甜瓜萌芽期耐低溫種質資源的篩選

中圖分類號：S652 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2025）08-095-06

Study on screening cold-tolerant germplasm resources of melon at germination stage

WEIXiaomin'，XUWenlong'，SHANGJianli2，ZHOUDan2 （1.InstituteofalrouctQuaitydfetyholoHnanUesityfialHusandryndonomo 450046Heathiutedeale China）

Abstract：Toestablishanefficientscreening methodforcoldtolerance inmelonandrapidlyidentify/utilizecold-tolerant germplasmresources，this study firstused7melonaccessions with differentcold temperature tolerance，anddetermined 17^°C as the optimal temperature forlow temperature screening during the germination stage.Subsequently，268 melon accessionswere evaluated at 17^°C toidentify extreme cold-tolerant and cold-sensitive materials.Further analysis selected fivehighlytolerantandfivehighlysensitive materials todeterminetheirphotosyntheticrate.Theresultsshowedthatthe accessions with strong cold tolerance during germination maintained higher photosynthetic rate under low-temperature stres.Thisstudyultimatelyidentified1lhighlycold-tolerantaccessionssuitablefordirectorindirectuseinlow-temperature tolerance breeding.

Keywords：Melon;Germplasm resources;Germination stage;Cold tolerance

甜瓜（CucumismeloL.）作為葫蘆科重要的經濟作物之一，因其豐富的營養價值、獨特的風味和廣泛的適應性，在全球范圍內具有重要的經濟價值和市場需求。然而，甜瓜作為一種喜溫作物，其生長發育對溫度變化極為敏感，尤其在萌芽期和幼苗期，低溫脅迫會顯著抑制種子萌發、根系發育及光合作用效率，進而影響植株的生長發育、產量和品質[。我國作為甜瓜生產與消費大國，其主產區多分布在北方溫帶及亞熱帶地區，早春和秋冬季節的低溫冷害問題尤為突出。傳統應對措施如覆蓋保溫、加熱補溫等雖有一定效果，但成本較高。因此，從遺傳改良角度出發，挖掘耐低溫種質資源并培育適應性強的品種，成為解決這一問題的根本途徑。

目前，針對甜瓜耐低溫性的評價主要集中于萌芽期、幼苗期和成株期，其中萌芽期因操作簡便、表型易觀測而被廣泛采用。甜瓜的最佳萌發溫度范圍在 25～35^°C ，常用催芽溫度為 33^°C ，低于 15^°C 多數品種的種子可能無法萌發[3-5]。因此，甜瓜萌芽期低溫處理常用溫度為 15～18^°C 。例如，蔣雪君等、周峰均將 15^°C 作為甜瓜萌芽期耐低溫篩選溫度；武雁軍8認為， 16^°C 是鑒定厚皮甜瓜萌芽期抗寒性的適宜溫度；黃超等、孫玉宏、姚雪則認為18^°C 處理下的發芽指數等數據作為甜瓜耐冷性評價指標更為合適。張夢益[1]、周亞峰等[13]均使用

4^°C 對甜瓜幼苗進行低溫處理來鑒定不同種質資源的耐冷性。綜合前人研究發現，針對甜瓜耐低溫性評價處理溫度的選擇缺乏統一標準，導致結果可對比性差；大規模種質資源篩選時，多指標的比較和統計耗時耗力，亟待開發高效、可靠的早期篩選技術。

本研究的開展主要是為了明確甜瓜萌芽期耐低溫篩選的最佳溫度，并基于該溫度指標對268份甜瓜資源的萌芽期耐低溫性進行鑒定，旨在構建快捷精準的耐低溫評價體系，以期能夠快速大批量鑒定優異耐低溫甜瓜種質資源；同時篩選出一批極耐低溫的種質，用于品種選育或作為雜交親本，為深入挖掘甜瓜優良耐低溫種質資源和培育耐低溫新品種提供理論基礎和技術支撐。

40% ）、中耐（ 40%≤ 芽率差 lt;60% ）、不耐（ 60%? 芽率差 lt;80% ）、高不耐（ 80%lt; 芽率差 ）、極不耐（ 100% ）。

1.1甜瓜耐低溫差異溫度的篩選

1.1.1材料試驗于2022年3一6月在中國農業科學院鄭州果樹研究所國家西瓜甜瓜種質資源庫實驗室進行。取7份在田間具有耐低溫差異的甜瓜資源，每份資源選取10粒飽滿度一致、形態完整且無病蟲害的種子。所用甜瓜資源由中國農業科學院鄭州果樹研究所國家西瓜甜瓜種質資源中期庫（鄭州）提供（下同）。

1.3.1材料選取上述資源中表現極耐低溫和不耐低溫的資源各5份。

1.3 低溫對不同抗性甜瓜資源葉片光合作用的影響

1.1.2試驗設計利用培養箱模擬室外低溫環境，分別設置 15，16，17^°C 對參試品種進行催芽，每天記錄每個品種的發芽個數，直到試驗品種出現發芽差異甚至完全發芽，總試驗時間為5d。試驗設計3次重復。

1.3.2試驗設計參考測定氧氣釋放速率-葉圓片上浮法測定低溫處理下不同種質資源的光合作用速率[。用打孔器取每份甜瓜資源5個葉圓片，通過抽真空排除葉肉細胞間隙的空氣，使葉圓片沉于50mL 的純水中，放入 17^°C 的光照培養箱，觀察記錄葉圓片上浮情況。

1.2甜瓜耐低溫種質資源的篩選

1材料與方法

1.2.1材料試驗材料共268份甜瓜資源（表2），主要為薄皮甜瓜和厚皮甜瓜類型，材料編號為MT001～MT270（無MT114、MT231，因種子量少而剔除）。每份材料取15粒飽滿度一致、形態完整且無病蟲害的種子。

1.2.2試驗設計將選好的種子用發芽布包好，20^°C 浸種 24h ，分別在 17^°C 和 33^°C（ 對照）下催芽3d，試驗設計3次重復。統計每份資源的發芽數，計算發芽率及芽率差，方法如下：

發芽率 1%= 當天發芽數/參試種子總數 ×100 芽率差 對照組發芽率-處理組發芽率。

參考韓德志等[及賀玉花等的耐冷分級方法，以 20% 芽率差值作為一個分級，同時為了將極端耐低溫和極端敏感的資源篩選出來便于后續利用，將甜瓜資源耐低溫性劃分為7個等級：極耐（0）、高耐 ?0lt; 芽率差 lt;20% ）、耐（ 20%≤ 芽率差lt;

2 結果與分析

2.1甜瓜耐低溫差異溫度的篩選

由表1可以看出，不同低溫條件下不同種質資源的發芽情況是不一樣的。 15^°C 低溫條件處理第5天，7份資源均沒有發芽，說明該溫度對于參試資源來說有點偏低，不能區分資源之間耐低溫性差異。 16^°C 低溫條件下處理第3天有1份資源的少量種子發芽；第4天有3份資源發芽，第5天S37的發芽率達 80% ，而S34、S35、S38發芽率仍為0，此時不同種質資源的耐低溫性差異能夠初步體現。 17^°C 條件下第3天，S33、S34、S37這3份資源均有部分種子發芽，其他4份資源發芽率均為0，說明這3份資源耐低溫性相對另外4份更好，與田間表現基本吻合。 17^°C 第4天所有品種都有種子發芽且有2份資源發芽率在 90% 以上，第5天有6份種質達到完全發芽狀態，另一份發芽率也達到了90% 。綜合來看，選擇 17^°C 發芽3d統計發芽率可作為甜瓜資源耐低溫篩選的適宜方法。

2.2甜瓜耐低溫種質資源的篩選

用 33^°C 條件下發芽3d的發芽率減去 17^°C 低溫條件下發芽3d的發芽率，獲得不同種質資源的芽率差（表2）。由于耐低溫的資源在低溫下發芽率高，芽率差就??；反之，不耐低溫的資源在低溫下發芽率低，芽率差就大。因此，根據芽率差的大小可以分辨出資源耐低溫的強弱。由表2可以看出，不同種質資源的芽率差在0和100之間大小不等，根據耐低溫性分級分別統計不同等級的資源份數，結果分別為，極耐11份，高耐19份，耐23份，中耐33份，不耐48份，高不耐91份，極不耐43份，不同抗性資源的份數基本呈正態分布，再次說明低溫17^°C 作為甜瓜耐低溫的篩選溫度是合適的。其中，選出的極耐冷資源分別為 MT002.MT004.MT007 、MT009、MT010、MT013、MT018、MT019、MT021、MT151、MT241，可以直接或間接轉育利用。

Table1Germination rate of the7melon germplasms under different temperature treatments

表2甜瓜耐低溫種質資源的篩選結果

表17份甜瓜種質在不同溫度處理下的發芽率

Table2 Screening results of cold-tolerant melon germplasm resources

表2 （續） Table2（Continued）

2.3 低溫對不同甜瓜資源光合作用的影響

根據萌芽期的耐低溫表現，選取了5份極耐低溫種質（編號MT004、MT009、MT013、MT018、MT021）、2份極不耐低溫種質（編號MT103、MT112）和3份高不耐低溫種質（MT117、MT267、MT269），使用葉圓片上浮法測定低溫處理下的光合速率。這10份資源在低溫處理下葉圓片上浮情況記錄結果見表3。由于光合作用產生的 O₂ 會引起葉圓片上浮，葉圓片上浮越早的資源光合速率越大，相對具有較好的耐低溫性；反之，葉圓片上浮晚的資源即表現為不耐低溫。由表3可知，在 17^°C 處理條件下，不同甜瓜資源葉片的光合速率差異較大。MT004、MT018在處理 5min 時即有葉圓片浮起， MT013，MT009 分別在處理 10，15min 時開始有葉圓片浮起，而MT112、MT117、MT267在處理60min 后仍然沒有葉圓片浮起。這說明通過低溫萌發試驗選出的耐低溫資源在低溫處理下植株葉片的光合作用速率也相對更大，耐低溫性表現更好。而個別表現不一致的資源可能與資源本身的光合作用差異有關。

表3不同種質資源不同處理時間低溫光照條件下浮起的葉片數

Table3Thenumberof floating leavesofdifferent resourcesunderlowtemperatureandlightconditions atdifferenttime

3 討論與結論

低溫脅迫對作物的種子萌發、幼苗生長和產量均會造成顯著抑制[17-18]。快速準確鑒定作物的耐低溫性是優異資源篩選、深入挖掘和轉育利用的基礎。種子萌芽期耐低溫鑒定具有周期短、簡便、直觀等特點，在水稻、玉米、大豆、黃瓜、西瓜等作物上已廣泛研究與應用[19-24]。甜瓜萌芽期耐低溫性篩選和鑒定需明確合適的處理溫度，溫度過高無法區分不同種質間的差異，溫度過低可能導致種子失活。

臧全宇等25對甜瓜不同材料萌芽期耐低溫性進行評價研究，使用溫度為 18^°C ，但試驗所用全部28份材料的相對發芽率均集中在 77.22%～98.98% ，說明篩選的溫度偏高。而已有研究表明，甜瓜種子在15～40^°C 的溫度條件下才會有活力[26-27]。因此，筆者選擇 15，16，17°C 3 個溫度處理對不同類型的甜瓜種質資源進行了萌芽期耐低溫性比較，結果表明17^°C 更適宜作為甜瓜萌芽期耐低溫資源的篩選處理溫度。

通過資源的抗性篩選和鑒定評價挑選出具有科研育種利用價值的種質資源是種質資源工作的一個重要組成部分。而快速簡易的篩選方法是大批量資源能夠同時進行有效的抗性篩選的基礎。為了進一步確認上述低溫篩選方法的可靠性，筆者對268份甜瓜種質在 17^°C 下的發芽數據進行了分析，使用芽率差作為耐低溫性評價指標。根據芽率差數據分析，所用268份種質基本包含了從極耐低溫到極不耐低溫的不同類型，進一步說明 17^°C 適合作為大批量甜瓜資源萌芽期耐低溫篩選的處理溫度。通過芽率差數據比較，篩選出極耐低溫種質11份。

低溫脅迫對光合作用具有明顯的抑制作用，會導致甜瓜葉片的光合速率顯著下降，但耐低溫甜瓜種質在低溫條件下仍能表現較高的光合作用速率[28]。因此，為進一步探究這些種質的耐低溫性，筆者選取了部分萌芽期表現極耐低溫和不耐低溫的種質進行了光合速率測定。結果表明，耐低溫種質在低溫處理下的光合速率均能維持在較高水平。

筆者建立了一種能夠快速大批量篩選甜瓜耐低溫種質資源的方法，確認了甜瓜萌芽期耐低溫最佳篩選溫度為 17^°C ，并基于此方法從268份甜瓜資源中篩選出了11份極耐低溫種質，為甜瓜耐低溫基礎研究和育種奠定了基礎。

參考文獻

[1] 雷蕾，周熙榮，王偉榮，等.種子耐低溫萌發生理特性及分子機制研究進展[J].植物生理學報，2024，60（4）：617-634.

[2] RITONGAFN，CHENS.Physiologicalandmolecularmecha-nism involved in cold stress tolerance in plants[J].Plants，2020，9（5）：560.

[3] 王彬，王聰艷，馮雪.溫度對二倍體甜瓜種子萌發率的影響[J].北方園藝，2009（8）：101-103.

[4] EDELSTEINM，KIGELJ.Seedgerminationofmelon（Cucu-mismelo）at sub-and supra-optimal temperatures[J].ScientiaHorticulturae，1990，45（1/2）：55-63.

[5] 李瓊，李麗麗，侯娟，等.瓜類作物響應低溫脅迫機制的研究進展[J].園藝學報，2022，49（6）：1382-1394.

[6] 蔣雪君，刁倩楠，曹燕燕，等.低溫處理對甜瓜種子萌發及胚根生長的影響[J].上海蔬菜，2020（6）：62-64.

[7] 周峰.甜瓜耐低溫、耐弱光鑒定方法和鑒定指標研究[D].江蘇揚州：揚州大學，2012.

[8] 武雁軍.厚皮甜瓜抗寒生理生化特性及其外源物質處理效應研究[D].陜西楊凌：西北農林科技大學，2007.

[9] 黃超，姚雪，王學征，等.甜瓜耐冷性綜合評價體系的構建[J].北方園藝，2018（22）：43-51.

[10]孫玉宏.甜瓜耐冷（濕）性鑒定指標及耐冷（濕）性材料的篩選[D].武漢：華中農業大學，2002.

[11]姚雪.甜瓜種質資源耐冷性的鑒定評價及其關聯分析研究[D].哈爾濱：東北農業大學，2016.

[12]張夢益，薄永明，呂小龍，等.甜瓜耐低溫脅迫QTL定位與KASP分子標記開發[J/OL].分子植物育種，1-15（2024-09-20）.https：//link.cnki.net/urlid/46.1068.s.20240919.1357.004.

[13]周亞峰.甜瓜幼苗耐冷性評價體系構建及耐冷性相關位點的挖掘[D].鄭州：河南農業大學，2017.

[14]韓德志，孫如建，徐江源，等.中歐大豆種質資源耐冷性綜合評價[J].植物遺傳資源學報，2022，23（5）：1383-1392.

[15]賀玉花，趙光偉，王平勇，等.甜瓜種質資源耐寒性評價[J].中國農學通報，2018，34（17）：77-82.

[16]江月玲，劉順枝，胡位榮，等.“環境因素影響光合作用的葉圓片上浮法”試驗的改進[J].植物生理學通訊，2009，45（5）：495-496.

[17]HOUJ，ZHOUYF，GAOLY，et al.Dissecting the genetic ar-chitecture of melon chilling tolerance at the seedling stage byas-sociationmappingand identification of the elitealleles[J].Fron-tiersinPlantScience，2018，9：1577.

[18]ZHANGQ，SHANCH，NINGM，etal. Transcriptome profil-ingof gold queen hami melons under cold stress[J].RussianJournal ofPlantPhysiology，2020，67（5）：888-897.

[19]王麗艷，唐金敏，鄭桂萍，等.水稻萌芽期和幼苗期耐低溫指標體系構建及綜合評價[J].中國農業科技導報，2019，21（10）：58-65.

[20] 于滔，張建國，曹靖生，等.110份玉米新材料萌發期耐低溫性鑒定與評價[J].作物雜志，2024（5）：18-28.

[21]謝路，李健平，韓德志，等.東北春大豆萌發期耐冷性綜合評價及優異種質篩選[J].黑龍江農業科學，2022（7）：1-7.

[22] 王紅飛，李錫香，董洪霞，等.黃瓜核心種質芽期低溫耐受性鑒定評價[J].植物遺傳資源學報，2016，17（1）：6-12.

[23]彭金光，孫玉宏，師瑞紅，等.不同西瓜品種萌發期耐冷性的綜合比較分析[J].安徽農學通報，2006，12（11）：47-49.

[24]周丹，王吉明，李娜，等.西瓜種子萌發期的耐冷性和耐熱性[J].中國瓜菜，2018，31（11）：26-30.

[25]臧全宇，馬二磊，黃蕓萍，等.甜瓜不同材料種子萌芽期耐低溫性評價研究[J].寧波農業科技，2019（3）：9-12.

[26]BRADFORDKJ，MAYDM，HOYLEBJ，et al.Seedand soiltreatments to improve emergence of muskmelon from cold orcrusted soils[J].Crop Science，1988，28（6）：1001-1005.

[27]SABERALI SF，SHIRMOHAMADI- ALIAKBARKHANI Z.Quantifying seed germination response of melon （Cucumis me-loL.）to temperature and water potential： Thermal time，hydro-timeand hydrothermal timemodels[J].South AfricanJournal ofBotany，2020，130：240-249.

[28]許永安.低溫脅迫對甜瓜幼苗光合能力及葉綠素熒光參數的影響[J].中國瓜菜，2020，33（2）：22-26.