番茄耐熱鑒定指標的篩選及耐熱性的鑒定

馮 璐，楊悅儉，王榮青，葉青靜

(1.浙江師范大學 化學與生命學院，浙江 金華 321004;2.浙江省農業科學院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

國內外科研工作者在番茄耐熱性方面進行的研究，取得了一些成績，并提出了一些生理指標作為番茄高溫鑒定指標。高溫條件下番茄的自然坐果能力是評價番茄高溫耐受能力的最好指標［1］。但這種方法試驗周期長，試驗結果容易受環境和試驗年限的影響。育種者期望能獲得高效、可行的番茄早期耐熱鑒定生理指標，服務于番茄耐熱育種。尹賢貴等［2］提出逆境處理后番茄細胞膜熱穩定性、葉綠素熒光等指標來反映品種耐熱性的強弱。Alsadon等［3］利用 EC值對不同番茄品種的耐熱性進行鑒定。但未就各相關指標與高溫下番茄坐果期耐熱性進行相關闡述，為此在育種上應用不多。

試驗對番茄不同耐熱材料高溫脅迫下幼苗葉片電解質滲透率、熒光參數、植株坐果率的變化進行測定，并對篩選出的指標與高溫逆境下果實坐果率進行相關性分析，以期獲得能有效、早期評價番茄耐熱性的耐熱鑒定指標，應用于育種實踐。現將有關結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗選用11份不同抗性番茄材料，具體來源和特性見表 1。其中，CLN-2413R和 04-101為AVRDC培育的抗性材料。試驗以CLN-2413 R為耐熱對照，9246為感熱對照。試驗于2009年4-8月在浙江省農業科學院蔬菜研究所生理生化實驗室和楊渡試驗基地完成。

表1 參試11份番茄材料的名稱、來源、特性和使用

1.2 方法

1.2.1 耐熱性鑒定指標的篩選 (試驗1)

將4份不同抗性的番茄材料播于營養缽里，番茄苗長到2片子葉1心時將植株假植于營養杯中培養，長到5～6片真葉時將植株置于花盆中培養，長到6葉1心時將植株加蓋拱棚進行高溫脅迫 (圖1)。當拱棚內溫度達到38℃時開始計時，脅迫3 h后用打孔器取4份番茄材料的葉圓片 (直徑5 cm)，所取的番茄葉片大小、位置、方向一致。葉圓片進行生理指標測定。

EC測定。分2種方法測定電解質滲透率，方法1是將3片葉圓片放入40℃的蒸餾水里水浴2 h后用電導儀測定 EC［3］。方法2是將3片葉圓片浸入裝有5 mL蒸餾水的試管里，振蕩30 min，測定第1次電解質滲透率 EC0，然后將此試管在45℃恒溫水浴中處理30 min，測定第2次電解質滲透率EC1，最后將此試管置于100℃水浴中處理5 min，冷卻至室溫后測定第3次電解質滲透率EC2。按下公式計算相對電導率［4］:相對電導率/%=(EC1-EC0)/(EC2-EC0) ×100。

圖1 不同時間拱棚內的溫度變化

熒光參數測定。利用FMS-2便攜調制式熒光儀對高溫脅迫中的6葉1心的番茄苗測定每個時間點的熒光參數。測定位置為番茄植株上部第3片真葉，每品種5株，重復3次。

1.2.2 耐熱鑒定指標的驗證 (試驗2)

將11份不同抗性的番茄材料以試驗1的方法播種，管理，測定EC值和熒光參數。

另將11份番茄材料播于營養缽里，番茄苗長到2葉1心時將植株假植于營養杯中培養。番茄苗長到4～5片真葉時將植株定植于大棚。待植株第4穗果成熟后統計番茄植株第4穗果＞1 cm果徑的果數，計算第4穗果的坐果率。大棚內日平均最高溫為45℃，夜溫為30℃。

對坐果率與幼苗葉片EC值和熒光參數進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 電導率

高溫脅迫降低細胞膜熱穩定性，電解質滲透率增加［4］。2種方法值測定的 EC結果如圖2所示。方法1感熱對照9246和9185 EC值高，與耐熱對照CLN-2413 R和05-161F2-1-13-0-0-0有顯著差異;方法2耐熱對照05-161F2-1-13-0-0-0和感熱對照9246 EC值相近，4份材料之間不存在顯著差異。說明方法1的測定方法較好。

圖2 4份番茄材料的2種EC測定方法的比較

2.2 熒光參數

ФPSⅡ表示 PSⅡ光合電子傳遞量子效率，高溫脅迫后 PSⅡ活性下調，ФPSⅡ值顯著降低［5］，出現光合作用的光抑制［6-7］。比較7:00(溫度為28℃，光強為9 850 lx)和15:00(溫度為38℃，光強為17 050 lx)番茄幼苗葉片熒光參數 ФPSⅡ值，15:00幼苗葉片熒光參數ФPSⅡ顯著降低 (圖3)。其中，感熱對照9246和9185分別下降0.293和0.318，降幅明顯大于耐熱對照 CLN2413R和05-161 F2-1-13-0-0-0。

ETR是反映實際光強條件下的電子傳遞效率［6］。如圖4所示，7:00光強溫度最低時 ETR最小;隨著溫度的升高，10:00溫度達到38℃，ETR達到最大值;13:00溫度超過了光合作用的最適溫度因而ETR出現明顯下降;16:00隨著光強和溫度的降低，ETR又有所增加，但可能由于受到較高氣溫的影響而不能恢復到上午水平。高溫脅迫后，耐熱對照和感熱對照ETR的變化規律是相同的，但在中午高光高溫的條件下耐熱對照05-161 F2-1-13-0-0-0和 CLN2413R的ETR值較高，感熱對照9185和9246的ETR值較低。

圖3 高溫脅迫對4份不同抗性番茄幼苗葉片的熒光參數ФPSⅡ的影響

2.3 相對坐果率與電解質滲透率和熒光參數的相關性

對11份番茄材料高溫脅迫下坐果率與幼苗葉片電解質滲透率和熒光參數 ФPSⅡ、ETR值進行相關性分析，結果表明EC值 (方法1)和第4檔坐果率成負相關 (R=-0.848)(表2)，可以作為番茄早期耐熱鑒定指標，進行材料的初步篩選;ФPSⅡ、ETR與第4檔果的坐果率相關性較低，不適合作為番茄早期耐熱鑒定篩選指標。

運用高溫脅迫下番茄第4檔果的坐果率對這11份材料的高溫耐受性進行評價，可以認為05-161F2-1-13-0-0-0和04-101的高溫耐受能力明顯強于CLN2413R，其高溫耐受能力居11個材料前列，9246的高溫耐受能力在11個材料中居末位。

圖4 在4個不同時間段對4份不同抗性番茄材料進行高溫脅迫后ETR的變化

表2 11份不同抗性番茄材料的EC、ФPSⅡ、ETR及與坐果率的相關性

3 小結與討論

電解質滲透率是反映植物對高溫適應的最常用指標。高溫處理后，熱敏感的材料細胞膜熱穩定性差，電解質滲透率高［4］。高溫脅迫后幼苗葉片電解質滲透率 (方法1)和第4檔果的坐果率的相關性成負相關 (R=-0.848)，相較方法2而言 (R=-0.120 0)，運用方法1測定葉片電解質滲透率，能比較準確的反映材料高溫耐受能力。因此方法1可以作為番茄早期耐熱鑒定指標，進行材料的初步篩選。

葉綠素熒光動力學及其參數的測定，是以植物體內葉綠素熒光為探針，探測逆境對植物光合作用和生理狀態影響的方法，此方法具有快速、靈敏、無損傷的優點［8-9］。耐熱性材料在高溫脅迫環境下具有較高的光化學活性，表現為具有較高的PSⅡ光合電子傳遞量子效率［5］。高溫脅迫使 ФPSⅡ降低，耐熱材料ФPSⅡ降低幅度小于熱敏感材料。此結果與前人結論一致［5］。ETR是反映實際光強條件下表現的電子傳遞效率。ETR的大小與到達該葉片的實際光強的強弱有密切關系，它會隨著光強和溫度的變化而變化，此結果與前人研究結果相一致［6］。但 ФPSⅡ和 ETR與高溫脅迫下番茄相對坐果率相關系數偏低，在耐熱性前期鑒定上存在一定難度，無法作為番茄早期耐熱鑒定指標使用。

高溫條件下番茄的坐果能力是評價番茄高溫耐受能力的最好指標。運用高溫脅迫下番茄的坐果率對這11份材料的高溫耐受性進行評價，05-161 F2-1-13-0-0-0和04-101的高溫耐受能力較好，9246的高溫耐受能力較差。

［1］ 劉進生，汪隆植，李式軍，等.番茄耐熱優良品種篩選初報［J］.中國蔬菜，1994(6):33-35.

［2］ 尹賢貴，羅慶熙，王文強，等.番茄耐熱性鑒定方法研究［J］.西南農業學報，2001，14(6):62-65.

［3］ Alsadon A A，Wahb-allah M A，Khalil S O.In vitro evaluation of heat stress tolerance in some tomato cultivars［J］.Agric Sci，2006(1):13-24.

［4］ 潘光輝，王文強，尹賢貴，等.電導法鑒定番茄耐熱性與田間結果的比較 ［J］.西南園藝，2001，29(2):26-27.

［5］ 高麗紅，尚慶茂，馬海艷.兩種不同耐熱性菜豆品種在高溫脅迫下葉綠素 a熒光參數的差異 ［J］.中國農學通報，2004，20(1):173-175.

［6］ 李霞，劉友良，焦德茂.不同高產水稻品種葉片的熒光參數的日變化和光適應特性的關系 ［J］.作物學報，2002，28(2):145-153.

［7］ 張雅，傅鴻妃.高溫脅迫對茄子幼苗抗氧化系統和葉綠素熒光參數的影響 ［J］.浙江農業科學，2010(2):246-250.

［8］ 冉茂林，宋明，宋華，等.蘿卜耐熱性鑒定技術體系研究［J］.中國農學通報，2006，22(11):248-252.

［9］ Kate Maxwell K，Giles N J.Chlorophyll fluorescence-apractical guide ［J］.Journal of Experimental Botany，2000，51(345):659-668.