2個生理指標與大白菜耐抽薹性相關性初探

馬關鵬， 趙大芹， 潘業勤2， 周麟筆, 文林宏

(1.貴州省農業科學院園藝研究所， 貴陽 550006； 2.貴陽市農業試驗中心， 貴陽 550018)

大白菜作為一種主要的蔬菜，具有適應性廣、產量高、品質優、生長周期短等特點，在為人們提供鮮食蔬菜上有著重要的作用。大白菜在冬春季及早春栽培過程中容易出現未熟抽薹開花的情況，導致減產甚至是絕收。因此選擇耐抽薹性強的品種是保證春大白菜生產的重要工作[1-2]。大白菜的耐抽薹性一直是選育越冬型早春大白菜品種的重要指標[3-5]，在育種過程中需要對種質資源進行相應的評價。對耐抽薹特性的傳統評價是進行越冬栽培，統計開花抽薹時間，此種方法統計的數據因為是在大田栽培條件下取得的，通常較為準確。但是這種方法費力耗時，對于大量的種質篩選時，成本高、時間長，不利于快速選育新的耐抽薹品種。

POD與CAT作為植物抗逆性的2個生理指標，POD在植物受到低溫脅迫時會升高，以便增加對活性氧的清除能力[6-7]；CAT存在于過氧化物酶體等能夠產生過氧化氫酶類的細胞器，主要作用是清除植物體內積累的過氧化氫從而避免過氧化氫對植物細胞的損害[8-9]；當植物受到低溫脅迫時CAT也會升高[10-11]。十字花科結球大白菜需要經過一段時間的低溫誘導即春化才能抽薹開花[12]，且不同品種對于低溫需要的時間并不相同，感受低溫后抽薹的時間也并不一致，因此推測低溫脅迫結球白菜所帶來的活性氧清除能力以及抽薹開花可能存在某種聯系，目前兩者之間是否存在一定的聯系缺乏數據支持。就此，本實驗設計了對照組、低溫誘導組來測定20個品種POD、 CAT的值，并分析與大白菜抽薹時間的相關性，發現抽薹時間與POD、CAT之間存在顯著相關性，為結球大白菜的耐抽薹品種選育及快速鑒定抽薹性提供了依據。

表2 試驗期間氣溫統計

2016年 2017年 10月25日后11月12月1月2月3月4月7日前平均/℃10.1311.835.276.425.8111.0514.155℃以下天數/d01125272410010℃以下天數/d420313027221

1 材料和方法

1.1 材 料

供試大白菜品種共20個(表1)，其中“黔白5號”和“黔白8號”是貴州省農業科學院園藝研究所選育的耐抽薹大白菜品種[3]，其余品種均購于市場，為市場上常見的大白菜品種。全部品種均為雜交一代種。

表1 供試品種

編號品種名稱 編號品種名稱 編號品種名稱 1日本夏豐508貴蔬矮樁秋綠15抗病春秋王2小夏陽9新青5616遲元帥3貴蔬熱寶四號10錦綠6017貴蔬遲白菜4早熟六號11高抗王AC-218黔白5號5夏將軍12新選晉菜3號19黔白8號6韓夏13貴蔬津秋率6020春秋王7貴蔬優夏王14高原歐綠

1.2 方 法

1.2.1試驗設計

試驗設3個處理，處理1為冷誘導處理，處理2為對照即不經過低溫處理，處理3為自然低溫處理，經過大田越冬栽培實現。經25 ℃浸種8 h后，參試各品種種子于2016年10月25日播種到50孔穴盤，待長出2片真葉后，處理1的品種各取10株進行冷誘導，即置于4 ℃光照培養箱中繼續培育15 d；處理2的品種各取10株，置于20 ℃光照培養箱中繼續培育15 d；處理3的品種各取45株，于2016年12月2日移栽于貴州省農業科學院園藝研究所蔬菜試驗基地，栽培方式為常規地膜覆蓋栽培，畦寬(連溝)1.2 m，栽培行距0.4 m、株距0.32 m，每畦定植3行，每個小區栽培15株，3次重復，按常規生產進行田間管理。

1.2.2生理指標及抽薹時間測定

選取處理完成的植株，取整株苗的葉片液氮速凍存于-80 ℃冰箱，待所有植株處理完成后同時進行生理指標測定，生理指標測定取整株的葉片，過氧化物酶(POD)測定采用愈創木酚法[14]，過氧化氫酶(CAT)活性測定采用紫外分光光度法[15]，每個樣品設計3次重復；每1株的抽薹時間統計為定植時間到初蕾出現的時間差，每個品種統計45株，計算平均值評價品種抽薹性。

1.2.3數據分析

利用Microsoft Excel 2013軟件進行數據處理,利用DPS v 7.05軟件對數據進行方差分析,采用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 試驗期間氣溫情況

根據試驗地觀察記載，試驗期間氣溫處于5 ℃以下天數共97 d，氣溫處于10 ℃以下共135 d，此數據完全滿足大白菜春化的溫度及時間要求。

2.2 20個參試品種耐抽薹性鑒定

田間數據調查分析表明(表3)，參試各品種間最早和最晚抽薹時間、定植至抽薹平均天數不同，抽薹時間最晚的是黔白8號，其次為黔白5號，平均抽薹天數分別為108 d和105 d；抽薹時間最早的為小夏陽，其次為日本夏豐50，平均抽薹天數分別為74 d和78 d；參試品種間定植至抽薹平均天數相差34 d。統計分析表明，20個品種中抽薹特性強弱跨度較大，早抽薹和晚抽薹的品種在時間上相差30 d以上，顯著性差異分析表明，耐抽薹性最強的黔白8號與其余19個品種抽薹性差異顯著， 在抽薹特性上，貴蔬遲白菜、黔白5號、黔白8號、遲元帥等都表型較好，呈現出較晚的抽薹時間，均與其余品種差異性顯著。經過分析，顯示用于本次試驗的大白菜品種在抽薹特性上分布范圍較廣，代表早抽薹、中期抽薹、晚抽薹的品種均有涉及，用于后續試驗具有一定的代表性。

此外，參試各品種內不同單株抽薹時間早晚也存在差異，部分品種差異較大，如日本夏豐50、貴蔬優夏王等品種，最早抽薹與最晚抽薹的時間相差近15 d，試驗品種中黔白5號、黔白8號、高原歐綠、抗病春秋王、遲元帥、貴蔬遲白菜的品種內抽薹時間差異較小，均只有4～6 d的差異。

表3 參試大白菜品種抽薹性調查統計

編號品種 定植期最早抽薹期最晚抽薹期定植至抽薹平均天數/d1日本夏豐502016-12-022017-02-092017-02-2278j2小夏陽2016-12-022017-02-102017-02-1274m3貴蔬熱寶四號2016-12-022017-02-112017-02-1477jkl4早熟六號2016-12-022017-02-122017-02-1675lm5夏將軍2016-12-022017-02-102017-02-1476kl6韓夏2016-12-022017-02-112017-02-1776lm7貴蔬優夏王2016-12-022017-02-122017-02-2377jk8貴蔬矮樁秋綠2016-12-022017-02-162017-02-2293h9新青562016-12-022017-02-172017-02-2093h10錦綠602016-12-022017-02-182017-02-2194gh11高抗王AC-22016-12-022017-02-152017-02-1893gh12新選晉菜3號2016-12-022017-02-182017-02-2195efg13貴蔬津秋率602016-12-022017-02-172017-02-2295fg14高原歐綠2016-12-022017-02-192017-02-2390i15抗病春秋王2016-12-022017-02-212017-02-2496e16遲元帥2016-12-022017-03-122017-03-18103d17貴蔬遲白菜2016-12-022017-03-122017-03-17102c18黔白5號2016-12-022017-03-152017-03-18105b19黔白8號2016-12-022017-03-242017-03-27108a20春秋王2016-12-022017-02-262017-02-2895ef

注：抽薹時間統計為定值時間到初蕾出現的時間差;同列數字后不同小寫字母表示差異顯著水平。

表4 參試品種過氧化物酶(POD)活性

編號品種 POD 活性/(U·g-1)對照組冷處理組冷處理比對照組±%編號品種 POD 活性/(U·g-1)對照組冷處理組冷處理組比對照組±%1日本夏豐5012.8821.6050.677±0.045g11高抗王AC-221.24541.9450.974±0.04c2小夏陽18.1233.510.849±0.069fg12新選晉菜3號18.2233.5850.843±0.045de3貴蔬熱寶四號15.0226.1650.742±0.06ef13貴蔬津秋率6020.4338.2850.874±0.049cd4早熟六號10.26517.3250.688±0.032g14高原歐綠18.735.150.88±0.042ef5夏將軍11.7920.660.752±0.053ef15抗病春秋王23.39549.361.11±0.038a6韓夏14.9720.070.341±0.009h16遲元帥19.28541.531.153±0.02a7貴蔬優夏王15.83524.790.566±0.044h17貴蔬遲白菜18.56536.7150.978±0.024c8貴蔬矮樁秋綠21.4139.3250.837±0.031de18黔白5號18.10539.6951.192±0.035a9新青5619.91537.880.902±0.03cd19黔白8號18.94540.6151.144±0.037a10錦綠6021.27542.0250.975±0.084cde20春秋王20.03541.751.084±0.025b

注：同列數字后不同小寫字母表示差異顯著水平;冷處理比對照組=[(冷處理-對照組)/對照組]×100%。下同。

2.3 不同品種POD與CAT活性

POD是植物抗逆性或抗凍性的一個重要生理指標，通常在抗逆性較強的品種遇到低溫逆境時POD的含量會大幅度升高[16]。由表4可知，對照組各品種POD活性位于10.265～23.395 U·g-1之間，其中POD活性最高抗病 FW，最低活性品種為早熟六號；處理組POD活性較高的品種有抗病春秋王、錦綠60、高抗王AC-2，活性分別為49.36，42.025，41.945 U·g-1，活性最低品種為早熟六號，活性為17.325 U·g-1。比較冷處理與對照組表明，冷處理組較對照組POD活性均有不同程度的提高，其中黔白8號、遲元帥、5號冷處理組較對照組POD活性增加幅度最大，分別增加了1.192倍、1.153倍、1.144倍，而增幅最小的是品種韓夏，僅增加了34.1%；統計分析表明，增幅較大的品種抗病春秋王、遲元帥、黔白5號、黔白8號之間并不存在顯著性差異，但是與其余品種之間存在顯著性差異，增幅較小的品種韓夏、貴蔬優夏王之間也不存在顯著性差異，但同樣與其余品種存在顯著性差異。

對20個品種采取與POD測定相同的處理方法進行處理，分別測定對照組、冷誘導組的CAT及計算冷誘導比對照組提高的百分率，各個品種的數據如表5顯示。由表5可知，對照組各品種CAT活性位于11.5～22.61 U·(g·min)-1之間， CAT活性較高有早熟六號、新選晉菜3號、抗病春秋王、夏將軍，活性分別為22.61，22.5，22.5，21.66 U·(g·min)-1，最低活性品種為遲元帥，活性為11.5 U·(g·min)-1；冷誘導組CAT活性較高的品種有黔白5號、黔白8號、抗病春秋王，活性分別為60.77，56.28，56 U·(g·min)-1，活性最低品種為小夏陽，活性為31.6 U·(g·min)-1。比較冷處理與對照組表明，冷處理比對照組提高的百分率在耐抽薹的品種遲元帥、貴蔬遲白菜、黔白5號、黔白8號、春秋王的提高率較高，均提高了300%左右，但是并不完全是正相關，比如黔白8號的抽薹性比黔白5號強，但是CAT的提升幅度沒有黔白5號高。顯著性分析表明，冷處理后CAT增幅較大的品種遲元帥、貴蔬遲白菜、黔白5號、黔白8號、春秋王之間存在顯著性差異，同時與其余品種之間也存在顯著性差異，但是增幅較小的品種韓夏、貴蔬優夏王之間不存在顯著性差異，但與其余品種存在顯著性差異。這種情況與POD情況并不相一致。

表5 參試品種過氧化氫酶(CAT)活性[U·(g·min)-1]

編號品種 CAT 活性/[U·(g·min)-1]對照組冷處理組冷誘導比對照組±%編號品種 CAT 活性/[U·(g·min)-1]對照組冷處理組冷處理組比對照組±%1日本夏豐5020.6232.620.582±0.03n11高抗王AC-215.7643.611.767±0.071f2小夏陽21.4931.600.47±0.071n12新選晉菜3號22.5051.841.304±0.027h3貴蔬熱寶四號19.6935.340.795±0.093kl13貴蔬津秋率6016.1236.721.278±0.048h4早熟六號22.6139.220.735±0.072lm14高原歐綠17.9532.620.818±0.037m5夏將軍21.6637.500.731±0.04m15抗病春秋王22.5056.001.489±0.047g6韓夏19.4039.471.034±0.026j16遲元帥11.5052.503.565±0.048b7貴蔬優夏王17.8134.770.952±0.017jk17貴蔬遲白菜14.0057.353.096±0.042c8貴蔬矮樁秋綠20.1746.601.31±0.016h18黔白5號10.5860.774.747±0.052a9新青5618.7540.401.155±0.054i19黔白8號15.1356.282.72±0.041e10錦綠6018.0043.001.389±0.075g20春秋王13.5053.302.948±0.03d

表6 抽薹時間與POD、CAT相關指標的相關性分析

POD CAT 對照組冷處理組冷處理組比對照組對照組冷處理組冷處理組比對照組相關性系數0.69360.81690.8355-0.67270.82060.7896T統計量5.31778.10208.7426-2.20698.22147.3045T臨界值2.10092.10092.10092.10092.10092.1009顯著性相關性顯著正相關顯著正相關顯著正相關顯著負相關顯著正相關顯著正相關

2.4 POD、CAT與抽薹時間的相關性檢測

為確定POD、CAT和抽薹性之間的關系，分別使用6組數據(POD對照、POD冷處理、POD冷誘導比對照、CAT對照、CAT冷處理、CAT冷誘導比對照)分析與品種抽薹特性之間的相關性強弱。分析顯示除了CAT的對照組與耐抽薹性之間存在負相關性外，其余的5個指標均存在正相關系數，所有的相關性均在0.6以上，其中POD的冷誘導組比對照組數據與抽薹相關性最高為(0.835 5)，無論是CAT還是POD的冷誘導組均與抽薹時間存在0.8以上的顯著相關性，最低的為CAT的對照組，為0.672 7。

3 討論與小結

POD)、CAT 作為抗旱生理指標已研究得較多[17-19]，但作為其它鑒定指標研究較少。大白菜經過低溫春化易出現抽薹開花，耐抽薹品種則可以忍受較低的春化溫度或者較長的低溫時間不易抽薹開花，這表明抽薹性與低溫脅迫可能存在一定的關系，為了進一步研究兩者的關系，設計進行了本次實驗。實驗目的擬在探究POD、CAT與結球白菜抽薹時間之間的關系，研究的指標 POD 及 CAT 在一定的冷處理條件下測定其含量，計算處理后2個物質含量的提升百分率，通過檢驗與抽薹的顯著相關性來分析抽薹時間與2個生理指標的關系。分析顯示，所使用的6個指標均和抽薹時間有顯著相關性，但是對照組的相關性系數較對照組及處理組比對照組低，基于本次研究，發現低溫脅迫后活性氧清除能力與抽薹時間有一定的相關性，但是結合每個品種的抽薹時間及相應的POD、CAT活性值，研究發現，品種的抽薹時間與POD、CAT活性值不存在絕對性的對應關系，比如新選晉菜3號品種的冷處理組的POD值比貴蔬矮樁秋綠低，但是新選晉菜3號比貴蔬矮樁秋綠耐抽薹性要強；抗病春秋王冷誘導組CAT活性比遲元帥要高，但是耐抽薹性不如遲元帥。所以雖然抽薹時間與POD、CAT存在相關性，但是在無對照品種時，以這2個指標很難評價品種的耐抽薹性。所以，結合本實驗結果及對黔白5號品種的多地多年的抽薹時間測定和不同品種的多年生產推廣試驗(數據未顯示)，建議使用冷處理后POD、CAT提高的百分率作為初步篩選大白菜耐抽薹特性的指標，并且以韓夏、黔白5號作為對照品種，如果供試的品種在條件相同的情況下冷處理后測定POD、CAT提高的百分率，提高率比同時測定的韓夏品種要低，那么可以初步判斷此品種的耐抽薹性不強，不建議作為越冬栽培品種，若高于黔白5號則可以作為備選的耐抽薹品種，若提高的值處于兩者之間，那么其抽薹特性可能需要進一步的栽培驗證。