低溫脅迫對番茄品種資源苗期抗冷性的影響

雋加香，蔣欣梅，于錫宏

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，哈爾濱 150030）

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）原產(chǎn)南美洲，是中國主栽喜溫蔬菜之一，在南北方廣泛栽培，但在中國北方的露地和設(shè)施早春栽培中易受低溫冷害，造成番茄生產(chǎn)受到嚴重影響。冷害會造成植株苗弱、生長遲緩、萎蔫、黃化、局部壞死、坐果率低、產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降等不良影響[1]。植物抗冷性是其抵卸低溫危害的重要決定因素。抗冷力的強弱則是番茄自身長期適應(yīng)環(huán)境形成的，并受遺傳因素控制的一種生理特性，存在著不同品種之間的差異。國內(nèi)外對作物冷害開展了大量研究[1-2]，在冷害機理研究方面取得了很多寶貴的研究成果。但在如何利用番茄品種的不同品種資源耐冷性方面研究較少，特別是對耐冷品種材料的篩選及提高番茄耐冷性的研究更少。因此，本文皆在通過對耐冷性相關(guān)的生理指標進行測定，探討番茄苗期這些生理指標與耐冷性的關(guān)系，尋找有關(guān)番茄材料方便、可靠的耐冷性鑒定方法，篩選耐冷型不同的種質(zhì)資源，同時為今后番茄耐冷育種材料的篩選提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2007～2008年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施工程中心節(jié)能日光溫室和黑龍江省教育廳寒地蔬菜生物學(xué)重點實驗室進行，供試材料的來源名稱及代碼見表1。

1.2 試驗設(shè)計與方法

2007年4月1日播種育苗，將22份番茄材料種子（每份材料300粒）浸種12 h，置于28℃的種子發(fā)芽箱中催芽48 h，出芽后播種到溫室內(nèi)。幼苗1～2片真葉時分苗于12 cm×12 cm營養(yǎng)缽中，正常生長管理。當番茄幼苗生長到4片真葉期時，將22個品種選擇生長一致的幼苗放入PQX-450B-30H型人工氣候箱中，分成兩部分進行低溫脅迫處理，處理5 d，溫度為8℃/5℃（晝/夜）。其中一部分材料每個處理50株，3次重復(fù)，處理結(jié)束后進行冷害指數(shù)的測定[3]；另一部分材料每個處理30株，3次重復(fù)，處理結(jié)束后測定相關(guān)生理指標。以在人工氣候箱條件下未進行低溫脅迫的作為對照（晝溫/夜溫=25℃/15℃），光照時間為12 h，光照強度4 000 lx。相對電導(dǎo)率、丙二醛（MDA）含量、VC含量、CAT活性的測定分別采用電導(dǎo)法、硫代巴比妥酸（TBA）比色法、2，6-二氯酚靛酚法、碘量滴定法[4]。

表1 從各地收集來的22份表現(xiàn)穩(wěn)定的番茄品種Table 1 Total 22 tomatoes varieties of different varieties

2 結(jié)果與分析

2.1 22個番茄品種（系）間耐冷力的關(guān)系

如表2所示，8、5、12、20、22的冷害指數(shù)極顯著地小于其他品種，在形態(tài)上表現(xiàn)為葉片正常未受冷害，屬于強耐冷型材料；19、18的冷害指數(shù)極顯著地大于其他材料，在形態(tài)上表現(xiàn)為葉片半數(shù)以上葉片萎蔫死亡，主莖死亡，屬于冷敏感型材料；其他材料的冷害指數(shù)在強耐冷型和冷敏感型材料之間，在形態(tài)上表現(xiàn)為僅有少數(shù)葉片邊緣有輕度的皺縮萎蔫，屬于弱耐冷型材料。為此，在本試驗中可以將冷害指數(shù)在0～0.2之間的材料定為強耐冷型，將冷害指數(shù)在0.6～0.9之間的材料定為弱耐冷型，將冷害指數(shù)大于1.3的材料定為冷敏感型。

表2 22個番茄品種的冷害指數(shù)與類型Table 2 Chilling injury index and type of 22 tomatoes accession

2.2 低溫脅迫對葉片相對電導(dǎo)率的影響

由圖1可知，低溫脅迫后，各品種的葉片相對電導(dǎo)率都呈上升趨勢，說明植物細胞膜系統(tǒng)有不同程度受損，通透性發(fā)生改變。各品種間變化差異明顯，其中強耐冷型的材料相對電導(dǎo)率比其對照增加11%～35%，而弱耐冷型材料比其對照增加了37%～59%，冷敏感型材料相對電導(dǎo)率比其對照增加65%～75%，說明冷敏感型的19、18號番茄幼苗在低溫脅迫下已受到嚴重傷害。

2.3 低溫脅迫對丙二醛含量的影響

由圖2可知，低溫脅迫后22份材料均表現(xiàn)出MDA積累量出現(xiàn)不同程度的升高，其中強耐冷型材料、弱耐冷型材料和冷敏感型材料的MDA積累量比其各自的對照分別升高了3%～11.5%、47%～68.75%和51%～57%。說明強耐冷型材料在低溫條件下膜損傷的程度小于其他兩種類型。

2.4 低溫脅迫對葉片VC含量的影響

由圖3可知，低溫脅迫明顯降低了番茄幼苗葉片VC的含量，其中對強耐冷型材料影響小，低溫脅迫VC含量比其對照降低7.4%～9.9%；而弱耐冷型材料比其對照降低了29%～37%，冷敏感型材料VC含量比其對照降低65.9%～77.7%。說明冷敏感型材料幼苗在低溫脅迫下已受到嚴重傷害。

2.5 低溫脅迫對過氧化氫酶（CAT）活性的影響

由圖4可知，低溫脅迫明顯降低了番茄幼苗葉片CAT活性，強耐冷型材料的CAT活性比其對照降低了7.5%～14.3%，而弱抗冷型材料比其對照降低了29%～41.7%，冷敏感型材料體內(nèi)的CAT活性比其對照降低了68.4%～71%，說明抗冷型的材料幼苗在低溫脅迫下受傷害程度小。

圖2 低溫脅迫對番茄丙二醛（MDA）含量的影響Fig.2 Effect of low temperature stress on MDA content of leaf in tomato

圖1 低溫脅迫對番茄葉片相對電導(dǎo)率的影響Fig.1 Effect of low temperature stress on the relative electric conductivity of leaf in tomato

圖3 低溫脅迫對葉片VC含量的影響Fig.3 Effect of low temperature stress on VC content of leaf in tomato

圖4 低溫脅迫對過氧化氫酶（CAT）活性的影響Fig.4 Effect of low temperature stress on CAT activity of leaf in tomato

3 討論與結(jié)論

番茄對低溫敏感，無論是幼苗還是成株，在氣溫低于12℃、連續(xù)受害5 d以上時，均會表現(xiàn)出不同程度的冷害癥狀。本試驗中，經(jīng)過8℃/5℃（晝/夜）的低溫脅迫后，不同品種資源間冷害指數(shù)差異明顯（見表2）。對于強耐冷型材料，冷害指數(shù)處于較低的水平，植株體內(nèi)的VC含量和CAT活性降低的幅度小，相對電導(dǎo)率升高的幅度??；對于冷敏感型材料，冷害指數(shù)處于較高的水平，植株體內(nèi)VC含量和CAT活性降低的幅度大，相對電導(dǎo)率升高的幅度大；對于弱耐冷型材料，冷害指數(shù)處于中間的水平，植株體內(nèi)的VC含量、CAT活性、相對電導(dǎo)率、MDA含量降低或升高的幅度介于強耐冷型和冷敏感型材料之間。

植物在受到脅迫時，體內(nèi)自由基因產(chǎn)生和清除的平衡被破壞而使含量增加，自由基能夠誘導(dǎo)膜脂的不飽和脂肪酸過氧化，MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物，它的含量可以在一定程度上反應(yīng)膜損傷的程度。植物膜系統(tǒng)是植物遭受傷害的敏感部位[5]，低溫條件下植物細胞受到破壞的最初部位是細胞膜[6]，細胞膜透性的升高是低溫傷害的重要標志[7]。低溫脅迫下生物膜發(fā)生由液晶相向凝膠相的變化，膜流動性降低，透性增加，造成細胞內(nèi)溶質(zhì)外滲[8]。測定植物組織的電導(dǎo)率已經(jīng)成為用來反映細胞膜傷害程度和大小的一個重要指標[9]。一般來講耐冷力越強，原生質(zhì)膜受傷害的程度越小，相對電導(dǎo)率值也越小，反之，耐冷力越弱，相對電導(dǎo)率值越大[10]。本試驗中，隨著低溫脅迫的進行，各品種番茄幼苗相對電導(dǎo)率和丙二醛含量均增大，對質(zhì)膜造成一定程度的傷害，使質(zhì)膜透性增加，其中強耐冷型材料相對電導(dǎo)率始終低于弱耐冷型和冷敏感型的材料。從VC含量變化可以看出是衡量耐冷的指標。同時CAT活性變化可以明顯看出植物在受到低溫脅迫后的變化規(guī)律性是下降的。

本試驗中，篩選出5種強耐冷型材料（06-17、06-16、正旺、九三矮粉、文革一號）、2種冷敏感型材料（靚粉二號F1、馬賽），其余的15種為弱耐冷型材料。我們將冷害指數(shù)在0～0.2之間定為強耐冷型，冷害指數(shù)在0.6～0.9之間的定為弱耐冷型，冷害指數(shù)大于1.3的定為冷敏感型。經(jīng)過8℃/5℃（晝/夜）的低溫脅迫后，強耐冷型材料體內(nèi)的VC含量、CAT活性、相對電導(dǎo)率、MDA含量降低或升高的幅度大，冷敏感型材料這4種生理指標降低或升高的幅度小，而弱抗冷型材料介于兩個類型之間。

植物耐冷性是由多種特異的數(shù)量性抗冷基因調(diào)控的，對抗性的評價也必須是多方面的?？傊?，從形態(tài)指標中可以看出，冷害指數(shù)是一種方便快捷的鑒定方法，可以用于耐冷力鑒定；而從生理指標上可以看出，幼苗葉片VC含量、丙二醛含量和相對電導(dǎo)率以及CAT活性能夠表明鑒定方法可靠可行，且方便、快速，均可作為番茄苗期耐冷力鑒定的方法。

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