高溫對唐山秋黃瓜相對電導率及脯氨酸含量的影響分析

李 娟，陸 晴，張愛敏，王耐紅，孫 遜

（河北唐山市農業科學研究院，河北 唐山 063000）

0 引言

隨著全球氣候變暖，我國各地區蔬菜熱害日趨嚴重。由此喜溫蔬菜黃瓜受到高溫脅迫，高溫逆境使黃瓜產量品質下降的現象將長期存在且不斷突顯，黃瓜因高溫威脅而引起的植株坐果率低、長勢弱、商品性下降等問題已經影響黃瓜在市場上的競爭力[1]。因此，黃瓜耐熱性機制的研究和耐熱性品種的培育已受到關注，并取得一些進展。雖然唐山秋瓜栽培歷史悠久，聲名遠播，但由于黃瓜是甜瓜屬中只能進行種內雜交的品種，因此和普通黃瓜一樣，唐山秋瓜遺傳基礎狹窄[2]，尤其是高溫脅迫環境下的研究，使種質得以優化保存與篩選至關重要。

1 高溫對黃瓜生理生化的影響

圖1 河北唐山2018年6 ～9月14 時田間溫度趨勢

對河北唐山2018年6 ～9月14 時的溫度進行統計分析（圖1），從6月上旬開始，溫度達到26 ℃，6月中旬溫度為 27.5 ℃，6月下旬達到 32.3 ℃，7月上旬時達到33.5 ℃，并且在7月下旬達到最高值，為36.5 ℃，8月上旬溫度仍舊達到35.5 ℃，之后溫度迅速下降。

高溫是蔬菜栽培不可避免的逆境因子之一，聯合國氣候變化委員會（IPCC）報告指出，全球平均溫度每10年將上升0.3 ℃，到2025年全球氣溫將升高 1 ℃、到 2100年全球氣溫將升高 1.4 ～ 5.8 ℃。隨著世界性高溫天氣的不斷增加，黃瓜無論是在露地栽培還是設施栽培，高溫足夠引起植物生長發育受到不可逆的損傷。我國大部分地區夏季最高氣溫經常超過35 ℃，設施栽培條件下溫度更高，直接造成蔬菜減產和品質的下降，也是造成唐山秋瓜夏秋之交蔬菜淡季的根本原因。

電導率是研究植物抗溫度逆境影響的指標之一，在高溫脅迫下，破壞細胞膜的結構，導致細胞內部的原生質外滲。而黃瓜子葉相對電導率，耐熱品種在常溫和高溫下均低于不耐熱品種。隨著溫度的升高，黃瓜葉片的電導率呈上升趨勢，耐熱品種升幅較小，而不耐熱品種的相對電導率大幅度提高[3-4]。

植物中游離脯氨酸含量是目前國內研究較多的抗逆性指標，其具有調節滲透及保護細胞膜結構穩定的作用。根據這一原理，有試驗發現SA、CaCI2單一與復配誘導處理均可提高黃瓜幼苗的耐熱性，誘導黃瓜耐熱性機理的建成[5]。也有研究證實，75 μmol/L 的水楊酸可通過增強抗氧化酶活性，提高植物幼苗的耐熱性[6]。

2 材料與方法

2.1 唐山秋黃瓜葉片相對電導率測定

相對電導率測定參照劉家堯[7]的方法：以2018年篩選出的24 份材料為試材，每份材料隨機挑選3株，將7月13日幼苗三葉一心時長勢一致完全展開健壯的第二片功能葉片，用蒸餾水洗凈晾干，取樣位置為葉片正面，葉片中部主葉脈左右兩側1 ～2 cm 及葉片頂部距葉邊緣1 ～2 cm，每份秋瓜材料在相似部位用直徑10 mm 取樣器取5 片圓形秋瓜葉片，置于15 mL 帶塞試管中，加入蒸餾水10 mL，每份秋瓜重復3 次，蓋上玻塞編號置于28 ℃恒溫水浴30 min，取出后用電導率儀測定，記錄數據，隨后測定10 mL蒸餾水28 ℃恒溫水浴30 min 電導率數據作為空白對照。隨后將秋瓜測試試管放置于50 ℃恒溫水浴10 min，取出立即冷卻至28 ℃，測定電導率，記錄數據，同時測定10 mL 蒸餾水50 ℃恒溫水浴10 min電導率數據作為空白對照。然后將秋瓜測試試管放置于沸水水浴10 min，取出立即冷卻至28 ℃，測定電導率，記錄數據，同時測定10 mL 蒸餾水沸水水浴10 min 電導率數據，作為空白對照。（4）計算黃瓜葉片相對電導率值：

2.2 唐山秋黃瓜葉片脯氨酸（Pro）含量的測定

以2018年篩選出的24 份材料為試材，每份秋瓜材料隨機挑取3 株測定。取樣時間、部位和方法與相對電導率的方法相同。

唐山秋瓜葉片脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測定。

表1 配置脯氨酸標準液各物質加入量

脯氨酸標準曲線的制作：準備7 支25 mL 帶塞試管，從1 ～7 編號。按照表1 分別向各試管加入試劑，搖勻后，沸水浴30 min，冷卻后各加入5.0 mL 甲苯，充分搖勻萃取，待完全分層后，用吸管吸取甲苯層，用分光光度計以1號標準曲線試管為空白調零，在520 nm 波長下測定吸光度。以脯氨酸含量為橫坐標（X）、吸光度為縱坐標（Y），繪制標準曲線，同時使用回歸方程法求得回歸直線。

根據標準液測定的數據繪制脯氨酸含量標準曲線，測定計算2 mL 唐山秋瓜葉片測定液中脯氨酸的含量。篩選后的24 種唐山秋瓜選取苗齡一致、3 葉1心健壯幼苗，每個種質重復3 次。摘取第2 片功能型完全展開真葉，用蒸餾水洗凈晾干，避開主葉脈用取樣器和剪刀剪碎混合，用天平秤取0.5 g 葉片，置于25 mL 試管中，然后向試管分別注入5 mL 3%的磺基水楊酸溶液，置于沸水浴中提取10 min，冷卻后，用附濾紙的漏斗過濾到另一干凈的試管中，再吸取2 mL 唐山秋瓜葉片液體置于另一干凈的帶塞試管中，注入2 mL 冰醋酸以及2 mL 酸性茚三酮試劑，置于沸水浴中加熱30 min，冷卻后注入甲苯5 mL，搖動30 s，使色素全部轉至甲苯溶液中，在分光光度計上以520 nm 波長處比色，最后取得吸光度值。

結果根據回歸方程（或標準曲線）計算出2 mL測定液中脯氨酸的含量，然后計算樣品中脯氨酸含量的百分數。

2.3 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2007 對試驗數據進行統計整理，采用DPS 7.05 軟件對數據進行方差分析和顯著性測驗。

3 結果與分析

2018年篩選出唐山秋瓜24 份種質進行相對電導率測定 （見表2），28 ℃時秋瓜葉片電導率最大值為 126.9 mS/cm，最小值為21.2 mS/cm，平均值為45.5 mS/cm，50 ℃時秋瓜葉片電導率最大值為180.7 mS/cm，最小值為38.5 mS/cm，平均值為81.8 mS/cm，100 ℃秋瓜葉片電導率最大值為223.2 mS/cm，最小值為107.8 mS/cm，平均值為140.6 mS/cm。根據其相對電導率對 24 份材料進行排序，1422、1510、1547、1563、1520、1564、1495、1501、1472、1449、1519、1458等材料的相對電導率較小。

2018年篩選唐山秋瓜24 份種質進行葉片脯氨酸測定（表2），結果顯示脯氨酸含量最大值為83.95 μg/g，最小值為 28.10 μg/g，平均值為 33.505 μg/g。其中脯氨酸含量達到60 μg/g 以上的占20.83%，脯氨酸含量達到 50 ～ 60 μg/g（不含 60 μg/g）占 20.83%，脯氨酸含量達到 40 ～ 50 μg/g（不含 50 μg/g）占 12.50%，脯氨酸含量達到 30 ～40 μg/g（不含 40 μg/g）占 37.50%，脯氨酸含量達到 20 ～30 μg/g（不含 30 μg/g）占 8.33%。通過脯氨酸含量對24 份材料進行篩選，發現1471、1472、1562、1437、1412、1519、1563、1520、14102、1540、1467、1547 等脯氨酸含量較高。

表2 24 份唐山秋瓜生理生化指標

4 討論

植株生理生化指標方面，本文對篩選出的24 份唐山秋瓜種質進行相對電導率測定，發現各品種間不同溫度的電導率有所不同。通過電導率對測定的24 份材料進行了排序，電導率較低的認為其耐熱性較好。

研究發現，游離脯氨酸含量被認為具有調節滲透及保護細胞膜結構的作用，前人研究表明，相對電導率越低，脯氨酸含量越高，其材料自身較為耐熱，綜合本試驗相對電導率和脯氨酸含量兩個指標來看，篩選出5 份材料的相對電導率較低、脯氨酸含量較高，在生理生化指標上優于其他材料。

5 結論

通過相對電導率和脯氨酸含量等耐熱相關生理生化指標的篩選，以相對電導率低和脯氨酸含量高為篩選條件，從24 份材料中得到了5 份耐熱材料。而對于其他生理生化指標是否與唐山秋瓜耐熱有正負相關還有待于進一步驗證。