8個繡球品種耐熱性綜合評價與耐熱指標篩選

凌瑞 戴中武 代曉雨 吳春梅 翟俊文 鄭澤新 吳沙沙

摘 ?要：夏季高溫已成為制約繡球引種與園林應用的首要限制因子，為構建繡球品種耐熱性評價體系并篩選耐熱品種，本研究以8個繡球品種為材料，對其高溫半致死溫度（HLT50）及其高溫脅迫下熱害指數（HII）進行觀測，通過測定44?℃/33?℃（晝/夜）高溫脅迫6?d后的14項生理生化指標，采用多元統計分析方法對其耐熱性進行綜合評價。結果表明：通過主成分分析法將原有14項指標轉化為4個彼此獨立的綜合指標，利用隸屬函數法得到各品種的綜合評價值（D值），通過聚類分析將8個繡球品種分為3個類群，耐熱型包括‘花手鞠與‘頭花;中等耐熱型包括‘愛莎‘含羞葉‘小町和‘紗織小姐;不耐熱型包括‘銀邊與‘靈感。在此基礎上采用逐步回歸法建立了以游離脯氨酸（Pro）含量、葉綠素（Chla+Chlb）含量、類胡蘿卜素（Car）含量、葉綠素a/b值（Chla/Chlb）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、相對含水量（RWC）與可溶性糖（SS）含量7個指標為變量的耐熱性評價模型。此外，HLT50與HII也可作為鑒定繡球品種耐熱性的可靠方法。本研究可為繡球品種在南方城鄉園林中的應用推廣以及耐熱型繡球品種選育提供理論依據。

關鍵詞：繡球品種;耐熱性;生理生化;隸屬函數法;綜合評價體系

Abstract： High temperature is one of the main limiting factors for the introduction and landscape application of Hydrangea in summer. In order to construct the heat resistance evaluation system of Hydrangea cultivars and select heat resistant cultivars， eight Hydrangea cultivars were used to observe the high temperature semi-lethal temperature （HLT50） and the heat injury indexes （HII） under high temperature stress， and 14 physiological and biochemical indexes were measured after six days of high temperature stress at 44?℃/33?℃， after which heat resistance was evaluated by multivariate statistical analysis method. The original 14 indexes were transformed into four independent comprehensive indexes by the principal component analysis， and the comprehensive evaluation value （D value） of each variety was obtained by the subordinate function method. According to D value， the eight Hydrangea cultivars were divided into three groups. The moderate heat resistance cultivars included ‘Essar ‘Elbtal ‘Komachi and ‘Shakespeare. The heat sensitive cultivars included ‘Tricolor and ‘Inspiration. The heat resistance cultivars included ‘Stockings and ‘Corsage. On the basis of D value， the stepwise regression method was used to set up the variable heat resistance evaluation model with the content of proline （Pro）， chlorophyll （Chla+Chlb）， carotenoid （Car）， chlorophyll a/b value （Chla/Chlb）， superoxide dismutase （SOD） activity， relative water content （RWC） and soluble sugar （SS） contents as indicators. In addition， HLT50 and HII of high temperature could also be used as a reliable method to identify the heat resistance of Hydrangea cultivars. This study would provide a theoretical basis for the application and popularization of Hydrangea cultivars in southern urban and rural gardens as well as the breeding of heat-resistant hydrangea cultivars.

Keywords： Hydrangea cultivars; heat resistance; physiology and biochemistry; subordination function method; comprehensive evaluation system

繡球（Hydrangea macrophylla）是中國傳統觀賞花木之一，又名八仙花、紫陽花，在我國有著悠久的栽培歷史，不僅花色豐富、枝繁葉茂、觀賞期長，具有極高的觀賞價值及園林應用價值，而且其繁殖容易、抗性強，為建設生態型、節約型園林十分理想的綠化材料，因而具有廣闊的市場前景，在國際市場上備受園藝愛好者的青睞[1]。繡球品種繁多，現已有約500余個，并不斷有新品種被培育出來[2]。目前雖然有部分品種已逐漸應用在園林綠化美化中，但由于大部分繡球品種的原產地為溫帶氣候，一些優良品種引種至夏季高溫地區后，生長發育與觀賞價值均受到嚴重影響，高溫成為制約其園林推廣與應用的首要限制因子，而全球氣候變暖與城市熱島效應也為引種栽培工作帶來更為嚴峻的挑戰。若要在高溫地區更好地引種栽培較為合適的繡球品種，耐熱性是品種選擇的重要指標之一。但是，目前國內外對繡球的研究多集中在資源調查[3-4]、栽培繁殖[5-6]及育種技術[7]等方面，對其抗性生理雖偶有報道，卻大多集中在干旱脅迫[8-9]、鋁鹽脅迫[10-11]等方面，針對繡球品種的耐熱性研究相對較少[12-13]。

相關研究表明，植物的耐熱性作為多基因控制的復雜性狀，往往會受到多方面復雜因素的影響[14]。傳統上常用單一的指標對植物的耐熱性進行鑒定，然而由于不同植物對高溫環境的抗性機制不同，單一的指標通常無法將準確完整的信息反映出來[15-16]。評價植物耐熱能力不僅需要選擇適宜的評價指標，更需要依靠科學、準確的評價方法。目前常用多元統計分析方法對植物的耐熱性進行綜合評價，主要采用主成分分析法結合其他數據統計方法，如Logistic回歸分析法、隸屬函數分析法及聚類分析法等。該評價方法目前已經廣泛應用于芍藥屬（Paeonia）[15-17]、鐵線蓮屬（Clematis）[18]、杜鵑屬（Rhododendron）[19]及薔薇屬（Rosa）[20]等多種植物的耐熱性評價，這種多元建模分析技術的評價結果與田間熱害觀察結果一致。然而，目前有關繡球品種在高溫環境下的形態表現、生理生化響應的研究鮮見報道，耐熱性綜合評價體系尚未建立。彭勇政等[20]在對繡球進行耐熱品種篩選時發現，相對電導率、可溶性蛋白與脯氨酸可作為繡球品種耐熱性鑒定的重要指標。辛雅芬等[12]研究了相對含水量、細胞膜透性、葉綠素含量、丙二醇含量與繡球耐熱性的關系，研究發現不同生理指標在高溫脅迫下變化顯著，并且各指標之間存在一定的聯系。雖然前人對繡球耐熱性已經展開了一些研究，但大多集中在高溫脅迫對部分生理指標的影響，對其耐熱能力的鑒定也僅用單項指標來衡量，難以全面、準確地反映繡球品種的耐熱性，仍缺乏更為系統和深入的評價體系研究[12-13]。

因此，本研究對人工模擬43?℃/33?℃（晝/夜）高溫脅迫下8個繡球品種進行熱害指數觀測及生理生化指標的測定，以各項指標的耐熱系數作為耐熱性評價依據，利用主成分分析法、隸屬函數法與聚類分析法對其耐熱能力進行綜合評價，最后利用逐步回歸分析建立最優方程，篩選出與繡球品種耐熱性密切關聯的相關指標，旨在建立科學的繡球品種耐熱性綜合評價體系并簡化鑒定工作，為繡球耐熱品種的選育工作及在南方高溫地區城鄉園林綠化中的應用與推廣提供理論依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

供試材料選擇目前生產上具有一定規模且觀賞性較高的8個繡球園藝品種，分別為：‘頭花（‘Corsage）、‘花手鞠（‘Stockings）、‘靈感（‘Inspiration）、‘紗織小姐（‘Shakespeare）、‘含羞葉（‘Elbtal）、‘愛莎（‘Essar）、‘小町（‘Komachi）、‘銀邊（‘Tricolor）。所選用的8個品種近些年在我國南方地區苗圃中普遍栽培繁殖，尤其以云南昆明、浙江蕭山、福建泉州等地栽培、應用數量相對較多。試驗材料均為生長健壯、長勢一致的兩年生扦插苗，每個品種5株，共40株，栽培于福建農林大學（福建省福州市）森林蘭苑遮陰棚內，常規水肥管理。

1.2 ?方法

1.2.1 ?高溫半致死溫度測定 ?為避免自然高溫影響，于2020年9月20日（當日溫度21～26?℃）采集樣葉。每個品種選取5株，采集1片葉片，采摘后自封袋保存迅速帶回實驗室，用去離子水洗凈葉片后擦干，按照品種將所取葉片剪成0.5?cm2的碎葉，混勻后每次稱取0.2?g碎葉置于裝有20?mL去離子水的試管中，分別在25、35、40、45、50、55、60、65、70?℃條件下水浴20?min，取出后靜置2?h，期間自然冷卻至室溫，用電導儀測定電導值（Ct），之后全部放置在100?℃水浴鍋中沸水浴15?min，取出靜置冷卻至室溫后測定電導值（Cm）。以室溫下葉片的電導值（Cck）為對照。每個溫度處理重復3次。根據公式求細胞傷害率：細胞傷害率=（Ct–Cck）/（Cm–Cck）×100%[21]。

采用Logistic方程進行擬合計算，Logistic方程的表達方式為：y=k/（1+ae–bt），其中y為細胞的傷害率，t為不同的處理溫度，k為細胞傷害率的飽和容量，本試驗消除了本底干擾k為100%。方程經線性化處理后采用直線回歸法求得方程參數a、b，代入公式T=lna/b，T值即為高溫半致死溫度（HLT50）。

1.2.2 ?高溫處理與采樣 ?脅迫試驗于2020年9月開始，實驗前將材料統一放置在人工氣候室內進行適應性栽培7?d，將氣候箱的光照強度控制在240?μmol/（m2·s），光周期為13?h/11?h（晝/夜），溫度控制在25?℃/18?℃（晝/夜），相對濕度80%，高溫處理前統一澆水，保持各盆土壤濕度基本一致。于第8天模擬高溫條件開始脅迫試驗，將人工氣候室溫度提升至43?℃/33?℃（晝/夜），高溫處理時間為8：00—17：00，光照強度和時間與濕度條件均不變。試驗過程中為減輕高溫引發的干旱脅迫，每隔1?d加一定量的水以補充基質水分。于高溫脅迫處理第6天上午8：00—9：00進行采樣，高溫脅迫的第7天恢復正常溫度，用于觀察恢復狀況。一部分樣葉剪下后迅速用液氮冷凍，放置于–80?℃超低溫冰箱內冷藏，用于抗氧化酶等生理指標的測定，另一部分樣葉于采集當天進行相對含水量、細胞膜透性、光合色素含量的測定。采樣時選擇同一葉位的當年生成熟功能葉進行測定相關指標，每個品種處理5株。

1.2.3 ?熱害指數觀測 ?植物熱害等級評價方法參照張佳平[22]的方法做一定調整，將熱害表現分為6個等級。0級：莖葉正常生長、幾乎無熱害表現;1級：少于1/4的莖葉萎蔫或焦尖;2級：1/4～1/2的莖葉萎蔫或焦邊;3級：1/2～3/4的莖葉枯焦或穿孔;4級：3/4以上莖葉枯焦;5級：整株枯萎或死亡。根據公式計算出熱害指數：

熱害指數=[∑各株級數/（最高級數×總株數）]×100%。

1.2.4 ?生理指標測定 ?相對含水量（RWC）的測定采用烘干飽和稱重法;細胞膜透性（cell membrane permeability，CMP）的測定采用電導率法;丙二醇（malondialdehyde，MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸TBA比色法;葉綠素a（chlorophyll a，Chla）含量、葉綠素b（chlorophyll b，Chlb）含量、葉綠素a/b值（Chla/Chlb）、葉綠素（chlorophyll content，Chla+Chlb）總含量、類胡蘿卜素（carotenoids，Car）含量的測定采用酒精浸提法;超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性的測定采用氮藍四唑NBT法;過氧化物酶（peroxidase，POD）活性的測定采用愈創木酚法;過氧化氫酶（catalase，CAT）活性的測定采用紫外吸收法;可溶性糖（soluble sugar，SS）含量的測定采用蒽酮比色法;可溶性蛋白（soluble protein，SP）含量的測定采用考馬斯亮藍G-250試劑染色法;游離脯氨酸（proline，Pro）含量的測定采用酸性茚三酮顯色法。試驗方法均參考自李合生[21]的《植物生理生化實驗原理和技術》，在濃度配比、反應時間及浸提、煮沸、冷卻與烘干時長上適當改進，所有指標的測定均重復3次。

1.2.5 ?耐熱性綜合評價 ?（1）對各項指標進行耐熱系數轉化，公式如下：耐熱系數（α）=高溫處理測定值/對照測定值× 100% （1）

（2）綜合評價方法。隸屬函數法（subordination function method，SF method）和主成分分析法（principal component analysis，PCA）相結合的方法進行綜合評價[23-24]，首先將數據輸入SPSS 20.0進行相關性分析，并獲得特征值、貢獻率與累積貢獻率，計算主成分得分（principal component score，PCS）并利用隸屬函數公式進行定量轉換，公式如下：

將8個品種各自的PCS代入公式（2）。Xj為某品種第j個主成分的得分，Xmin為8個品種第j個主成分得分內的最小值，Xmax為8個品種第j個主成分得分內的最大值，X（PCSj）為第j個主成分得分的隸屬函數值。將主成分得分的隸屬函數值代入公式（3），Wj為第j個主成分的貢獻率比率，Pj為第j個主成分的貢獻率。所獲得的隸屬函數值之和[公式（4）]即為該品種耐熱性的綜合得分（comprehensive score，CS），即耐熱性綜合評價值（D值），綜合得分越高則耐熱性越強。根據D值進行聚類分析和多元逐步回歸分析。

1.3 ?數據處理

利用Microsoft Office Excel 2016軟件進行數據整理與圖表繪制。在SPSS 20.0軟件中進行差異顯著性檢驗、多重比較及雙變量相關性分析、

主成分分析、隸屬函數計算、系統聚類分析及多元逐步回歸分析。

2 ?結果與分析

2.1 ?不同繡球品種的高溫半致死溫度

耐熱性研究方法有很多，通過電導法配合Logistic回歸方程的擬合計算出待測植物的高溫半致死溫度（HLT50）來評價植物耐熱性是其中的一種[25]。通過對不同溫度處理下各繡球品種葉片細胞傷害率的測定結果進行Logistic方程擬合，擬合度R2在0.804～0.968之間（表1），均大于決定系數顯著性臨界值，說明擬合結果符合Logistic方程的變化規律且準確度較高。

HLT50是用于評價植物耐熱性的重要指標之一，與繡球耐熱性呈正相關。所測8個品種的HLT50范圍在55.10～59.02?℃之間（表1），平均值為57.41?℃。根據HLT50數值，參試8個繡球品種耐熱性排序依次為：‘頭花>‘花手鞠>‘小町>‘愛莎>‘含羞葉>‘紗織小姐>‘銀邊>‘靈感。

2.2 ?不同繡球品種的熱害指數觀測

熱害指數（HII）反映了不同繡球品種的耐熱能力，熱害指數越低則植株耐熱性相對越強，此方法簡單易行，可作為評價植物耐熱性強弱的指標之一[22]。高溫脅迫對繡球品種莖葉生長勢影響顯著，各品種的熱害指數均顯著升高。結果表明，43?℃高溫脅迫6?d后，8個品種形態與對照組相比均發生了較為明顯的變化，各品種葉片均表現出不同程度的葉緣卷曲、褐變失綠、失水皺破、萎蔫干枯、脫落等熱害癥狀，嚴重影響其觀賞價值，其中品種‘紗織小姐與‘銀邊全株超過3/4的葉片發生褐變、老葉枯萎甚至脫落，受熱害程度最嚴重;品種‘花手鞠與‘頭花受熱害程度相對較輕，表現出較強的耐熱性。各品種根據熱害指數由到高到低次序為：‘紗織小姐>‘銀邊>‘靈感>‘小町>‘愛莎>‘含羞葉>‘花手鞠≈‘頭花，熱害指數分別為：14.4%、13.6%、12.8%、8.8%、7.2%、6.4%、5.6%與5.6%。

2.3 ?繡球品種的耐熱性綜合評價

2.3.1 ?各項指標的耐熱系數及相關性分析 ?將43?℃/33?℃高溫脅迫6?d后的各項指標測定結果進行耐熱系數α值轉化（表2）。由表2可知，各繡球品種經高溫脅迫后的CMP、MDA含量、POD活性、CAT活性、SS含量、SP含量與Pro含量與對照相比均有提升（α>100%）;RWC與對照相比有所下降（α<100%）;Chla含量、Chlb含量、Chla+Chlb含量、Chla/Chlb值、Car含量與SOD活性在品種‘含羞葉‘小町‘愛莎‘銀邊‘紗織小姐和‘靈感中與對照相比有所下降，在品種‘頭花‘花手鞠中與對照相比有所提升。此外，14項耐熱指標在經過耐熱系數轉化后變化幅度差異顯著，其中變化幅度最大的指標為POD活性，變化幅度最小的為RWC，并且不同品種在同一指標內的變化差異較大。

從表3可見，RWC與SOD活性之間存在極顯著相關關系，與Pro含量之間存在顯著相關關系;Chla含量與Chlb含量、Chla/Chlb及Chla+Chlb含量之間存在極顯著相關關系，與SOD活性、SS含量及Pro含量之間存在顯著相關關系;Chlb含量與Chla+Chlb含量之間存在極顯著相關關系;Chla/Chlb與Chla+Chlb含量、SS含量及Pro含量之間存在顯著相關關系;Chla+Chlb含量與SOD活性、SS含量及Pro含量之間存在顯著相關關系;Car含量與SP含量及Pro含量之間存在極顯著相關關系，與SOD活性的之間存在顯著相關關系;SOD活性與Pro含量之間存在極顯著相關關系;POD活性與SS含量之間存在顯著相關關系;SS含量與Pro含量之間存在顯著相關關系;SP含量與Pro含量之間存在顯著相關關系。其余各項指標之間關系不顯著（表3）。可見，各單項指標之間普遍存在信息重疊現象，可能會在一定程度上影響繡球品種耐熱性鑒定結果。

2.3.2 ?不同繡球品種各單項指標的主成分分析 ?主成分分析法能通過降維的方式將多個相互關聯的指標轉化為少數幾個包含原變量大部分信息且相互獨立的綜合指標。特征值能在一定程度上反映主成分的影響力，當特征值大于1則可作為較好的評價依據。通過對高溫脅迫下繡球品種各項指標的耐熱系數進行主成分分析，前4個主成分的特征值大于1，把原本相互關聯的13個單項指標重新降維成4個新的互不干擾的綜合指標，依次用Z1～Z4表示，4個綜合指標的特征值分別為7.299、1.987、1.589和1.195，貢獻率分別為52.134%、14.189%、11.351%和8.533%，累計貢獻率達86.207%（當累積貢獻率超過80%則具有較強數據代表性），說明所提取的這4個綜合指標基本上能代表不同繡球品種耐熱性原始數據的絕大部分信息（表4）。

主成分中各項指標的荷載值大小能反映出該指標在主成分中的關鍵程度。對各綜合指標進行特征向量分析，其中Z1中Chla含量、Chla+Chlb含量和Pro含量有較大的正載荷量;Z2中SP含量、Car含量和CMP有較大的正載荷量，Chlb含量和CAT活性有較大負荷載量;Z3中MDA含量、CAT活性與SP含量有較大的正載荷量;Z4中POD活性、Chla含量與Chlb含量有較大的正載荷量，RWC與SS含量有較大負荷載量。綜合指標的貢獻率的大小能反映不同綜合指標的相對重要性，

主成分Z1的貢獻率最大（表4），說明主成分Z1所涵蓋的信息能更全面地反映8個繡球品種的耐熱能力。

2.3.3 ?不同繡球品種耐熱性綜合分析 ?將8個繡球品種的各項生理指標的耐熱系數與其主成分的荷載值相結合，根據線性組合方程計算結果得出4個主成分的得分值（comprehensive index，CI），得分值越高說明該品種在這一綜合指標中的耐熱表現越好。由表5可知，品種‘頭花與‘花手鞠在第1主成分上的耐熱性最強;品種‘含羞葉與‘小町在第2主成分上的耐熱性最強;品種‘含羞葉與‘紗織小姐在第3主成分上。

2.3.4 ?不同繡球品種耐熱性聚類分析 ?聚類分析法是一種能根據對象性質劃分為不同集合的樣本歸類方法[26]。由圖1可知，本研究根據各個材料的耐熱指標綜合評價值（D值），采用平方歐氏距離，用離差平方和法對不同繡球品種的耐熱性進行了系統聚類分析，聚類結果在歐式距離5處可將繡球耐熱性分為3類：中等耐熱型品種、不耐熱型品種、耐熱型品種。其中，中等耐熱型品種包括‘愛莎‘含羞葉‘小町和‘紗織小姐;不耐熱型包括品種‘銀邊與‘靈感;耐熱型包括品種‘花手鞠與‘頭花。8個繡球品種的耐熱性鑒定結果與熱害指數鑒定結果、高溫半至死溫度鑒定結果大體一致。

2.3.5 ?耐熱鑒定指標的篩選 ?為探究各項指標與耐熱性之間的關系，在保證評價結果準確性的同時精簡評價指標，建立可用于繡球品種耐熱性評價的數學模型，將8個繡球品種的綜合評價D值作為因變量，各單項指標的耐熱系數作為自變量進行逐步回歸分析，得出預測繡球品種耐熱能力

的最優回歸方程：D=–0.707–0.000068X1+ 0.001408X2+0.004131X3+0.003451X4+0.003746X5–0.000398X6–0.000038X7（R2=1，P=0.0001）。由方程可知，原有的14個指標被精簡為X1～X7 7個指標，它們分別代表Pro含量、Chla+Chlb含量、Car含量、Chla/Chlb、SOD活性、RWC與SS含量的耐熱系數α，可用于鑒定不同繡球品種的耐熱性，即在相同條件下測定其他品種的這7個指標，并計算其耐熱系數，進而利用該方程預測相應品種的耐熱性。

用該回歸方程對8個品種的耐熱性進行預測，即把8個品種的上述7個指標的耐熱系數（α值）代入該方程，得到各品種的預測值：‘含羞葉為0.435，‘頭花為0.828，‘小町為0.308、‘愛莎為0.437，‘銀邊為0.126，‘花手鞠為0.665，‘紗織小姐為0.293，‘靈感為0.088。將各品種的預測值與綜合評價值進行相關性分析，二者相關系數R2=1，在0.1水平上顯著相關。說明此方程能夠很好地量化各品種的綜合耐熱能力與各指標值間的因果關系，對繡球品種間耐熱性的預測效果較好。

此外，將各品種的耐熱性綜合評價D值與高溫半致死溫度HLT50進行相關性分析，發現二者成極顯著正相關（R2=0.868）;將各品種的耐熱性綜合評價D值與熱害指數HII進行相關分析，發現二者呈顯著負相關（R2=–0.743），即測定HLT50與HII也可作為鑒定繡球品種耐熱性的可靠方法。

3 ?討論

相關研究表明，植物細胞膜的熱穩定性與其耐熱能力密切相關[27]，通過電導率法結合Logistic方程擬合估算HLT50，能較為準確地反映植物耐性差異。通過該方法評價植物耐熱性既便捷又高效[28-29]，現已應用在杜鵑花科（Ericaceae）[30]、薔薇科（Rosaceae）[31]及景天科（Crassulaceae）[32]等多種植物材料的耐熱性鑒定中，并已有學者驗證該方法在多個經濟作物與觀賞花卉品種耐熱性差異評價中的可行性[33-34]。但也有學者認為由于該實驗方法在離體條件下進行，因而并不能準確反映出品種間的耐熱差異[33]。本研究對8個繡球品種的HLT50進行測定，溫度范圍在55.10～59.02?℃之間，測定結果與耐熱性綜合評價結果呈極顯著正相關（R2=0.868），驗證了其作為繡球品種耐熱評價指標的可靠性。劉婉迪等[30]測定出9個杜鵑品種（Rhododendron simsii）的HLT50范圍在46.92～53.84?℃之間，劉志高等[18]對20個鐵線蓮品種的HLT50進行測定，HLT50最高的品種僅為42.17?℃，其耐熱能力均不如本研究參試的8個繡球品種。從耐熱性角度考慮，8個繡球品種的半致死溫度均超過了55?℃，說明這8個品種都有一定的高溫耐受能力，是華南地區園林綠化材料更新潛在的植物資源，但其耐熱能力與凌霄（Campsis grandiflora）、地錦（Parthenocissus inserta）、牛軛草（Murdannia loriformis）和細竹篙草（Murdannia simplex）等平均HLT50在60?℃以上的觀賞植物相比仍存在差距[35-36]。這一方面體現了不同植物種類間的耐熱性差異，另一方面反應出繡球品種對高溫的耐受能力有限，在實際應用中需要盡量配置在通風良好的遮蔭環境下。此外，各品種的耐熱性綜合評價D值與HLT50呈極顯著正相關（R2=0.868），說明繡球的高溫半致死溫度能較好地反映其耐熱性，可作為其耐熱性評價的關鍵指標。

持續高溫會造成繡球的葉片失綠褐變、萎蔫下垂甚至枯萎，這是由于高溫引起植物體內的酶代謝失活最終導致葉綠素合成減少，或是葉片細胞含水量降低的表現[16，37]。HII通過將高溫脅迫下植物的表型特征數量化直觀地反映受熱害程度，被作為可靠評價指標廣泛地應用在耐熱性評價研究中[17-18]。本研究結果表明，高溫脅迫下各繡球品種皆表現出不同程度的熱害癥狀，其中‘花手鞠與‘頭花在高溫環境下形態表現較好，為耐熱品種;‘紗織小姐與‘銀邊受熱害程度較高，為熱敏品種，該鑒定結果與耐熱綜合評價D值聚類鑒定結果基本一致。此外，不同耐熱型繡球品種的HII差異顯著，各品種的耐熱性綜合評價D值與熱害指數HII呈顯著負相關（R2=–0.743），進一步驗證了以HII作為繡球耐熱性評價關鍵指標的可靠性，為通過表型觀測對品種耐熱性進行預判提供了依據。

植物能利用自身體內的一系列生理代謝途徑來抵御或適應高溫脅迫，比如通過產生兼容溶質組織蛋白質與細胞結構，通過滲透調節保持細胞充盈，通過抗氧化系統重建細胞氧化還原平衡與內穩態等[38]。不同植物種類對高溫脅迫的動態響應機制存在較大差異，植物的耐熱能力不僅與高溫脅迫的程度與脅迫時間有關，也受到植物的遺傳背景、表型性狀、生長發育階段與生理代謝水平等多方面因素的影響，是在植物與各環境因子之間相互作用的復雜過程中形成的[39]。本研究采用人工氣候室模擬高溫脅迫環境，有效地避免了干旱、強光、高濕等復合逆境的影響，便于更加客觀地對繡球品種的耐熱性進行評價。可用于觀賞植物耐熱性鑒定的指標，不同指標對高溫脅迫的敏感程度表現不一，且各指標間存在著復雜的關聯性[40-41]。本研究選用的14項生理生化指標在高溫脅迫下的響應方式各異，其相關性分析結果也表明各單項指標所提供的耐熱響應信息發生不同程度的交叉重疊，這與上述觀點一致，說明根據其中任何一項指標對繡球品種的耐熱性進行評價都將得到不同的評價結果，因此無法直接通過相互矛盾的單一指標對繡球各品種的耐熱性進行評價，耐熱性作為復雜的綜合性狀需要依靠多元的統計分析方法，建立高效、科學的繡球耐熱性綜合評價體系[42]。

為此，本研究采用主成分分析法結合隸屬函數分析法進一步將各指標進行綜合分析，以期彌補單項指標評價耐熱性的缺陷，得到更為準確的耐熱性評價結果。通過測定對照及高溫脅迫處理下不同繡球品種的14個單項指標，以各項指標的耐熱系數α為基礎，利用主成分分析法將原有的14個單項指標降維成4個互不干擾的綜合指標，再利用隸屬函數分析法獲得不同繡球品種的耐熱性綜合評價D值。由于D值不僅與各指標間的關聯性相關，也與各指標的權重相關，所以利用其對繡球耐熱性評價更具有系統性和科學性。根據綜合評價D值進行聚類分析，可將各參試繡球品種劃分為耐熱型、中等耐熱型和不耐熱型3個類群，耐熱型品種包括‘花手鞠與‘頭花，其耐熱表現較好，是應用在南方夏季高溫地區的潛在優良品種;中等耐熱型品種包括‘愛莎‘含羞葉‘小町與‘紗織小姐;不耐熱型品種包括‘銀邊與‘靈感，其耐熱表現較差，更適合栽植在溫度不高的溫帶地區。

此外，本研究利用逐步回歸法建立了能夠快速、準確鑒定繡球品種耐熱性評價模型，篩選出Pro含量、Chla+Chlb含量、Car含量、Chla/Chlb、SOD活性、RWC與SS含量等7個顯著影響繡球品種耐熱性單項指標。經過預測值驗證，結果表明由這7項指標構建的評價模型能能夠很好地量化各品種的綜合耐熱能力與各指標值間的因果關系，進而高效、準確地預測不同繡球品種耐熱能力的強弱，可作為繡球品種耐熱性鑒定的關鍵指標，進一步為繡球品種耐熱性鑒定工作簡化了工作量。

在本研究的基礎上，更多研究可以進一步展開，如通過解剖技術進一步探究繡球葉片顯微結構與其耐熱性的聯系;選擇耐熱性強的品種作為親本培育新種質展開育種工作;隨著分子生物技術的成熟，對植物的耐熱性研究也已達到分子水平，選擇耐熱與不耐熱繡球品種構建基因文庫，篩選與耐熱性直接相關的關鍵基因，通過基因與表達產物進一步揭示繡球對高溫的響應機制，導入外源基因進行耐熱性育種是未來研究的方向之一。此外，繡球由于其極高的觀賞價值與經濟價值，在園林美化、盆花銷售與切花生產中扮演越來越重要的角色，但其生產栽培仍受不同地區氣候差異的限制，故除研究品種本身的抗逆性強弱和響應機制外，探索更多有助于提升其抗性的方法，從而降低栽培管理成本并擴大生產應用區域也是較好的切入點。

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責任編輯：沈德發