甜（辣）椒耐低溫弱光種質資源的篩選利用

嚴立斌，孟雅寧，張紅肖，范妍芹

（河北省農林科學院經濟作物研究所，河北 石家莊 050051）

辣椒（Capsicum annuumL.）是冬春季栽培的主要蔬菜之一，栽培期間經常遭受不同程度的低溫弱光脅迫，并對辣椒的生長、光合、碳代謝、酶活性和干物質積累產生不同程度的影響，低溫弱光環境已成為影響冬春甜（辣）椒優質高產的限制因素。在冬季和早春低溫弱光照的環境下，如何篩選耐受性甜（辣）椒品種已成為目前亟待解決的問題。本試驗采用實驗室苗期低溫弱光鑒定與試驗地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定篩選相結合的方法，比較不同品種甜（辣）椒耐低溫弱光的差異，篩選耐低溫弱光甜（辣）椒資源，為甜（辣）椒穩產高產，抗逆生理育種提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

12個甜（辣）椒供試材料均由河北省農林科學院經濟作物研究所提供，以迅馳為耐低溫弱光對照品種，以茄門為不耐低溫弱光對照品種，分別按T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、CK1和CK2進行編號（表1），其中T1、T3、T4、T5、T6、T8、CK2為甜椒試材，T2、T7、T9、T10、CK1為辣椒試材。

1.2 試驗方法

1.2.1 實驗室苗期低溫弱光鑒定篩選試驗

將12份甜（辣）椒試驗材料于2018年9月5日播種，種子播前先用55～60 ℃溫水浸種20～30 min，不停地攪拌并反復搓洗，洗凈種子表皮上的黏液；再用1%硫酸銅浸種5 min，用清水沖洗3～5遍；再用10%磷酸三鈉浸種15 min，用清水沖洗3～5遍后，繼續用常溫清水浸泡6～8 h，播于72孔的育苗盤內，育苗場地為塑料大棚，在棚室四周通風處設置350 μm防蟲網，依照常規生產方法管理，保證幼苗長勢良好。

當甜（辣）椒幼苗長至4葉1心時移入到人工氣候箱處理〔溫度誤差±0.5 ℃，培養條件為光強4 000～5 000 lx、光照時間8 h/d、溫度15 ℃（晝）/5 ℃（夜）〕[1]，進行不同時長的低溫弱光處理。分別于處理后0、7、14、21 d，選取功能葉（上數第3～4葉）進行指標測定，采用完全隨機排列，均設3次重復（每個重復24株），每個重復稱取功能葉0.1 g進行試驗測定。

1.2.2 試驗地低溫弱光鑒定篩選試驗

12份甜（辣）椒試驗材料播種時間及管理方法同上，10月10日定植于河北省農林科學院經濟作物研究所大河試驗基地日光溫室中，3次重復，行株距為60 cm×40 cm，小區面積為12 m2，采用隨機區組排列。采用遮陽網、放風等措施人為創造低溫寡照條件。

表1 甜辣椒供試材料名稱及編號

1.3 測定指標及方法

1.3.1 實驗室苗期冷害指數的測定

參照文獻[2]中的冷害分級標準，將甜（辣）椒幼苗在低溫弱光逆境下的傷害程度劃分為5級。0級：無明顯癥狀；1級：第1、2葉葉緣失水，其他無明顯冷害癥狀；2級：第1、2葉葉緣失水嚴重，第3葉葉緣略失水，心葉無明顯冷害癥狀；3級：第1、2葉葉緣出現脫水斑，第3葉葉緣嚴重失水，心葉略失水；4級：第1、2葉脫水斑連接成片，葉片萎蔫，第3葉出現脫水斑，心葉嚴重失水；5級：全部葉片萎蔫，幼苗在常溫下不能恢復。分別在處理后14、21 d時，統計試材的傷害程度級別，計算冷害指數〔∑（各級株數×級數）/（總株數×最高級數）〕。

1.3.2 實驗室苗期生理指標的測定方法

丙二醛（MDA）的測定用TBA法[3]；質膜透性的測定用電導法[4]，以相對電解質滲出率表示；可溶性蛋白的測定用考馬斯亮藍G-250法[4]；脯氨酸的測定用酸性茚三酮比色法[5]；CAT活性測定采用紫外分光光度法[3]；SOD活性測定采用NBT（氮藍四唑）光化還原法[3]。

1.3.3 試驗地環境條件的測定方法

利用邯鄲市若騰電子科技有限公司生產的空氣溫濕光照記錄儀（型號為：YM-18）、智能多點土壤溫度記錄儀（型號為：YM-04），對試驗地環境條件進行自動監測，根據氣候條件適時調節遮陽網、放風等措施，創造低溫寡照的環境條件。

1.3.4 試驗地各生物學指標的測定方法

甜（辣）椒生長期間及時對植株的現蕾期、開花期、始花節位、開花數、坐果期、坐果數、株高、株幅、生長勢、始收期、果實橫縱徑長度、單果質量及產量等指標進行記錄和測定。

2 結果與分析

2.1 實驗室低溫弱光脅迫下不同甜（辣）椒幼苗冷害指數的鑒定分析

試驗材料幼苗在低溫弱光條件下，處理14 d和21 d的植株冷害指數分別為0.028～0.215和0.031～0.361（表2），14 d部分品種的葉片開始發生變形、皺縮，隨著脅迫時間的延長，功能葉緣部分下垂和萎蔫；而脅迫21 d后各品種間冷害指數出現明顯的差異，變化幅度較大，表明本研究選用的甜（辣）椒試材耐低溫弱光能力差異較大。其中，T1、T2、T3、T4和T5的植株冷害指數與CK1（耐低溫弱光對照）相近，表明T1、T2、T3、T4和T5耐低溫弱光性較強。12個試材受冷為害表現由小到大依次為：冀研105、冀研108號、冀研20號、冀研16號、金皇冠、迅馳、L20、T49、L12、富康、L30、茄門。

2.2 實驗室低溫弱光脅迫下甜（辣）椒幼苗6個生理指標的鑒定分析

通過對低溫弱光脅迫下參試材料耐低溫弱光性鑒定、評價（表3），處理7 d后，供試材料的各個生理指標均有不同程度的增加，說明在低溫弱光處理條件下，植株自身保護系統開啟，通過調節酶活、滲透率、脯氨酸和可溶性蛋白的含量使其達到平衡。但不同品種增加幅度不同，通過對這6種生理指標的測定，可初步判斷供試材料的耐低溫弱光性。

表2 低溫弱光下不同甜（辣）椒幼苗冷害指數的變化

表3 甜（辣）椒耐低溫弱光條件下6個生理指標的變化

SOD、CAT作為內源活性氧清除劑，能夠在低溫逆境中清除過量的活性氧，維持其代謝平衡，保持膜結構的穩定性，從而減輕或消除傷害。經低溫弱光處理的葉片SOD、CAT兩個酶活0 d到21 d的差值高于耐低溫弱光對照CK1的供試材料則為耐低溫弱光品種。根據2個酶活測定結果，SOD酶活：冀研108號＞冀研105＞金皇冠；CAT酶活：冀研105＞冀研108號＞冀研16號＞冀研20號。

可溶性蛋白質和脯氨酸是植物細胞內重要的滲透調節物質，它們能夠增加胞內的溶質濃度，降低細胞的冰點，防止細胞過度脫水，從而降低對細胞的傷害。可溶性蛋白質和脯氨酸0 d到21 d的差值高于耐低溫弱光CK1則為耐低溫弱光品種，測定結果顯示，可溶性蛋白質：冀研105＞冀研108號＞冀研20號＞冀研16號；脯氨酸：冀研108號＞金皇冠＞冀研20號＞冀研105＞冀研16號。

MDA含量與滲透率的高低是膜脂過氧化程度的重要標志。在低溫弱光脅迫過程中，滲透率、MDA變幅越大，細胞膜透性越大，對植物膜傷害也越大；因此，MDA含量與滲透率0 d到21 d的差值低于耐低溫弱光CK1為耐低溫弱光品種，測定結果顯示，MDA含量：冀研105＞冀研108號＞冀研20號＞冀研16號；滲透率：冀研20號＞冀研108號＞冀研105＞金皇冠＞冀研16號。

綜合6個生理指標的測定結果，初步認定耐低溫弱光品種排序為：冀研105＞冀研108號＞冀研20號＞冀研16號＞金皇冠。

綜合幼苗冷害指數及各生理指標鑒定分析結果，將各供試材料耐受性由高到低排序為冀研105、冀研108號、冀研20號、冀研16號、金皇冠、迅馳、L20、T49、L30、茄門、L12、富康。

2.3 試驗地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性的鑒定分析

2.3.1 試驗地環境條件的測定分析

2.3.1.1 試驗地空氣溫度、濕度和光照強度的測定分析

選取大部分植株進入現蕾—開花期、開花—坐果期、坐果—果實膨大期等3個時間段中具有代表性的3 d（10月20日、11月20日、12月20日），對其日出前、正午及正午前后、日落后、午夜等6個變化差異大、具有代表性的時間段（6：22、11：22、12：22、13：22、18：22、0：22）進行空氣溫度、濕度和光照強度的測定分析（圖1）。日光溫室內溫度最低為12月20日6：22的12.7℃，最高為10月20日12：22的25.7 ℃；日光溫室內空氣濕度變化較大，白天最低為10月20日11：22，相對濕度為45.75%，夜間最高達100%；光照時間為8～10 h，光照強度白天最高在10月20日12：22的7 485 lx，最弱在12月20日11：22的4 785 lx。結果表明：空氣溫度基本穩定在12～25 ℃，空氣濕度在50%～100%，光照強度在0～7 500 lx，基本符合低溫寡照的環境條件。

2.3.1.2 試驗地土壤溫度的測定分析

選取午夜、日出前、正午前后及日落后具有代表性的4個時間段（0：48、6：48、12：48、18：48），土壤溫度相對恒定且根系主要分布的3個土壤深度（10、15、20 cm），以及距日光溫室前坡100 cm、后墻100 cm的2個差異位置，共6個點進行土壤溫度的測定分析（圖2）。白天前坡溫度為16.58～19.40 ℃，后墻溫度在15.20～19.40 ℃；夜間前坡溫度在16.20～19.80 ℃，后墻溫度在15.90～19.60 ℃。結果表明：土壤溫度全天變化平穩，基本維持在15 ℃以上，基本符合甜（辣）椒根系生長的環境條件。

2.3.2 試驗地植株各項生物學性狀指標的鑒定分析

對植株的現蕾期、開花期、始花節位、坐果期、開花數、坐果數、株高、株幅、莖粗、果實橫縱徑長度、單果質量及產量等各項生物學性狀指標以及各甜椒、辣椒品種特性進行綜合分析鑒定（表4），各試驗材料現蕾期在10月19—23日、開花期在10月25—30日，T3現蕾期、開花期均最早，T7、T8、T9現蕾期最晚，T7、T8、T9、CK1開花期最晚；始花節位在7.1～10.3節，T7最早，CK1最晚；坐果期在11月5—12日，基本屬于同一熟性的品種。

調查分析結果顯示，辣椒株型高大，開花數量可達23個，其中T2、CK1坐果數量均達13個，T7、T9、T10均坐7個果，單果質量在57.8～96.7 g，667 m2產量在1 029.1～1 538.1 kg。甜椒株型較小，開花數量為15個，其中T1、T3、T4、T5、T8均坐果7個，T6、CK2均坐果5個，單果質量在112.2～231.8 g，產量在1 193.7～1 866.5 kg。綜合鑒定結果表明：各供試材料耐受性排序為冀研105、冀研108號、冀研20號、迅馳、冀研16號、金皇冠、L20、T49、L30、L12、富康、茄門；其中低溫弱光耐受性相對較好的品種有：冀研105、冀研108號、冀研20號、迅馳、冀研16號、金皇冠。

圖1 試驗地空氣溫度、濕度和光照強度的測定

圖2 試驗地土壤溫度的測定

3 結論與討論

綜合實驗室苗期低溫弱光鑒定篩選與試驗地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定篩選結果可知：在實驗室苗期低溫弱光鑒定中，12個參試品種低溫弱光耐受性由強到弱順序為：冀研105、冀研108號、冀研20號、冀研16號、金皇冠、迅馳、L20、T49、L30、茄門、L12、富康；試驗地低溫寡照條件下，12個參試品種植株耐受性由強到弱順序為：冀研105、冀研108號、冀研20號、迅馳、冀研16號、金皇冠、L20、T49、L30、L12、富康、茄門；其室內外鑒定結果基本一致。利用實驗室苗期低溫弱光鑒定篩選與試驗地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定篩選相結合的方法，可快速、準確地篩選鑒定甜（辣）椒耐低溫弱光種質資源。

表4 甜（辣）椒植株各項生物學性狀調查

我國設施甜（辣）椒育種起步較晚，進展緩慢，沒有對適宜設施栽培的種質資源及優異育種材料逆境適應能力進行準確、可靠、快速鑒定的評價體系。尤其是對甜（辣）椒耐低溫弱光性機理、機制的研究沒有找到可靠的鑒定指標。低溫弱光直接影響了辣椒的生長發育，其影響程度主要與品種耐性有關，在相同的低溫寡照環境條件下，其植株的營養生長健壯、生殖發育正常、能夠正常開花坐果、產量穩定，在一定程度上可以反映出該品種具有一定的耐低溫弱光能力。低溫弱光環境條件下，植株內部會發生一系列的生理生化變化，有研究認為[6]，類胡蘿卜素、光合色素與甜（辣）椒耐性也有關系，類胡蘿卜素越高，品種的耐性越強。而本試驗是通過實驗室苗期低溫弱光鑒定技術與試驗地低溫寡照生態環境條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定技術相結合的方法，根據植株苗期生理鑒定指標與植株形態指標、生物學性狀相結合進行綜合評價分析，篩選低溫寡照耐受性好的優異資源，為選育適宜日光溫室冬季生產的優良品種奠定基礎。