黃瓜葉片高溫半致死溫度與耐熱性的鑒定

聶文娟

【摘要】：高溫是黃瓜生產的主要逆境之一，耐熱性鑒定和耐熱性材料篩選是黃瓜耐熱育種和栽培的技術基礎。本文通過對4個品種黃瓜的離體葉片進行梯度高溫處理，采用電導率法測定其細胞傷害率，通過Logisitic方程確定A-1、A-2、B-1、B-2的高溫半致死溫度分別為：42.36℃、45.18℃、52.79℃、48.93℃，從而得出黃瓜的耐熱性與葉片的高溫半致死溫度呈反相關。

【關鍵詞】：黃瓜 ；高溫； 電導率 ；半致死溫度

黃瓜是我國各地夏季主要菜蔬之一，富含蛋白質、糖類、維生素B2、維生素C、維生素E、胡蘿卜素、尼克酸、鈣、磷、鐵等營養成分，莖藤藥用，能消炎、祛痰、鎮痙，也是女性朋友的美容佳品。而隨著全球溫室效應的加劇，高溫已成為影響黃瓜正常生長的一個重要因素。因此，選育耐熱品種對提高黃瓜的產量有著積極的意義，探索一套快速簡易的篩選鑒定方法也是當務之急。而通過測定高溫脅迫后葉片的電導率便是其中有效簡便的方法之一。本文筆者就通過測定不同梯度溫度處理后，黃瓜葉片電導率的變化趨勢和高溫半致死溫度來驗證黃瓜品種的耐熱性。

1、 試驗原理

溫脅迫會使植物體細胞的多個方面受到損害，其中最主要傷害之一是細胞膜完整性被破壞。高溫會直接導致細胞膜透性增大、電解質的外泄，可通過電導儀測定的電導率來計算相對電導率，結果表明相對電導率增加。大量試驗得出，品種的耐熱性越與相對電導率越呈反相關，即：耐熱性越差相對電導率越高。因相對電導率的測量方法簡便易操作，所以現經常采用葉片相對電導率大小作為衡量植物受熱害程度的生理指標，此項指標也成為大家公認的相對理想的一個耐熱性鑒定指標。

2、試驗材料

供試材料為西北農林科技大學黃瓜研究室鑒定并提供的2個熱敏感品種A-1號，A-2號和2個耐熱品種B-1號，B-2號品種，其中，B-1耐熱性最強，A-1對高溫最敏感。所有種子均為試驗當年采收，挑選飽滿度和整齊度都較高的種子用于試驗。

3、試驗方法

采用室內營養缽育苗、人工氣候培養箱進行高溫處理的方法。

培養土準備：培養土在裝缽前碾成顆粒均一的土壤，之后將其放入高壓滅菌鍋內用121～124℃的溫度、0.105～0.12kPa的壓力滅菌30min。

種子處理：種子置于55℃水浴中浸種10min并不斷攪拌以達到滅菌效果，待水溫逐漸下降至室溫并繼續浸種12h。然后將種子置于鋪有吸水紙的培養皿中在28℃條件下進行催芽。

離體葉片的高溫處理方法：選取一定部位生長葉齡相似的葉片若干，用去離子水洗凈，紗布擦干，去除主脈并剪成0.5cm的小片，放入小燒杯中；用玻璃棒壓住并準確加入20mL去離子水浸沒葉片，放入真空干燥器用真空泵抽氣8min后分別在室溫、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃的水浴中放置20min，取出靜止冷卻2h；用電導率儀測定電導率（R）后全部放入100℃沸水浴中煮沸15min，以殺死植物組織；取出冷卻后在20℃恒溫下測定電導率（R0），每組實驗重復3次。以室溫下植物葉片的電導率作為對照（CK），細胞傷害率（%）=（R-CK）/（R0-CK）×100%

4、半致死溫度結果與分析

4.1 細胞傷害率與處理溫度的關系

當植物受到逆境影響時，細胞膜遭到破壞，膜透性增大，從而使細胞內電解質外滲，導致植物細胞浸提液的電導率增大。由試驗得到梯度高溫處理下的細胞傷害率見圖1。

由圖1可見4個黃瓜品種葉片的傷害率隨著溫度的升高而呈現“S”型變化。當溫度較低時，細胞傷害率先緩慢增加，當溫度升高至50℃左右時，細胞傷害率急劇增加，而后，隨溫度的繼續增加細胞傷害率不再增加趨于平緩。

4.2 Logistic方程參數及半致死高溫的確定

Logistic方程的表達式為：y =k/（1+ae），其中y代表細胞傷害率，t代表處理溫度，k為細胞傷害率的飽和容量，a，b為方程參數。為了確定a，b的值，將方程進行線性化處理，Ln{（k-y）/y}=Lna，令y1=ln{（k-y）/y}，則變成轉化為細胞傷害率（y1）與處理溫度（t）的直線方程。通過直線回歸的方法求得a，b值及相關系數r。則轉化細胞傷害率與處理溫度（t）的關系見圖2。通過顯著性測定，均達到極顯著水平，表明轉化細胞傷害率（y）與處理溫度（t）之間存在顯著的直線相關關系。

四個品種在不同溫度下的y點分布極靠近回歸線，證明這四個品種黃瓜葉片的細胞傷害率與處理溫度的關系用Logistic描述是合適的。在數學上拐點為dy/dt=0，則由Logistic求得二級導數得出t=Lna/b，此時的t值就是曲線的拐點，即半致死高溫。根據公式得出四個品種黃瓜的半致死高溫見表1。

半致死溫度（LT50 ） 是評價一個物種耐熱性強弱相對準確的指標。本研究應用此方法計算出四個不同品種黃瓜的LT50分別為45.18℃、42.36℃、48.93℃和52.79℃。由上表可知，耐熱品種B-1、B-3的半致死溫度要高于熱敏感品種A-1、A-2，且耐熱強度最高的品種B-1的半致死溫度也是最高的，說明，對于黃瓜來說，耐熱性的強弱與半致死高溫成正比，即：耐熱性越好，半致死溫度也越高。

4.3半致死溫度討論

細胞膜透性的穩定性（CMT）是測定離體葉片的滲透情況在一定溫度范圍內的特性，是一種靈敏、快捷的估測植物耐熱性的方法。該方法的有效性已經在檢測蔬菜、水果、花卉等品種的耐熱性研究中得到證明。本研究應用次方法計算得出四個不同品種黃瓜的LT50分別為45.18、42.36、48.93和52.79。由上表可知，耐熱品種N-1、N-2的半致死溫度要高于熱敏感品種A-1、A-2，且耐熱輕度最高的品種B-1的半致死溫度也是最高的，此結論與田間實際觀察情況相符。

由于試驗是在離體條件下測定，半致死高溫不一定能確切反映出植物的耐熱性，說明對于黃瓜來說耐熱性的強弱與半致死高溫成正比，即：耐熱能力越強，半致死溫度也越高。

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