溫度對仙客來生理生化指標及生長特性的影響

張小會，程 琳

（咸陽市農業科學研究院，陜西咸陽 712034）

近年來，花卉產業飛速發展，對增加農民收入、優化農業種植結構，促進農村經濟增長方式轉變起到了積極的推動作用。仙客來（Cyclamen persicumMill.）花色艷麗、花型獨特、觀賞期長、葉片美觀大方，深受人們喜愛［1］。其盛花期正值圣誕節、元旦、春節三大節日，深受消費者青睞，為經久不衰的年銷盆花，具有很高的經濟價值。仙客來性喜冷涼，在北方種植較多且成本較低。目前，陜西省咸陽市種植量較少，以陜西馨盛花卉苗木有限公司為代表的生產大戶帶動了當地種植小農戶的發展。由于商家不斷競爭，價格雖不斷下跌，但銷售量卻在不斷上升，這說明仙客來越來越大眾化，越來越被人們所接受［2］。

由于仙客來耐熱性低、抗病性差給生產者帶來很大風險，栽培過程中極易受到高溫脅迫導致植株抗病性降低、花芽分化受阻、生長變緩，甚至葉片失綠脫落［3］。為此，仙客來生產者一直致力于抗逆新品種的選育和栽培措施的研究［4-7］。本研究以9種仙客來幼苗為試驗材料，分析了溫度對幼苗生理生化指標和生長特性的影響，并嘗試通過引入外源抗氧化劑來提升幼苗的耐熱性，以期為仙客來的耐熱育種提供更為科學的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料：仙客來5個系列品種購自胖龍（北京）園藝技術有限公司，包括9個大花品種，分別為常規系列（常規品種香味仙客來）、日本系列（日本亮紅、日本粉紅）、美國系列（美國橙紅、美國紫色刷紋）、荷蘭系列（荷蘭大紅、荷蘭粉紅）、法國系列（法國大紅、法國粉紅）。營養液由硝酸鉀∶磷酸二氫鉀∶硝酸鈣=2∶1∶2的比例配制而成。

器材：卷尺、花盆、播種盤、燒杯、紗布、培養皿、人工培養箱。

基質：腐葉、羊糞、蛭石、草炭。

1.2 試驗內容

試驗在西北農林科技大學苗木繁育中心進行。試驗對象為378株生長基本一致的仙客來植株，每個品種42株。將仙客來植株置于人工氣候箱中，在10、15、20、25、30、35、40℃共計7種溫度下進行處理，基質持水量不低于35%，白天空氣濕度70%，夜晚空氣濕度65%，光照度25 000～35 000 lx。每個處理選取21株，測其相關生理生化指標。植株置于標本園溫室內緩苗，管理20 d后，每個處理選取21株，測其冠幅、葉片數、株高等指標。隨機選取形態相對一致的9種仙客來成熟功能葉片，對葉片組織結構進行顯微觀察。此外，每個品種選取15片葉片浸入培養皿，置于人工氣候箱，40℃持續培養6 h，并測其葉片的相對膜透性。選取6-芐基腺嘌呤（6-BA）、苯甲酸鈉（NaA）、半胱氨酸（Cys）、抗壞血酸（AsA）4種外源抗氧化劑研究其對仙客來耐高溫性的影響，每種試劑濃度分別設置為1、10、100 mg/L。

1.3 測定方法

仙客來形態指標包括葉片數量、葉面積、株高、冠幅等。葉片數量以成熟葉片數為準，葉面積為同一植株葉片的平均葉面積，株高以植株最頂端到球莖頂端為準，冠幅以不同方向冠幅平均值為準。稱取0.3 g葉片樣品于膠卷盒中并加入10 mL丙酮和10 mL乙醇，混合均勻避光保存24 h后計算葉綠素含量。超氧陰離子含量通過羥胺氧化法進行測定；膜透性采用電導法進行測定；葉片蛋白質含量通過考馬斯亮藍G-250染色法進行測定；本研究指標均以鮮重計。

2 結果與分析

2.1 溫度對仙客來幼苗生理生化指標的影響

不同溫度處理下仙客來幼苗葉綠素和丙二醛含量的變化趨勢如圖1所示。從圖1可以看出，溫度對仙客來幼苗葉片中葉綠素和丙二醛含量的影響呈相反的趨勢。丙二醛代表膜損傷程度的大小，隨溫度的升高，丙二醛含量先降低后增加，溫度為35℃與40℃時丙二醛含量高于20℃。在低溫與高溫條件下，丙二醛含量均出現了上升趨勢，說明環境溫度高于30℃或者低于15℃時會對植株造成脅迫效應。溫度為20℃時葉片中葉綠素含量最高，溫度在20～30℃時，葉綠素含量變化較小，40℃時葉綠素含量比20℃時低28.9%。

圖1 溫度對仙客來葉片丙二醛和葉綠素含量的影響

溫度對仙客來幼苗葉片相對膜透性和超氧陰離子（O2-·）的影響如圖2所示。從圖2可以看出，10～30℃范圍內仙客來葉片的相對膜透性和O2-·含量變化并不大，當溫度超過35℃時，隨溫度的升高相對膜透性和O2-·含量不斷增大。仙客來葉片O2-·含量隨溫度的變化反應靈敏，膜傷害與逆境脅迫密切相關，膜透性增大會導致葉片內部電解質滲透差增加，不利于幼苗的生長。

圖2 溫度對仙客來幼苗相對膜透性和超氧陰離子的影響

2.2 溫度對仙客來幼苗生長特性的影響

溫度對仙客來幼苗冠幅和平均葉面積的影響如圖3所示。從圖3可以看出，10～30℃范圍內，隨溫度的升高仙客來幼苗冠幅緩慢增大，溫度高于30℃后冠幅急劇減小。與20℃處理相比，經10、35、40℃處理后幼苗的冠幅分別降低了3.91%、12.38%和52.77%，表明幼苗在10～35℃范圍內有一定的耐溫能力，而40℃高溫脅迫使得幼苗的生長發育受到較大影響。與20℃處理相比，經10、15、40℃處理后，幼苗平均葉面積降低5.03%、11.32%和52.83%，表明高溫脅迫后仙客來葉片生長受阻，不利于植株的正常生長。

圖3 溫度對仙客來幼苗冠幅和平均葉面積的影響

溫度對仙客來幼苗株高和葉片數量的影響如圖4所示。從圖4可以看出，仙客來幼苗株高和葉片數量與溫度有一定相關性。10～30℃隨溫度升高幼苗株高和葉片數量逐漸增加，30℃時達到最大值，繼續升高溫度株高和葉片數量均大幅降低；其中，與20℃處理相比，經10、15、40℃處理后的幼苗株高有較大差異。表明極低和極高溫度會導致葉片受損，不利于幼苗的生長。從試驗結果也可看出，經40℃處理后的仙客來大部分幼苗葉片枯黃和萎蔫脫落，植株生長極為緩慢，緩苗后僅剩2～3片新葉。

圖4 溫度對仙客來幼苗株高和葉片數量的影響

2.3 不同品種仙客來的耐熱性分析

不同品種仙客來5—8月的死亡率如圖5所示。從圖5可以看出，越夏過程中高溫導致仙客來抗病能力降低、生長勢減弱，不同品種對高溫的適應性存在較大差異，其中，香味仙客來、美國橙紅（美橙）及荷蘭大紅（荷大）的耐熱性很差，死亡率均超過了40%。而美國紫色刷紋（美紫）、日本亮紅（日亮）、日本粉紅（日粉）、法國粉紅（法粉）和法國大紅（法大）的死亡率為12.67%～36.03%。總體上看，香味仙客來的耐高溫性最差，荷蘭品種耐高溫性較差，日本和法國仙客來品種表現良好，美國紫色刷紋的耐熱性最強。高溫脅迫后不同品種仙客來幼苗的葉片細胞膜透性差異較大，其中，美國紫色刷紋、日本粉紅、荷蘭粉紅、日本亮紅、法國粉紅以及法國大紅的葉片相對膜透性均低于50%；同一系列間葉片的膜透性也存在較大差異，美國橙紅的遠高于美國紫色刷紋，而荷蘭大紅遠高于荷蘭粉紅，達74.4%，耐高溫性較差。

圖5 高溫處理下不同品種仙客來葉片相對膜透性和死亡率

不同品種仙客來葉片的厚度統計結果如表1所示。從表1可以看出，仙客來葉片厚度普遍在400～600μm。仙客來葉片近似扁圓形，無角質層，下表皮細胞氣腔較大，排列緊密；上表皮細胞連接緊密，且外壁平整。香味仙客來、美國橙紅、荷蘭大紅的上、下表皮厚度明顯低于其他品種。各品種的耐高溫性與栽培實踐的試驗結果基本一致，表明葉片厚度可以作為鑒定仙客來耐高溫性的重要依據。

表1 不同品種仙客來葉片厚度統計結果（單位：μm）

不同品種仙客來葉肉組織結構參數統計結果如表2所示。從表2可以看出，各品種仙客來葉肉組織有較大差異，柵欄組織平均厚度在148.50～217.80μm，海綿組織平均厚度在178.20～366.30μm，耐高溫性與柵欄組織的數量和厚度沒有明顯的相關性。緊密的柵欄組織有利于提高仙客來的光合效率，葉片組織結構緊密度為25.54%～41.48%，葉片組織結構疏松度為27.32%～63.26%，與仙客來耐高溫性的相關性并不明顯。表明葉片組織疏松度和緊密度、柵欄組織厚度和層數僅能作為仙客來耐高溫性的參考指標。

表2 不同品種仙客來葉肉組織結構參數統計

2.4 外源抗氧化劑對仙客來耐熱性的影響

高溫（40℃）脅迫時間對仙客來葉片葉綠素和蛋白質含量的影響如圖6所示。從圖6可以看出，葉片蛋白質含量隨著高溫脅迫時間的延長持續降低，整體表現為前期緩慢降低后期迅速降低，其中40℃下處理0～6 h內差異不明顯；高溫處理時間大于6 h后，葉片蛋白質含量急速降低。而高溫脅迫時間對幼苗葉片葉綠素含量的影響不太明顯，但對比葉片外觀形態發現葉片失水萎蔫的程度隨高溫處理時間的延長而不斷加重，處理結束后緩苗2～3 d觀察到高溫處理時間超過6 h后的植株葉片失綠變黃，出現嚴重的失水萎蔫現象，表明在一定程度上仙客來幼苗對40℃存在忍耐能力，超過忍耐極限時間后植株就會受到嚴重傷害。

圖6 高溫脅迫時間對仙客來葉片蛋白質和葉綠素含量的影響

大量研究表明，保持仙客來葉片中的保護酶活性能有效降低高溫對細胞膜的傷害［6，7］。在正常條件下，植物體中活性氧的產生和清除是動態平衡的；高溫脅迫下活性氧濃度上升，在一定程度上會破壞細胞膜結構并增加植株自身保護酶的含量。當高溫持續很長時間時，活性氧破壞了細胞中保護酶的產生途徑，導致保護酶含量降低。外源抗氧化劑能夠消除植物體中的活性氧，對保護酶有一定的保護作用。高溫（40℃）狀態下外源抗氧化劑對葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響如圖7所示（其中常溫組的溫度為20℃，高溫組的溫度為40℃，兩組分別作為對照，用等量的去離子水代替外源抗氧化劑）。從圖7可以看出，40℃處理后高溫組葉片SOD活性低于常溫組，表明高溫脅迫會嚴重抑制仙客來葉片中蛋白質的合成，SOD活性降低。外源抗氧化劑處理后葉片SOD活性較高溫對照組均明顯提升。6-BA和SBN 3種濃度下的SOD活性差異不大，AsA和Cys的濃度為100 mg/L時葉片中SOD活性與高溫對照組相比提升較為明顯，表明抗氧化劑能夠明顯提高葉片中蛋白質的含量，有效提升仙客來的耐高溫能力。

圖7 外源抗氧化劑對仙客來葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

3 小結

本研究以9種仙客來幼苗為試驗材料，分析了溫度對幼苗生理生化指標和生長特性的影響，并通過應用外源抗氧化劑來提高仙客來的耐熱性，結果表明，仙客來幼苗葉片厚度、葉片數量等可作為其耐熱性研究的形態指標；同時，仙客來幼苗在短時間內有較強的忍耐高溫能力，不同系列仙客來的耐高溫性不同，相同系列不同品種間的耐高溫性也存在明顯差異。其中，荷蘭品種耐高溫性最差，日本和法國仙客來品種耐高溫性較強。施加外源抗氧化物質能夠有效緩解活性氧對植株細胞膜的高溫傷害，其中以100 mg/L Cys的處理效果最佳，能夠為仙客來的推廣和應用提供理論依據。