高溫脅迫對菜心生長影響的研究進展

摘 要：菜心是華南地區(qū)廣泛種植及市場供應的主要蔬菜之一，屬于較不耐熱喜冷涼的蔬菜，具有較高的經(jīng)濟效益。華南地區(qū)高溫氣候是導致菜心產(chǎn)量和品質(zhì)下降的主要因素之一，建立對菜心耐熱性的評價機制及研究高溫脅迫對菜心的影響從而改良菜心的性狀在菜心生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)具有廣闊前景。本文綜述了國內(nèi)關于菜心耐熱性分析及其鑒定指標篩選和高溫脅迫對菜心生理特性農(nóng)藝形狀的影響的文章，以期為菜心的研究及生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

關鍵詞：菜心;耐熱性;高溫脅迫

菜心（Brassica cam pestris L.Spp.chinensisvar.Lilis Tsen et Lee），又名菜薹，為十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種的一個變種，具有品類豐富，生長周期短，經(jīng)濟效益高等特點，是廣東省目前栽培面積最大和市場供應的重要蔬菜[1]。菜心最適宜生長溫度為15～25℃，當溫度超過30℃時植株生長就會受到阻得，造成菜薹葉片纖細，使得品質(zhì)下降，甚至死亡。有研究表明[2]菜心的半致死溫度為46～49℃，而夏季高溫天氣華南地區(qū)田間溫度可達40℃，會對菜心的生長造成脅迫，可見溫度對于菜心的生長和品質(zhì)具有重要影響，高溫已成為華南地區(qū)菜心生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)中面臨的主要問題之一。菜心耐熱性的研究對提高菜心的產(chǎn)量和品質(zhì)是非常有益的，這首先需要建立對菜心耐熱性的鑒定指標和評價標準，再研究菜心的耐熱性，目前對于菜心耐熱性的研究目前主要集中于對農(nóng)藝性狀和生理特性兩個方面。

1 菜心耐熱性分析及其鑒定指標篩選

龐強強等[2]以20個不同的菜心品種為實驗對象，采用對比試驗的方法，設置人工模擬37℃和正常（25℃）2個對比處理組，對20個菜心品種萌發(fā)期和幼苗期的21個形態(tài)和生理生化指標進行測定，以各單項指標的耐熱系數(shù)作為衡量耐熱性依據(jù)，采用相關性分析、主成分分析、隸屬函數(shù)分析、聚類分析、灰色關聯(lián)度分析及逐步回歸分析等多種方法相結合，對不同菜心品種進行耐熱性鑒定和耐熱指標篩選，最后將20個菜心品種劃分為耐熱型、中等耐熱型和不耐熱型3個類別。以逐步回歸法建立菜心耐熱性評價方程，并結合灰色關聯(lián)度分析，篩選出熱害指數(shù)、過氧化物酶活性、丙二醛質(zhì)量摩爾濃度、可溶性糖質(zhì)量分數(shù)、發(fā)芽勢和過氧化氫質(zhì)量分數(shù)等6個指標，作為菜心耐熱性綜合鑒定指標。

李光光等[4]研究了6個不同熟性的菜心品種在高溫塑料棚中苗期和采收期對農(nóng)藝性狀指標變化的影響，并以菜心熱害指數(shù)為性狀篩選標準，采用隸屬函數(shù)法對相關數(shù)據(jù)進行了分析。將6個不同熟性的菜心分為耐熱型、一般耐熱型、熱敏型和三大類。其研究結果表明，4項農(nóng)藝性狀指標與熱害指數(shù)呈現(xiàn)出顯著負相關并可以用來鑒定菜心的耐熱性。

李光光等[2]取不同的6份菜心為試驗材料，研究田間高溫下播種成活率和半致死溫度和菜心耐熱性之間的關系，并利用EXE和SAS分析它們之間的相關性。他們的研究結果表明，在不同的高溫中，菜心的半致死溫度呈現(xiàn)上升的“S”型，半致死溫度值在46～49℃之間。此結果表明半致死溫度與田間高溫下菜心播種成活率之間是顯著正相關的關系，半致死溫度可作為菜心耐熱性評價的指標。

2 高溫脅迫對菜心生理特性的影響

曹毅等[2]研究了高溫對不同的4個菜心品種田間及苗期耐熱性的影響。他們的研究結果顯示，高溫對4個菜心品種熱害指數(shù)和電解質(zhì)滲透率有不同反應，熱害指數(shù)和電解質(zhì)滲透率之間呈正相關關系;隨著熱脅迫時間的延長，脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性逐步增加，過氧化物酶活性則先升后降。

龐強強等[6]對19份不同品種菜心材料進行耐熱性評價并以熱害指數(shù)作為評價指標，同時研究酶促抗氧化系統(tǒng)對人工模擬高溫脅迫及恢復的處理及響應，最終達到鑒定不同品種菜心熱性的目的。他們將菜心劃分為耐熱品種、中等耐熱品種、不耐熱品種三類，試驗結果發(fā)現(xiàn)，人工模擬高溫處理耐熱品種后，在37℃時葉片的電導率、丙二醛含量均顯著升高，超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性的活性，以及Mn-超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶基因表達量顯著增加。從增加幅度來看，不耐熱材料中的電導率、丙二醛含量增幅明顯高于耐熱材料，超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性的活性，以Mn-超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶基因表達量則以耐熱材料中增幅最大。在脅迫恢3d時，與脅迫時相比，各項指標均有所下降，但依然高于對照組。這表明，高溫脅迫阻礙了菜心酶促抗氧化系統(tǒng)正常的代謝功能，高溫解除不能恢復正常水平，但耐熱材料可通過調(diào)節(jié)自身的酶促系統(tǒng)減輕脅迫帶來的傷害。

李春梅等[7]研究了高溫對4個不同菜心品種生長及生理性狀的影響。結果表明：5耐熱型菜心品種在莖粗、葉數(shù)、葉面積、苔重、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性等指標上顯著高于較不耐熱品種，而丙二醛含量則耐熱性品種較低。

李榮華等[8]以4個不同的耐熱性存在差異的菜心品種為材料，研究持續(xù)高溫脅迫對菜心葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、電解質(zhì)滲漏率、活性氧的產(chǎn)生與清除的影響。研究結果顯示，在短期高溫脅迫下，僅過氧化氫酶酶活性在較不耐熱的菜心材料中顯著增加，而其他如脯氨酸和甜菜堿含量、電解質(zhì)滲漏率、丙二醛含量、氧離子產(chǎn)生速率、過氧化其含量、超氧化物歧化酶和過氧化物酶酶活性等性狀只小幅度增加，且4個菜心材料間這些性狀差異小;隨著高溫脅迫時間增加，生理指標在4個材料中呈現(xiàn)不同程度的增加，耐熱型菜心的甜菜堿含量、過氧化物酶、超氧化物歧化酶和過氧化氫酶酶活性等指標均顯著高于較不耐熱型菜心，而在電解質(zhì)滲漏率、丙二醛含量、氧離子產(chǎn)生速率、過氧化氫含量方面不耐熱型菜心則高于耐熱型菜心。

3 高溫脅迫對菜心農(nóng)藝形狀的影響

李榮華等[9]以4種不同的耐熱性存在差異的菜心作為試驗試材，在夏季高溫天氣和非高溫天氣種植、測定、分析菜心的產(chǎn)量及相關農(nóng)藝性狀，發(fā)現(xiàn)了一些與菜心耐熱性有關的農(nóng)藝性狀。他們的研究結果顯示，在處于高溫脅迫時，耐熱型菜心產(chǎn)量顯著高于不耐熱型菜心，生物量、薹質(zhì)量、薹粗、薹葉數(shù)和植株最大開展度等農(nóng)藝性狀均較高。在進行相關性分析后，得出了高溫脅迫時菜心量與生物量和薹質(zhì)量呈極顯著正相關的結論，而薹粗、植株最大開展度、薹葉數(shù)、最大葉片長和最大葉片的葉柄長方面表現(xiàn)出顯著性相關，與基葉數(shù)株高、基葉數(shù)、薹高、最大葉片的寬度和最大葉片葉柄寬則相關性低。

李光光等[10]取6個不同成熟度的菜心品種為試驗試材，研究6種菜心在不同條件下萌發(fā)的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、芽全長、根長、芽鮮重和根鮮重相對值的變化，采用隸屬函數(shù)法分析并篩選與熱害指數(shù)顯著相關的指標。結果表明：42℃萌發(fā)兩天的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，38℃萌發(fā)四天的發(fā)芽勢，42℃萌發(fā)的芽全長，42℃老化處理四天的發(fā)芽勢、全芽長、根長，42℃老化處理八天的發(fā)芽勢、全芽長等10項農(nóng)藝指標與熱害指數(shù)表現(xiàn)出顯著負相關。最后他們用最小距離法進行耐熱性聚類分析，將6種菜心可分耐熱類、一般耐熱類、極不耐熱類三個類別。

唐文武等[11]以取4個不同的耐熱性有差異的菜心品種作為試驗試材，分析屋頂高溫條件和露地對照這兩種情況下菜心產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，解明了夏秋高溫氣候?qū)ξ蓓敳藞@所種植菜心的影響。其研究結果顯示，高溫脅迫會造成薹粗、主薹質(zhì)量等農(nóng)藝指標表現(xiàn)下降，同時還會降低菜心產(chǎn)量和生物量，且這種變化在不同品間種差異較大。而在株高、薹長、葉片數(shù)、葉片寬、葉柄長、葉柄寬等方面的性狀指標，屋頂高溫脅迫與對照差異不顯著。

4 結論

菜心營養(yǎng)豐富，種類繁多，價格適中，深得消費者喜愛，具有很高的市場需求，種植菜心帶來的經(jīng)濟效益十分可觀。華南地區(qū)四季光照充足、降雨充沛，但在夏秋季節(jié)溫度較高，高溫會影響菜心正常的生理活動，造成菜心活性氧代謝失調(diào)同時破壞生物大分子，此外，還可能破壞菜心的生物膜結構和導致過氧化傷害，使得細胞膜的透性增大，導致胞內(nèi)電解物質(zhì)外滲。因此，深入地研究菜心的耐熱機制是很有必要的，尤其是從菜心耐熱性狀的遺傳和分子生物學方面的能夠有助于篩選和培育出能耐高溫的菜心品種，有利于菜心生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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[10]李光光，黃紅弟，張華，等.菜心種子的活力及其品種耐熱性鑒定[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2013，39（1）：31-35.

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作者簡介：劉暢（1995—），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，學生。