黃瓜種子及幼苗期耐冷性鑒定

齊曉花 張 萍 徐 強 陳學好

（揚州大學園藝與植物保護學院，江蘇揚州225009）

黃瓜（Cucumis sativusL.）性喜溫暖氣候，在我國東部及北部地區早春種植時，常會受到低溫、陰雨的不良影響。黃瓜的耐冷性是受遺傳因素控制的生理特性，不同品種耐冷性的強弱存在很大的差異（Chung et al.，2003；Kuk & Shin，2007；Huet al.，2008）。利用種子低溫發芽指數進行耐低溫種質資源的篩選是一種簡便可靠的鑒定方法，已經被成功用于茄子、辣椒及黃瓜等重要蔬菜作物的耐冷性鑒定（劉劍輝，2005）。此外，低溫導致植株細胞發生膜質相變，從而引起電解質外滲也是低溫傷害的一個重要方面。電解質滲透率可以直接反映質膜透性，與作物的耐冷性呈反向趨勢，由于該指標較為靈敏，且簡便易測，因此為多數研究者使用（逯明輝 等，2004）。本試驗在前人研究的基礎上選擇相關的生理生化指標，對22個不同生態型的黃瓜種子和幼苗耐冷性進行鑒定，旨在為黃瓜耐冷性育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參考張海英等（1998）和王佳等（2007）對黃瓜生態類型的劃分將供試 22個品種（系）劃分為6個不同生態類型（表1）。

表1 供試黃瓜品種（系）及來源

1.2 試驗方法

1.2.1 黃瓜種子15 ℃低溫發芽力測定 試驗于2009年9月12日開始，選取上述22個黃瓜品種（系）飽滿一致的種子，每個品種（系）取30粒，設3次重復，28 ℃浸種24 h后，置于培養皿中，分別在15 ℃（低溫處理）和28 ℃（常溫對照）條件下黑暗發芽。每12 h統計1次發芽數。常溫下于第48和第72小時分別測量各品種（系）胚根長度，并開始每天記載發芽情況；低溫處理下從出芽開始每天記載發芽情況，并于第8和第10天測量胚根的長度，以胚根突破種皮1 mm為準。計算低溫下相對發芽率和相對胚根長度。

1.2.2 2.5 ℃低溫處理后胚根伸長速率測定 試驗材料同上，首先對低溫處理溫度進行預備試驗，各品種（系）種子在28 ℃條件下浸種36 h，轉入0、2.5、5 ℃培養箱中低溫處理24 h，而后恢復至28 ℃，觀測恢復前及恢復4 d后胚根長度。確定以2.5 ℃進行低溫處理后，在該溫度下每個品種（系）設3次重復，每重復測30粒種子，進行胚根伸長長度測定，計算胚根平均伸長率（劉劍輝，2005）。

1.2.3 幼苗電解質滲透率測定 2009年9月15日，采用穴盤育苗將上述黃瓜品種（系）播種于光照培養箱中，保持溫度在 25 ℃/17 ℃（12 h/12 h，晝/夜，下同），至三葉一心期將溫度調至15 ℃/10 ℃預處理2 d，再置于晝夜均5 ℃下處理2 d。在低溫預處理前和5 ℃低溫處理后分別取樣測定電解質滲透率。用打孔器在子葉中部或第2片真葉主脈兩側打取直徑為1.5 cm的圓片12個，放入20 mL的指形試管中。葉片用無離子水沖洗2次后，加入10 mL無離子水，真空泵抽氣10 min，置室溫（約20 ℃）條件下振蕩滲透90 min，用DJS型電導儀測定溶液電導率（R），然后用熱水浴煮沸5 min，以殺死細胞，冷卻后再測定溶液的總電導率（r），按公式（R/r）×100 %計算相對電導率。然后以處理后相對電導率/處理前相對電導率計算每個品種（系）的相對電解質滲透率。

1.3 統計分析

耐冷性綜合評價用隸屬函數法綜合各項指標進行評價，求出黃瓜各品種（系）各指標的具體隸屬度。

式中，X為作物各品種的某一指標測定值，Xmax為所試品種中某一指標測定值的最大值，Xmin則為所試品種中某一指標測定值的最小值。而相對電解質滲透率與耐冷性負相關，因此用反隸屬函數計算其耐冷隸屬度。

根據上述公式先分別計算出各品種5項指標的隸屬度，然后將各項指標隸屬度的算術平均數作為平均隸屬度。參照齊曉花等（2011）的方法，按照平均隸屬度將耐冷性分為5級：0.6～1.0為強耐冷（High Resistant，HR）；0.4～0.6為耐冷（Resistance，R）；0.3～0.4為中等耐冷（Middle Resistance，MR）；0.2～0.3為不耐冷（Low Resistance，LR）；0～0.2為冷敏感（Sensitive，S）。

2 結果與分析

2.1 黃瓜種子15 ℃低溫下發芽力

從 15 ℃亞低溫下相對發芽率和相對胚根長度來看（表 2），不同品種（系）的相對發芽率和胚根生長情況存在很大的差異：NY5、NY4和科普 2號的相對發芽率都在70 %以上，相對胚根長度分別達到49.6 %、57.4 %和39.4 %，表明這3個品種的種子在低溫下依然可以保持相對較高的活力。而秀燕、早二 N、Superina、夏多星、Ep326、Ep6392和日節成的相對發芽率和相對胚根長度均低于10 %，說明上述品種在低溫條件下種子活力下降較大，幾乎不能萌發產生胚根。

2.2 黃瓜種子2.5 ℃低溫處理胚根伸長速率

預備試驗中多數萌動的種子在 0 ℃處理后變褐色死亡而無法恢復胚根生長，而在 5 ℃處理后各品種（系）間胚根恢復生長幾乎無顯著差異，2.5 ℃低溫處理黃瓜種子24 h可以反映黃瓜各品種（系）應對極限低溫的恢復能力。因此，本試驗以 2.5 ℃進行低溫處理測定各品種（系）胚根伸長速率。結果表明（表 2），各品種（系）在恢復到室溫后胚根均能恢復生長，但是胚根恢復生長速率存在差異。戴多星和Superina具有較快的胚根生長速率，分別達到1.75、1.89 cm·d-1；而秀燕、北京402、津春5號和GY2的胚根恢復生長速率較慢，均不超過1.1 cm·d-1。

表2 黃瓜各品種（系）種子及苗期耐冷性鑒定

2.3 黃瓜幼苗相對電解質滲透率

利用三葉一心期的幼苗低溫處理前后測定的相對電解質滲透率，可以反映黃瓜幼苗應對冷害脅迫的生理適應能力，有助于更加全面地評價其耐冷性。低溫脅迫引起黃瓜葉片電解質滲透率的大幅度增加，而且品種之間存在明顯差異。從相對電解質滲透率來看，阿信和日節成經低溫處理后電解質滲透率增加明顯，表明其幼苗在低溫脅迫后質膜離子滲出較為嚴重。夏多星、Carmen和DE843相對電解質滲透率低于120 %，表明這3個品種（系）在低溫脅迫下質膜離子滲出較少，也說明其幼苗耐冷性較強（表2）。

2.4 黃瓜各品種（系）幼苗耐冷性綜合評價

隸屬函數是用來綜合評價作物耐性的平均指標，可以消除個別指數帶來的片面性，從而使各品種耐性差異比較更加全面客觀。低溫脅迫下黃瓜不同品種（系）的生理指標隸屬度及平均隸屬度見表3。

表3 低溫脅迫下黃瓜耐冷性隸屬函數綜合分析

從每個品種（系）的耐冷生理指標隸屬度來看，華北型的NY4和NY5種子發芽率及相對胚根長度隸屬度均較高，相對電解質滲透率隸屬度中等，其平均隸屬度分別為0.628和0.697，屬于強耐冷類型；華北型黃瓜品種科普 2號、歐洲溫室型的夏多星和戴多星、美國露地型黃瓜DE843的平均隸屬度分別為0.542、0.466、0.409和0.408，介于0.4～0.6之間，屬于耐冷類型。華北型黃瓜 NY8和津春 5號、美國露地型 GY2、歐洲溫室類型 Carmen、歐洲露地型的Ep6392和Superina的平均隸屬度介于0.3～0.4之間，具有中等耐冷性。其他品種（系）為不耐冷或冷敏感類型。

從不同生態型的耐冷性來看，華南型黃瓜的4個品種四川寸金、秀燕、早二N和阿信均為不耐冷或冷敏感類型；歐洲溫室型黃瓜品種中包括 2個耐冷品種、1個中等耐冷品種，歐洲露地型黃瓜包括2個中等耐冷品系和1個不耐冷品系；日本型黃瓜品種日節成表現冷敏感類型；華北型的黃瓜品種（系）中包括了2個強耐冷品系，1個耐冷品種，2個中等耐冷品種（系）和2個不耐冷品種和1個冷敏感品系；而美國露地型黃瓜分別表現耐冷、中等耐冷和不耐冷3種類型。

3 結論與討論

黃瓜種質資源的耐冷性鑒定是耐冷育種的重要依據，但是目前對不同生態類型黃瓜的耐冷性鑒定尚缺乏較為系統的研究。冷害脅迫會導致植物體的生理生化過程發生不同程度的變化，關于黃瓜耐冷性方法評價有一些報道，研究表明：低溫下種子發芽率、胚根恢復生長速率以及幼苗電解質滲透率等一些生理指標均可以作為耐冷性鑒定的標準（尹璐璐 等，2007；李曉麗 等，2008；張紅梅 等，2009）。由于耐冷性是和植株的生理狀態直接相關的，種子和幼苗應對冷害脅迫的能力差異較大，這就使得評價耐冷性的指標也有所不同。許勇和王永?。?995）認為，黃瓜低溫發芽能力與苗期低溫耐受性鑒定指標的相關性達到了極顯著水平。因此，為了更加客觀地分析黃瓜各品種的耐冷性，該試驗使用多性狀指標的隸屬函數均值作為耐性綜合評定指標，消除了個別指數帶來的評判片面性，從而使各品種耐性差異更具有可比性（齊曉花 等，2011）。此外，不同品種低溫發芽能力在遺傳上具有很大的差異，但在評價不同的品種低溫發芽能力時，應注意種子成熟度、種子年齡、處理過程、種子生產環境和貯藏條件對低溫發芽能力的影響。本試驗中所用各品種（系）種子均為本課題組同一年份采種獲得，且各品種（系）在常溫下的種子發芽率均達到98 %以上，這樣就有效消除了種子本身差異造成的誤差；此外，本試驗采用低溫處理后與處理前相對發芽率和相對胚根長度作為評價指標，這樣也從技術手段上克服了種子活力所引起的誤差。

根據隸屬函數綜合評價的結果，發現我國華南型黃瓜多屬于不耐冷或冷敏感類型；華北型黃瓜中可以篩選獲得強耐冷性的品系；這應該與不同類型黃瓜的生態區域有密切的關系。歐洲溫室型和美國露地型同一類型黃瓜的耐冷性表現不同；由于日本型黃瓜僅有1個品種進行鑒定，不足以反映該生態類型的耐冷性，在今后試驗中需要增加更為豐富的品種進行耐冷性種質篩選。綜上所述，通過本試驗篩選獲得了強耐冷性品系NY4和NY5，以及冷敏感類型的秀燕、日節成和NY6，這為今后黃瓜耐冷性遺傳研究及抗逆育種提供了良好的材料支撐。

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