孫 翊，李思源，2，張永春，殷麗青，李青竹，趙會(huì)會(huì)，3

（1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 a.林木果樹(shù)研究所；b.上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201403；2.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院，北京 100083；3.安順學(xué)院，貴州 安順 561000）

礬根Heucheraspp.為虎耳草科Saxifragaceae礬根屬Heuchera植物的統(tǒng)稱，原產(chǎn)于北美洲，是四季均可觀賞的彩葉宿根地被植物[1]。它已經(jīng)在歐美園林中廣泛應(yīng)用，擁有“花園調(diào)色板”的美譽(yù)[2-3]。近年來(lái)，被引入我國(guó)的礬根品種數(shù)量逐年增加，累計(jì)約100 個(gè)。由于其具有品種繁多，葉色豐富，觀賞期長(zhǎng)，適生性較強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，在花境、花壇、家庭園藝和立體綠化中得到多種形式的應(yīng)用，深受市場(chǎng)喜愛(ài)，發(fā)展前景廣闊[4-5]。礬根性耐寒，根據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部植被抗寒性區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)，礬根分布于4～9 區(qū)，在我國(guó)大部分地區(qū)能夠順利露地越冬。然而，在我國(guó)多地的礬根引種栽培和園林應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，越夏過(guò)程中植株生長(zhǎng)困難甚至發(fā)生死亡是限制部分礬根品種栽培和推廣的關(guān)鍵問(wèn)題[1,6]。

近年來(lái)，隨著全球氣溫的不斷上升，植物生長(zhǎng)和發(fā)育面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在高溫脅迫下，許多觀賞植物的表型以及細(xì)胞膜系統(tǒng)、蒸騰作用、光合作用等生理特性均會(huì)受到不同程度的影響[7]。其中，葉綠素?zé)晒鈪?shù)能夠較直接的反應(yīng)植物的光化學(xué)活性，且操作簡(jiǎn)單，速度較快，被廣泛地應(yīng)用于觀賞植物響應(yīng)高溫脅迫的研究[8-10]。葉綠素?zé)晒鈪?shù)中的Fv/Fm屬于熱敏指標(biāo)，被認(rèn)為是評(píng)價(jià)植物耐熱性的重要指標(biāo)[11-13]。

目前，對(duì)礬根耐熱性評(píng)價(jià)方面的研究尚不深入，僅限于對(duì)少數(shù)品種在高溫下的光合特性方面開(kāi)展了一定研究[1,14]。因此，本研究擬通過(guò)對(duì)不同礬根品種進(jìn)行熱脅迫處理，記錄處理后植株?duì)顟B(tài)并根據(jù)公式計(jì)算熱害指數(shù)；利用連續(xù)激發(fā)式熒光儀測(cè)定和分析其葉綠素?zé)晒鈪?shù)，從表型和生理水平進(jìn)行不同礬根品種耐熱性的綜合評(píng)價(jià)，從而建立起一種能夠快速進(jìn)行礬根品種耐熱性評(píng)價(jià)的方法。本研究能夠?yàn)榈\根耐熱機(jī)理的深入研究奠定良好基礎(chǔ)，同時(shí)也能夠?yàn)橄募具m生性強(qiáng)的礬根品種的推廣和新品種選育工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究供試種質(zhì)資源來(lái)自上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院礬根種質(zhì)資源圃，37 個(gè)礬根品種名稱及來(lái)源見(jiàn)表1。以1年生盆栽植株作為試驗(yàn)材料用于后續(xù)試驗(yàn)處理，每個(gè)品種處理30 個(gè)單株。

表1 37 個(gè)礬根品種名稱及其來(lái)源Table 1 37 varieties of Heuchera spp.and their sources

續(xù)表1Continuation of table 1

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年4月至2019年5月期間在上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院奉浦院區(qū)進(jìn)行。將試驗(yàn)材料移入人工氣候箱（上海皓莊儀器有限公司，型號(hào)HZLED-1000C）內(nèi)25℃預(yù)培養(yǎng)3 h，之后進(jìn)行45℃高溫脅迫處理，處理時(shí)間為6 h。試驗(yàn)過(guò)程中空氣相對(duì)濕度為（50%±5%），光照強(qiáng)度為22 000 lx。高溫脅迫處理結(jié)束后將供試植株放入資源圃中進(jìn)行恢復(fù)栽培。

1.2.1 耐熱級(jí)別統(tǒng)計(jì)和熱害指數(shù)計(jì)算

在試驗(yàn)過(guò)程中拍照記錄處理0、3 和6 h 后的植株?duì)顟B(tài)，并根據(jù)葉片灼傷、卷曲等情況計(jì)算比例，每個(gè)品種隨機(jī)抽取20 個(gè)單株進(jìn)行耐熱級(jí)別統(tǒng)計(jì)。耐熱級(jí)別共分為5 級(jí)：0 級(jí)，植株正常生長(zhǎng)；1 級(jí)，少于25%的葉片表現(xiàn)卷曲；2 級(jí)，25%～50%的葉片表現(xiàn)卷曲，葉緣有灼傷；3 級(jí)，50%～75%的葉片表現(xiàn)卷曲，葉片灼傷；4 級(jí)，75%以上的葉片表現(xiàn)為卷曲或萎蔫；5 級(jí)：植株枯死。通過(guò)公式計(jì)算熱害指數(shù)[15]。熱害指數(shù)（%）=Σ（級(jí)別株數(shù)×級(jí)別數(shù)）/最高級(jí)數(shù)×處理總株數(shù)×100[16]。

1.2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定

參考吳久赟等[13]的方法，利用連續(xù)激發(fā)式熒光儀（Pocket Plant Efficiency Analyzer，英國(guó)Hansatech公司）測(cè)定礬根葉片葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)。為便于測(cè)定操作，每次只選取1 個(gè)品種置于人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行高溫脅迫處理。于高溫脅迫處理0、3和6 h 后，分別對(duì)不同植株的中輪成熟葉片進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定。測(cè)定或計(jì)算FO（初始熒光）、Fm（最大熒光）、Fv/Fm（PS Ⅱ最大光化學(xué)效率）、Fv/FO（PS Ⅱ潛在活性）、dVG/dtO（K點(diǎn)的相對(duì)可變熒光）、dV/dtO（熒光誘導(dǎo)曲線的初始斜率）、ABS/RC（單位反應(yīng)中心吸收的光能）、DIO/RC（單位反應(yīng)中心耗散的能量）、TRO/RC（單位反應(yīng)中心捕獲的用于還原QA 的能量）、ETO/RC（單位反應(yīng)中心捕獲的用于電子傳遞的能量）、ΦEO（單位反應(yīng)中心激活PS II 反應(yīng)中心的能量）、ψEO（反應(yīng)中心捕獲的激子中用來(lái)推動(dòng)電子傳遞時(shí)到電子傳遞鏈中超過(guò)QA 的其他電子受體的激子占用來(lái)推動(dòng)QA 還原激子的比率）、DIO/CSO（單位受光面積耗散的能量）、PIABS（以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)）、RCQA（單位反應(yīng)中心激活PS II 反應(yīng)中心的能量）[17]。測(cè)定前進(jìn)行20 min 暗適應(yīng)處理，熒光以3 500 μmol·m-2·s-1的飽和光誘導(dǎo)，每個(gè)品種測(cè)定6 個(gè)單株，重復(fù)3 次。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

將試驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，并計(jì)算平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差。采用SPSS 17.0 軟件的方差分析（ANOVA）和多重比較分析（Duncan’s）對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，顯著水平為0.05（P＜0.05）；采用SPSS 17.0 軟件的雙變量進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫處理對(duì)不同礬根品種熱害指數(shù)的影響

不同礬根品種進(jìn)行45℃高溫脅迫處理后，根據(jù)植株?duì)顟B(tài)統(tǒng)計(jì)其耐熱指數(shù)。結(jié)果顯示（表2），高溫脅迫處理3 h 后，供試的所有礬根品種的葉片均未表現(xiàn)出任何灼傷、卷曲的狀況，熱害指數(shù)均為0%。而在處理6 h 后，不同礬根品種之間的熱害指數(shù)出現(xiàn)明顯差異。在37 個(gè)礬根品種中，有13個(gè)品種的植株葉片并未有任何灼傷、卷曲的狀況，熱害指數(shù)為0%，即未表現(xiàn)出受到熱害，說(shuō)明這些品種的耐熱性較強(qiáng)。其余24 個(gè)品種的植株葉片表現(xiàn)為不同程度灼傷或卷曲，說(shuō)明它們的耐熱性相對(duì)較弱。其中熱害指數(shù)最大的品種是‘火警’，為40%。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，在表型水平，不同礬根品種之間的耐熱性需經(jīng)過(guò)6 h 45℃高溫脅迫處理后能夠出現(xiàn)明顯差異。根據(jù)熱害指數(shù)測(cè)定結(jié)果可將礬根品種分為2 類，即耐熱性較強(qiáng)的礬根品種（熱害指數(shù)為0%）以及耐熱性較差的礬根品種（熱害指數(shù)大于0%）。

表2 45℃高溫脅迫處理后不同礬根品種的熱害指數(shù)及其Fv/Fm 值的高溫響應(yīng)表現(xiàn)?Table 2 Heat injury index and Fv/Fm values after 45 ℃ heat stress treatment of Heuchera spp.

2.2 高溫脅迫后礬根葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)指標(biāo)之間的相關(guān)性

對(duì)經(jīng)過(guò)3 和6 h 高溫脅迫的礬根葉片采用連續(xù)激發(fā)式熒光儀測(cè)定其葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)15 個(gè)參數(shù)指標(biāo)分別進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表3～4。在葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)中，F(xiàn)v/Fm是植物耐高溫脅迫的一個(gè)主要參數(shù)。本研究結(jié)果顯示，37 個(gè)礬根品種受到高溫脅迫后，其葉片的Fv/Fm值均明顯下降。由表2可知，3 h 高溫脅迫處理后，F(xiàn)v/Fm與其余14 個(gè)指標(biāo)相關(guān)性均為極顯著關(guān)系；其 中Fv/Fm與Fm、Fv/FO、ETO/RC、ΦEO、ψEO、PIABS、RCQA呈極顯著正相關(guān)，與FO、dVG/dtO、dV/dtO、ABS/RC、DIO/RC、TRO/RC、DIO/CSO呈極顯著負(fù)相關(guān)。6 h 高溫脅迫處理后（表4），F(xiàn)v/Fm與TRO/RC 呈正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著。除TRO/RC 外，F(xiàn)v/Fm與其余13 個(gè)指標(biāo)相關(guān)性情況與3 h 高溫脅迫處理后一致。說(shuō)明高溫脅迫會(huì)使得絕大部分礬根葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)發(fā)生明顯的規(guī)律性變化。高溫脅迫后，礬根反應(yīng)中心的初始關(guān)閉速率變慢（dVG/dtO,dV/dtO上升），除了單位反應(yīng)中心捕獲的光能（TRO/RC）發(fā)生先增加（3 h）后逐漸開(kāi)始降低（6 h）的過(guò)程之外，單位反應(yīng)中心光能的吸收增加（ABS/RC 上升）后，捕獲光能用于電子傳遞的效率降低（ETO/RC 下降），熱耗散增大（DIO/RC 上升），類囊體膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（FO上升），PS Ⅱ最大光化學(xué)效率降低（Fv/Fm下降），反應(yīng)中心對(duì)光能的轉(zhuǎn)換效率（ψEO）及電子傳遞效率（ΦEO）降低。說(shuō)明高溫脅迫會(huì)影響礬根葉綠體對(duì)光能的吸收效率、反應(yīng)中心對(duì)光能的轉(zhuǎn)換效率和電子傳遞效率。因此，認(rèn)為Fv/Fm值可作為礬根葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)的代表性指標(biāo)，用于不同礬根品種的耐熱性評(píng)價(jià)。

RCQA 1 PIABS 1 0.795**of Heuchera spp.DIO/CSO ψEO ΦEO?性ETO/RC關(guān)相的標(biāo)指TRO/RC數(shù)參光熒素DIO/RC綠葉3 h 后理ABS/RC處迫脅溫高dV/dtO 3 45℃表Table 3Correlationanalysis of different chlorophyllfluorescencekinetics parameters after3hhigh temperaturestress at 45℃dVG/dtO Fv/FO Fv/Fm Fm FO 1 Index 標(biāo)FO指1 0.490**Fm 1 0.538**-0.414**Fv/Fm 1 0.938**0.528**-0.423**Fv/FO 1-0.622**-0.699**-0.426**0.221**dVG/dtO 1 0.953**-0.533**-0.615**-0.469**0.102**dV/dtO 1 0.719**0.801**-0.690**-0.849**-0.403**0.365**ABS/RC 1 0.989**0.654**0.733**-0.702**-0.869**-0.410**0.373**DI0/RC 1 0.419**0.546**0.723**0.783**-0.263**-0.293**-0.154**0.133**TRO/RC 1-0.002-0.510**-0.471**-0.692**-0.562**0.497**0.585**0.518**-0.008 ETO/RC 1 0.935**-0.339**-0.605**-0.612**-0.890**-0.774**0.547**0.635**0.543**-0.039 ΦEO 1 0.944**0.872**-0.359**-0.690**-0.694**-0.861**-0.803**0.771**0.811**0.621**-0.165**ψEO 1-0.582**-0.427**-0.378**0.259**0.776**0.757**0.448**0.548**-0.751**-0.822**-0.063 0.816**DIO/CSO-0.548**0.894**0.749**0.645**-0.374**-0.550**-0.567**-0.715**-0.689**0.843**0.756**0.587**-0.221**PIABS-0.399**0.790**0.660**0.566**-0.368**-0.618**-0.628**-0.656**-0.649**0.761**0.763**。0.915**關(guān)相著顯）側(cè)雙0.140**（平0.01 水在示RCQA? **表**indicatesextremelysignificantcorrelationat 0.01 level.

RCQA 1 PIABS 1 0.807**of Heuchera spp.?性關(guān)相的標(biāo)指數(shù)參光熒素綠葉6 h 后理處迫脅溫高4 45℃表Table 4Correlationanalysis of different chlorophyllfluorescencekinetics parameters after6hhigh temperaturestress at 45℃DIO/CSO ψEO ΦEO ETO/RC TRO/RC DIO/RC ABS/RC dV/dtO dVG/dtO Fv/FO Fv/Fm Fm FO 1 Index 標(biāo)FO指1 0.444**Fm 1 0.611**-0.368**Fv/Fm 1 0.923**0.606**-0.390**Fv/FO 1-0.467**-0.475**-0.355**0.141**dVG/dtO 1 0.908**-0.400**-0.450**-0.417**00.015 dV/dtO 1 0.327**0.144**-0.497**-0.680**-0.344**0.244**ABS/RC 1 0.998**0.280**0.096*-0.495**-0.679**-0.342**0.244**DI0/RC 1-0.084*-0.018 0.693**0.713**-0.009 0.025-0.017-0.011 TRO/RC 1-0.065-0.462**-0.468**-0.764**-0.619**0.546**0.645**0.561**-0.031 ETO/RC 1 0.963**-0.310**-0.428**-0.450**-0.896**-0.750**0.516**0.608**0.544**-0.019 ΦEO 1 0.932**0.920**-0.202**-0.503**-0.518**-0.795**-0.694**0.761**0.798**0.661**-0.140**ψEO 1-0.598**-0.429**-0.460**-0.03 0.615**0.615**0.313**0.376**-0.760**-0.837**-0.170**0.776**DIO/CSO-0.540**0.884**0.715**0.692**-0.193**-0.355**-0.369**-0.625**-0.578**0.830**0.719**0.643**-0.185**PIABS-0.465**0.806**0.647**0.630**-0.162**-0.464**-0.476**-0.560**-0.527**0.799**0.795**0.930**0.121**RCQA。關(guān)相著顯）側(cè)雙（平0.01 水在示? **表**indicatesextremelysignificantcorrelationat 0.01 level.

2.3 不同礬根品種葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)Fv/Fm值對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)

通過(guò)對(duì)45℃高溫脅迫處理0、3 和6 h 后葉片葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)Fv/Fm值的測(cè)定，研究不同礬根品種對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)情況。結(jié)果顯示（表2），在高溫脅迫初始階段（處理0 h 時(shí)），供試的所有礬根品種的葉片F(xiàn)v/Fm值均大于0.8，說(shuō)明此時(shí)的葉綠體未受到脅迫影響，能夠正常行使功能。而經(jīng)過(guò)3 和6 h 的45℃高溫脅迫處理后，供試的37 個(gè)礬根品種的葉片F(xiàn)v/Fm值均出現(xiàn)明顯下降，且絕大部分品種的Fv/Fm值隨著高溫脅迫時(shí)間的增加而降低。說(shuō)明高溫脅迫能夠?qū)е氯~綠體功能的下降，且受到脅迫的時(shí)間越長(zhǎng)，其功能下降越明顯。經(jīng)3 h熱脅迫處理的植株，盡管在表型上無(wú)顯著差別，表現(xiàn)為所有品種的3 h 處理后熱害指數(shù)均為0%，但是其Fv/Fm值已經(jīng)發(fā)生了明顯降低，說(shuō)明礬根葉綠體會(huì)迅速響應(yīng)高溫脅迫。此時(shí)，耐熱性較強(qiáng)的品種和較弱的品種已經(jīng)發(fā)生一定程度的區(qū)分，表現(xiàn)為Fv/Fm值下降的程度不同。如耐熱性較強(qiáng)的品種‘甜茶’，其Fv/Fm值可以維持在0.761 3，而耐熱性較弱的品種‘檸檬黃’，其Fv/Fm值迅速下降至0.342 9。6 h 處理后熱害指數(shù)仍為0%的品種，如‘秋楓’‘黃金斑馬’‘花毯’等，其Fv/Fm值在3 和6 h 之間差異不明顯；6 h 處理后熱害指數(shù)較高的品種，如‘火警’‘檸檬黃’‘蛋撻’等，其Fv/Fm值在3 和6 h 之間差異也不明顯；而6 h 處理后熱害指數(shù)居中的品種，如‘上?！疑鹧妗龋銯v/Fm值呈現(xiàn)隨著熱處理時(shí)間的增加而逐漸降低的趨勢(shì)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，在表型上能夠呈現(xiàn)受到高溫脅迫之前，礬根葉綠體Fv/Fm值可以反應(yīng)出礬根植株對(duì)高溫脅迫的迅速響應(yīng)。耐熱性較弱礬根品種的3 h 處理后Fv/Fm值已經(jīng)呈現(xiàn)出較低水平；而耐熱性較強(qiáng)礬根品種的6 h處理后Fv/Fm值仍可以維持在較高水平。根據(jù)Fv/Fm值可將礬根品種分為3 種類型，即6 h 處理后Fv/Fm值仍較高的品種，大部分表現(xiàn)為耐熱性較強(qiáng)、3 h 處理后Fv/Fm值已較低的品種，大部分表現(xiàn)為耐熱性差，以及Fv/Fm值逐漸降低的品種，大部分表現(xiàn)為耐熱性中等。

2.4 不同礬根品種耐熱性分析與評(píng)價(jià)

鑒于Fv/Fm值是礬根耐熱性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，因此對(duì)不同礬根品種45℃高溫脅迫處理后Fv/Fm值與熱害指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析（表5）。結(jié)果顯示，6 h 處理后的熱害指數(shù)與0 h 處理后的Fv/Fm值不相關(guān)，而與3 h 以及6 h 處理后的Fv/Fm值極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明未經(jīng)熱脅迫處理的初始Fv/Fm值并不能夠反映礬根品種的耐熱性情況，而45℃高溫脅迫處理3 和6 h 后測(cè)定的Fv/Fm值均能夠作為礬根品種耐熱性評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。3 h 以及6 h處理后的Fv/Fm值之間的相關(guān)性系數(shù)高達(dá)0.969，而相關(guān)系數(shù)比較情況為|-0.893|＞|-0.888|，說(shuō)明3 h 處理后的Fv/Fm值與6 h 處理后的熱害指數(shù)的相關(guān)性略強(qiáng)于6 h 的。從有效且簡(jiǎn)便的角度考慮，采用3 h 處理后的Fv/Fm值作為不同礬根品種耐熱性分析的有效指標(biāo)更為適宜。

表5 不同礬根品種45℃高溫脅迫處理后Fv/Fm 值與熱害指數(shù)的相關(guān)性?Table 5 Correlation analysis of the heat injury index and Fv/Fm values after high temperature stress at 45℃ of Heuchera spp.

根據(jù)熱脅迫處理3 h 后礬根品種的Fv/Fm值和6 h 熱害指數(shù)情況綜合分析，將供試的37 個(gè)礬根品種分成3 類（表6）。將熱脅迫處理3 h 后礬根品種的Fv/Fm值分為≥0.70，（0.55，0.70），≤0.55 三類，分別對(duì)應(yīng)于耐熱性較強(qiáng)（第1 類）、耐熱性中等（第2 類）和耐熱性較弱（第3 類）的品種類型，并以此作為礬根耐熱性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)6 h 處理后的熱害指數(shù)進(jìn)行相應(yīng)整理，其分布規(guī)律為耐熱性較強(qiáng)品種的熱害指數(shù)為0%，耐熱性中等的品種為0%～30%，耐熱性較弱的品種為大于等于30%。在37 個(gè)礬根品種中，耐熱性較強(qiáng)、耐熱性中等和耐熱性較弱的品種分別為12 個(gè)、17個(gè)和8 個(gè)。本研究結(jié)果可為礬根抗熱品種選育工作提供理論參考。

表6 不同礬根品種耐熱性狀況分類Table 6 Classification based on heat tolerance of different varieties of Heuchera spp.

3 結(jié)論與討論

越夏困難甚至死亡是限制許多礬根品種栽培和推廣的關(guān)鍵問(wèn)題[1,6]。限制礬根越夏的因素很多，而高溫是其中最為重要的環(huán)境因子之一，因此開(kāi)展不同礬根品種的耐熱性評(píng)價(jià)具有重要意義。本研究以37 個(gè)礬根品種為試材，通過(guò)對(duì)不同礬根品種開(kāi)展熱脅迫處理，根據(jù)熱害指數(shù)和葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)其耐熱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，建立起一種能夠快速進(jìn)行礬根耐熱性評(píng)價(jià)的方法。據(jù)此篩選出‘甜茶’‘橘子醬’‘皇家葡萄酒’等耐熱性較強(qiáng)的品種12 個(gè)，‘桃色火焰’‘莓果’等耐熱性中等的品種17 個(gè)；‘火警’‘檸檬黃’等耐熱性較弱的品種8 個(gè)。本研究為礬根耐熱機(jī)理的深入研究奠定了良好基礎(chǔ)，同時(shí)也能夠?yàn)橄募具m生性強(qiáng)的礬根品種的推廣以及利用抗性親本開(kāi)展耐熱礬根新品種的選育工作提供重要參考。

作為一種常異色葉植物，葉色是礬根最為重要的觀賞性狀之一。葉片觀賞價(jià)值高且夏季適生性強(qiáng)的礬根品種往往更受市場(chǎng)青睞[3]。本研究結(jié)果顯示，在耐熱性較強(qiáng)、耐熱性中等和耐熱性較弱的類型中，均包含紅色系品種和綠色系品種；黃色系品種多為耐熱性較弱類型，如‘檸檬黃’和‘梔子黃’；紫色系品種多為耐熱性中等類型，如‘李子布丁’和‘上海’。據(jù)此認(rèn)為，礬根品種的耐熱性與葉色表型之間無(wú)明顯的相關(guān)性。該結(jié)果能夠?yàn)橛^賞價(jià)值高且夏季適生性強(qiáng)的礬根品種的推廣應(yīng)用以及新品種選育工作提供一定的科學(xué)依據(jù)。

熱害指數(shù)是植物耐熱性評(píng)價(jià)最直接的表型參數(shù)，可以較直觀地反應(yīng)植株受高溫脅迫傷害的程度，其數(shù)值越小，則植物耐熱性越強(qiáng)[18]。然而，當(dāng)表型上發(fā)生明顯變化時(shí)，所需的熱脅迫時(shí)間較長(zhǎng)，且植株受害已經(jīng)較為嚴(yán)重，往往難以恢復(fù)。葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)能夠較直接地反應(yīng)植物的光合能力，對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)速度較快且測(cè)定方法操作簡(jiǎn)單，被廣泛地應(yīng)用于植物耐熱性評(píng)價(jià)[7]。目前大多采用函數(shù)法對(duì)綠素?zé)晒鈪?shù)各指標(biāo)進(jìn)行分析[19]，其中的Fv/Fm值是用于植物耐熱性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[20]。本研究的結(jié)果同樣表明，礬根的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)指標(biāo)能夠迅速響應(yīng)45℃熱脅迫處理，且會(huì)隨著處理時(shí)間的不同發(fā)生變化。各個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析結(jié)果說(shuō)明，F(xiàn)v/Fm值可作為礬根葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)的代表性指標(biāo)，用于不同礬根品種的耐熱性評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)37 個(gè)品種的分析認(rèn)為，45℃熱脅迫處理3 h 后礬根品種的Fv/Fm值可以作為評(píng)價(jià)礬根品種耐熱性的最適指標(biāo)，它與熱害指數(shù)的相關(guān)性系數(shù)可達(dá)-0.893。本研究將直觀的熱害指數(shù)與能夠早期響應(yīng)熱脅迫的Fv/Fm值相結(jié)合，通過(guò)兩者之間的相互佐證，從表型和生理水平進(jìn)行不同礬根品種耐熱性的綜合評(píng)價(jià)。據(jù)此建立起的礬根耐熱性快速評(píng)價(jià)方法，不僅科學(xué)有效且操作更為簡(jiǎn)便。

在對(duì)許多物種的研究中均發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫處理會(huì)使得Fv/Fm值發(fā)生明顯降低，且Fv/Fm值和高溫脅迫時(shí)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。例如，任少華等[20]發(fā)現(xiàn)蘭科植物的Fv/Fm值和高溫脅迫時(shí)間成顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明蘭科植物的光合器官在高溫脅迫下受到了嚴(yán)重?fù)p傷。張方靜等[10]通過(guò)測(cè)定月季在高溫脅迫下葉綠素?zé)晒鈪?shù)發(fā)現(xiàn)，隨著高溫脅迫時(shí)間的增加，月季的Fv/Fm值均呈下降趨勢(shì)，這說(shuō)明其光合速率下降。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)45℃熱脅迫處理，供試的37 個(gè)礬根品種的Fv/Fm值均發(fā)生了明顯降低，說(shuō)明高溫脅迫使得礬根葉綠體受損，且受到脅迫的時(shí)間越長(zhǎng)，其功能下降越明顯。對(duì)杏樹(shù)的研究顯示，在6—9月的高溫季節(jié)，‘蘇勒坦杏’和‘小白杏’的Fv/Fm測(cè)定值均在氣溫最高的7月份出現(xiàn)最低值，且具有較高Fv/Fm值的‘蘇勒坦杏’更能適應(yīng)高溫、強(qiáng)光環(huán)境[21]。周桂英等[9]通過(guò)對(duì)8 個(gè)品種葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，耐熱性較強(qiáng)的品種可以減弱Fv/Fm值下降的程度，并且認(rèn)為Fv/Fm可作為大花蕙蘭耐熱品種篩選的可靠指標(biāo)之一。與大花蕙蘭中的研究結(jié)果一致，在高溫脅迫下，耐熱性較強(qiáng)礬根品種Fv/Fm值的下降程度明顯較弱。隨處理時(shí)間的增加，根據(jù)礬根品種Fv/Fm值變化情況可分為3 種類型：第一類表現(xiàn)為經(jīng)6 h 熱處理后Fv/Fm值仍可以維持在較高水平，大部分屬于耐熱性較強(qiáng)的礬根品種；第二類表現(xiàn)為經(jīng)3 h 處理后Fv/Fm值已經(jīng)呈現(xiàn)出較低水平，大部分屬于耐熱性較弱的礬根品種；第三類表現(xiàn)為在熱處理6 h 內(nèi)，F(xiàn)v/Fm值隨脅迫時(shí)間的增加而逐漸降低，大部分屬于耐熱性中等的礬根品種。推測(cè)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是耐熱性較強(qiáng)的品種能夠主動(dòng)清除體內(nèi)由于熱脅迫而產(chǎn)生的自由基，從而減輕光合機(jī)構(gòu)的損傷[22-23]，確切的機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。