高溫脅迫下6份瓠瓜材料的耐熱性分析

吳曉花，周 雯，3，汪寶根，魯忠富，徐 沛，吳新義，李國景*

(1.浙江省農業科學院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021； 2.浙江省植物有害生物防控實驗室—省部共建國家重點實驗室培育基地； 3.浙江師范大學 化學與生命科學學院，浙江 金華 321000)

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高溫脅迫下6份瓠瓜材料的耐熱性分析

吳曉花1，2，周 雯1，2，3，汪寶根1，2，魯忠富1，2，徐 沛1，2，吳新義1，2，李國景1，2*

(1.浙江省農業科學院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021； 2.浙江省植物有害生物防控實驗室—省部共建國家重點實驗室培育基地； 3.浙江師范大學 化學與生命科學學院，浙江 金華 321000)

瓠瓜是我國南方地區夏季重要的瓜類蔬菜作物，耐熱性是當前瓠瓜育種的主要目標之一。本研究通過觀察6份瓠瓜種質在高溫和常溫條件下的植株外部形態，并測定其愈創木酚過氧化物酶(G-POD)，葉片質膜透性和葉綠素熒光，發現采用外部形態指標和生理生化指標可以正確評價瓠瓜的耐熱性。研究認為，浙蒲8號的耐高溫能力最強，JI7182的耐高溫能力最差，其余4份材料居中。本研究為瓠瓜種質的耐熱性鑒定和品種選育提供理論依據。

瓠瓜； 高溫脅迫； 耐熱性

瓠瓜(Lagenariasiceraria)，又名瓠子、長瓜、葫蘆和夜開花等，隸屬葫蘆科葫蘆屬，是人類最早馴化的作物之一。瓠瓜用途廣泛，其幼嫩果實主要做菜用，成熟果實可做容器、樂器和工藝品等[1]。瓠瓜原產非洲，后來在亞洲和非洲可能得到過獨立的馴化[2]。此外，瓠瓜也常被用作黃瓜、西瓜的嫁接砧木以增強其耐低溫、抗病的能力[3]。

高溫已成為影響瓠瓜生產的主要災害之一，影響到坐瓜，增加畸形果率，使產量降低，因此近年來瓠瓜耐熱性研究逐步受到重視，而建立評價不同材料的耐熱性是耐熱品種選育的基礎。許多學者從植物生理、生化及形態等幾個方面對植物的耐熱性進行研究。在白菜和黃瓜上發現，耐熱品種的POD活性在經過高溫處理后變化值較小，但高溫脅迫會使葉綠素含量明顯降低[4]；在辣椒上，不同品種耐熱性的強弱與質膜透性呈負相關[5]。瓠瓜耐熱性研究鮮見報道。本研究通過分析不同瓠瓜材料在高溫和常溫條件下其外部形態和生化指標變化，評價其耐熱性強弱，以期為瓠瓜品種選育和改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料包括浙蒲8號、JG636、浙蒲2號、JI7182、GJ610和杭州長瓜共6個品種，以編號1～6表示。材料系浙江省農業科學院蔬菜研究所選育保存。

1.2 高溫脅迫處理方法

選取籽粒飽滿、無病蟲為害的種子直播于營養缽內，每缽留苗1株，每份材料選取生長健壯、苗齡一致的植株用于試驗，其他管理按照常規育苗管理。選取2葉1心期的幼苗進行高溫脅迫處理，每品種設4個重復，每重復處理3株苗。

高溫處理方法。使用人工氣候室模擬高溫環境，晝/夜溫度為45/32 ℃，光周期為12 h/12 h，處理時間為4 d，處理后常溫恢復2～4 h后取樣。對照材料置于玻璃溫室內生長，中午加蓋遮陽網，確保白天最高溫度在35 ℃以下，夜間最低溫度維持在25 ℃左右。所有高溫處理和未處理的對照材料，測定株高、鮮重、葉綠素熒光、葉片質膜透性和G-POD活性。

1.3 測定方法

觀察所有材料的植株長勢、葉片大小及是否出現明顯熱害現象，并對其株高和鮮重進行測量。

葉綠素熒光的測定方法參照胡文海等[6]的方法。用英國Hansatech公司生產的FMS2型便攜式熒光測定儀測定光系統II(PSII)最大光化學效率Fv/Fm，測定前對所有高溫處理材料及對照材料進行暗適應20 min，測定時先照射檢測光(<0.05 μmol·m-2·s-1)，再照射飽和脈沖光(12 000 μmol·m-2·s-1)，測定其Fv/Fm。

葉片質膜透性的測定參照楊根平等[7]的方法。每份材料取15個直徑0.5 cm的葉圓片，浸于試管中抽真空10 min，28 ℃保溫30 min，其間搖動幾次，測定電導值E0，此值作為背景值；然后準確保溫30 min(28 ℃)，測定電導率(Ep)。最后將試管置于沸水中15 min，冷卻至室溫，再測1次總電導率(Et)。

細胞質膜相對透性=(Ep-E0)/(Et-E0)×100。

愈創木酚過氧化物酶(G-POD)測定參考Lee[8]的方法，分2步進行。1)酶的提取。稱取0.2 g樣品在液氮中磨碎后，加入1.5 mL提取緩沖液(0.1 mmol·L-1BS，0.5 mmol·L-1EDTA，1 mmol·L-1AsA，pH 7.5)，倒入2 mL離心管中，12 000g離心20 min，取上清液備用。2)POD的測定。2 mL反應液(150 mmol·L-1PBS，16 mmol·L-1愈創木酚，2 mmol·L-1H2O2，pH值 6.1)中加入0.05 mL酶提取液。記錄470 nm吸光度的動力學變化，摩爾消光系數為26.6 mmol·L-1·cm-1。吸光度表現為上升趨勢。

2 結果與分析

2.1 植株形態

從植株形態上看，所有材料在高溫處理后，植株均表現為生長延緩，葉片變小，但未出現明顯葉片發黃和死苗現象。相比對照，所有材料的鮮重、株高均顯著下降，浙蒲8號在鮮重和株高指標上受到的抑制程度較小(圖1～4)。從高溫處理和對照的鮮重比來看，GJ610的比值最小，說明該材料受到高溫抑制最大。但在株高比值上，JI7182受高溫處理的影響最大。綜合鮮重和株高分析發現，在高溫處理下，浙蒲8號(編號1)表現較好，其次是JG636(編號2)、浙蒲2號(編號3)、杭州長瓜(編號6)，JI7182(編號4)和GJ610(編號5)的表現最差。

圖中數值為平均數±標準差。*表示在0.05水平上差異顯著，**表示在0.01水平上差異顯著。圖2～10同圖1 高溫處理和對照材料的單株鮮重

圖2 高溫處理和對照材料的單株鮮重比

圖3 高溫處理和對照材料的株高

圖4 高溫處理和對照材料的株高比

2.2 葉綠素熒光

從圖5可以看出，6份材料在高溫處理和常溫生長條件下，葉綠素熒光含量雖有輕微升降，但均未達到顯著水平；從比值上看，高溫處理和對照材料的葉綠素熒光的比值均在1.0左右，說明高溫處理對PSII最大光化學效率Fv/Fm無顯著影響(圖6)，這也說明利用葉綠素熒光可能無法評價高溫處理對瓠瓜的影響作用。

圖5 高溫處理和對照材料的葉綠素熒光

圖6 高溫處理和對照材料的葉綠素熒光比

2.3 高溫對葉片質膜透性的影響

質膜透性增加，說明植株受到嚴重傷害。從圖7～8可以看出，高溫處理的6份材料的質膜透性均呈上升趨勢，除GJ610外，其余5份材料的質膜透性均表現顯著或極顯著上升；結合高溫處理材料和對照材料的細胞質膜透性比值分析，葉片質膜透性的上升程度依次為JI7182、GJ610、杭州長瓜、JG636、浙蒲2號、浙蒲8號。

圖7 高溫處理和對照材料的細胞質膜透性

圖8 高溫處理和對照材料的細胞質膜透性比

2.4 高溫對葉片抗氧化酶活性的影響

圖9表明，高溫處理能顯著提高這6個品種的G-POD活性。通過圖10的高溫處理材料和對照材料的G-POD測定比值分析發現，JI7182處理后G-POD的活性比對照增加快，其次是浙蒲2號、JG636、GJ610、杭州長瓜、浙蒲8號。

圖9 高溫處理和對照材料的G-POD測定值

圖10 高溫處理和對照材料的G-POD測定比

3 討論

為了客觀、準確的鑒定瓠瓜耐熱性，本研究分析了6份瓠瓜材料在高溫脅迫和常溫對照條件下，其植株外部形態，包括株高和鮮重，葉綠素熒光值、質膜透性及POD活性的變化情況，發現除葉綠素熒光值外，株高、鮮重、質膜透性及POD活性的變化規律基本一致，說明這些指標可用于瓠瓜的耐熱性鑒定。在高溫脅迫下，瓠瓜的株高、鮮重降低，細胞質膜透性增加，POD活性上升。

在本研究中，6份材料在經過高溫處理后，雖然鮮重和株高與對照相比均顯著降低，但所有材料均未出現死苗或其他明顯的熱害癥狀，其原因可能是因為這6個品種的耐熱性本身相對較強，又或者是熱處理時間較短，且在熱處理期間保證充足的供水。質膜是植物細胞與外界環境的一道分界線，在極端條件下，植物的質膜會受到不同程度的損傷，表現為細胞膜透性增大，細胞內部電解質外滲，外液電導率增大的現象，因此電導率值越大就意味著質膜受損越嚴重[9]。在本研究中JI7182(編號4)的電導率值最大，說明其質膜受損最嚴重，高溫的耐受性最差，浙蒲8號(編號1)的電導率值最小，意味著對高溫的耐受性最好。植物的抗氧化作用包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸(AsA)等，其中POD是一種植物細胞內的保護酶，與植物抵御不良環境如高溫有關，該酶的主要作用為清除H2O2和其他過氧化物[10]，不同作物在遭受高溫時POD活性的變化不同，如白菜和黃瓜在高溫下其POD活性均下降[11-12]，但蘚類植物在高溫下其POD活性上升[13]。在本研究中，所有瓠瓜材料在高溫下其POD活性上升，但材料間的上升幅度不一樣，耐熱型材料的POD上升較慢。結合形態指標和生理生化指標，本研究中浙蒲8號的株高、鮮重受抑制最輕，質膜透性增加最少，POD活性上升最少，說明這份材料的耐熱性最好，JI7182的株高、鮮重受抑制最重，質膜透性增加最多，POD活性最高，說明該材料的耐熱性最差，其他4份材料的耐熱能力居中。本研究的結果表明，采用形態指標和生理生化指標結合的方法，可以較準確、客觀的評價瓠瓜的耐熱性，這為下一步瓠瓜種質的規模性耐熱鑒定奠定了基礎，也為瓠瓜的耐熱性育種提供了理論依據。

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(責任編輯：張瑞麟)

2017-01-23

浙江省重大科技專項(2016C02051)；公益性行業(農業)科研專項(201403032)

吳曉花(1975—)，女，浙江東陽人，副研究員，本科，研究方向為蔬菜新品種選育與栽培技術研究，E-mail： wuxiaohua2001@126.com。

李國景(1966—)，男，浙江東陽人，研究員，博士，研究方向為蔬菜育種與栽培技術研究，E-mail：ligj@mail.zaas.ac.cn。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170723

S652.9

A

0528-9017(2017)07-1169-04

文獻著錄格式：吳曉花，周雯，汪寶根，等. 高溫脅迫下6份瓠瓜材料的耐熱性分析[J].浙江農業科學，2017，58(7)：1169-1173.