南瓜屬4 個種及種間雜種耐熱性比較

智海英，岳 青，陳敏克，馬海龍

（山西省農業科學院園藝研究所，山西太原030031）

南瓜屬（Cucurbita）包括30 個種，其中，我國常見有4 個栽培種：美洲南瓜（Cucurbita pepo L.，又名西葫蘆）、中國南瓜（Cucurbita moschata Duch，又名南瓜）、印度南瓜（Cucurbita maxima Duch，又名筍瓜）、黑籽南瓜（Cucurbita ficifolia Bouche）。美洲南瓜和印度南瓜存在抗病性、耐熱性差的缺點，在生育期內往往因受到高溫逆境的影響出現植株衰敗、坐瓜難、品質低的問題，導致越夏栽培困難，難以滿足市場需求。消費者需要南瓜產品的周年均衡供應，抗逆性和適應性已成為南瓜屬作物新品種選育和引種篩選研究的重要評價指標[1-7]。故迫切需要開展南瓜耐熱性評價研究，為耐熱南瓜新品種選育提供理論指導。近年來，我國在大白菜、菜豆、生菜、番茄、黃瓜、甘藍、辣椒等蔬菜上的抗熱研究都取得了重要進展，育成了一批綜合性狀優良的抗熱品種[8-9]。趙美華等[10]研究認為，大白菜耐熱性與可溶性蛋白質含量、SOD 活性、MDA 含量相關，可作為其耐熱性鑒定指標。在瓜類作物中，對冬瓜、節瓜、瓠瓜、黃瓜砧木等已有高溫脅迫下生理及抗性評價研究報道[11-14]，但在南瓜屬作物中的耐熱性相關研究較少。

抗性種質資源的匱乏是南瓜屬抗性育種進展緩慢的根本原因，設法引入外源抗性基因，創造新型抗性種質資源是目前迫切需要解決的課題[15]。中國南瓜在我國栽培歷史悠久，形成了許多抗病、耐熱、耐瘠薄、適應性廣的優良地方品種，用中國南瓜改良印度南瓜的抗逆性受到人們的關注[16]。中國南瓜是理想的外源抗性基因供體，雖然國內外研究者曾進行過一些美洲南瓜或印度南瓜與中國南瓜的種間雜交試驗，但仍停留在種間雜交親和性試驗或種間親緣關系研究的階段，未見以美洲南瓜及印度南瓜耐熱性育種為主要目標的種間雜交的研究報道。

山西省農業科學院園藝研究所南瓜種質資源創新及新品種選育課題組于2018 年選取具有一定代表性的南瓜屬4 個栽培種及其部分種間雜種一代進行耐熱性研究，以期找到南瓜屬不同種或種內不同材料間的耐熱性差異及其規律，為今后的南瓜抗熱育種提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選取18 個南瓜屬種質資源作為試材，其中，16 個材料分別屬于中國南瓜、美洲南瓜、印度南瓜、黑籽南瓜等4 個栽培種，2 個材料為種間雜種一代，所有材料種子均由山西省農業科學院園藝研究所提供（表1）。

表1 參試材料的植物學分類及來源

1.2 試驗方法

1.2.1 室內熱脅迫試驗 將17 種試材（因Z1×M5種子少，未做）種子分別播種于32 孔穴盤中，置常溫下培養，待兩葉一心時，進行熱脅迫試驗。每種材料選樣本30 株，置于人工氣候箱中，38 ℃恒溫培養48 h，調查各樣本的存活株數，統計生存率。

過氧化物酶（POD）活性試驗取樣與存活株數統計同時進行，分別隨機選取高溫處理后仍存活的試材（不含美洲南瓜）各10 株的葉片，設3 次重復，混合研磨后提取酶液。POD 酶活性采用愈創木酚法測定，參照文獻[17]。用721 型紫外-可見分光光度計于470 nm 下測量反應5 min 時的OD 值，每隔1 min 讀數1 次，以每克鮮質量乘以每分鐘吸光度變化值表示酶活性大小，以ΔOD470/（min·g）表示，計算3 次重復的平均值。

1.2.2 田間耐熱性試驗 18 個試材于2018 年4 月25 日露地直播于山西省太原市園藝研究所試驗地，每個材料材種20 株，設3 次重復。6 月25 日至7 月3 日進行10 d 的人工授粉并掛牌標記，7 月10 日調查坐果率。7 月25 日調查病毒病發病株數，統計健株率。于8 月20 日進行田間自然高溫脅迫后生存率調查。

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel 2003 軟件進行數據統計和作圖，用SPSS 19 軟件進行方差分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 在室內熱脅迫下各材料生存率的比較

從圖1 可以看出，高溫脅迫下美洲南瓜M1、M2、M3、M4 及M5 植株全部死亡，生存率為0；中國南瓜與印度南瓜生存率較高，其中，Y3 生存率最低（57.8%），Z4、Y1、Y5 最高（100%）；黑籽南瓜生存率為100%；印度南瓜與中國南瓜的種間雜種Y2×Z1為80.0%。南瓜屬4 個種在室內高溫脅迫下，耐熱性黑籽南瓜最強，美洲南瓜最低，中國南瓜與印度南瓜居中。

2.2 在室內熱脅迫下各材料POD 活性的比較

由圖2 可知，熱脅迫處理后南瓜屬不同種的POD 活性不同。黑籽南瓜為0.094 ΔOD470/（min·g），中國南瓜為0.071～0.131 ΔOD470/（min·g），印度南瓜為0.037～0.053 ΔOD470/（min·g），中國南瓜與黑籽南瓜的酶活性高于印度南瓜。種間雜種Y2×Z1（印度南瓜×中國南瓜F1）為0.120 ΔOD470/（min·g），高于印度南瓜，與中國南瓜接近。由于美洲南瓜在室內高溫脅迫后生存率為0，故無POD 活性數據。

2.3 各材料田間耐熱性表現

表2 各材料田間耐熱性表現 %

從表2 可以看出，美洲南瓜的5 個材料越夏生存率最低，其中，M2、M4 全部死亡，最高的M5 也僅為63.3%；高溫期病毒病發生嚴重，健株率為0～36.7%；高溫期坐果率最低，為8.9%～40.5%。中國南瓜與印度南瓜越夏生存率普遍較高，其中，Y3 最低（73.4%），Z4、Y1、Y2、Y5 及Y6 全部存活；病毒病發病率較低，健株率為45.0%～100%；坐果率為75.6%～99.7%。黑籽南瓜生存率為100%；無病毒病發生，健株率為100%。以中國南瓜為親本之一的種間雜種Y2×Z1、Z1×M5 生存率均達到100%；病毒病發病率低，健株率分別為91.8%與88.4%；坐果率分別為90.6%與91.1%。

3 結論與討論

本研究表明，南瓜屬4 個栽培種中，黑籽南瓜耐熱性最好，中國南瓜耐熱性次之，印度南瓜耐熱性中等，美洲南瓜耐熱性較差；同一個種內的不同試材間對熱脅迫的耐受能力亦存在一定的差異。南瓜屬種間雜種（印度南瓜×中國南瓜F1，中國南瓜×美洲南瓜F1）耐熱性強于印度南瓜親本或美洲南瓜親本，接近于中國南瓜親本水平。印度南瓜×中國南瓜和中國南瓜×美洲南瓜種間雜交均存在超中優勢，說明耐熱性較強的中國南瓜可作為南瓜耐熱新品種選育的抗性親本材料。如果利用種間雜交后代進一步進行回交或復合雜交，有望通過種間雜交手段將中國南瓜的耐熱性基因轉育到印度南瓜或美洲南瓜中，創造出抗病、抗逆性得到改良的新型種質資源材料。

今后應進一步研究熱脅迫下南瓜生理生化變化，分析并找到標志其高溫抗性的生理指標和基因表達調控機制，將對南瓜抗逆種質資源的鑒定、改良及利用研究產生積極的促進作用。