高溫脅迫下8個(gè)繡球品種的生理生化響應(yīng)

陸艾鮮　凌瑞　陳生煜　翟俊文　鄭澤新　吳沙沙

摘? 要：中國(guó)南方地區(qū)夏季高溫是限制繡球在該地區(qū)引種栽植與園林應(yīng)用的重要因素之一，探討繡球在高溫脅迫下生理生化的響應(yīng)機(jī)理，對(duì)繡球在特殊立地條件下的應(yīng)用有重要參考意義。試驗(yàn)以8個(gè)繡球品種為材料，利用人工氣候箱模擬高溫脅迫44℃/33℃（晝/夜）下9項(xiàng)指標(biāo)的生理生化指標(biāo)變化。結(jié)果表明，高溫脅迫下，8個(gè)繡球品種的熱害指數(shù)呈上升趨勢(shì)，且由高到低依次為‘靈感’>‘銀邊’>‘紗織小姐’>‘小町’>‘愛莎’>‘含羞葉’>‘花手鞠’>‘頭花’;相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛呈持續(xù)上升趨勢(shì)，‘紗織小姐’‘銀邊’及‘小町’葉片的相對(duì)電導(dǎo)率與丙二醛含量增幅最大，‘愛莎’‘頭花’及‘含羞葉’葉片的相對(duì)電導(dǎo)率與丙二醛含量增幅均最小;過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶的活性均產(chǎn)生顯著影響，適度的高溫誘導(dǎo)了繡球葉片上述3種酶活性的上升;可溶性糖含量在高溫脅迫前期變化較小，但總體呈上升趨勢(shì);可溶性蛋白含量呈上升趨勢(shì)，‘銀邊’與‘靈感’的蛋白質(zhì)合成速率最低，‘頭花’與‘含羞葉’的蛋白質(zhì)合成速率最高;游離脯氨酸含量呈上升趨勢(shì)，‘花手鞠’與‘頭花’通過(guò)游離脯氨酸進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的能力顯著強(qiáng)于其他品種，‘靈感’與‘銀邊’通過(guò)游離脯氨酸進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的能力顯著弱于其他品種。利用模糊隸屬函數(shù)分析8個(gè)繡球品種耐高溫能力，‘紗織小姐’為最耐高溫的品種，其次為‘含羞葉’‘小町’‘花手鞠’‘頭花’‘靈感’‘愛莎’，‘銀邊’為最不耐高溫的品種。本研究為探究繡球品種在高溫脅迫下的生理生化響應(yīng)機(jī)制提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：繡球品種;高溫脅迫;生理生化響應(yīng);耐熱性中圖分類號(hào)：S682 ?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Physiological and Biochemical Responses of Eight Cultivars to High Temperature Stress

LU AixianLING RuiCHENG ShengyuZHAI JunwenZHENG ZexinWU Shasha

1. College of Landscape Architecture， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China; 2. Fujian Ornamental Plant Germplasm Resources Innovation & Engineering Application Research Center， Fuzhou， Fujian 350002， China; 3. Fujian Hydrangea Flower Technology Co.， Ltd， Yongchun， Fujian 362600， China

High temperature in summer is one of the important factors restricting the introduction and planting of in Southern China. The study of the physiological and biochemical response mechanism of under high temperature stress has important reference significance for the application of under special site conditions. In this experiment， eight cultivars of were used as materials to determine the physiological and biochemical changes of eight indexes under high temperature stress of 44℃/33℃ （day/night） in an artificial climate box. The results showed that under high temperature stress， the heat damage index of the eight cultivars of showed a rising trend， and the order from high to low was ‘Inspiration’> ‘Tricolor’ > ‘Shakespeare’ > ‘Komachi’ > ‘Essar’ > ‘Elbtal’> ‘Stockings’ > ‘Corsage’. The relative electrical conductivity and malondialdehyde contents of the eight cultivars increased continuously. The contents of relative electrical conductivity and malondialdehyde in leaves of ‘Shakespeare’， ‘Tricolor’ and ‘Komachi’ increased the most， and the contents of relative electrical conductivity and malondialdehyde in leaves of ‘Essar’， ‘Corsage’ and ‘Elbtal’ increased the least. The activities of superoxide dismutase， peroxidase and catalase in the leaves of eight cultivars of were significantly affected by moderate high temperature. The content of soluble sugar changed little in the early stage of high temperature stress， but showed an overall increasing trend. The content of soluble protein increased， and the protein synthesis rates of ‘Tricolor’ and ‘Inspiration’ were the lowest， and the protein synthesis rates of ‘Corsage’ and ‘Elbtal’ were the highest. The content of proline increased， the osmotic regulation ability of ‘Stockings’ and ‘Corsage’ through free proline was significantly stronger than that of other cultivars， and the osmotic regulation ability of ‘Tricolor’ and ‘Inspiration’ through free proline was significantly weaker than that of other cultivars. The contents of soluble sugar， soluble protein and proline of osmotic regulation substances in eight cultivars of were all increased by high temperature stress to adapt to high temperature stress of 43℃/33℃. The fuzzy membership function was used to analyze the comprehensive order of high temperature resistance of 8 cultivars from high to low： ‘Shakespeare’ was the most high temperature resistant variety， followed by ‘Elbtal’， ‘Komachi’， ‘Stockings’， ‘Corsage’， ‘Inspiration’， ‘Essar’， and ‘Tricolor’ was the least high temperature resistant variety. This study provided a theoretical basis for the physiological and biochemical response mechanism of cultivars under high temperature stress and provided reference value for the application of cultivars under special site conditions.

cultivars; high temperature stress; physiological and biochemical response; heat resistance

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.04.018

繡球是虎耳草科（Saxifragaceae）繡球?qū)伲ǎ┲参锏慕y(tǒng)稱，具有極高的觀賞及園林應(yīng)用價(jià)值。大部分繡球原生種或品種的原產(chǎn)地為溫帶氣候，喜冷涼濕潤(rùn)的環(huán)境，耐熱性較差，受遺傳機(jī)制的制約一些優(yōu)良品種引種至夏季高溫地區(qū)后，高溫脅迫引起植物膜脂透性改變、保護(hù)酶活性變化、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累及熱激蛋白合成等一系列生理生化響應(yīng)，從而影響植物生長(zhǎng)、發(fā)育及繁殖等各個(gè)方面。而不同的植物耐熱機(jī)制存在差異，同種植物也可能受多種耐熱機(jī)制協(xié)同作用的影響，因此，開展繡球品種生理生化響應(yīng)的研究對(duì)了解繡球品種耐熱機(jī)制生理變化規(guī)律有重要作用，從而為繡球耐熱性品種選育、引種栽培提供理論依據(jù)。

植物在高溫環(huán)境下生理代謝反應(yīng)極其復(fù)雜，與植物在遺傳、細(xì)胞水平上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，在分子、生化和生理過(guò)程中的功能復(fù)雜性，以及植物生態(tài)系統(tǒng)與其周圍環(huán)境在能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)有關(guān)。為了維持高溫條件下的生長(zhǎng)發(fā)育以完成生命周期，必須通過(guò)重組細(xì)胞結(jié)構(gòu)和改變代謝過(guò)程等方式來(lái)適應(yīng)高溫脅迫，以一系列生理生化機(jī)制抵御或適應(yīng)一定程度的高溫應(yīng)激。目前，已有關(guān)于繡球耐熱性的研究報(bào)道。李娜等測(cè)得繡球的高溫半致死溫度為55.25℃，由此可知繡球在該溫度達(dá)到半致死狀態(tài)，若再高于該溫度，繡球?qū)⑹艿讲豢赡鎮(zhèn)?，甚至死亡。同樣，凌瑞等?duì)8個(gè)繡球品種試驗(yàn)得出高溫半致死溫度范圍為54.81～60.07℃。辛雅芬等對(duì)繡球進(jìn)行不同溫度梯度處理研究其耐熱性，其結(jié)果表明30℃、35℃、40℃高溫脅迫下繡球的生長(zhǎng)均受到抑制。蔣昌華等以5種繡球品種進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明繡球品種耐熱性由強(qiáng)至弱依次為‘伊豆乃蘋’>‘渦紫陽(yáng)花’>‘成崎’>‘花手鞠’>‘黑姬’，并認(rèn)為相對(duì)電導(dǎo)率可作為繡球耐熱性鑒定的關(guān)鍵指標(biāo)。綜上，盡管國(guó)內(nèi)已開展了部分繡球耐熱性的研究，但多集中在繡球品種的高溫半致死溫度及耐熱性評(píng)價(jià)的研究，缺乏對(duì)高溫脅迫下繡球品種生理生化響應(yīng)規(guī)律的研究，難以全面、系統(tǒng)地對(duì)繡球品種耐熱性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本研究以8個(gè)繡球園藝品種2年生扦插苗為材料，采用人工模擬高溫法研究不同繡球品種在高溫脅迫下生理響應(yīng)規(guī)律和對(duì)高溫脅迫的適應(yīng)能力，以期為繡球耐熱品種的選育提供理論依據(jù)。

?材料與方法

? 材料

8個(gè)繡球（）園藝品種分別為：‘頭花’（‘Corsage’）、‘花手鞠’（‘Stockings’）、‘靈感’（‘Inspiration’）、‘紗織小姐’（‘Shakespeare’）、‘含羞葉’（‘Elbtal’）、‘愛莎’（‘Essar’）、‘小町’（‘Komachi’）、‘銀邊’（‘Tricolor’）。選取生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的2年生扦插苗，栽植于種植袋（1株/袋），規(guī)格為底直徑×上口直徑×高=35?cm×35?cm×30?cm，基質(zhì)配比為體積比∶∶=2∶1∶1，放置于福建省福州市福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑遮陰棚內(nèi)緩苗養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行試驗(yàn)處理。

方法

1.2.1? 高溫處理與采樣? 試驗(yàn)于2020年9月開始。將8個(gè)品種的繡球放置于人工氣候箱內(nèi)，氣候箱的光周期控制為13?h/11?h（晝/夜），光照強(qiáng)度控制在240?μmol/（m·s），相對(duì)濕度為80%。高溫脅迫前將材料置于25℃/18℃（晝/夜）的溫度條件下適應(yīng)性栽培7?d，適應(yīng)性栽培第7天傍晚18：00統(tǒng)一澆水，保持各盆在高溫處理前的土壤濕度一致。于8?d起模擬自然高溫條件進(jìn)行脅迫試驗(yàn)，8：00—17：00期間溫度設(shè)置為43℃/33℃（晝/夜），高溫脅迫的7?d恢復(fù)25℃/18℃（晝/夜）溫度，用于觀察恢復(fù)狀況。高溫脅迫試驗(yàn)期間為減輕高溫引發(fā)的干旱脅迫，每隔1?d加一定量的水以補(bǔ)充基質(zhì)水分。于高溫脅迫處理0、2、4、6 d及解除脅迫的7?d上午8：00—9：00進(jìn)行采樣，采樣時(shí)選擇同一葉位的當(dāng)年生成熟功能葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定，每個(gè)品種設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)6株。

1.2.2? 熱害指數(shù)觀測(cè)? 植物熱害等級(jí)參照張佳平的方法稍做調(diào)整，將熱害表現(xiàn)分為6個(gè)等級(jí)。0級(jí)：生長(zhǎng)正常，無(wú)熱害表現(xiàn);1級(jí)：莖葉萎蔫或焦尖小于1/4;2級(jí)：莖葉萎蔫或焦邊1/4～1/2;3級(jí)：莖葉枯焦或穿孔1/2～3/4;4級(jí)：莖葉枯焦3/4

以上;5級(jí)：整株枯萎或死亡。熱害指數(shù)（HII）計(jì)算公式：

HII=[∑各株級(jí)數(shù)/（最高級(jí)數(shù)×總株數(shù)）]× 100%。

1.2.3? 生理指標(biāo)測(cè)定? 電解質(zhì)滲漏法測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率（relative electrical conductivity， REC）;硫代巴比妥酸TBA比色法測(cè)定丙二醛（malondialde-hyde，MDA）含量;氮藍(lán)四唑NBT法測(cè)定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性;愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）活性;紫外吸收法測(cè)定過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）活性;蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖（soluble sugar，SS）含量;考馬斯亮藍(lán)G-250試劑染色法測(cè)定可溶性蛋白（soluble protein，SP）含量;酸性茚三酮顯色法測(cè)定游離脯氨酸（proline，Pro）含量。試驗(yàn)方法均參考李合生的《植物生理生化試驗(yàn)原理和技術(shù)》，所有指標(biāo)的測(cè)定均重復(fù)3次。

?數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與圖表繪制。在SPSS 20.0軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用Duncan’s檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法對(duì)繡球的耐熱性能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

?結(jié)果與分析

?高溫脅迫對(duì)熱害指數(shù)的影響

由表1可知，高溫脅迫2?d，部分繡球品種出現(xiàn)熱害癥狀，但與對(duì)照組相比變化并不顯著，隨著脅迫天數(shù)的增加，8個(gè)繡球品種的熱害指數(shù)0～6?d均呈上升趨勢(shì)。高溫脅迫6?d后，8個(gè)品種形態(tài)與對(duì)照組相比均發(fā)生了明顯變化，表現(xiàn)出不同程度的葉緣卷曲、葉片皺褶、葉色失綠、脫落等癥狀，其中品種‘靈感’與‘銀邊’全株3/4左右的葉片發(fā)生褐變、老葉枯萎甚至脫落，受熱害程度最嚴(yán)重;品種‘花手鞠’與‘頭花’受熱害程度相對(duì)較輕，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐熱性。各品種根據(jù)熱害指數(shù)由高到低依次為：‘靈感’>‘銀邊’>‘紗織小姐’>‘小町’>‘愛莎’>‘含羞葉’>‘花手鞠’>‘頭花’，平均熱害指數(shù)分別為：70.00%、66.67%、63.33%、50.00%、36.67%、33.32%、30.00%與26.67%?；謴?fù)生長(zhǎng)7?d后，品種‘小町’‘銀邊’‘紗織小姐’及‘靈感’的熱害指數(shù)仍在上升，熱害指數(shù)分別達(dá)到了53.33%、80.00%、66.67%及77.33%;品種‘含羞葉’‘頭花’‘愛莎’與‘花手鞠’的熱害指數(shù)相比脅迫6?d時(shí)均有所下降，熱害指數(shù)分別為30.00%、20.00%、30.00%及20.00%。

? 高溫脅迫對(duì)葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響

8個(gè)繡球品種葉片的REC變化趨勢(shì)基本相同，均隨著高溫脅迫時(shí)間的增加呈持續(xù)上升趨勢(shì)，且均在脅迫6?d時(shí)達(dá)到最大（圖1）。與對(duì)照組相比，脅迫2?d各品種葉片的REC增加3.43～ 70.63%，脅迫4 d各繡球品種葉片的REC增加65.72%～220.77%;與脅迫0、2、4?d相比，各繡球品種在高溫脅迫6?d葉片的REC顯著增加（>0.05），不同品種葉片的REC漲幅由大到小為：‘小町’>‘銀邊’>‘紗織小姐’>‘靈感’>‘花手鞠’>‘含羞葉’>‘頭花’>‘愛莎’，相比對(duì)照組分別提升了371.83%、306.04%、271.31%、224.86%、207.38%、196.75%、186.84%、和168.20%。高溫脅迫解除7?d后，所有品種的REC均有所下降，恢復(fù)到高溫脅迫2?d時(shí)的傷害水平。

不同大寫字母表示同一品種不同處理間差異顯著（<0.05）;不同小寫字母表示不同品種同一處理間差異顯著（<0.05）;R7指正常條件下恢復(fù)生長(zhǎng)7 d。

高溫脅迫對(duì)葉片含量的影響

8個(gè)繡球品種的葉片MDA含量隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈持續(xù)上升趨勢(shì)（圖2）。品種‘靈感’葉片的MDA含量在對(duì)照組和高溫處理中均顯著高于其余品種，平均MDA含量在0.067～ 0.133?μmol/g之間。在高溫脅迫的0、2、4 d，‘頭花’與‘花手鞠’葉片的MDA含量與對(duì)照相比上升不顯著。脅迫6?d后，8個(gè)繡球品種葉片的MDA含量均顯著大于對(duì)照組，其中‘紗織小姐’‘銀邊’及‘小町’的MDA含量的增長(zhǎng)呈極顯著，MDA含量增幅由大到小為‘紗織小姐’>‘銀邊’>‘小町’>‘靈感’>‘含羞葉’>‘愛莎’>‘頭花’>‘花手鞠’，相比對(duì)照組分別提升了326.7%、252.94%、170.07%、100.30%、87.79%、78.56%、72.59%和32.03%。脅迫解除后，‘靈感’與‘銀邊’的MDA含量顯著高于對(duì)照組，各品種的MDA含量有不同程度下降。

高溫脅迫對(duì)葉片活性的影響

8個(gè)繡球品種的葉片SOD活性隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈“下降-上升-下降”的趨勢(shì)（圖3）。常溫下，8個(gè)繡球品種的SOD活性在129.06～159.73?U/g之間，高溫脅迫2?d，各品種SOD活性與對(duì)照組相比顯著降低。高溫脅迫4?d，各品種SOD活性與脅迫2?d相比顯著提升，但‘銀邊’‘紗織小姐’與‘靈感’的SOD活性與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異。高溫脅迫6?d，各品種葉片的SOD活性再次下降，其中‘頭花’與‘花手鞠’葉片的SOD活性與對(duì)照組相比分別上升了7.01%與27.91%，其余各品種葉片的SOD活性低于對(duì)照組，按降幅由大到小為：‘靈感’>‘銀邊’>‘愛莎’>‘紗織小姐’>‘含羞葉’，分別下降了18.73%、7.47%、11.29%、11.71%及3.19%。脅迫解除后7?d，所有品種葉片的SOD活性均回落至對(duì)照組水平且無(wú)明顯差異。

?高溫脅迫對(duì)葉片活性的影響

8個(gè)繡球品種的葉片SOD活性隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈“下降-上升”趨勢(shì)（圖4）。常溫下，8個(gè)繡球品種的SOD活性在51.72～ 126.67?U/（g·min）之間。高溫脅迫2?d，各品種葉片的POD活性與對(duì)照組相比略有下降但不顯著，高溫脅迫4、6?d各品種葉片POD活性逐漸增加并在脅迫6 d達(dá)到最大值（<0.05），其中品種‘銀邊’與‘靈感’在脅迫4?d時(shí)POD活性開始顯著大于其余品種，而其余5個(gè)品種在脅迫4?d時(shí)葉片POD活性與對(duì)照相比提升不顯著。脅迫6?d時(shí)，8個(gè)繡球品種的最大POD活性顯著大于對(duì)照組，POD活性增幅由大到小為：‘小町’>‘紗織小姐’>‘銀邊’>‘靈感’>‘含羞葉’>‘花手鞠’>‘愛莎’>‘頭花’，相比對(duì)照分別提升了1395.53%、1019.77%、741.58%、857.71%、663.08%、631.37%、560.79%及542.18%。脅迫解除后7 d，‘愛莎’‘銀邊’及‘靈感’的葉片POD活性顯著大于對(duì)照組，其余品種的葉片POD活性均與對(duì)照組差異不顯著。試驗(yàn)過(guò)程中，品種‘銀邊’的葉片POD活性顯著大于其余品種，平均活性在99.11～1066.00?U/（g·min）之間。

?高溫脅迫對(duì)葉片活性的影響

8個(gè)繡球品種的葉片CAT活性隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈“上升-下降”的一致趨勢(shì)（圖5）。常溫下，8個(gè)繡球品種的CAT活性在19.67～36.33 U/（g·min）之間。高溫脅迫2、4?d，各品種葉片CAT活性顯著提升并在4 d達(dá)到最大值。高溫脅迫6?d，各品種CAT活性有所下降但與脅迫4?d相比不顯著（>0.05），各品種的CAT活性與對(duì)照相比增幅由大到小次序?yàn)椋骸`感’>‘紗織小姐’>‘銀邊’>‘花手鞠’>‘小町’>‘含羞葉’>‘頭花’>‘愛莎’，分別提升了219.04%、210.75%、160.09%、154.24%、151.61%、147.80%、136.49%、及82.27%。脅迫解除后7?d，各品種葉片CAT活性相比4?d減少了6.13%～20.77%，但仍顯著高于對(duì)照組（<0.05）。試驗(yàn)過(guò)程中，品種‘花手鞠’的葉片CAT活性顯著低于其余品種，平均活性在38.17～438.11?U/（g·min）之間。

?高溫脅迫對(duì)葉片可溶性糖含量的影響

8個(gè)繡球品種的葉片可溶性糖含量隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈持續(xù)上升趨勢(shì)（圖6）。正常溫度狀態(tài)下，8個(gè)繡球品種的可溶性糖含量在2.88%～3.76%之間，各品種間無(wú)顯著差異。高溫脅迫2、4?d，品種‘愛莎’與‘花手鞠’的可溶性糖含量與對(duì)照組相比上升不顯著，其余品種的可溶性糖含量與對(duì)照組相比上升顯著。高溫脅迫6?d，各品種的可溶性糖含量均已顯著提升，相比于對(duì)照組的增幅由大到小次序?yàn)椋骸^花’>‘愛莎’>‘花手鞠’>‘靈感’>‘含羞葉’>‘紗織小姐’>‘銀邊’>‘小町’，分別提升了213.94%、203.58%、195.13%、160.77%、127.89%、108.89%、75.55%與72.13%。‘愛莎’與‘花手鞠’在脅迫6?d時(shí)的可溶性糖含量顯著大于其他品種。脅迫解除后7?d，各品種的可溶性糖含量比脅迫6?d時(shí)均有下降，但仍顯著高于對(duì)照。

高溫脅迫對(duì)葉片可溶性蛋白含量的影響

8個(gè)繡球品種的葉片可溶性蛋白含量隨高溫脅迫時(shí)間延長(zhǎng)呈“上升-下降”的一致趨勢(shì)（圖7）。正常溫度狀態(tài)下，8個(gè)繡球品種葉片的可溶性蛋白含量在2.07～11.01?mg/g之間，各品種間差異顯著。高溫脅迫2、4?d，各品種葉片可溶性蛋白含量顯著提升，并在脅迫4?d達(dá)到最大值。高溫脅迫第6天，各品種葉片的可溶性蛋白含量

與脅迫4?d相比均有所下降，各品種的可溶性蛋白含量與對(duì)照相比增幅由大到小次序?yàn)椋骸^花’>‘含羞葉’>‘紗織小姐’>‘花手鞠’>‘小町’>‘愛莎’>‘靈感’>‘銀邊’，分別提升了439.17%、373.46%、172.62%、169.98%、114.47%、105.23%、26.57%與13.32%。脅迫解除后7 d，各品種葉片可溶性蛋白含量均有回落，其中品種‘含羞葉’‘小町’‘愛莎’‘銀邊’‘紗織小姐’均與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異，其余品種的可溶性蛋白含量仍顯著大于對(duì)照組。脅迫過(guò)程中，品種‘銀邊’與‘靈感’的葉片可溶性蛋白含量顯著大于其余品種，且二者差異不顯著。

?高溫脅迫對(duì)葉片游離脯氨酸含量的影響

8個(gè)繡球品種葉片的游離脯氨酸含量隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈持續(xù)上升趨勢(shì)（圖8）。正常溫度條件下，各繡球品種葉片游離脯氨酸含量在0.02%～0.07%，且各品種間不存在顯著差異。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各品種葉片的游離脯氨酸含量顯著上升并在脅迫6?d時(shí)達(dá)到最大，與對(duì)照相比，各品種葉片游離脯氨酸含量增幅由大到小次序?yàn)椋骸ㄊ志稀?gt;‘頭花’>‘愛莎’>‘含羞葉’>‘小町’>‘紗織小姐’>‘靈感’>‘銀邊’，分別提升了881.55%、876.06%、686.13%、675.38%、524.72%、443.25%、393.30%與275.23%。脅迫解除后7?d，各品種葉片游離脯氨酸含量與脅迫6?d相比均有顯著下降，但仍顯著高于對(duì)照組。

各生理指標(biāo)綜合分析

為進(jìn)一步綜合了解8個(gè)繡球品種間的抗高溫能力差異性，累加每個(gè)品種各個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，求取平均數(shù)并進(jìn)行品種間比較以評(píng)定耐高溫能力。由表2可知，綜合評(píng)價(jià)繡球品種耐高溫能力由高至低為：‘紗織小姐’>‘含羞葉’>‘小町’>‘花手鞠’>‘頭花’>‘靈感’>‘愛莎’>‘銀邊’。隸屬函數(shù)平均值分別為0.498、0.488、0.484、0.476、0.474、0.397、0.323、0.279。‘紗織小姐’平均隸屬函數(shù)值最高，其中MDA、CAT

隸屬函數(shù)值較高。‘銀邊’平均隸屬函數(shù)值最低，但熱害指數(shù)隸屬函數(shù)值在所有品種中最高，Pro、SP的隸屬函數(shù)值最低。

?討論

熱害指數(shù)通過(guò)表型特征的數(shù)據(jù)量化可以較直觀地反映不同繡球品種的受害程度，熱害指數(shù)越低則植株耐熱性相對(duì)越強(qiáng)，可作為評(píng)價(jià)植物耐熱性強(qiáng)弱的指標(biāo)之一。本研究中，8個(gè)繡球品種根據(jù)熱害指數(shù)由高到低次序?yàn)椋骸`感’>‘銀邊’>‘紗織小姐’>‘小町’>‘愛莎’>‘含羞葉’>‘花手鞠’>‘頭花’。‘頭花’在高溫脅迫后，表型受害程度在8個(gè)品種中最好，這與凌瑞等觀測(cè)不同繡球品種的熱害指數(shù)結(jié)果一致，‘頭花’的熱害指數(shù)值最低。恢復(fù)生長(zhǎng)7?d后，品種‘小町’‘銀邊’‘紗織小姐’及‘靈感’的熱害指數(shù)仍在上升，這可能是由于高溫已對(duì)其造成了不可逆的傷害，故隨恢復(fù)時(shí)間推移其外部形態(tài)并沒有得到明顯的改善，反而出現(xiàn)較恢復(fù)初期更差的情況。

REC可用于判斷植物細(xì)胞電解質(zhì)的外滲狀況與細(xì)胞膜的受損程度。高溫脅迫會(huì)破壞植物的細(xì)胞膜系統(tǒng)，引起質(zhì)膜過(guò)氧化，MDA是氧化反應(yīng)的最終分解產(chǎn)物，能抑制抗氧化酶活性，其含量能反映膜質(zhì)過(guò)氧化程度以及細(xì)胞膜的損傷程度。研究認(rèn)為，高溫脅迫下REC與MDA含量與繡球耐熱性呈負(fù)相關(guān)，本研究結(jié)果與其結(jié)論一致，參試的8個(gè)繡球品種葉片的REC與MDA含量均顯示出隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)持續(xù)上升的趨勢(shì)，脅迫后期REC與MDA含量顯著高于對(duì)照組，說(shuō)明高溫脅迫引起繡球膜質(zhì)過(guò)氧化，葉片組織的保護(hù)能力逐漸衰退，細(xì)胞膜遭到不同程度的受損。在8個(gè)受試品種中，‘紗織小姐’‘銀邊’及‘小町’葉片的REC與MDA含量增幅均最大，表明其耐熱能力相對(duì)較弱;‘愛莎’‘頭花’及‘含羞葉’葉片的REC與MDA含量增幅均最小，表明其耐熱能力相對(duì)較強(qiáng)。此外，卞阿娜在研究洋水仙（）在高溫脅迫下生理響應(yīng)時(shí)也得出，葉片REC與MDA含量均隨脅迫程度增加呈遞增趨勢(shì)，且耐熱性與其耐熱能力呈負(fù)相關(guān)的一致結(jié)論。本研究通過(guò)分析抗氧化酶活性的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，由于持續(xù)高溫脅迫使活性氧代謝系統(tǒng)功能受到抑制，高溫脅迫后期保護(hù)酶的活性有所降低，與此同時(shí)葉片內(nèi)MDA的積累速率上升，再次說(shuō)明繡球葉片中的抗氧化酶能有效減緩MDA在繡球葉片中的累積。

在一定程度的高溫逆境下，植物體內(nèi)酶活性的提升與其抗氧化保護(hù)能力的水平成正相關(guān)，常作為反映植物耐熱性的關(guān)鍵指標(biāo)。在本研究中，高溫脅迫對(duì)繡球葉片SOD、POD和CAT活性均產(chǎn)生了顯著影響，適度的高溫誘導(dǎo)了繡球葉片這3種酶活性的上升，這與孫歐文等研究繡球在逆境脅迫下SOD、POD和CAT保護(hù)酶活性升高的結(jié)果一致?？傮w而言，SOD活性呈“下降-上升-下降”趨勢(shì)，POD活性呈下降-上升趨勢(shì)，CAT活性呈“上升-下降”趨勢(shì)。但高溫脅迫2?d時(shí)SOD與POD活性的降低可能是由于脅迫初期突然的變溫使繡球的生理代謝發(fā)生紊亂，中后期活性的提升則是繡球?yàn)檫m應(yīng)不良溫度環(huán)境的自我保護(hù)反應(yīng)，這與礬根（）的耐熱性研究結(jié)果一致。盡管本研究中SOD、POD及CAT活性的變化規(guī)律不同，但均高于脅迫前的酶活性水平，這與吳永波等對(duì)高溫干旱復(fù)合脅迫下構(gòu)樹（）幼苗酶活性的研究結(jié)果相似。但其中也有不同之處，本研究發(fā)現(xiàn)SOD與CAT保護(hù)酶活性在高溫脅迫6?d出現(xiàn)下降，說(shuō)明在重度高溫脅迫下SOD與CAT活性受到抑制，高溫程度逐漸超出SOD與CAT的適應(yīng)范圍，高溫脅迫后期POD在反應(yīng)中起著主導(dǎo)作用。此外，本研究發(fā)現(xiàn)高溫脅迫下繡球葉片SOD與CAT活性的增加并沒有POD活性顯著，這與高溫干旱脅迫下黃薇（）的抗氧化酶活性變化的研究結(jié)果一致，可能是由于POD對(duì)活性氧的清除效果較好，以POD的清除作用為主。

相關(guān)研究表明，高溫脅迫下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累速率與其耐熱能力呈正相關(guān)性。本研究選擇可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸3種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)展開，結(jié)果表明，與高溫脅迫前相比各滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量均受到高溫脅迫的誘導(dǎo)而上升，這與牡丹（）、杜鵑（sp）、月季（）等觀賞植物的生理響應(yīng)研究結(jié)果一致。

可溶性糖作為高溫脅迫下保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要保護(hù)物質(zhì)，不僅可以作為細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，必要時(shí)還能一定程度上清除活性氧，是鑒定植物耐熱能力強(qiáng)弱的一項(xiàng)重要生理指標(biāo)。研究認(rèn)為，高溫脅迫會(huì)改變糖代謝，促使可溶性糖的積累。本研究結(jié)果表明，高溫脅迫下8個(gè)繡球品種的可溶性糖含量均呈上升趨勢(shì)，這與孫歐文等高溫脅迫后期繡球可溶性糖含量顯著增加的研究結(jié)果一致。但是，本研究8個(gè)繡球品種的可溶性糖含量在高溫脅迫前期的變化較小，說(shuō)明可溶性糖的滲透調(diào)節(jié)能力有一定的滯后性，在脅迫前期并無(wú)大量積累，這與章毅等的研究結(jié)果一致。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫下植物可溶性糖的含量并未出現(xiàn)顯著積累甚至呈下降趨勢(shì)，這可能是由于脅迫程度已超過(guò)某些植物的承受能力，光合作用弱于呼吸作用使得植物體內(nèi)糖類儲(chǔ)存量不足所致。本研究中各品種的可溶性糖含量未出現(xiàn)減少趨勢(shì)，說(shuō)明參試的8個(gè)品種仍然能通過(guò)積累可溶性糖進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)以適應(yīng)43℃/33℃的高溫脅迫。

可溶性蛋白多在植物體內(nèi)以酶的形式存在，能參與植物多項(xiàng)生理活動(dòng)，具有提高細(xì)胞滲透勢(shì)和防止細(xì)胞質(zhì)脫水的作用，其含量可作為評(píng)價(jià)植物代謝能力的依據(jù)。植物在逆境狀態(tài)下可溶性蛋白的合成與分解平衡被打破是其含量變化的主要原因，高溫脅迫下由于氮素代謝失調(diào)降低了植物的基礎(chǔ)代謝水平，植物生長(zhǎng)受阻，細(xì)胞失水阻礙了mRNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程，最終影響蛋白質(zhì)的合成，不耐熱植物在高溫狀態(tài)下蛋白質(zhì)合成速率相比耐熱植物更低。在本研究中，各繡球品種高溫脅迫條件下可溶性蛋白含量均有提高，這與章毅研究繡球在逆境脅迫下可溶性蛋白含量顯著增加的結(jié)果一致。參試的8個(gè)繡球品種中‘銀邊’與‘靈感’的蛋白質(zhì)合成速率最低，說(shuō)明其耐熱能力較差，‘頭花’與‘含羞葉’的蛋白質(zhì)合成速率最高，說(shuō)明其耐熱能力較強(qiáng)。溫度對(duì)可溶性蛋白含量有著直接的影響，一定程度的高溫能促進(jìn)可溶性蛋白的合成更好地保護(hù)植物，倘若脅迫程度過(guò)高便會(huì)使可溶性蛋白的合成受到阻礙，甚至加速其分解。本研究結(jié)果表明，高溫脅迫前期繡球葉片可溶性蛋白含量升高，高溫脅迫6?d各品種葉片的可溶性蛋白含量開始顯著下降，表明可溶性蛋白主要在高溫脅迫中前期發(fā)揮重要作用，脅迫后期可溶性蛋白滲透調(diào)節(jié)能力顯著下降，與上述研究結(jié)果一致。

Pro的積累是高溫逆境下植物為保護(hù)自身而采取的保護(hù)手段，能有效束縛蛋白質(zhì)水分以減少水分流失。一般狀態(tài)下植物體內(nèi)的脯氨酸含量較低，高溫脅迫下植物通過(guò)積累脯氨酸以提升其抗性，因此，Pro含量能在一定程度上反應(yīng)出植物是否具有良好的高溫適應(yīng)能力。KUZNETSOV等研究發(fā)現(xiàn)高溫脅迫下煙草（）細(xì)胞中脯氨酸含量不斷增加。諸多研究也表明，耐熱性較好的植物在高溫脅迫下脯氨酸含量上升更快，植物體內(nèi)Pro積累越多其耐熱性就越強(qiáng)。因此，脯氨酸的積累與植物耐熱性往往呈正相關(guān)，反映了植物受到高溫脅迫時(shí)的忍耐與適應(yīng)能力。本研究結(jié)果表明，繡球品種能通過(guò)主動(dòng)積累脯氨酸含量進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)以減輕高溫環(huán)境對(duì)其造成的傷害，隨高溫脅迫加劇其含量不斷上升，高溫脅迫下8個(gè)繡球品種葉片中Pro含量始終高于對(duì)照組，這與章毅等研究5個(gè)繡球品種在干旱脅迫下脯氨酸測(cè)定結(jié)果一致，其中‘花手鞠’與‘頭花’通過(guò)Pro進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的能力顯著強(qiáng)于其他品種，耐熱性較強(qiáng);‘靈感’與‘銀邊’通過(guò)Pro進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的能力顯著弱于其他品種，耐熱性較弱。

植物對(duì)環(huán)境脅迫的生理響應(yīng)是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，若根據(jù)單一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)物種的抗高溫能力有很大的局限性。為此，本研究利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)分析法進(jìn)一步對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，探討8個(gè)繡球品種的耐熱性。研究結(jié)果表明，‘紗織小姐’為最耐高溫的品種，其次是‘含羞葉’‘小町’‘花手鞠’‘頭花’‘靈感’‘愛莎’，‘銀邊’為最不耐高溫的品種。

本研究對(duì)8個(gè)繡球品種部分生理生化指標(biāo)與高溫脅迫生理響應(yīng)機(jī)制關(guān)系進(jìn)行初步探討，為繡球品種的適應(yīng)性評(píng)價(jià)體系建立及耐熱品種提供了理論基礎(chǔ)。但由于本研究?jī)H對(duì)2年生繡球葉片進(jìn)行研究，尚不能完全反映不同生長(zhǎng)時(shí)期繡球品種的耐熱性，因此，還可以考慮在田間試驗(yàn)，對(duì)不同繡球品種不同時(shí)期的葉片進(jìn)行高溫脅迫生理生化響應(yīng)機(jī)理研究。除此之外，開展繡球耐熱基因的篩選，對(duì)深入研究繡球品種的耐熱性具有重要作用。

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