兩個早熟白菜品種對秋冬低溫的適應(yīng)性

衣寧　王鳳德　王琳等

摘要： 為分析早熟白菜品種對秋冬低溫的適應(yīng)性，在大田自然降溫條件下測定了早熟5號和863快菜兩個早熟白菜品種功能葉片的光合能力和質(zhì)膜穩(wěn)定性。結(jié)果顯示，隨著氣溫的下降，兩個早熟白菜品種的凈光合速率逐漸下降，光反應(yīng)活性逐漸減小，表現(xiàn)為PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、單位激發(fā)態(tài)面積反應(yīng)中心數(shù)目（RC/CSo）、單位激發(fā)態(tài)面積用于電子傳遞的能量（ETo/CSo）以及葉片綜合性能指數(shù)（PI）等參數(shù)均隨著氣溫的下降而降低。零上低溫下，兩個白菜品種的功能葉片均具有一定的光合能力，質(zhì)膜透性相對穩(wěn)定，但6℃及以下低溫顯著抑制其PSⅡ最大光化學(xué)效率，-5℃則直接導(dǎo)致其凍死。兩個早熟白菜品種不耐凍與其胞內(nèi)結(jié)冰破壞質(zhì)膜透性有關(guān)。上述結(jié)果表明，兩個早熟白菜品種雖能耐受零上低溫，但耐寒性較差。

關(guān)鍵詞：早熟白菜；葉片；光合作用；低溫

中圖分類號：S634.101文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2014）07-0047-04

AbstractTo analyze the adaptation of precocious cabbage to low temperature in autumn and winter， the stability of cell membrane and photosynthetic capacity of two precocious cabbage varieties were determined under nature low temperature. The results showed that the net photosynthetic rates and light reaction activity of the two precocious cabbage varieties declined gradually with the decrease of temperature. The maximal photochemical efficiency of PSⅡ （Fv/Fm）， RC （PSⅡ reaction centre） density per excited cross section （CSo）， energy fluxes per excited cross section for electron transport （ETo/CSo） and leaf overall performance index （PI） were all declined with the decrease of temperature. The functional leaves of the two precocious cabbage varieties both had certain photosynthetic function and stable membrane permeability at low temperature above zero， but the maximal photochemical efficiency of PSⅡ （Fv/Fm） decreased significantly at 6℃ and lower temperature. However， two precocious cabbages were frozen to death at -5℃. The freeze intolerance of precocious cabbage might relate to the injury of cell membrane caused by intracellular freezing. The above results suggested that the two precocious cabbage varieties could survive at low temperature above zero， but had poor cold tolerance.

Key wordsPrecocious cabbage； Leaf； Photosynthesis； Low temperature

早熟白菜生長期短（30天左右即可采收上市），耐熱性好，播種彈性大（4～10月份均可種植），且凈菜率高，口感優(yōu)良，是實現(xiàn)我國白菜周年供應(yīng)的重要品種[1]。目前早熟白菜品種的生理特性研究多關(guān)注其早熟性、耐熱性、抗病性和豐產(chǎn)性，其耐寒能力還未見詳細報道[1～3]，只是在生產(chǎn)上觀察到早熟白菜品種耐寒性較差，不耐冬儲。而我國北方往往在10月份即出現(xiàn)大風(fēng)降溫天氣，0℃以下低溫也時有發(fā)生。詳細分析早熟白菜品種的耐寒能力對于預(yù)防早熟白菜凍害、培育耐寒品種、延長生長時間、增加白菜產(chǎn)量等方面均具有重要的現(xiàn)實意義。光合作用是白菜生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是研究植物適應(yīng)逆境的敏感探針[4]。本試驗以浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的優(yōu)良早熟品種早熟5號和山東省微山縣華興種苗研究所選育的863快菜為試驗材料，主要從光合作用角度分析了早熟白菜對冬季低溫的適應(yīng)能力，為早熟白菜生產(chǎn)和育種提供參考。

1材料與方法

1.1材料的處理

兩個早熟白菜品種（Brassica rapa L.ssp.pekinensis）早熟5號和863快菜的種子由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供，2012年9月7日種植在山東省曲阜市（35° 36′ N， 116° 58′ E）西郊試驗田內(nèi)，試驗地海拔60.5 m， 屬于暖溫帶季風(fēng)性大陸氣候，當(dāng)?shù)啬昃鶜鉁?3.6℃，最低氣溫-15℃。試驗地施足基肥，日常管理同大田。至10月上旬開始降溫時，每降溫3～5℃測定一次白菜耐冷性指標(biāo)，記錄當(dāng)日的最低溫度和最高溫度（選擇晴好天氣），至受凍白菜外葉死亡時結(jié)束試驗。測定日期及當(dāng)日最高溫和最低溫見表1，以10月12日測定結(jié)果為對照。生理參數(shù)均以最大功能葉為測試對象。

1.2試驗方法

3結(jié)論與討論

早熟白菜喜涼、耐高溫，但不耐冷凍和冬儲。大田試驗結(jié)果顯示：863快菜和早熟5號的凈光合速率隨著氣溫的下降均顯著下降；而當(dāng)溫度降至-5℃時，即受凍致死，這種凍害與細胞結(jié)冰破壞了質(zhì)膜透性有重要關(guān)系[6]。低溫對光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)均有影響。首先，低溫抑制碳同化相關(guān)酶的活性并影響CO2的吸收，導(dǎo)致暗反應(yīng)活性下降[7]。其次，低溫影響類囊體膜的透性和流動性，從而影響葉片的光反應(yīng)活性[8]。低溫對白菜光反應(yīng)的影響也是如此，表現(xiàn)為Fv/Fm、ETo/CSo、PI等參數(shù)均隨著氣溫的下降而降低；光反應(yīng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（RC/CSo減小）；電子傳遞速率變慢（Tfm增大）；熱耗散 （DIo/CSo）增大也是光反應(yīng)活性降低的表現(xiàn)。溫度降至-5℃時，兩個早熟白菜品種光反應(yīng)活性劇降，Tfm和Sm比低溫V時（2℃）劇減，說明光合膜結(jié)構(gòu)被破壞，吸收的光能不能有效轉(zhuǎn)化和傳遞。-5℃時兩個早熟白菜品種的質(zhì)膜透性迅速增大也可以解釋這一現(xiàn)象發(fā)生的原因。零上低溫下，雖然兩個早熟白菜品種未出現(xiàn)明顯的表觀癥狀，但隨著氣溫的下降，葉片光合活性尤其是葉片綜合性能指數(shù)（PI）逐漸減小，經(jīng)過6℃及以下低溫后，PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）也開始顯著降低，說明光系統(tǒng)Ⅱ結(jié)構(gòu)受到損傷。葉片光合能力的下降與功能葉片的衰老可能也有一定關(guān)系。

上述試驗結(jié)果表明，低溫對兩個早熟白菜品種的光合能力具有顯著的抑制作用，雖然在零上低溫下能存活，并具有一定的光合能力，但對-5℃冷凍低溫敏感，發(fā)生嚴(yán)重凍害。本試驗結(jié)果還證明，光合參數(shù)尤其是熒光參數(shù)PI可以作為檢測大白菜耐冷性的靈敏參數(shù)。本項研究對早熟白菜秋冬季節(jié)的栽培、耐冷品種的選育以及早熟大白菜抗凍性研究等方面提供了一定的參考依據(jù)。

參考文獻：

[1]劉衛(wèi)紅， 路翠玲， 曾維銀， 等. 耐熱早熟白菜新品種鄭早60 [J]. 長江蔬菜， 2004（6）： 15.

[2]李停停， 徐文玲， 張友民， 等. 白菜耐熱性研究進展[J]. 北方園藝，2011（1）： 208-211.

[3]苗立強， 張耀偉， 崔崇士. 我國白菜抗病育種研究進展[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2006，37（4）： 529-533.

[4]Biswal B， Joshi P N， Raval M K， et al. Photosynthesis， a global sensor of environmental stress in green plants： stress signalling and adaptation[J]. Current Science， 2011，101（1）： 47-56.

[5]Strasser R， Srivastava A， Tsimilli-Michael M. The fluorescence transient as a tool to characterise and screen photosynthetic samples[M]//Junus M， Pathre U， Mohanty P.Probing photosynthesis： mechanisms， regulation and adaptation. London：Taylor and Francis Press， 2000：445-483.

[6]李先文， 黃新華， 劉京， 等. 植物凍害發(fā)生的機制及預(yù)防措施[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010， 49（10）：2579-2581.

[7]吳廣霞， 唐獻龍， 楊德光， 等. 植物低溫脅迫生理研究進展[J]. 作物雜志，2008（3）：17-19.

[8]代玉華， 劉訓(xùn)言， 孟慶偉， 等. 低溫脅迫對類囊體膜脂代謝的影響[J]. 植物學(xué)通報， 2004， 21（4）： 506-511.

1.2試驗方法

3結(jié)論與討論

早熟白菜喜涼、耐高溫，但不耐冷凍和冬儲。大田試驗結(jié)果顯示：863快菜和早熟5號的凈光合速率隨著氣溫的下降均顯著下降；而當(dāng)溫度降至-5℃時，即受凍致死，這種凍害與細胞結(jié)冰破壞了質(zhì)膜透性有重要關(guān)系[6]。低溫對光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)均有影響。首先，低溫抑制碳同化相關(guān)酶的活性并影響CO2的吸收，導(dǎo)致暗反應(yīng)活性下降[7]。其次，低溫影響類囊體膜的透性和流動性，從而影響葉片的光反應(yīng)活性[8]。低溫對白菜光反應(yīng)的影響也是如此，表現(xiàn)為Fv/Fm、ETo/CSo、PI等參數(shù)均隨著氣溫的下降而降低；光反應(yīng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（RC/CSo減小）；電子傳遞速率變慢（Tfm增大）；熱耗散 （DIo/CSo）增大也是光反應(yīng)活性降低的表現(xiàn)。溫度降至-5℃時，兩個早熟白菜品種光反應(yīng)活性劇降，Tfm和Sm比低溫V時（2℃）劇減，說明光合膜結(jié)構(gòu)被破壞，吸收的光能不能有效轉(zhuǎn)化和傳遞。-5℃時兩個早熟白菜品種的質(zhì)膜透性迅速增大也可以解釋這一現(xiàn)象發(fā)生的原因。零上低溫下，雖然兩個早熟白菜品種未出現(xiàn)明顯的表觀癥狀，但隨著氣溫的下降，葉片光合活性尤其是葉片綜合性能指數(shù)（PI）逐漸減小，經(jīng)過6℃及以下低溫后，PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）也開始顯著降低，說明光系統(tǒng)Ⅱ結(jié)構(gòu)受到損傷。葉片光合能力的下降與功能葉片的衰老可能也有一定關(guān)系。

上述試驗結(jié)果表明，低溫對兩個早熟白菜品種的光合能力具有顯著的抑制作用，雖然在零上低溫下能存活，并具有一定的光合能力，但對-5℃冷凍低溫敏感，發(fā)生嚴(yán)重凍害。本試驗結(jié)果還證明，光合參數(shù)尤其是熒光參數(shù)PI可以作為檢測大白菜耐冷性的靈敏參數(shù)。本項研究對早熟白菜秋冬季節(jié)的栽培、耐冷品種的選育以及早熟大白菜抗凍性研究等方面提供了一定的參考依據(jù)。

參考文獻：

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[3]苗立強， 張耀偉， 崔崇士. 我國白菜抗病育種研究進展[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2006，37（4）： 529-533.

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[8]代玉華， 劉訓(xùn)言， 孟慶偉， 等. 低溫脅迫對類囊體膜脂代謝的影響[J]. 植物學(xué)通報， 2004， 21（4）： 506-511.

1.2試驗方法

3結(jié)論與討論

早熟白菜喜涼、耐高溫，但不耐冷凍和冬儲。大田試驗結(jié)果顯示：863快菜和早熟5號的凈光合速率隨著氣溫的下降均顯著下降；而當(dāng)溫度降至-5℃時，即受凍致死，這種凍害與細胞結(jié)冰破壞了質(zhì)膜透性有重要關(guān)系[6]。低溫對光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)均有影響。首先，低溫抑制碳同化相關(guān)酶的活性并影響CO2的吸收，導(dǎo)致暗反應(yīng)活性下降[7]。其次，低溫影響類囊體膜的透性和流動性，從而影響葉片的光反應(yīng)活性[8]。低溫對白菜光反應(yīng)的影響也是如此，表現(xiàn)為Fv/Fm、ETo/CSo、PI等參數(shù)均隨著氣溫的下降而降低；光反應(yīng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（RC/CSo減小）；電子傳遞速率變慢（Tfm增大）；熱耗散 （DIo/CSo）增大也是光反應(yīng)活性降低的表現(xiàn)。溫度降至-5℃時，兩個早熟白菜品種光反應(yīng)活性劇降，Tfm和Sm比低溫V時（2℃）劇減，說明光合膜結(jié)構(gòu)被破壞，吸收的光能不能有效轉(zhuǎn)化和傳遞。-5℃時兩個早熟白菜品種的質(zhì)膜透性迅速增大也可以解釋這一現(xiàn)象發(fā)生的原因。零上低溫下，雖然兩個早熟白菜品種未出現(xiàn)明顯的表觀癥狀，但隨著氣溫的下降，葉片光合活性尤其是葉片綜合性能指數(shù)（PI）逐漸減小，經(jīng)過6℃及以下低溫后，PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）也開始顯著降低，說明光系統(tǒng)Ⅱ結(jié)構(gòu)受到損傷。葉片光合能力的下降與功能葉片的衰老可能也有一定關(guān)系。

上述試驗結(jié)果表明，低溫對兩個早熟白菜品種的光合能力具有顯著的抑制作用，雖然在零上低溫下能存活，并具有一定的光合能力，但對-5℃冷凍低溫敏感，發(fā)生嚴(yán)重凍害。本試驗結(jié)果還證明，光合參數(shù)尤其是熒光參數(shù)PI可以作為檢測大白菜耐冷性的靈敏參數(shù)。本項研究對早熟白菜秋冬季節(jié)的栽培、耐冷品種的選育以及早熟大白菜抗凍性研究等方面提供了一定的參考依據(jù)。

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