基于葉綠素熒光參數Fv/Fm的月季耐熱性評價

伍成厚，溫 志，鄭育芬，傅小霞，袁志民

(廣州市林業和園林科學研究院，廣東廣州 510405)

月季(RosachinensisL.)為薔薇科薔薇屬多年生常綠或半常綠灌木，是我國十大傳統名花之一，具有花型優美、花色豐富、品種多、花期長等特點，被廣泛應用于庭院、道路綠化帶、公園以及其他園林綠地。目前世界上已有3萬余個月季品種，大部分品種的最適生長溫度在15～26 ℃，夏季環境溫度持續高于30 ℃進入半休眠，導致月季花芽停止分化，難以正常開花，同時還會誘發白粉病、黑斑病等，嚴重影響觀賞價值[1]。因此，了解月季耐熱性機制以及開展耐熱品種的選育工作至關重要。

李健等[2]利用生理生化測定及系統聚類與主成分分析進行了10個月季品種的耐熱性評價；柳忠娜等[3]通過觀測形態指標和測定生理指標對7個耐熱耐濕的月季品種進行了篩選；高潔等[4]選取群體花期、最大開放率、相對電導率、脯氨酸含量和光能利用率5個性狀為指標，應用隸屬函數分析、主成分分析和聚類分析對13個月季品種進行耐熱性評價；吳海東等[5-6]利用AHP層次分析法對20個月季品種進行篩選與綜合評價；葉小梅等[7]選用4個月季品種，通過葉片形態解剖和生理指標測定評價品種的耐熱性；陳碧露等[8]采用電導法結合Logistic方程對8個月季品種的耐熱性進行鑒定；羅丹[9]以國際月季試驗站(深圳站)的72個月季品種為供試材料，通過有效性狀特征的觀察進行數量分類研究，并在高溫條件下，研究其形態特征的變化，繼而從生理生化方面對耐熱品種進行驗證；彭勇政等[10]在人工氣候箱內處理24 h后，測定不同品種葉片的生理指標，并結合露地生長形態觀察綜合比較，對5個月季品種進行耐熱性篩選；張方靜等[11]研究高溫脅迫對2個月季品種生理特性和葉綠素熒光參數的影響，篩選評價月季耐熱性的指標，利用綜合隸屬函數進行耐熱性評價。

葉綠素熒光參數Fv/Fm是反映光合作用變化的重要指標，其測定方法具有快速、簡便、精確、無損傷等優點，已應用于作物逆境生理的研究，也是植物高溫脅迫的主要參數之一[12]，在葡萄(VitisL.)[13]、礬根(Heucheraspp.)[14]的耐熱評價研究中已取得了良好的結果，目前僅針對少數月季品種研究了高溫對其葉綠素熒光參數Fv/Fm的影響[15]。筆者以133個月季品種為試材，利用葉綠素熒光參數Fv/Fm對不同品種的耐熱性進行鑒定評價，并利用聚類分析法劃分耐熱等級，以期為篩選耐熱性優秀的月季品種及評價其耐熱能力提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料133份試驗材料來源于廣州市林業和園林科學研究院陳田基地的月季資源圃(23°12′37′N，113°17′25″E)，2019年引進后采用高壟栽培，管理水平中等，植株基本健壯，春、秋季正常開花。

1.2 試驗方法試驗于2021年8月進行，參考何燕紅等[15]的方法測定葉綠素熒光參數Fv/Fm：①取剛開過花的一年生月季枝條，選擇頂端往下數第3～5組復葉的頂生小葉為檢材，在晴天9：00前采樣并置于自封袋中，迅速帶回實驗室，在不對葉片造成機械損傷的前提下，排出袋內空氣；②先將裝有月季葉片的自封袋置于室溫下暗適應30 min，于46 ℃溫水中水浴50 min；③將月季葉片從自封袋中取出，如果葉片上有水珠，則用濾紙或紗布擦干，然后采用德國Walz公司生產的PAM2500便攜式調制熒光儀測定離體葉片的葉綠素熒光參數Fv/Fm值。每個材料設置3個重復，每個重復為3個樣本，計算平均值，即得到該材料的Fv/Fm值。

1.3 數據處理采用Excel 2007軟件對數據進行計算，采用SPSS 19.0進行方差分析和數據正態分布檢驗，利用聚類法對計算得到各品種的Fv/Fm按照Euclidean距離進行聚類，建立樹狀圖，對耐熱性鑒定結果進行分級。

2 結果與分析

2.1 不同月季品種耐熱性葉綠素熒光參數Fv/Fm的特征由表1可知，133個月季品種的Fv/Fm在0.540～0.808，品種間抗性存在極顯著差異(F=20.382，P=0.000 <0.01)。利用SPSS 19.0軟件對數據進行正態分布檢測，偏度系數和峰度系數分別為-1.433和1.822，結果表明，耐熱性性狀呈連續分布，基本符合正態分布(圖1)，說明月季耐熱性為多基因控制的數量性狀。

表1 供試月季品種的耐熱性葉綠素熒光參數Fv/Fm

續表1

續表1

圖1 不同月季品種耐熱性葉綠素熒光參數Fv/Fm次數分布Fig.1 Distribution plot for heat tolerance of Rosa chinensis cultivars using the chlorophyll fluorescence parameter Fv/Fm

2.2 月季品種資源的耐熱性分級與種質篩選采用聚類分析法，對葉綠素熒光參數Fv/Fm進行分類，將133個月季品種的耐熱性分為強、較強、中等、一般4個等級(圖2)，分別以字母A、B、C、D表示(表1)。耐熱性強的A組有“粉色絕代佳人”“金鳳凰”“櫻桃伯尼卡”等60個品種，耐熱性較強的B組有“緋扇”“粉扇”“紅色絕代佳人”等38個品種，耐熱性中等的C組有“瑞典女王”“深圳紅”“克勞德·莫奈”等34個品種，耐熱性一般的D組為“夏日花火”1個品種，4個類群所占比例分別為45.1%、28.6%、25.5%和0.8%。

依據聚類分析樹狀圖(圖2)，耐熱性強的A組60個品種進一步可細分為4個小組(表1)，其中，A++小組為“甜美人玫迪蘭”1個品種(Fv/Fm=0.808)；A+小組為“光譜”“黃愛玫”“綠野”等18個品種(Fv/Fm=0.791～0.803)；A小組為“阿班斯”“伊芙索菲亞”“金鳳凰”等19個品種(Fv/Fm=0.779～0.789)；A-小組為“坎迪亞玫迪蘭”“粉色地毯”“粉黛”等22個品種(Fv/Fm=0.767～0.777)。依據圖2，可以進一步篩選出A++和A+共19個品種作為耐熱性優秀的月季品種，并進行園林綠化推廣應用，或作為抗性親本選育耐熱月季新品種。

圖2 133個月季品種的耐熱性聚類分析樹狀圖Fig.2 Dendrogram of cluster analysis on heat tolerance of 133 Rosa chinensis cultivars

2.3 不同月季類型耐熱性葉綠素熒光參數Fv/Fm的比較現代月季不同品種間的耐熱性差異采用Student-Newman-Keuls檢測，結果差異不顯著(F=1.453，P=0.21>0.05)，進一步采用LSD 法檢驗，表明整體上微型和灌木類型耐熱性較強，雜交茶香、豐花和壯花類型次之，藤蔓類型耐熱性最差；微型、灌木類型與藤蔓型的耐熱性差異達到顯著水平(表2)。

表2 月季不同類型耐熱性葉綠素熒光參數Fv/Fm的比較

3 討論

目前有關月季耐熱性的評價方法主要為田間鑒定法和人工模擬逆境形態和生理生化鑒定法[1-11]。田間鑒定受環境條件和栽培條件影響很大，結果重復性差，且所需時間長，植株種植、管養、數據采集和分析的工作量大。人工模擬逆境形態和生理生化鑒定方法測定相關生理指標較煩瑣，且對熱敏材料損傷較大，尤其是一些數量少或珍稀材料容易死亡。上述鑒定(測定)方法費時費力，效率低，特別是對于一些可供鑒定樣品較少的月季種質具有很大的局限性[15]。廣州市林業和園林科學研究院自2019年以來引種月季品種300個，其中栽培133個品種。采用田間鑒定法和生理生化鑒定法，難以快速、科學地評價這些月季品種的耐熱性，筆者采用葉綠素熒光參數Fv/Fm對耐熱性進行評價，可較好地解決這一難題。

何燕紅等[15]報道月季Fv/Fm>0.55為耐熱材料，Fv/Fm在0.35～0.55為較耐熱材料，Fv/Fm<0.35為熱敏材料。按該標準，133個月季品種中除“夏日花火”(Fv/Fm為0.540)為較耐熱品種外，其余132個品種均為耐熱品種，說明前期引種的品種選擇恰當。從下地栽培2年來的實際效果看，由于栽培管理措施基本到位，這些品種在廣州均能度夏，并在“五一”“國慶”均可培育優美的開花景觀。

“金鳳凰”和“緋扇”為南方應用較多的2個月季品種，吳海東等[6]采用層次分析法報道“金鳳凰”“緋扇”的耐熱性強，而陳碧露等[8]應用電導法結合Logistic方程報道“緋扇”耐熱性較差，彭勇政等[10]采用生理測試也報道“緋扇”的耐熱性較差。該研究結果表明，“金鳳凰”屬耐熱性強的A組，與吳海東等[6]的研究結果一致；“緋扇”屬耐熱性較強的B組，與吳海東等[6]的研究結果相似而與陳碧露等[8]的試驗結果一致。“深圳紅”是近年來受到市場熱捧的耐熱月季品種，但在該試驗中其Fv/Fm值0.696只能歸于耐熱性中等的C組，從實地栽培看“深圳紅”植株的黑斑病較嚴重，由于病害脅迫也可能影響Fv/Fm值的高低[12]，因此Fv/Fm值雖然是月季耐熱性的重要參考指標，在實際應用時還需考慮田間栽培的植株狀況。

4 結論

該研究通過葉綠素熒光參數Fv/Fm對133個月季品種的耐熱性進行評價，采用聚類分析篩選出耐熱性強的品種60個，并從中進一步篩選出“甜美人玫迪蘭”“光譜”“黃愛玫”和“綠野”等19個耐熱性優秀的月季品種，對于利用抗性親本選育耐熱月季新品種[16]及研究月季耐熱機理具有參考意義。