高溫脅迫下茄子耐熱性表現(xiàn)及耐熱指標(biāo)的篩選

李威　肖熙鷗　呂玲玲

摘 要 對(duì)7份茄子材料分別進(jìn)行室內(nèi)高溫鑒定和田間自然高溫鑒定，并探討2種鑒定方式的相關(guān)性，以篩選適宜、快速、準(zhǔn)確的鑒定指標(biāo)。結(jié)果表明：除可溶性糖外，幼苗熱害指數(shù)、細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率、脯氨酸含量、丙二醛（MDA）可有效的評(píng)價(jià)不同茄子幼苗的耐熱性。田間高溫條件下，經(jīng)室內(nèi)鑒定為耐熱品種的正常花率和坐果率均高于不耐熱品種。經(jīng)相關(guān)分析結(jié)果可知，各品種的正常花率和坐果率與苗期熱害指數(shù)、細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率、脯氨酸含量、MDA含量呈顯著性相關(guān)。本研究結(jié)果表明細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率、脯氨酸含量、MDA及熱害指數(shù)可作為茄子耐熱性快速鑒定的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞 茄子；高溫脅迫；耐熱性；鑒定指標(biāo)

中圖分類號(hào) S641.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract To establish a rapid assaying system for heat resistance of eggplants， 7 eggplant cultivars were analyzed in the laboratory and field. The results showed that heat injury index and electrical conductivity， and the proline content and MDA could be used to effectively differentiate the heat tolerance of different eggplant seedling except soluble sugar content. In the field， the cultivar which was of heat resistance in the laboratory had a higher normal flower rate and fruit setting rate. According to correlation analysis， normal flower rate and fruit setting rate were significantly correlated with injury index and electrical conductivity， and proline content and MDA content. So injury index and electrical conductivity， and proline content and MDA content were the choices of rapid assaying.

Key words Eggplant； Heat stress； Heat resistance； Assessment indexes

茄子性喜溫光，生長(zhǎng)期以日溫25～30 ℃、夜溫18～25 ℃為佳。超過35 ℃高溫會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)異常，花期縮短，花期發(fā)育不良，花粉活力下降，進(jìn)而導(dǎo)致授粉受精異常，落花落果增加，畸形果增多，果實(shí)木栓化程度加重，產(chǎn)量和商品品質(zhì)嚴(yán)重下降[1]。 在中國(guó)長(zhǎng)江流域以南區(qū)域，夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且晝夜溫差小，高溫已成為茄子越夏栽培的重要限制因子，因此培育耐熱品種是解決這一問題的根本途徑。耐熱品種的鑒定和篩選是從事耐熱育種的基礎(chǔ)，而可靠、快速的耐熱方法體系的建立是耐熱性鑒定的前提。

在茄子耐熱性的鑒定研究中，熱害指數(shù)、細(xì)胞膜電導(dǎo)率和脯氨酸含量是茄子苗期耐熱性鑒定普遍使用的評(píng)價(jià)指標(biāo)[2-3]。但亦有研究人員將可溶性糖、可溶性蛋白、MDA、葉綠素含量及各種抗氧化酶活性等指標(biāo)作為評(píng)價(jià)依據(jù)，由于選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)不同而導(dǎo)致室內(nèi)鑒定結(jié)果有所差異。關(guān)于蔬菜田間耐熱性選育方面，已有相關(guān)研究人員將坐果率[4]、花粉活力[5]和結(jié)球率[6]等指標(biāo)作為田間耐熱性鑒定的重要依據(jù)，不同作物耐熱性鑒定指標(biāo)也不盡相同。雖然田間鑒定具有直觀準(zhǔn)確的特點(diǎn)，但其鑒定的周期長(zhǎng)、工作繁瑣、工作量大，難以滿足便捷快速的需要[7]。為實(shí)現(xiàn)對(duì)茄子品種快速、準(zhǔn)確和便捷的耐熱性鑒定，有必要將茄子幼苗室內(nèi)鑒定同田間高溫鑒定相結(jié)合，綜合判斷茄子的耐熱性，并對(duì)2種鑒定方法的結(jié)果的相關(guān)性和可靠性進(jìn)行分析，從而篩選出可靠、簡(jiǎn)便的鑒定指標(biāo)，然而目前相關(guān)的研究報(bào)道還較少。

本研究旨在探討人工模擬高溫條件下茄子生理生態(tài)變化，分析夏季田間高溫對(duì)茄子花器和果實(shí)性狀的影響，并對(duì)高溫田間茄子花器和果實(shí)性狀表現(xiàn)與室內(nèi)高溫鑒定下的生理生態(tài)等指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析，明確室內(nèi)鑒定相關(guān)指標(biāo)的可靠性，從而建立茄子苗期快速、準(zhǔn)確的耐熱性鑒定體系。

1 材料與方法

1.1 材料

供試茄子品種共7份，其中，Q5（慶豐二號(hào)）和Q7（賽田五號(hào)）為紫長(zhǎng)茄，Q11（花仙子長(zhǎng)茄）為北方紅茄，Q13（特亮紫光）為北方圓茄，Q18（杭茄一號(hào)）為線茄，Q19（小白龍）為白茄，Q20（北京綠茄）為北方卵圓綠茄。試驗(yàn)于2013年9月～2014年7月在中國(guó)熱帶農(nóng)科院南亞熱帶作物研究所蔬菜課題試驗(yàn)基地進(jìn)行。

1.2 方法

1.2.1 耐熱性室內(nèi)鑒定 采用穴盤育苗，幼苗苗齡為4葉1心時(shí)放入人工氣候室內(nèi)，于白天28 ℃、夜間20 ℃、12 h/12 h光暗交替預(yù)培養(yǎng)24 h，然后進(jìn)行高溫?zé)岷μ幚怼Ｃ刻幚碇貜?fù)3次，每個(gè)重復(fù)10株。高溫處理1 d中分2個(gè)溫度段，43 ℃處理9 h，38 ℃處理15 h，12 h/12 h光暗交替，光照強(qiáng)度為8 000 lx，相對(duì)濕度控制在70%～80%。高溫處理4 d后，統(tǒng)計(jì)不同植株的熱害級(jí)數(shù)并取樣測(cè)定細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率等相關(guān)生理指標(biāo)。熱害指數(shù)測(cè)定參照張志忠等[2]的方法，并進(jìn)行熱害分級(jí)。根據(jù)各處理植株的熱害級(jí)數(shù)，計(jì)算熱害指數(shù)。

細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定參照李植良等[7]的方法；葉片中脯氨酸含量的測(cè)定采用水楊酸提取法[8]；可溶性糖含量的測(cè)定采用蒽酮法[8]，MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[9]。

1.2.2 田間性狀調(diào)查 田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次；茄子于4葉1心期雙行定植，每小區(qū)20株，株行距為75 cm×80 cm。田間試驗(yàn)材料分2次定植，第一批材料于2013年12月4日定植，于2014年3月（4～28日）調(diào)查；第二批試驗(yàn)材料定植于2014年3月5日，于2014年6月（3～29日）調(diào)查，2批試驗(yàn)材料調(diào)查時(shí)的苗齡均為120 d，分別調(diào)查各品種茄子的花器性狀和果實(shí)性狀。調(diào)查花器的花柱長(zhǎng)短，長(zhǎng)柱花和中柱花劃分為正常花。果實(shí)性狀主要調(diào)查坐果數(shù)、商品果數(shù)及單果重。同時(shí)，利用溫度監(jiān)測(cè)裝置對(duì)試驗(yàn)期間的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，3月最高溫度均值為24.3 ℃，最低溫度均值為19.3 ℃；6月最高溫度均值達(dá)34.4 ℃，最低溫度均值為27.3 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)分析，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫處理對(duì)不同茄子品種相對(duì)電導(dǎo)率和熱害指數(shù)的影響

從圖1可看出，高溫脅迫后，不同品種茄子的細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率有較大差異，其中，Q11、Q19和Q13的相對(duì)電導(dǎo)率顯著高于其他品種，而Q7、Q18和Q20之間無顯著差異，以Q5的相對(duì)電導(dǎo)率最低。熱害指數(shù)是評(píng)價(jià)耐熱性的重要指標(biāo)，由圖2可知，除Q5和Q7外，其他品種茄子的耐熱指數(shù)均差異顯著，其順序?yàn)镼19>Q11>Q13>Q20>Q18>Q7=Q5，這一結(jié)果與圖1中各品種細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率的大小順序一致。

2.2 高溫處理對(duì)不同品種茄子葉片中脯氨酸、MDA和可溶性糖含量的影響

由圖3可知，處理前Q5葉片中的脯氨酸含量最高且顯著高于其他品種，其次為Q18，含量最低的為Q11。高溫脅迫4 d后，各品種間的脯氨酸含量均有所升高，其中含量最高的仍是Q5，增加幅度達(dá)186.02%；其次為Q18和Q7，增幅分別為81.83%和88.10%；含量最低的品種為Q11，增幅僅為28.84%。綜合分析可知，各品種中脯氨酸含量在處理前及處理后的實(shí)際含量高低排序和各品種含量的增幅順序基本一致。

MDA是植物在逆境下膜傷害的過氧化產(chǎn)物。由圖4可知，高溫處理前，各品種的MDA含量略有不同，其中以Q11的含量最高且與Q20、Q19間差異不顯著，但與其他品種間差異達(dá)顯著水平，含量最低的為Q5。經(jīng)過4 d的高溫處理后，各品種葉片中MDA含量均大量增加，其中以Q11的含量增幅最大，達(dá)106.78%；其次是Q19，增幅為101.36%；二者與其他品種含量差異顯著，其中Q5、Q7和Q18的增幅分別為69.93%、82.62%和80.76%。

由圖5可知，各品種中可溶性糖含量在高溫處理前有所不同，以Q5、Q18和Q7的含量較高，且與其他品種差異顯著，各品種可溶性糖含量高低為Q5>Q18>Q7>Q19>Q20>Q11>Q13。高溫處理后，各品種中可溶性糖含量均有所下降，其中以Q5和Q19的降幅較大，分別下降82.61%和80.52%，降幅最小的為Q11，僅為12.87%，此時(shí)，各品種可溶性糖含量高低順序?yàn)镼7>Q18>Q11>Q5>Q13>Q20>Q19，與處理前的排序有所不同。

2.3 不同時(shí)期茄子花器及果實(shí)性狀的比較

由表1可知，與3月相比，各品種的正常花率、坐果率、商品果率及單果重在6月均有一定程度的下降，說明溫度對(duì)茄子的生殖生長(zhǎng)有一定的影響。與其他品種相比，Q11、Q13和Q19品種的各指標(biāo)下降幅度均較大，而 Q5、Q7和Q18的正常花率、坐果率和單果重的降幅均較小，表明Q11、Q13、Q19較Q5、Q7、Q18品種在田間生殖生長(zhǎng)期間對(duì)高溫較敏感。

2.4 夏季田間高溫對(duì)茄子生殖生長(zhǎng)的影響

茄子越夏栽培過程中，高溫會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)有一定的影響，主要表現(xiàn)為畸形花、落花落果、畸形果及果實(shí)著色不均等方面。因此，可將正常花率、坐果率及商品果率等性狀作為評(píng)價(jià)茄子耐熱性的參考指標(biāo)。由表2可知，田間高溫對(duì)各品種的正常花率影響不一，以Q5所受影響較小。7個(gè)參試品種中，除Q19和Q20外，其他品種坐果率差異顯著，仍以Q5的坐果率最高；而商品果率則以Q18和Q7較高，并與其他品種差異達(dá)顯著水平。綜合比較可知，各品種茄子在開花結(jié)果期的田間耐熱表現(xiàn)為Q18、Q7、Q5>Q20>Q19、Q13>Q11，這一結(jié)果與室內(nèi)耐熱性的鑒定順序基本一致。

2.5 高溫脅迫下室內(nèi)鑒定與田間自然高溫鑒定指標(biāo)的相關(guān)分析

由表3可知，室內(nèi)高溫處理后各品種的細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率、熱害指數(shù)及MDA含量與田間高溫下各品種的正常花率均呈顯著負(fù)相關(guān)，而與下降幅度呈顯著或極顯著正相關(guān)；可溶性糖含量雖然與正常花率有一定的關(guān)系，但相關(guān)性不顯著；脯氨酸含量的實(shí)際值與正常花率呈顯著正相關(guān)。各品種的坐果率與室內(nèi)鑒定的各指標(biāo)間的相關(guān)性關(guān)系與正常花率的情況一致。雖然7個(gè)參試品種的商品果率及單果重變化量與相對(duì)電導(dǎo)率、熱害指數(shù)、脯氨酸、MDA及可溶性糖含量有一定的關(guān)聯(lián)，但相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。綜合各指標(biāo)的相關(guān)性分析可知，室內(nèi)鑒定的細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率、熱害指數(shù)、脯氨酸含量及MDA含量同田間鑒定的正常花率、坐果率有顯著的相關(guān)性。

3 討論與結(jié)論

雖然茄子苗期處于短時(shí)間高溫不會(huì)立即發(fā)生莖葉傷害，但在3～4片真葉時(shí)期花器官發(fā)育已受嚴(yán)重影響，對(duì)后期茄子的生長(zhǎng)發(fā)育有較大影響，此情況常被忽略[10]。因此，僅靠茄子苗期的個(gè)別單一生理指標(biāo)對(duì)其耐熱性進(jìn)行判斷，難以準(zhǔn)確反映茄子后期生殖生長(zhǎng)期間對(duì)高溫的適應(yīng)性，導(dǎo)致對(duì)茄子真實(shí)的耐熱性鑒定出現(xiàn)偏差。已有研究結(jié)果認(rèn)為膜傷害與質(zhì)膜透性的增加是高溫傷害的本質(zhì)之一[11]。脯氨酸作為葉片中重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可將脯氨酸在逆境下的積累量作為植物抗逆性強(qiáng)弱的生理指標(biāo)[12]。MDA是細(xì)胞膜在逆境下的膜脂過氧化產(chǎn)物，其含量變化常用來衡量膜結(jié)構(gòu)的損傷程度[13]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，熱害指數(shù)和細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率可在一定程度上反映不同品種茄子的耐熱性，而脯氨酸含量變化與耐熱性關(guān)系與大多數(shù)研究者的結(jié)論一致，但亦有不同報(bào)道[7，14]。MDA含量變化在各品種中的表現(xiàn)趨勢(shì)與熱害指數(shù)及細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率趨勢(shì)一致，可作為評(píng)價(jià)耐熱性的一個(gè)參考指標(biāo)。這一結(jié)果與孫寶娟等[15]的研究結(jié)果一致；但對(duì)不結(jié)球白菜而言，MDA含量并未表現(xiàn)出與耐熱性相關(guān)[16]，這種相關(guān)性結(jié)果與張志忠等[2]的研究結(jié)論相似。而關(guān)于可溶性還原糖含量的變化在本試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)有明顯的規(guī)律，不能較好的反映各品種間的耐熱性。

高溫脅迫對(duì)茄子的各種影響最終體現(xiàn)在茄子的花器和果實(shí)性狀上，將茄子生殖生長(zhǎng)期的性狀表現(xiàn)作為耐熱性鑒定指標(biāo)能更直觀、準(zhǔn)確的反映茄子品種的耐熱性。李植良等[7]認(rèn)為高溫不一定會(huì)導(dǎo)致茄子短花柱花比例的增加，但商品果率是評(píng)價(jià)耐熱性的一個(gè)重要指標(biāo)，張志忠等[17]的研究結(jié)果表明，耐熱性不同的茄子品種在高溫逆境下花粉活力變化無明顯規(guī)律，但同一品種一般表現(xiàn)為長(zhǎng)花柱類型花的花粉活力高于中短花柱類型。本研究結(jié)果表明，田間高溫條件下耐熱品種的正常花率和坐果率均較高，與春季相比，下降幅度也較小，可較為真實(shí)的評(píng)價(jià)茄子的耐熱性，且與細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率、熱害指數(shù)、脯氨酸、MDA成顯著的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)。而商品果率的統(tǒng)計(jì)受畸形果率、病蟲害果率、木栓化果率和著色不均果率等多個(gè)因素的影響，其高低不能簡(jiǎn)單的歸結(jié)于高溫脅迫作用，不宜作為評(píng)價(jià)耐熱性的首選指標(biāo)。

綜合田間調(diào)查和室內(nèi)鑒定2種方式的結(jié)果，將細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率、熱害指數(shù)、脯氨酸含量和MDA含量4個(gè)指標(biāo)作為茄子苗期室內(nèi)耐熱性鑒定的指標(biāo)是可行的，其中細(xì)胞膜相對(duì)電導(dǎo)率和熱害指數(shù)可作為首選指標(biāo)，而脯氨酸含量和MDA含量可作為重要的參考指標(biāo)進(jìn)而綜合評(píng)價(jià)茄子的耐熱性。

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