姚金曉 楊飛 彭紅坤 虞夢艷 嚴(yán)中琪 王呈陽

摘要：以12份冬瓜為試驗(yàn)品種，經(jīng)（50±1） ℃/（30±1） ℃ （晝/夜）高溫脅迫5 d后，測定相關(guān)的熱害指數(shù)、形態(tài)學(xué)指標(biāo)、生理生化指標(biāo)，研究冬瓜幼苗對高溫脅迫的響應(yīng)，并利用這些指標(biāo)對12份冬瓜品種進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，不同冬瓜品種幼苗在耐高溫性上表現(xiàn)不同，12份冬瓜品種大體分為3類：強(qiáng)耐熱型、中耐熱型、弱耐熱型;高溫脅迫后，處理組的各個指標(biāo)與對照相比，株高、莖粗、葉長、地上鮮物質(zhì)量、地上干物質(zhì)量、SOD活性、APX活性、CAT活性都呈下降趨勢;通過綜合評價，篩選到強(qiáng)耐熱品種2個，為夏冠1號和玲瓏節(jié)瓜。

關(guān)鍵詞：冬瓜;高溫脅迫;形態(tài)學(xué)指標(biāo);生理生化指標(biāo);聚類分析

中圖分類號： S642.301 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）13-0121-04

隨著全球氣候變暖，1951—2014年近60年來長三角地區(qū)極端高溫事件呈現(xiàn)一定的上升趨勢，嚴(yán)重影響該區(qū)域的蔬菜生產(chǎn)[1]。為了解決蔬菜高溫生長難題，一些學(xué)者開展了一系列的相關(guān)研究。植物生理生化指標(biāo)的變化較為復(fù)雜，趙勇俊等研究發(fā)現(xiàn)，番茄葉片受到高溫脅迫后，丙二醛（MDA）含量上升幅度大，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性則總體表現(xiàn)為先升后降[2]。張力等研究表明，高溫脅迫后西瓜幼苗的生長受到抑制，SOD活性均出現(xiàn)不同程度的下降，相對電導(dǎo)率、MDA含量和POD活性均呈現(xiàn)不同程度的上升[3]。劉忠國研究發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫下黃瓜幼苗內(nèi)SOD、POD、CAT活性呈現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象，但是耐熱品種比敏感品種持續(xù)時間要長[4]。

由于植物的耐熱性是一個復(fù)雜的生理過程，通過某一方面性狀的測定，很難準(zhǔn)確地反映出不同種質(zhì)間的耐熱性差異[5]，目前多采用綜合評價法分析植物耐熱性。國內(nèi)對于冬瓜耐熱研究較少，僅有朱白婢等從農(nóng)藝性狀進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)死秧率、長勢及白粉病可作為粉皮冬瓜耐熱性鑒定的主要性狀指標(biāo)[6]，但是采用綜合評價法對冬瓜苗期耐熱種質(zhì)的篩選和評價尚無報道。為此，本試驗(yàn)通過人工模擬自然高溫環(huán)境，對脅迫的12份冬瓜品種進(jìn)行苗期形態(tài)和生理生化指標(biāo)測定，并結(jié)合熱害系數(shù)、聚類分析對其耐熱性進(jìn)行綜合評價，旨在篩選耐熱性強(qiáng)的冬瓜種質(zhì)，為冬瓜耐熱新品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年7—8月在舟山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)室人工氣候箱中進(jìn)行。供試品種的名稱、來源見表1。

1.2 試驗(yàn)處理

冬瓜種子先在28 ℃恒溫箱內(nèi)催芽，待發(fā)芽時，將種子播種到32孔穴盤中，正常管理。當(dāng)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(jìn)行高溫脅迫處理。晝/夜溫度為（50±1） ℃/（30±1） ℃，連續(xù)處理5 d，每個品種處理8株，另外各個品種設(shè)對照組，對照組在自然環(huán)境下生長。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 熱害指數(shù)的測定 在高溫脅迫結(jié)束后，參照韓瑞宏等的標(biāo)準(zhǔn)[7]，并進(jìn)行調(diào)整，分為5級，分別為0級（植株正常，無任何損傷）、1級（植株稍有萎蔫，老葉邊緣發(fā)黃或輕微失水）、2級（植株部分葉片干枯）、3級（植株葉片全部干枯，莖仍保持綠色）、4級（整個植株干枯死亡，莖失去綠色）。統(tǒng)計8株苗受傷程度，測定每個品種的熱害指數(shù)。

1.3.2 形態(tài)指標(biāo)的測定 每個品種隨機(jī)測量5株，用直尺測株高、葉長。用游標(biāo)卡尺測定靠近莖底部的莖粗。用千分之一電子天平測定地上鮮物質(zhì)量。各項(xiàng)數(shù)據(jù)均取平均值。

1.3.3 生理生化指標(biāo)的測定 每個品種隨機(jī)取3株幼苗，混合后用來測定生理生化指標(biāo)。 SOD、抗壞血酸過氧化物酶（APX）、CAT活性采用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司的試劑盒進(jìn)行測定。運(yùn)用SPSS 19.0軟件分析，并用系統(tǒng)聚類法進(jìn)行聚類分析，結(jié)果用樹狀圖表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冬瓜品種間幼苗熱害指數(shù)的差異

由表2可知，高溫脅迫對不同品種冬瓜幼苗熱害指數(shù)表現(xiàn)不一。本試驗(yàn)中，將熱害指數(shù)<2.2的品種定為強(qiáng)耐熱型，熱害指數(shù)為2.2～3.0的品種定為中耐熱型，熱害指數(shù)>3.0的品種定為弱耐熱型。

2.2 高溫脅迫對冬瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

如圖1至圖5所示，12份冬瓜品種在高溫脅迫后，各品種的5個形態(tài)指標(biāo)處理組與對照組相比均呈下降趨勢，不同品種下降幅度不一致，耐熱品種下降幅度較小，敏感品種變化較大。根據(jù)各指標(biāo)處理組與對照組差值大小，12份冬瓜品種大體可以劃分為3類：強(qiáng)耐熱型、中耐熱型、弱耐熱型。指標(biāo)不同，耐熱品種的排序也不一致。從株高指標(biāo)來看，編號為10、6、11、8的品種屬于強(qiáng)耐熱型品種，編號為1、4、3、12、7的品種屬于弱耐熱品種;從莖粗指標(biāo)來看，編號為12、1、5、8、10、7的品種屬于強(qiáng)耐熱型品種，編號為3、11、2、4的品種屬于弱耐熱品種;從葉長指標(biāo)來看，編號為11、9、12、8、10的品種屬于強(qiáng)耐熱品種，編號為4、7、3、1的品種屬于弱耐熱品種;從地上鮮物質(zhì)量指標(biāo)來看，編號為11、2、9、3、1的品種屬于強(qiáng)耐熱品種，編號為5、4、12、7的品種屬于弱耐熱品種;從地上干物質(zhì)量指標(biāo)來看，編號為3、1、2的品種屬于強(qiáng)耐熱品種，編號為9、11、4、10、12的品種屬于弱耐熱品種。

2.3 高溫脅迫對冬瓜幼苗生理生化指標(biāo)的影響

植物體中的SOD、APX、CAT是植物體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)，能清除膜脂過氧化作用中的活性氧，最終達(dá)到保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的作用，與植物的耐熱性有關(guān)，可以作為耐熱性篩選指標(biāo)[8-9]。如圖6至圖8所示，12份冬瓜品種在高溫脅迫5 d后， 各品種生理生化指標(biāo)的處理組與對照組相比，都呈下降趨勢，不同的品種下降幅度不一致，說明冬瓜植株在受熱害脅迫后，各品種間耐熱程度差異明顯。陳火英等研究發(fā)現(xiàn)，逆境條件下各種酶保持較穩(wěn)定的水平，能使植物免受傷害，提高植物的抗逆性，POD、SOD活性的下降幅度大小可以作為判斷植物抗逆性強(qiáng)弱的指標(biāo)[10]。因此12份冬瓜品種大體可以分為3類：強(qiáng)耐熱型、中耐熱型、弱耐熱型。從APX活性指標(biāo)變化幅度來看，編號為5、4、7、3、8的品種屬于強(qiáng)耐熱型品種，編號為12、9、11的品種屬于弱耐熱型品種;從SOD活性指標(biāo)變化幅度來看，編號為12、5、6、9、3、10的品種屬于強(qiáng)耐熱型品種，編號為2、7、4的品種屬于弱耐熱型品種;從CAT活性指標(biāo)變化幅度來看，編號為5、6、4、2的品種屬于強(qiáng)耐熱型品種，編號為9、8、10、12、11的品種屬于弱耐熱型品種。

2.4 應(yīng)用形態(tài)學(xué)指標(biāo)對冬瓜幼苗進(jìn)行耐高溫評價

以每個品種對照組與處理組的形態(tài)學(xué)指標(biāo)差值為聚類數(shù)據(jù)，對12份冬瓜品種進(jìn)行耐熱性分析。遺傳距離為5時，可以將12份冬瓜品種分為3個類群。第1個類群5個品種：1、2、3、4、5，占總品種的41.67%;第2個類群4個品種：8、9、6、7，占總品種的33.33%;第3個類群3個品種：10、11、12，占總品種的25.00%（圖9）。

2.5 生理生化指標(biāo)對冬瓜幼苗進(jìn)行耐高溫評價

通過對高溫脅迫后得到的處理組與對照組生理生化指標(biāo)差值為聚類數(shù)據(jù)，對12份冬瓜品種進(jìn)行耐熱性分析。遺傳距離為5時，可以將12份冬瓜品種分為3個類群。第1個類群5個品種：3、4、2、5、1，占總品種的41.67%;第2個類群4個品種：7、8、6、9，占總品種的，33.33%;第3個類群3個品種：10、11、12，占總品種的25.00%（圖10）。

2.6 不同耐高溫評價方式結(jié)果分析

從圖1至圖8可以看出，雖然單一指標(biāo)也能反映不同冬瓜品種的耐高溫強(qiáng)弱，但是每個指標(biāo)的結(jié)果完全不一致，因此利用多個指標(biāo)的綜合評價會更加精確。本試驗(yàn)利用不同耐高溫評價方式，包括熱害指數(shù)評價、形態(tài)學(xué)指標(biāo)聚類和生理生化指標(biāo)聚類。從表3可知，熱害指數(shù)評價、形態(tài)學(xué)指標(biāo)聚類評價、生理生化指標(biāo)聚類評價三者比較，雖然結(jié)果有一定的差異性，但是存在相同的品種。3種評價方式可以篩選到重合的冬瓜品種為強(qiáng)耐高溫型品種，編號為11和10。

3 討論與結(jié)論

冬瓜苗期高溫脅迫后，植株生長受到抑制，與對照相比，主要表現(xiàn)為冬瓜幼苗的株高、莖粗、葉長、地上鮮生物量和干生物量均呈下降趨勢，與一些學(xué)者對黃瓜、瓠瓜、西瓜等的研究結(jié)果[11-13]一致;一些學(xué)者對牧草、馬鈴薯、白菜等的研究表明，生理生化指標(biāo)的變化主要分為2個階段：前期上升階段、后期下降階段[14-15]。本研究中對冬瓜脅迫后期的生理生化指標(biāo)測定發(fā)現(xiàn)，SOD、APX和CTA活性與對照相比均呈下降趨勢，這與前人的研究結(jié)果[14-15]基本一致。因此本研究中的形態(tài)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)均可以作為冬瓜耐熱鑒定指標(biāo)。僅從某一指標(biāo)去鑒定冬瓜的耐熱性，仍然存在一定的缺陷。從研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，8個單一指標(biāo)鑒定的12份冬瓜耐熱結(jié)果各不相同，但是采用熱害指數(shù)指標(biāo)評價方法、形態(tài)學(xué)指標(biāo)聚類分析評價方法、生理生化指標(biāo)聚類分析評價方法三者結(jié)合的方式，能夠很好地篩選到耐熱品種。本研究采用綜合評價篩選的方式對冬瓜品種進(jìn)行了篩選，并把12份冬瓜品種共分成 3類：強(qiáng)耐熱型、中耐熱型、弱耐熱型，從中篩選到了強(qiáng)耐熱材料夏冠1號和玲瓏節(jié)瓜。

本研究的結(jié)果表明，采用熱害系數(shù)、形態(tài)學(xué)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)相結(jié)合的方法，對冬瓜幼苗脅迫后期進(jìn)行多種指標(biāo)的綜合評價，可以較準(zhǔn)確、客觀地評價冬瓜的耐熱性，為冬瓜的選育耐熱資源材料用于以后的育種工作提供了理論依據(jù)。

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