷材料為今后茄子耐冷性遺傳機(jī)制及茄子耐冷育種研究提供了良好的材料支撐，可以通過分子手段從基因?qū)用嫜芯康蜏乩浜Ψ肿訖C(jī)制，有助于了解作物的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及響應(yīng)低溫脅迫機(jī)理，也有助于運(yùn)用分子手段調(diào)節(jié)作物耐冷能力，從而為培育耐低溫茄子品種提供理論依據(jù)和指導(dǎo)方法。

4 結(jié)論

經(jīng)鑒定，14c-5、14c-6、甘肅長(zhǎng)茄和3份野生茄具有較強(qiáng)的耐冷性，荷包茄、快圓茄和徐州睢寧紫長(zhǎng)茄耐冷性都較差。栽培茄可以用相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)等芽期指標(biāo)以及冷害指數(shù)、丙二醛增減率等苗期指標(biāo)進(jìn)行耐冷性鑒定；而野生茄適合選用苗期指標(biāo)，即冷害指數(shù)和丙二醛增減率進(jìn)行耐冷性鑒定。因此，選擇準(zhǔn)確的指標(biāo)可以鑒定出不同抗性的茄子材料，為茄子抗性遺傳研究和育種工作提供良好的材料保障。