利用隸屬函數(shù)法對(duì)觀賞辣椒種質(zhì)資源耐熱性的評(píng)價(jià)

趙東風(fēng)，郭勤衛(wèi)，項(xiàng)小敏，李朝森

(衢州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 衢州 324000)

觀賞辣椒是辣椒屬中的一個(gè)種，既可以觀賞又可以食用；觀賞辣椒喜溫不耐熱[1]。本地處亞熱帶地區(qū)，夏季異常高溫經(jīng)常來(lái)襲，這樣經(jīng)常導(dǎo)致辣椒栽培小環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間溫度過(guò)高，導(dǎo)致不耐熱的辣椒品種生長(zhǎng)發(fā)育受阻礙甚至植株死亡。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地鑒定辣椒育種材料的耐熱性是亟待解決的問(wèn)題；也是為了實(shí)現(xiàn)本地觀賞辣椒的夏秋季穩(wěn)定供應(yīng)，為觀光農(nóng)業(yè)增加觀賞蔬菜品種，還為美化居民生活環(huán)境增添一道亮麗的風(fēng)景。耐熱性是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)性狀，安鳳霞等[2]研究認(rèn)為，耐熱性受多基因控制。胡志輝等[3]認(rèn)為，熱害指數(shù)從一個(gè)方面反映出不同耐熱性植物的變化情況。賈志銀[4]研究認(rèn)為，在高溫脅迫下，供試?yán)苯菲贩N丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)含量顯著增加；根系活力表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),葉綠素含量逐漸降低。因此測(cè)定丙二醛(MDA)、脯氨酸(PRO)、葉綠素含量、根系活力能從各個(gè)方面反映出辣椒品種耐熱性的變化，可以作為耐熱性的鑒定指標(biāo)。王凱紅等[5]研究認(rèn)為，結(jié)合隸屬函數(shù)法可得到各材料耐熱性的綜合評(píng)價(jià)值,從而能比較科學(xué)地對(duì)辣椒的耐熱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料均為觀賞辣椒材料，部分資源是從其他地區(qū)引進(jìn)，其余為本單位選育。塞多納陽(yáng)光(圓錐椒，圓錐形，杭州市勿忘農(nóng)種業(yè)公司)；1722(櫻桃類(lèi)，橢圓形，衢州市農(nóng)科院)；小米椒(圓錐椒，圓錐形，海口市花卉大世界)；衢椒1號(hào)(長(zhǎng)椒類(lèi)，羊角形，衢州市農(nóng)科院)；朝天椒(簇生椒，羊角形，杭州市勿忘農(nóng)種業(yè)公司)；16142(圓錐椒，圓錐形，衢州市農(nóng)科院)；1590(圓錐椒，圓錐形，衢州市農(nóng)科院)；夢(mèng)都莎(簇生椒，圓錐形，杭州市勿忘農(nóng)種業(yè)公司)；搖滾紫(櫻桃類(lèi)，圓球形，杭州市勿忘農(nóng)種業(yè)公司)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

選擇籽粒飽滿(mǎn)的9種觀賞辣椒種子，先進(jìn)行浸種，然后催芽，當(dāng)發(fā)芽率達(dá)到60%～70%時(shí)即可播種。播于育苗平盤(pán)中，當(dāng)幼苗具有2～3片葉時(shí)，移栽于100 mm×100 mm的營(yíng)養(yǎng)缽中，每缽1株幼苗，每種觀賞辣椒幼苗移栽到30個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽，共需要270個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽。待幼苗長(zhǎng)到5～7葉時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗高溫處理。

試驗(yàn)處理。溫度設(shè)定為白天40 ℃，夜間28 ℃，晝夜各12 h；在人工氣候箱內(nèi)每天光照14 h，光照強(qiáng)度3 000 lx，黑暗10 h。對(duì)照常溫處理，白天溫度25 ℃，夜間20 ℃，晝夜各12 h；在人工氣候箱內(nèi)每天光照14 h，光照強(qiáng)度為3 000 lx，黑暗10 h。每處理重復(fù)3次，處理時(shí)間均為7 d。

本試驗(yàn)中熱害指數(shù)參照姜燕等[6]分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。分為5級(jí)，分別是0，1，2，3，4級(jí)。其中，0級(jí)為植株正常，隨著級(jí)數(shù)的增加，辣椒受到危害加劇，4級(jí)植株為死亡。耐熱指數(shù)的計(jì)算公式：

耐熱指數(shù)=[Σ(各級(jí)株數(shù)×級(jí)數(shù))/(最高級(jí)數(shù)×總株數(shù))]×100。

MDA的含量采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法測(cè)定[7]；PRO的含量采用酸性茚三酮顯色法；根系活力用TTC法測(cè)定[8]；葉綠素用96%乙醇提取測(cè)定[9]。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。隸屬函數(shù)法的計(jì)算公式為：

隸屬值=[(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)]×100。

式中，X為測(cè)定值，Xmax為最大值，Xmin為最小值。

反隸屬函數(shù)公式表示與耐熱性呈負(fù)相關(guān)。

反隸屬值=[1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)]×100。

將隸屬值進(jìn)行累加，求取平均值，平均值越大，則該品種的耐熱性越強(qiáng)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 耐熱指數(shù)

由表1可知，小米椒、衢椒1號(hào)耐熱指數(shù)低，為耐熱材料；1590、搖滾紫耐熱指數(shù)較高，為不耐熱材料，屬于熱敏感材料。

表1 不同材料的耐熱指數(shù)

注：同列無(wú)相同小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著。表2～6同。

2.2 MDA含量

在高溫脅迫下，MDA含量均呈增加趨勢(shì)，每個(gè)材料增加含量不同。由表2可知，40 ℃高溫脅迫下，MDA相對(duì)含量由低到高的順序?yàn)樾∶捉贰⑨榻?號(hào)、1722、朝天椒、16142、塞多納陽(yáng)光、夢(mèng)都莎、搖滾紫和1590。高溫脅迫下各材料的MDA相對(duì)含量與材料的耐熱性呈負(fù)相關(guān)，可作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表2 不同材料的MDA含量

2.3 PRO含量

PRO是植物蛋白質(zhì)的組成成分之一，幾乎所有的逆境都會(huì)造成植物體內(nèi)PRO的積累。高溫脅迫下耐高溫的品種往往積累較多的PRO。由表3可知，在40 ℃高溫脅迫下，各材料PRO含量均有不同程度增加。40 ℃高溫處理下各材料PRO相對(duì)含量由高到低的順序?yàn)樾∶捉贰⑨榻?號(hào)、塞多納陽(yáng)光、朝天椒、16142、1722、搖滾紫、夢(mèng)都莎和1590。PRO相對(duì)含量的變化與耐熱性呈正相關(guān)，可以作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表3 不同材料的PRO含量

2.4 苗期根系活力指標(biāo)評(píng)價(jià)分析

高溫脅迫會(huì)對(duì)根系活力產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致根系活力下降。由表4可知，在40 ℃高溫誘導(dǎo)下，各材料根系活力相對(duì)值由高到低的順序依次為小米椒、衢椒1號(hào)、朝天椒、16142、夢(mèng)都莎、1722、搖滾紫、塞多納陽(yáng)光和1590。根系活力相對(duì)值的變化與耐熱性呈正相關(guān)，可以作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.5 苗期葉綠素相對(duì)含量指標(biāo)評(píng)價(jià)分析

高溫脅迫下，葉綠素含量降低，導(dǎo)致光合作用減弱，植物的積累光合產(chǎn)物也隨著降低，生長(zhǎng)發(fā)育減緩。由表5可知，在40 ℃高溫誘導(dǎo)下，不同材料間葉綠素含量較對(duì)照有明顯降低，且降幅不一。各材料葉綠素相對(duì)含量由高到低的順序依次為小米椒、衢椒1號(hào)、夢(mèng)都莎、朝天椒、16142、塞多納陽(yáng)光、1722、搖滾紫和1590。葉綠素相對(duì)值的變化與耐熱性呈正相關(guān)，可以作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表4 不同材料的根系活力

2.6 隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)

由表6可知，通過(guò)隸屬函數(shù)分析，小米椒綜合排名最高，為最耐熱材料；1590綜合排名最低，為最不耐熱材料。排名由高到低依次為小米椒、衢椒1號(hào)、朝天椒、16142、塞多納陽(yáng)光、1722、夢(mèng)都莎、搖滾紫和1590，即小米椒、衢椒1號(hào)、朝天椒為耐熱材料，1590、夢(mèng)都莎和搖滾紫為熱敏材料。

表5 不同材料的葉綠素含量

表6 不同材料的各指標(biāo)值及耐熱性評(píng)價(jià)

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)利用高溫處理得到MDA、PRO、根系活力和葉綠素含量的相對(duì)值及其耐熱性，通過(guò)隸屬函數(shù)分析得出小米椒是最耐熱材料，1590是最不耐熱材料。所有材料中，小米椒、衢椒1號(hào)、朝天椒為耐熱材料；1590、夢(mèng)都莎和搖滾紫為熱敏材料。

高溫脅迫時(shí)，觀賞辣椒的外部形態(tài)發(fā)生一定變化，通過(guò)測(cè)定外觀形態(tài)變化可用來(lái)簡(jiǎn)單鑒定辣椒的耐熱性。本試驗(yàn)利用生理指標(biāo)MDA、PRO、根系活力、葉綠素含量來(lái)反映觀賞辣椒的耐熱性，最后得出正確的結(jié)論。但是在辣椒耐熱性研究中，人們觀察的生理指標(biāo)很多，如高溫脅迫對(duì)幼苗POD活性的影響、對(duì)幼苗SOD活性的影響、對(duì)凈光合速率的影響等，這些指標(biāo)都可以反映出辣椒的耐熱性強(qiáng)弱，具體哪些指標(biāo)最好，各指標(biāo)與耐熱性強(qiáng)弱定量關(guān)系尚待進(jìn)一步研究。