茄子及近緣野生資源耐冷性鑒定研究

劉 飛 鄧明晟 徐 銳 成玉富 楊 旭

（揚州大學園藝與植物保護學院，江蘇揚州 225009）

茄子（Solanum melongenaL.）為茄科茄屬植物，喜高溫，當溫度低于15 ℃時植株生長遲緩，低于5 ℃莖葉會受到傷害，0 ℃下就會凍死，低溫環境嚴重影響茄子的產量與品質。

茄子耐冷性與芽期和苗期的生理指標具有相關性。耿廣東等（2006）研究表明，茄子幼苗細胞膜透性與種子發芽的綜合隸屬函數值呈顯著正相關，認為低溫發芽是鑒定茄子幼苗耐冷性的一種既簡便又科學的方法。閻世江等（2016）認為低溫條件下的種子發芽率可以作為茄子耐冷性的鑒定指標。吳雪霞等（2008）研究表明，低溫脅迫使茄子植株生長受到抑制，而耐冷性強的材料在低溫脅迫下實際光化學效率下降幅度較低。

野生茄具有多種抗性（劉富中 等，2005），可以應對氣候變化所帶來的挑戰（Kaushik et al.，2016）。而綜合評價野生茄與栽培茄的優良抗性鮮有報道，有關茄子耐冷性鑒定的簡便和準確方法還有待進一步完善，野生茄和栽培茄在特性上的差異需要尋找一種合理的鑒定方法。本試驗分別在芽期和苗期鑒定茄子耐冷特性，結合耐冷平均隸屬函數值，分析野生茄與栽培茄在芽期與苗期耐冷特性差異，綜合測定芽期和苗期的相關指標，探討茄子種質資源耐冷性鑒定方法，以期為茄子耐寒育種提供技術、材料和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參考楊旭等（2016）對茄子種質資源遺傳多樣性的研究，篩選16份茄子作為試驗材料（含3份野生材料）（表1），材料由揚州大學園藝與植物保護學院蔬菜育種實驗室提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 茄子種子發芽力測定 試驗于2017年3月開始，在揚州大學園藝與植物保護學院蔬菜育種實驗室進行。選取飽滿一致的茄子種子，每份40粒，3次重復。溫湯（55 ℃）浸種2 h后常溫（30 ℃）浸泡24 h，隨后分別在18 ℃（低溫處理）和25 ℃（常溫對照）的黑暗條件下培養，每天記錄種子發芽情況。在第7天計算發芽勢，第14天計算發芽率（野生茄在第14天計算發芽勢，第28天計算發芽率），并計算相對發芽勢和相對發芽率。

相對發芽勢=18 ℃發芽勢/25 ℃發芽勢×100%

相對發芽率=18 ℃發芽率/25 ℃發芽率×100%

1.2.2 茄子幼苗冷害指數測定 每份材料選取100粒種子浸種催芽，用50孔穴盤進行育苗（每孔播種2粒），1個月后茄子長至3～4片真葉，挑選長勢一致的幼苗40株，每份材料各20株分別置于25 ℃和1 ℃的光照培養箱，3次重復，處理10 d后對低溫處理下的植株進行冷害級別的調查。冷害分級標準（表2）和冷害指數的計算參照《茄子種質資源數據質量控制規范》（李錫香和朱德蔚，2006）。

表1 供試茄子材料及來源

表2 茄子冷害等級評價標準

1.2.3 茄子幼苗脯氨酸和丙二醛含量測定 選取各茄子材料低溫處理（1 ℃，10 d）和對照（25 ℃，10 d）幼苗第2～3片真葉為檢測樣品，每個品種測定3株，3次重復。參照《植物生理生化實驗原理和技術》（王學奎，2006）進行脯氨酸和丙二醛含量的測定。其中脯氨酸含量標準曲線為：y=0.473x+0.217（R2=0.993 9），式中x為溶液中脯氨酸含量，y為OD值。

增減率=（低溫處理-對照）/對照×100%

1.3 統計方法

耐冷隸屬函數值用模糊數學隸屬函數值方法計算；冷害指數、丙二醛增減率與耐冷性呈負相關，隸屬函數值公式

其中表示第i種的第j指標的耐冷隸屬值，Xij表示第i種的第j指標的測定值，Xjmax表示j指標的最大值，Xjmin表示j指標的最小值）。

參照齊曉花等（2011）和楊莎等（2014）的研究方法，按照平均隸屬度將耐冷性分為5個等級。強耐冷（high resistance，HR），平均隸屬度 0.6～1.0；耐冷（resistance，R），平均隸屬度0.4～0.6；中等耐冷（middle resistance，MR），平均隸屬度 0.3～0.4；不耐冷（low resistance，LR），平均隸屬度0.2～0.3；冷敏感（sensitive，S），平均隸屬度0～0.2。

2 結果與分析

2.1 茄子種子發芽力測定

從表3可以看出，大部分茄子種子在18 ℃下發芽受到影響。14c-5、14c-6和甘肅長茄的相對發芽率均達到100.00%，相對發芽勢均高于95%，表明這3份材料在低溫下保持較高的活力；而18 ℃低溫主要影響貴州銅仁紫長茄和特大紫罐茄的發芽時間，對其發芽率影響較小；其他材料在低溫下的發芽勢和發芽率均受到明顯限制。

2.2 茄子幼苗的冷害指數

耐冷性不同的茄子表現出明顯的冷害差異，耐冷性強的材料冷害指數小，耐冷性弱的冷害指數大（姚明華和徐躍進，2001）。本試驗中，特大紫罐茄、荷包茄、徐州睢寧紫長茄和快圓茄的冷害指數較大，表現出冷敏感性；14c-5、14c-6、喀西茄和蒜芥茄的冷害指數較小，表現出一定的耐冷性（表3）。

2.3 茄子幼苗的脯氨酸含量

低溫處理后幼苗葉片脯氨酸的增減率可以反映酸對茄子幼苗在低溫下維持細胞結構、細胞運輸和調節滲透壓的能力（王榮富，1987）。從表3可以看出，14c-5、14c-6、日本長茄、貴州銅仁紫長茄、觀賞茄、赤茄、喀西茄和蒜芥茄受到低溫脅迫后，脯氨酸含量有所增加，表現出對冷脅迫的適應能力；其他材料在低溫脅迫后脯氨酸含量下降，表明對低溫較敏感。

2.4 茄子幼苗的丙二醛含量

低溫下發生的膜脂過氧化會導致膜系統的破壞，膜脂過氧化的最終產物丙二醛會使生物膜發生嚴重損傷（孫玉宏，2002）。試驗材料在低溫下都表現出丙二醛含量的增加，但是增加幅度不同。其中，觀賞茄、赤茄、喀西茄和蒜芥茄的丙二醛增加幅度較小，14c-5、14c-6、甘肅長茄、黑又亮和特大紫罐茄的丙二醛增加幅度中等，表明這些材料有一定的耐冷性（表3）。

2.5 茄子材料耐冷性綜合評價

從茄子耐冷性指標間的相關性可以看出（表4、5），茄子品種耐冷性與相對發芽率、相對發芽勢、冷害指數、丙二醛增減率呈極顯著相關。栽培茄和野生茄中與耐冷性相關系數最高的為相對發芽勢（0.726），最低的為脯氨酸增減率（0.424）；栽培茄中與耐冷性相關系數最高的為相對發芽率（0.801），而耐冷性與脯氨酸增減率的相關性較低（0.405），表明脯氨酸增減率在茄子耐冷性鑒定上可能具備不適應性。因此，野生茄適合選用苗期指標（冷害指數、丙二醛增減率）進行耐冷性鑒定；栽培茄可以選用相對發芽率、相對發芽勢、冷害指數和丙二醛增減率等指標進行耐冷性鑒定。

表3 供試茄子材料種子與幼苗的耐冷性鑒定

表4 栽培茄和野生茄耐冷性指標間相關性分析

表5 栽培茄耐冷性指標間相關性分析

運用平均隸屬函數值對幾個指標進行耐冷性的綜合評定，使單個指標的局限性得以彌補，從而使評定結果更加準確（張紅梅 等，2011）。本試驗利用相對發芽率、相對發芽勢、冷害指數、丙二醛增減率等4個指標對茄子耐冷性進行綜合評價。如表6所示，14c-5、14c-6、甘肅長茄、赤茄、喀西茄、蒜芥茄均為強耐冷型；荷包茄、快圓茄和徐州睢寧紫長茄屬于冷敏感型（表6）。

表6 低溫脅迫下茄子耐冷性隸屬函數值分析

3 討論

植物的抗寒性是由多種特異的數量性抗寒基因調控（簡令成，1992），因此需要從多方面對耐冷性進行評價。由于單一化的指標在反映植物耐冷性方面具有局限性，應根據不同植物材料面對冷脅迫的反應機制，采取相互關聯分析的方法，對多個指標采用隸屬函數值綜合評定植物的耐冷性，這不僅可以彌補單個指標的局限性，還可以使評定結果更加準確可靠（Park et al.，2010；Yang et al.，2012；Chen et al.，2014）。閻世江等（2013）針對形態學指標和生理指標的相關性，運用逐步回歸分析的方法，建立回歸方程Y=-0.554+1.138 4X1+0.038X2（Y，耐低溫性；X1，莖粗；X2，SOD活性），此體系不僅充分考慮苗期形態及生理指標這一宏觀表現，又考慮了內在生理生化特性的變化。本試驗的材料具有不同的耐冷特性，單個指標間也可能存在一些差異，而平均隸屬函數值可以平衡鑒定結果，利用芽期和苗期多個指標對茄子材料耐冷性進行綜合評價。野生茄的發芽能力較弱，且發芽適宜溫度在30～35 ℃，低溫會影響野生茄的發芽能力（莫健文，2012）。本試驗結果也表明低溫下的發芽情況不適合野生茄的耐冷性鑒定，應該采用苗期生理特性進行野生茄的耐冷性鑒定。同時發現栽培茄的相對發芽率、相對發芽勢與幼苗的冷害指數、丙二醛含量具有一定的相關性，種子的相對發芽率和相對發芽勢可以作為栽培茄耐冷性鑒定的正相關指標，茄子幼苗的冷害指數和丙二醛增減率可以作為茄子耐冷性鑒定的負相關指標。

根據平均隸屬函數值的評價結果，甘肅長茄屬于強耐冷型，貴州銅仁紫長茄和觀賞茄均為耐冷型；荷包茄、快圓茄和徐州睢寧紫長茄屬于冷敏感型；野生材料赤茄、喀西茄和蒜芥茄都為強耐冷材料；實驗室純合材料14c-5和14c-6都為強耐冷型。這些耐冷材料為今后茄子耐冷性遺傳機制及茄子耐冷育種研究提供了良好的材料支撐，可以通過分子手段從基因層面研究低溫冷害分子機制，有助于了解作物的生長發育規律及響應低溫脅迫機理，也有助于運用分子手段調節作物耐冷能力，從而為培育耐低溫茄子品種提供理論依據和指導方法。

4 結論

經鑒定，14c-5、14c-6、甘肅長茄和3份野生茄具有較強的耐冷性，荷包茄、快圓茄和徐州睢寧紫長茄耐冷性都較差。栽培茄可以用相對發芽率、相對發芽勢等芽期指標以及冷害指數、丙二醛增減率等苗期指標進行耐冷性鑒定；而野生茄適合選用苗期指標，即冷害指數和丙二醛增減率進行耐冷性鑒定。因此，選擇準確的指標可以鑒定出不同抗性的茄子材料，為茄子抗性遺傳研究和育種工作提供良好的材料保障。