9個菜心品種耐寒性評價與聚類分析

王靜靜+譚月強+張自坤+李騰飛+李華+王磊+常培培+賀洪軍

摘要：以9個菜心品種為試材，通過測定脯氨酸含量、相對電導率、成活率、提早抽薹率以及冷害指數等，對其耐寒性進行了綜合評價與聚類分析。結果表明，低溫下，菜心的耐寒性與脯氨酸含量、成活率呈正比，而與相對電導率、提早抽薹率和冷害指數呈反比；菜心的冷害指數與脯氨酸含量、成活率呈極顯著負相關，與相對電導率、提早抽薹率呈極顯著正相關；聚類分析得出，尖葉40天、油綠粗薹和四九-19號為不耐寒型，油綠70天、油綠701和油綠702為較耐寒型，油綠80天、遲心4號和油綠802為耐寒型。山東及周邊地區早春與晚秋季節適宜栽培遲心4號和油綠802等耐寒性較好的晚熟菜心品種。

關鍵詞：山東地區；菜心品種；耐寒性評價；聚類分析

中圖分類號：S634.5文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2017）05-0023-04

Evaluation of Cold Tolerance and Cluster Analysis of

Nine Flowering Chinese Cabbage Cultivars

Wang Jingjing， Tan Yueqiang， Zhang Zikun， Li Tengfei， Li Hua， Wang Lei， Chang Peipei， He Hongjun

（Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou 253015， China）

AbstractThe content of proline， relative electrical conductivity， survival rate， early bolting rate and chilling injury index were measured in nine flowering Chinese cabbage cultivars， and their cold tolerance were evaluated and conducted cluster analysis. The results showed that the cold resistance of cabbage was proportional to proline content and survival rate at low temperature， but inversely proportional to relative electrical conductivity， early bolting rate and chilling injury index. The chilling injury index of flowering Chinese cabbage was significantly negatively correlated with proline content and survival rate， and had significantly positive correlations with relative electrical conductivity and early bolting rate. The results of cluster analysis showed that Jianye 40 Days， Youlücutai and Sijiu-19 were non-cold-resistant type， and Youlü 70 Days， Youlü 701 and Youlü 702 were relatively more cold-resistant type， Youlü 80 Days， Chixin 4 and Youlü 802 were cold-resistant type. The cold-resistant and late-flowering cabbage varieties， Chixin 4 and Youlü 802， were suitable for cultivation in early spring and late autumn in Shandong and surrounding areas.

KeywordsShandong area； Flowering Chinese cabbage cultivar； Cold tolerance evaluation； Cluster analysis

菜心，也叫菜薹，屬于十字花科蕓薹屬白菜亞種的一個變種，是廣東省栽培面積最大的主要蔬菜[1]。因其風味獨特，近些年菜心越來越受到北方人的歡迎，在北方各地的種植面積也在不斷擴大。菜心生長需要相對冷涼的氣候，發芽適溫為20～30℃，抽薹適溫為15～25℃[2]。山東地區氣候溫和，四季分明，在4～10月份適宜露地菜心的正常生長。但是早春（4月初）與晚秋（9月底至10月初）季節氣溫較低且不穩定，溫度突降現象常有發生。由于菜心對溫度較敏感，低溫會使其提早開花抽薹，影響菜薹質量。所以，早春與晚秋季節選擇耐寒性強的菜心品種進行種植顯得尤為重要。目前關于菜心的耐熱性研究較多[1，3-7]，而對菜心的耐寒性研究鮮有報道。本試驗于2015年通過室內鑒定（相對電導率、脯氨酸含量）與田間調查（成活率、提早抽薹率和冷害指數）相結合的方式對9個優良菜心品種進行了耐寒性評價與聚類分析，對山東及周邊地區引種菜心品種具有重要的指導意義。

1材料與方法

1.1試驗材料

參試的菜心品種共9個，尖葉40天和油綠粗薹菜心由廣東省農業科學院提供，四九-19號、油綠70天、油綠701、油綠702、油綠80天、油綠802和遲心4號由廣州市農業科學研究院提供。

1.2試驗方法

試驗于2015年在山東省德州市農業科學研究院試驗基地和實驗室進行。2月15日，將9份材料在實驗室內播種于盛有育苗基質的營養缽中，每個品種300粒。

試驗Ⅰ：待菜心幼苗長至三葉一心時，每個品種取30株長勢一致的幼苗轉移至光照培養箱進行低溫處理，10株為1組，3次重復。在4℃、16 h光照條件下培養5 d，測定其葉片的相對電導率和脯氨酸含量。相對電導率的測定參考劉鴻先等[8]的方法略加改進。幼苗經低溫處理后，取相同部位葉片，用直徑0.5 cm打孔器在菜心葉片上取20個小圓片，放入小燒杯中，用蒸餾水洗凈后定容至20 mL，靜置2.5 h后，測定初始電導率（R1），煮沸10 min，冷卻至初始溫度，重新定容至20 mL，測定電導率R2。兩次電導率的比值即為相對電導率[R′（%）=R1/R2×100]。脯氨酸采用磺基水楊酸提取法[9]測定。

試驗Ⅱ：于3月18日（幼苗已達三葉一心），每個品種取90株長勢旺盛的植株移栽至日平均氣溫10℃左右的試驗田中，30株為1組，3次重復。定植5 d后調查菜心的冷害指數和成活率，定植緩苗后統計菜心的提早抽薹率。冷害共分6級（0、1、3、5、7、9級），0級：植株生長正常；1級：植株外圍少數葉片干枯；3級：植株1/3左右葉片表現受害癥狀；5級：植株半數左右葉片表現受害癥狀；7級：植株2/3左右葉片受害，但未死亡；9級：植株死亡或已無經濟價值。冷害指數=∑（X×Xi）/（A×N）×100，其中X代表冷害級數，Xi代表X冷害級數下植株數，A代表最高級數，N代表調查總株數。

1.3數據分析

用Microsoft Excel 2007軟件進行數據處理和作圖，用DPS 7.05軟件進行聚類分析和多重比較（Duncans新復極差法）。

2結果與分析

2.1低溫對菜心葉片相對電導率的影響

相對電導率代表植物細胞質膜受損傷程度，其值越高，受損程度越嚴重。由圖1可以看出，未經低溫處理時，各菜心品種的相對電導率差異很小，均在10%左右。低溫處理之后，各菜心品種的相對電導率均大幅上升。變化最大的為尖葉40天，達到54.32%，比CK高4.56倍；其次是四九-19號和油綠粗薹菜心，分別比CK高4.28倍和3.62倍；油綠70天、油綠701和油綠702變化幅度較一致，分別比對照高2.35倍、2.52倍和2.15倍；油綠802和油綠80天分別比CK高1.73倍和1.91倍；變化最小的為遲心4號，僅比CK高1.22倍。說明在低溫條件下，遲心4號質膜受損程度最小，其次是油綠802和油綠80天。

2.2低溫對菜心葉片脯氨酸含量的影響

在逆境條件下脯氨酸的積累可作為膜受損的早期信號，脯氨酸積累越多說明抗逆性越強。如圖2所示，低溫處理后不同菜心品種脯氨酸含量變化明顯。遲心4號增長幅度最大，比CK高4.39倍，其次增長較多的是油綠802和油綠80天，分別比CK高4.20倍和3.86倍；尖葉40天、油綠粗薹和四九-19號增長幅度較小，分別比CK高1.41倍、1.49倍和1.19倍，其中四九-19號增幅最?。挥途G70天、油綠701和油綠702增幅居中，分別比CK高2.51倍、2.03倍和2.60倍。未經低溫處理的各菜心品種的脯氨酸含量均很少，品種間差異較小。

2.3田間冷害指標調查情況

由表1可以看出，不同菜心品種的耐低溫程度各不相同。油綠80天、遲心4號和油綠802成活率均在90%以上，定植5 d后冷害指數較低，均在10以下，其中遲心4號僅為3.33，生長期內只有油綠80天極小部分提早抽薹；油綠70天、油綠701和油綠702成活率在85%～90%，冷害指數居中，提早抽薹率在50%～60%；尖葉40天、油綠粗薹和四九-19號菜心的成活率最低，冷害指數最高，與其他6個菜心品種差異顯著，并且因低溫全部提前開花抽薹。

如表2所示，低溫下菜心各指標之間具有明顯相關性。冷害指數與脯氨酸、成活率呈顯著負相關關系，與相對電導率、提早抽薹率呈顯著或極顯著正相關關系。由此說明，低溫下菜心的脯氨酸含量、相對電導率、成活率和提早抽薹率4個指標能夠用來綜合評價不同菜心品種的耐寒性。

2.5不同菜心品種聚類分析

綜合脯氨酸含量、相對電導率、成活率、抽薹率以及冷害指數等指標，以最短距離法對9個品種進行聚類，在歐氏距離為36.43處，將9個菜心品種分為三類。第Ⅰ類為尖葉40天、油綠粗薹和四九-19號，不耐寒型；第Ⅱ類為油綠70天、油綠701和油綠702，較耐寒型；第Ⅲ類為油綠80天、遲心4號和油綠802，耐寒型。按照熟性劃分，尖葉40天、油綠粗薹和四九-19號屬于早熟型，油綠70天、油綠701和油綠702為中熟型，油綠80天、遲心4號和油綠802為晚熟型，說明晚熟型菜心耐寒性強。

3討論與結論

國內外學者對植物的耐寒性做了多方面研究，提出了很多相關的形態指標和生理生化指標[10-13]，其中低溫脅迫下相對電導率和脯氨酸含量變化是耐寒性研究的主要內容之一，并且大多數研究認為，耐寒性愈強，相對電導率愈低，而脯氨酸含量愈高。李光光等[6]在研究菜心的耐熱性時統計了試驗材料在田間高溫下的成活率，鄧仁菊等[14]在研究火龍果的抗寒性時也觀察了處理苗在田間的成活情況，說明逆境條件下幼苗在田間的成活率能夠對室內測定的生理生化指標進行驗證，為試驗數據提供更加可靠的依據。本試驗研究發現，低溫下菜心的耐寒性強弱與脯氨酸含量、成活率呈正比，而與相對電導率、提早抽薹率和冷害指數呈反比；冷害指數與脯氨酸含量、成活率呈顯著負相關，與相對電導率、提早抽薹率分別呈極顯著、顯著正相關。脯氨酸含量、相對電導率、成活率的變化規律與前人研究結果一致，而提早抽薹率是筆者根據菜心對低溫的敏感性來設定的，本試驗證明它可以作為菜心耐寒性評價指標之一。脯氨酸含量、相對電導率、成活率、提早抽薹率和冷害指數可用來綜合評價菜心的耐寒性，并且以這5個耐寒性指標為依據進行聚類分析，可將參試的9個菜心品種分為三類，這與按照熟性分類的結果一致：油綠80天、遲心4號和油綠802屬于晚熟品種，耐寒性強；油綠70天、油綠701和油綠702為中熟品種，耐寒性一般；尖葉40天、油綠粗薹和四九-19號為早熟品種，不耐寒。山東及周邊地區早春與晚秋季節氣溫較低，在栽培菜心時不宜引種早、中熟品種，應引種遲心4號和油綠802等耐寒性較好的晚熟菜心品種。

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