3個菊花品種對高溫脅迫的耐受性研究

付 凱 （上海市農藥研究所有限公司，上海市徐匯區 200032）

3個菊花品種對高溫脅迫的耐受性研究

付 凱 （上海市農藥研究所有限公司，上海市徐匯區 200032）

為給切花菊的夏季生產提供優質耐高溫品種，以菊花品種“黃中黃”、“神馬”、“黃金金”的扦插苗為試驗材料，研究了3個菊花品種對高溫脅迫的耐受性。結果表明，“黃金金”和“神馬”均較耐熱，其中“黃金金”比“神馬”更耐熱，“黃中黃”最不耐熱，在夏季高溫中容易死亡。

菊花；高溫脅迫；耐受性

菊花（Chrysanthemummorifolium）是原產于我國的菊科菊屬宿根性花卉，是我國十大傳統名花和世界四大切花之一，用途和栽培地域極廣，有較高的觀賞價值和經濟價值，在現代花卉生產中占有重要地位。我國的切花菊生產面積大，多數進行設施栽培，但由于我國大部分地區夏季炎熱，會出現40 ℃以上的極端高溫，不僅會對菊花的設施栽培造成巨大損失，還會導致夏季切花菊的生產和出口出現斷檔[1]。經相關文獻報道，許多植物品種具有耐熱性[1-4]，但有關菊花品種的耐熱性報道則較少。為此，本試驗以菊花品種“黃中黃”、“神馬”、“黃金金”的扦插苗為試驗材料，研究了3個菊花品種對高溫脅迫的耐受性，以期為切花菊的夏季生產提供優質耐高溫品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年5-7月設在上海市農藥研究所基地進行。供試材料為菊花品種“黃中黃”、“黃金金”、“神馬”扦插苗。采取旺盛生長的菊花頂芽進行扦插，以蛭石做插床，扦插后20d上盆，進行正常養護，選生長一致、具有6～8張葉片的植株進行高溫試驗。

試驗儀器設備有分光光度計、電子天平（感量0.01g）、研缽、水浴鍋、電導率儀、離心機、燒杯、漏斗、試管、冰箱、剪刀。試劑有95%乙醇、石英砂、0.05mol/L磷酸緩沖液（pH 7.8）、5%三氯乙酸溶液、0.5%硫代巴比妥酸溶液、蒸餾水。

1.2 試驗設計

試驗以在自然條件下生長的菊花植株為對照，供試材料在3種高溫脅迫下培養1d、2d、3d，觀察植株的反應，采集植株上相同部位、生長充實的葉片用于測定。高溫脅迫（晝/夜溫度）處理設置為：（1）23 ℃/18 ℃，（2）33 ℃/ 28 ℃，（3）40 ℃/35 ℃。試驗中光照強度為450 umol/ (m2·s)，光周期均設為白天16 h、黑夜8 h[5]。

1.3 試驗方法

1.3.1 葉綠素濃度的測定

參照張志良等[6]的方法，取新鮮葉片，擦凈組織表面污物，去掉中脈，剪碎，混勻。稱取剪碎的新鮮樣品0.2g，共3份，分別放入研缽中，加少量石英砂及95%乙醇2～3mL，研成勻漿，再加95%乙醇10mL，繼續研磨至組織變白。靜置3～5min后，取1張濾紙，置漏斗中，用95%乙醇濕潤，沿玻棒把提取液倒入漏斗，過濾到25mL棕色容量瓶中，用少量95%乙醇沖洗研缽、玻璃棒及殘渣數次，最后連同殘渣一起倒入漏斗中。用滴管吸取95%乙醇，將濾紙上的葉綠體色素全部洗入容量瓶中。直至濾紙和殘渣中無綠色為止。最后用95%乙醇定容至25mL，搖勻。把葉綠體色素提取液倒入半徑1cm的比色杯內，以95%乙醇為空白，在波長665、649 nm下測定吸光度。

1.3.2 丙二醛（MDA）含量的測定

參照張志良等[6]的方法，取0.5g剪碎新鮮的樣品，加入2mL預冷的0.05mol/L磷酸緩沖液（pH 7.8），并加入少量石英砂，在經過冰浴的研缽內研磨成勻漿后，轉移到5mL刻度離心試管，將研缽用緩沖液沖凈，沖洗液體也倒入離心試管中，最后用緩沖液定容至5mL。在4 500 r/min轉速下離心10min。上清液即為丙二醛提取液。吸取2mL提取液于刻度試管中，加入含0.5%硫代巴比妥酸的5%三氯乙酸溶液3mL，于沸水浴上加熱10min，迅速冷卻。于4 500 r/min轉速下離心10min。以蒸餾水為空白，調透光率為100%，取上清液于532、600 nm波長下測定吸光度。

1.3.3 電導率的測定

取剪碎的新鮮樣品0.1g，共3份，分別放入燒杯中，加10mL蒸餾水，靜置浸泡5～6 h。用電導率儀測定，測定時要攪勻。

2 結果與分析

2.1 不同品種菊花在不同溫度下的葉綠素濃度變化

由表1表明，3個菊花品種在不同高溫協迫下的葉綠素濃度變化。由圖1可看出，在處理（1）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，隨著試驗天數的增加，3個菊花品種的葉綠素濃度都呈上升趨勢，所以3個菊花品種在處理（1）條件下都生長良好，其中“神馬”葉綠素濃度上升速度最為明顯，呈直線上升趨勢。

由圖2可看出，在處理（2）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“神馬”＞“黃金金”＞“黃中黃”，隨著試驗天數的增加，“黃金金”的葉綠素濃度在第2天有明顯下降的趨勢，第3天又有所上升，而“黃中黃”、“神馬”的葉綠素濃度一直均呈上升趨勢，其中“神馬”葉綠素濃度較高。

表1 不同品種菊花在不同溫度下的葉綠素濃度變化

圖1 不同菊花品種在處理（1）條件下的葉綠素濃度變化

圖2 不同菊花品種在處理（2）條件下的葉綠素濃度變化

由圖3可看出，在處理（3）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“神馬”＞“黃金金”＞“黃中黃”，隨著試驗天數的增加，3個品種的菊花葉綠素濃度第2天相比第1天都有所上升，其中“神馬”上升趨勢最為顯著，“黃中黃”次之；而隨著試驗天數的增加，“黃金金”、“神馬”在第3天的葉綠素濃度比第2天有所下降，其中“黃中黃”在第3天已經死亡，“神馬”生長較好。

圖3 不同菊花品種在處理（3）條件下的葉綠素濃度變化

2.2 不同品種菊花在不同溫度下的丙二醛含量變化

由表2表明，3個菊花品種在不同高溫脅迫下的丙二醛含量變化。由圖4可看出，在處理（1）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“神馬”＞“黃金金”＞“黃中黃”，隨著試驗天數的增加，3個菊花品種的丙二醛含量都呈上升趨勢，其中“黃中黃”的丙二醛含量最高，“神馬”的丙二醛含量最低。

表2 不同品種菊花在不同溫度下的丙二醛含量變化

圖4 不同品種菊花在處理（1）條件下的丙二醛含量變化

由圖5可看出，在處理（2）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，隨著試驗天數的增加，3個品種菊花的丙二醛含量都呈上升趨勢，其中“黃中黃”的丙二醛含量遠遠高于其他2個品種，“神馬”的丙二醛含量處于3個品種的中間。

圖5 不同品種菊花在處理（2）條件下的丙二醛含量變化

由圖6可看出，在處理（3）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，且其丙二醛含量第2天比第1天有所增加，其中“黃金金”增加程度最大，“神馬”次之；到第3天時，“黃中黃”已經死亡，“黃金金”與“神馬”的丙二醛含量仍在增加，且丙二醛含量“神馬”多于“黃金金”。

圖6 不同品種菊花在處理（3）條件下的丙二醛含量變化

2.3 不同品種菊花在不同溫度下的電導率變化

由表3表明，3個菊花品種在不同高溫脅迫下的電導率變化。由圖7可知，在處理（1）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“黃金金”＞“黃中黃”＞“神馬”，且其電導率均呈下降趨勢，但“黃中黃”和“神馬”2個品種的電導率下降幅度不明顯，可認為基本上沒有變化，屬于試驗誤差和生理變化合理范圍，同時，“黃中黃”和“神馬”最后一天的電導率都比“黃金金”高，而“神馬”的電導率稍高于“黃中黃”。

表3 不同菊花品種在不同溫度下的電導率變化

圖7 不同品種菊花在處理（1）條件下的電導率變化

由圖8可知，在處理（2）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，由于高溫影響，“黃金金”的電導率呈上升趨勢，“黃中黃”的電導率則先升高后下降，“神馬”的電導率為先降后升但幅度不大，可視為無變化。

圖8 不同品種菊花在處理（2）條件下的電導率變化

由圖9可知，在處理（3）條件下，3個菊花品種的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，其中“黃金金”的電導率呈下降趨勢，“神馬”的電導率第2天劇烈上升但第3天顯著下降，“黃中黃”的電導率第2天劇烈上升后在第3天已死亡。

圖9 不同品種菊花在處理（3）條件下的電導率變化

3 結論與討論

3.1 結 論

本試驗對葉綠素的測定結果表明，3個菊花品種在處理（1）條件下的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，在處理（2）條件下的耐高溫順序為“神馬”＞“黃金金”＞“黃中黃”，在處理（3）條件下的耐高溫順序為“神馬”＞“黃金金”＞“黃中黃”。對丙二醛的測定結果表明，3個菊花品種在處理（1）條件下的耐高溫順序為“神馬”＞“黃金金”＞“黃中黃”，在處理（2）條件下的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，在處理（3）條件下的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”。對電導率的測定結果表明，3個菊花品種在處理（1）條件下的耐高溫順序為“黃金金”＞“黃中黃”＞“神馬”，在處理（2）條件下的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”，在處理（3）條件下的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”。

綜上所述，3個菊花品種中，“黃金金”和“神馬”都耐熱，其中“黃金金”比“神馬”更耐熱一些，而“黃中黃”最不耐熱，所以3個菊花品種的耐高溫順序為“黃金金”＞“神馬”＞“黃中黃”。

3.2 討 論

前人研究表明，高溫是改變生物膜結構和破壞其功能的一個重要的脅迫因子，所以細胞膜被認為是受熱害影響的主要部位[7]；丙二醛是膜脂過氧化產物，膜透性增大會引起電導率升高；高溫脅迫可誘導光系統Ⅱ活性中心轉化為無活性中心，導致葉綠體的結構發生改變，引起葉綠素降解[7]；電導率法測定細胞膜滲透性和葉綠素熒光法測定光合器官的穩定性作為一個有效手段已被廣泛用于植物的抗熱性研究。參考以上研究，本試驗以3個菊花品種為材料，設置了3個不同高溫梯度，對植株進行了3d的高溫脅迫，依此來判斷3個菊花品種的耐熱性，最終得出了“黃金金”最耐熱、“神馬”次之、“黃中黃”最不耐熱的結論。但由于以前的研究中沒有其它菊花品種耐熱性比較試驗的報道，所以在菊花品種擴充、溫度梯度設置和處理天數方面還有待進一步研究。

同時，在試驗條件方面，所用的光照培養箱加溫方式是熱吹風加熱，易造成局部溫度不均，對植株造成水分脅迫、燒傷等方面的傷害，這可能是導致“黃中黃”在第3天死亡的原因，也是需要加以改進的方面。

此外，關于菊花植株苗齡的選擇沒有相關報道，本試驗選用的植株苗齡可能不適合，導致植株對高溫脅迫的抵抗力弱，這可能也是導致“黃中黃”在第3天死亡的原因，故植株苗齡的選擇也有待進一步研究。

[1] 李云,張鋼,楊際雙.熱激鍛煉對高溫脅迫下菊花生理代謝的影響[J].植物科學學報,2008,26(2）：175-178.

[2] 何亞麗,劉友良,陳權,等.水楊酸和熱鍛煉誘導的高羊茅幼苗的耐熱性與抗氧化的關系[J].分子植物,2002,28(2）：89-95.

[3] 周人綱,樊志和,李曉芝,等.熱鍛煉對小麥葉片細胞膜及有關酶活性的影響[J].作物學報,1995,21(5）：568-572.

[4] 耶興元,范宏偉,仝勝利,等.熱激鍛煉誘導獼猴桃耐熱性研究[J].果樹學報,2005,22(6）：630-633.

[5] 吳斌.蘿卜耐熱性鑒定與熱激蛋白基因克隆[D].南京：南京農業大學,2007.

[6] 張志良,瞿偉菁,李小方.植物生理學試驗指導[M].4版.北京：高等教育出版社,2009.

[7] 商侃侃,張德順,王鋮.高溫脅迫下植物抗性生理研究進展[J].園林科技,2008(1):1-5.

2017-03-22