20份歐洲型黃瓜種質資源的半致死溫度與耐熱性研究

左志梅，木萬福，2，但忠，楊龍，2，楊長楷，2

（1.云南省農業(yè)科學院熱區(qū)生態(tài)農業(yè)研究所，元謀，651300；2.云南思農蔬菜種業(yè)發(fā)展有限責任公司）

20份歐洲型黃瓜種質資源的半致死溫度與耐熱性研究

左志梅1，木萬福1，2，但忠1，楊龍1，2，楊長楷1，2

（1.云南省農業(yè)科學院熱區(qū)生態(tài)農業(yè)研究所，元謀，651300；2.云南思農蔬菜種業(yè)發(fā)展有限責任公司）

為探討不同歐洲型黃瓜種質資源對高溫的適應性差異，為耐熱種質資源篩選及耐熱機理的深入研究提供理論和實踐依據，以20份歐洲型黃瓜的葉片為材料，設置6個高溫處理，以室溫為對照，測定浸提液電導率值并計算相對電導率，通過擬合Logistic方程，計算半致死溫度（LT50）。試驗結果表明，隨著溫度升高，相對電導率呈“S”型曲線，且相對電導率與處理溫度存在顯著的直線相關關系，通過計算“S”型曲線拐點求得20份歐洲型黃瓜的半致死溫度在45～51℃，其中33-2的半致死溫度最高，達到50.09℃，37-1的半致死溫度最低，為45.82℃。20份歐洲型黃瓜的耐高溫能力由強到弱依次為33-2>75-2>32-2>33-1>11-2>31-2>09-2>36-2>76-1>36-1>37-2>10-1>35-2>76-2>11-1>43-2>35-1>75-1>32-1>37-1。因此，半致死溫度可作為評價歐洲型黃瓜耐熱性的一個可靠指標。

歐洲型黃瓜；耐熱性；半致死溫度；相對電導率

歐洲型黃瓜是一類溫室專用型黃瓜，由于營養(yǎng)和經濟價值高，其栽培面積逐年增加，與華南、華北型黃瓜不相上下。黃瓜性喜溫，不耐熱，溫度逆境為害一直是其研究熱點，但主要研究的是黃瓜的耐低溫和冷害機制，針對高溫脅迫的研究結果較少[1]?？墒牵S著全球氣候變暖對農業(yè)生產影響日趨嚴重，生產上高溫脅迫造成的為害不容忽視，耐熱性研究逐漸成為熱點之一。

在黃瓜耐熱性方面，國內外學者研究發(fā)現，黃瓜可以通過調節(jié)細胞內脯氨酸、丙二醛、熱休克蛋白（HPS）以及各類酶的含量，來緩解高溫熱害對植株的傷害[2]。但目前對黃瓜在高溫下生理生化指標的變化及其耐熱生理機制的研究還不深入，如目前還沒有確立一個準確恰當的黃瓜耐熱性鑒定方法，使得黃瓜耐熱性遺傳機制的研究無法深化。

處理黃瓜高溫熱害的方法有2種，一是采用適宜的栽培措施，如高溫煉苗、冷涼灌溉、遮陽網遮陽、通風降溫、整枝打杈和化學處理等，二是選育耐高溫的優(yōu)良品種。第一種方法必須投入充足的財力、人力和物力，生產成本的加大會導致經濟效益的下降。因而解決高溫傷害的有效途徑是培育優(yōu)良的耐熱品種[3]。對20份歐洲型黃瓜品系的半致死溫度進行測定，探討不同品種的耐熱性，旨在為將半致死溫度這一指標應用于歐洲型黃瓜種質資源篩選和耐熱性機理的深入研究提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料均為云南思農蔬菜種業(yè)發(fā)展責任有限公司從荷蘭引進的品種，經過雜交分離篩選，5～6代自交后得到的高代自交系，20份高代自交系都是歐洲生態(tài)型黃瓜，具體見表1。

1.2 試驗方法

試驗在云南省農業(yè)科學院熱區(qū)生態(tài)農業(yè)研究所實驗室進行。2013年12月15日播種，采用培養(yǎng)皿催芽法，將濾紙用蒸餾水潤濕后放入干凈的培養(yǎng)皿中，其后將浸泡吸水6 h的種子均勻地放在濾紙上，然后蓋上培養(yǎng)皿蓋，置于人工氣候箱催芽。將出芽整齊一致的種子播于50孔塑料穴盤中，每穴1株，置于溫度25℃、光照 14 h、黑暗 10 h、光照強度6 000 lx，平均濕度75%～80%的人工氣候箱中培養(yǎng)。待幼苗長到4葉1心且第3片真葉展開時，選擇長勢均勻一致的幼苗備用。從中選取3株并取同一部位的功能葉，用去離子水沖洗干凈，剪成0.5 m2的小塊，去掉中脈，稱取0.1 g裝入加有20 mL去離子水的帶塞試管中，用真空泵抽氣30 min后蓋上試管塞。將試管分別放入40、45、50、55、60、65℃的水浴鍋中，以室溫為對照，水浴30 min，取出后冷卻2 h至室溫，用電導率儀測定浸提液電導率值（Ta）。然后再將試管放入100℃沸水中水浴30 min，高溫殺死植物組織，取出后冷卻2 h至室溫，用電導率儀測定浸提液電導率值（Tb）。重復3次，取平均值。相對電導率計算公式為：相對電導率（L）=（Ta/Tb）×100%，其中，L：處理葉片的相對電導率（%）；Ta：處理葉片的初電導率值；Tb：處理葉片的終電導率值[4，5]。

表1 供試歐洲型黃瓜種質資源

1.3 數據分析方法

利用SPSS 16.0和Excel 2007軟件進行數據分析，采用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理溫度與相對電導率的關系

圖1 20個歐洲型黃瓜品種相對電導率隨溫度變化的Logistic曲線

如圖1所示，20個歐洲型黃瓜葉片的相對電導率均表現出增加的趨勢，而且增長趨勢呈緩慢增加—迅速增加—緩慢增加的典型 “S”型變化。但是，不同品系的歐洲型黃瓜葉片的相對電導率快速增加時的處理高溫又各不相同，33-2、75-2、11-2的相對電導率迅速上升時的處理高溫在52℃左右，其余品系相對電導率迅速上升時的處理高溫在47℃左右。處理高溫升至57℃左右時各品系相對電導率上升緩慢，最后緩慢趨于平穩(wěn)。

2.2 Logistic方程的參數及半致死溫度的確定

用Logistic方程對黃瓜葉片在不同高溫處理下的相對電導率進行擬合，求得方程參數及其半致死溫度。Logistic方程：y=k/（1+ae-bt），其中y代表黃瓜葉片的相對電導率，t代表不同處理溫度，k為y的最大極限值，a、b為Logistic方程參數。要求出方程中a、b的具體值，需要將方程進行線性化處理，ln{（k-y）/y}＝lna-bt，令y1=ln{（k-y）/y}，則變成轉化為相對電導率（y1）與處理溫度（t）的直線方程，通過直線回歸的方法便可求得a、b值及相關系數r。差異顯著性分析顯示，均達顯著水平，說明轉化相對電導率（y）與處理溫度（t）之間存在顯著的直線相關關系。計算拐點溫度即為半致死溫度，求Logistic方程的二階導數，并令其等于0，則可獲得曲線的拐點t=lna/b，此時的t值即為半致死溫度（LT50）[6，7]。

由表2可知，品系33-2、75-2、32-2、31-2、11-2、33-1與品系43-2、11-1、76-2、75-1、32-1的半致死溫度存在顯著差異性，品系11-1、76-2、43-2與品系37-1、32-1、75-1存在顯著性差異。20份歐洲型黃瓜品系的r值均達極顯著水平，方程較好地擬合了“S”型曲線，半致死溫度都超過45℃，范圍在45～51℃。20種歐洲型黃瓜的耐高溫能力由強到弱依次為33-2>75-2>32-2>33-1>11-2>31-2>09-2> 36-2>76-1>36-1>37-2>10-1>35-2>76-2>11-1> 43-2>35-1>75-1>32-1>37-1。其中耐熱性最差的是37-1，半致死溫度為45.82℃；耐熱性最強的是33-2，半致死溫度為50.09℃。

表2 20份歐洲型黃瓜品種的擬合方程參數、相關系數及半致死溫度

3 結論與討論

隨著全球環(huán)境溫室效應的加劇，黃瓜的耐熱性研究越來越受到關注，而分子生物學研究方法和技術手段的飛速發(fā)展，已從生態(tài)學、生理生化、遺傳分析等方面不同程度地研究了黃瓜耐熱性，但是黃瓜不同生態(tài)型、不同品種（品系）間的耐熱性存在很大差異，因此，黃瓜耐熱性的鑒定成為首要任務，這對黃瓜耐熱性機制研究和耐熱品種的選育有重要意義。植物耐熱性鑒定方法各式各樣，有田間直接鑒定、人工模擬直接鑒定和間接鑒定[9]，3種方法各有優(yōu)缺點，互相補充。通過電導法配合Logistic方程擬合，確定半致死溫度來評價植物的耐熱性是常用方法之一。當植物組織受到高溫傷害時，細胞膜會被破壞，膜透性變大，電解質滲透率增加，植物細胞浸提液的相對電導率增大，并且植物組織的相對電導率變化隨著溫度的升高呈“S”型曲線變化，用Logistic方程擬合，求出“S”型曲線的拐點溫度，就能計算出植物組織的高溫半致死溫度（LT50）。本試驗中，20份歐洲型黃瓜葉片高溫處理溫度與相對電導率率之間呈現“S”型曲線，通過顯著性檢驗，符合Logistic方程，為歐洲型黃瓜的大規(guī)模引種馴化提供了科學依據。

近年來，學者們在黃瓜耐熱生理、耐熱性遺傳規(guī)律和耐熱性鑒定方法等方面取得了一定研究成果，但是在黃瓜耐熱種質資源資源收集、利用方面還存在不足，在耐熱性與熱害分子機理方面開展的研究較少，使得黃瓜耐熱種質資源資源難以充分利用。下一步應該廣泛搜集、引進黃瓜耐熱材料，通過多渠道、多途徑選育耐熱品種，深化耐熱栽培技術研究，解決黃瓜生產上的熱害問題。

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Study on Semi-lethal Temperature and Heat Tolerance of 20 European-type Cucumber Germplasm

ZUO Zhimei1,MU Wanfu1,2,DAN Zhong1,YANG Long1,2,YANG Changkai1,2
(1.Tropical Eco-agriculture Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Yuanmou 651300; 2.Yunnan Sinong Vegetable Seed Industry Development Co.,Ltd.)

The purpose of this study is to discuss the adaptability difference of different European-type cucumber germplasms to high temperature,and provide theoretical and practical basis for the screening of heat tolerance germplasms and further research on the mechanism of heat tolerance.Taking 20 European-type cucumbers leaves as the materials,six high temperature treatment and one normal temperature treatment(as the control)was carried out,the relative electrical conductivity was calculated by measuring leach liquor conductivity,and the semi-lethal temperature was calculated by fitting the Logistic equation.The results showed that the S curve of the relative electrical conductivity was observed along with the temperature rising,there was a significant linear correlation relation between the relative electrical conductivity and the temperature.By calculating the S curve inflection point,the semi-lethal temperature of 20 European cucumber was found to be between 45-51℃.Among them,LT50of 33-2 was the highest(50.09℃),LT50of 37-1 was the lowest(45.82℃).The heat resistance of the 20 European-type cucumbers followed the order:33-2>75-2>32-2> 33-1>11-2>31-2>09-2>36-2>76-1>36-1>37-2>10-1>35-2>76-2>11-1>43-2>35-1>75-1>32-1>37-1.Therefore, the semi-lethal temperature can be used as a reliable index to evaluate the heat tolerance of the European-type cucumbers.

European-type cucumber;Heat tolerance;Semi-lethal temperature;Relative electrical conductivity

S642.2

A

1001-3547（2016）22-0053-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2016.22.019

云南省科技廳重點新品產品開發(fā)（2014BB020）；云南省農業(yè)科學院青年人才應用基礎預研與國際合作項目（2060302）

左志梅（1989-），女，碩士，研究實習員，主要從事蔬菜遺傳育種研究，E-mail：710125611@qq.com

楊長楷（1969-），通信作者，男，助理研究員，從事蔬菜新品種引進、示范、研究及良種繁育工作，E-mail：sinongyck@126.com

2016-09-28