辣椒苗期耐熱性及其生理生化特性研究

姜燕 ，黃新根 ，楊寅桂 ，周慶紅 ，鄭咪 ，肖旭峰

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南昌，330045；2.江西農(nóng)望高科技有限公司）

辣椒苗期耐熱性及其生理生化特性研究

姜燕1，黃新根2，楊寅桂1，周慶紅1，鄭咪1，肖旭峰1

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南昌，330045；2.江西農(nóng)望高科技有限公司）

對6個耐熱性不同的辣椒品種進(jìn)行高溫處理，計算熱害指數(shù)，并研究辣椒幼苗葉片中超氧化物歧化酶、過氧化物酶的活性變化，以及丙二醛、脯氨酸的含量變化。結(jié)果表明，辛香8號和辛香24號耐熱性較強(qiáng)；隨著脅迫溫度的升高，辣椒葉片中SOD的活性均表現(xiàn)為先上升后下降；POD活性與品種耐熱性無明顯相關(guān)性；MDA含量和脯氨酸含量與脅迫溫度呈正相關(guān)。SOD活性、PRO和MDA含量變化可以作為辣椒耐熱性鑒定的生理指標(biāo)，而POD活性則不適合用于鑒定辣椒的耐熱性。

辣椒；苗期；耐熱性；生理生化特性

姜燕（1991-），女，在讀碩士，研究方向?yàn)槭卟藢W(xué)，

電話：15870685131，E-mail：sylvia0201@126.com

楊寅桂，男，通信作者，副教授，研究方向?yàn)槭卟藢W(xué)，

電話：13077994709，E-mail：yangyingui@163.com

辣椒（Capsicum annuumL.）是重要的果菜類蔬菜，在解決夏淡季蔬菜供應(yīng)中具有重要地位，近年來栽培面積不斷擴(kuò)大。辣椒是一種喜溫性植物，而高溫卻不利于其生長，由于耐熱品種較少，在長江以南地區(qū)夏季持續(xù)高溫條件下，早熟品種難以越夏，中、晚熟品種開花多而結(jié)果少，導(dǎo)致產(chǎn)量銳減[1]。研究辣椒高溫傷害及其生理生化指標(biāo)的變化，將有助于采取相應(yīng)措施減輕高溫為害，為篩選辣椒耐熱品種提供有效的途徑。本試驗(yàn)選用耐熱性不同的辣椒品種植株進(jìn)行高溫處理，對各個辣椒品種的熱害癥狀以及生理生化指標(biāo)進(jìn)行研究，以期找到適宜的鑒定辣椒耐熱性的指標(biāo)，為選育耐高溫辣椒品種和耐高溫栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

本試驗(yàn)以耐熱性不同的6個辣椒品種為試材，分別為辛香2號、辛香8號、辛香24號、杭椒一號、辣豐三號、農(nóng)大8819，所用辣椒種子均由江西農(nóng)望高科技有限公司提供。本試驗(yàn)于2013年9~12月在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院省果蔬保鮮質(zhì)量點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

每個品種取200粒大小均一、飽滿的種子，清水浸種4 h，再用2%NaOH浸種15 min后取出，清水洗凈后用濕紗布包裹放入培養(yǎng)皿中，置于30℃人工培養(yǎng)箱內(nèi)黑暗條件下催芽，保持紗布濕潤。種子露白后播種于裝有基質(zhì)（草炭∶蛭石=3∶1）的32孔穴盤中，在光照14 h、黑暗10 h、25℃條件下育苗。

1.2 試驗(yàn)方法

①熱害指數(shù)統(tǒng)計方法 當(dāng)幼苗具4片真葉時，移栽至10 cm×10 cm（直徑×高）塑料營養(yǎng)缽中，6~8片真葉時移入人工氣候箱，45℃下處理24 h，調(diào)查熱害癥狀。熱害指數(shù)的測定參照賈開志等[2]的方法，并加以改進(jìn)，將熱害分5級，分級標(biāo)準(zhǔn)如下：0級，植株生長正常，無受害癥狀；1級，植株稍有萎蔫，少數(shù)新葉輕微失水；2級，植株萎蔫，中下部葉片下垂、皺縮；3級，植株嚴(yán)重萎蔫，上部葉片嚴(yán)重下垂，新葉失水、皺縮；4級，植株葉片全部干枯或脫落。

②生理生化指標(biāo)測定方法 超氧物歧化酶（SOD）活性按高俊鳳[3]的NBT光化還原法測定。過氧化物酶（POD）活性參照曹建康[4]的方法測定。丙二醛（MDA）含量參照高俊鳳[3]的方法測定。游離脯氨酸（PRO）含量參照張蜀秋[5]的方法測定。各指標(biāo)重復(fù)測3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

熱害指數(shù)的計算，熱害指數(shù)=∑[各株級數(shù)/（最高級數(shù)×總株數(shù)）]×100[2]；應(yīng)用 Excel和 SPSS 軟件對SOD活性、POD活性、MDA含量以及PRO含量進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒苗期耐熱性的鑒定

表1結(jié)果表明，辛香8號和辛香24號的熱害指數(shù)小于10，耐熱性強(qiáng)，為耐熱品種；辛香2號、杭椒一號和辣豐三號的熱害指數(shù)20.0~35.0，耐熱性較強(qiáng)；而農(nóng)大8819的熱害指數(shù)達(dá)65.0，耐熱性弱，為熱敏品種。

2.2 熱脅迫對不同品種辣椒幼苗生理生化指標(biāo)的影響

①高溫對幼苗SOD活性的影響 超氧化物歧化酶（SOD）具有清除自由基的能力，是膜脂過氧化的主要保護(hù)酶系[6]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，高溫處理前，各辣椒品種的SOD活性無顯著差異。在35℃高溫處理后，各辣椒品種的SOD活性都有所增加，其中，辛香24號增幅最大，達(dá)到92.72%；農(nóng)大8819的增幅最小，為41.7%；其余品種增幅均在65%左右，差異不大。在經(jīng)40℃高溫處理后，各品種的SOD活性開始下降，其中，農(nóng)大8819的降幅最大，達(dá)到71.49%，其余品種降幅都較小，在18.37%～38.93%（圖 1）。

②高溫對幼苗POD活性的影響 POD在植物體內(nèi)的主要作用是清除H2O2，將其分解為O2和H2O，有效地保護(hù)細(xì)胞免受損傷[7]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，熱脅迫下，隨著脅迫溫度的升高，辛香2號、辛香8號、辛香24號和杭椒一號的POD活性均呈上升趨勢，其中，辛香24號的增幅最大，其他3個品種增幅差異不大；而辣豐三號和農(nóng)大8819的POD活性呈下降趨勢，其中，農(nóng)大8819的降幅明顯（圖2）。

③高溫對幼苗中MDA活性的影響 丙二醛（MDA）是膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，其含量的高低是膜脂過氧化程度的重要標(biāo)志[7]。結(jié)果表明，熱處理前，農(nóng)大8819的MDA含量為0.852 mmol/g，明顯高于其他品種。熱脅迫后，6個品種的MDA含量隨著脅迫溫度的上升都持續(xù)增加，其中，辛香8號和辛香24號的增值較小，分別為0.442 mmol/g和0.859 mmol/g；農(nóng)大8819的增值較大，MDA含量達(dá)到2.536 mmol/g，仍明顯高于其他品種（圖3）。

④高溫對幼苗中PRO活性的影響 脯氨酸（PRO）是植物蛋白質(zhì)的組成成分之一，并可以游離狀態(tài)廣泛存在于植物體中。幾乎所有的逆境都會造成植物體內(nèi)脯氨酸的積累[8]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同品種辣椒葉片中PRO含量變化差異明顯，且脯氨酸含量與脅迫溫度呈正相關(guān)。30℃時，各品種葉片中PRO含量差異不大。熱脅迫后，各辣椒品種的PRO含量均有所增加，其中，耐熱品種辛香8號和辛香24號的積累量較高（圖4）。

表1 辣椒幼苗經(jīng)45℃24 h處理的熱害指數(shù)

3 討論

苗期耐熱性分析認(rèn)為，以熱害癥狀表現(xiàn)為主的人工模擬氣候法鑒定結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定，簡單可靠，且與田間自然高溫鑒定結(jié)果一致性較高，能夠較準(zhǔn)確快捷地反映出辣椒品種耐熱性強(qiáng)弱。

圖1 高溫脅迫對不同耐熱性辣椒葉片SOD活性的影響

圖2 高溫脅迫對不同耐熱性辣椒葉片POD活性的影響

圖3 高溫脅迫對不同耐熱性辣椒葉片MDA含量的影響

圖4 高溫脅迫對不同耐熱性辣椒葉片脯氨酸含量的影響

熱脅迫下辣椒葉片中SOD的活性均表現(xiàn)為先上升后下降，這有可能是由于在較低的脅迫溫度下辣椒能啟動抗氧化系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制，但隨著脅迫溫度的上升，抗氧化系統(tǒng)被破壞[9]。其中辛香8號和辛香24號的增幅較大而減幅較小，說明這兩個品種耐熱能力較強(qiáng)；而農(nóng)大8819的增幅最小減幅最大，則說明其耐熱性最差。試驗(yàn)中POD酶的活性在不同耐熱性辣椒品種間的變化趨勢并不完全一致，其中，辣豐三號和農(nóng)大8819的POD活性隨脅迫溫度的升高而下降，而其他品種則呈緩慢上升趨勢。這與徐劍鋒[10]觀察到的熱脅迫下辣椒葉片SOD和POD的活性均表現(xiàn)為先上升后下降的研究結(jié)果并不一致，這可能與辣椒品種、脅迫條件的不同有關(guān)，馬德華等[11]的研究也指出，POD活性與品種耐熱能力不完全一致，因而，將POD作為耐熱性鑒定的指標(biāo)還有待進(jìn)一步研究。

MDA是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，其積累對膜和細(xì)胞造成進(jìn)一步的傷害。本研究發(fā)現(xiàn)，在熱脅迫下，耐熱品種與熱敏辣椒品種的MDA含量都有所增加，但熱敏品種的增幅明顯高于耐熱品種。這與姚元干等[1]的研究結(jié)果一致。MDA含量與耐熱性強(qiáng)弱呈負(fù)相關(guān)，表明MDA含量可以作為判斷辣椒耐熱性的一項(xiàng)指標(biāo)。正常情況下，植物體內(nèi)的PRO含量很低，但當(dāng)其處于逆境時PRO含量可急劇增加[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，在高溫脅迫下，脯氨酸含量迅速增加，耐熱辣椒品種PRO含量增幅大于不耐熱品種，因此脯氨酸含量也可作為耐熱性鑒定的指標(biāo)之一。

4 結(jié)論

辣椒苗期耐熱指數(shù)鑒定表明，辛香8號和辛香24號的熱害指數(shù)低，為耐熱品種，辛香2號、杭椒一號和辣豐三號為較耐熱品種，農(nóng)大8819為熱敏品種。高溫脅迫下，耐熱品種的SOD活性和PRO含量的提高都明顯高于熱敏品種，MDA的提高量則低于熱敏品種；而POD的活性變化與耐熱能力并不一致。因此，SOD活性、PRO和MDA含量變化可以作為辣椒耐熱性鑒定的生理指標(biāo)，而POD活性則不適合用于鑒定辣椒的耐熱性。

[1]姚元干，石雪暉，楊建國，等.辣椒葉片耐熱性生理生化指標(biāo)探討[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998（4）：119-122.

[2]賈開志，陳貴林.高溫脅下不同茄子品種幼苗耐熱性研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（4）：398-401.

[3]高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]曹建康.果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007.

[5]張蜀秋.植物生理學(xué)技術(shù)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[6]逯明輝，鞏振輝，陳儒鋼，等.辣椒熱脅迫及耐熱性研究進(jìn)展[J].北方園藝，2009（9）：99-102.

[7]賈志銀，鞏振輝，許紅娟，等.高溫脅迫對辣椒幼苗生長及生理性狀的影響[J].北方園藝，2010（12）：5-8.

[8]張繼澍.植物生理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[9]易籽林，趙坤，董文斌，等.辣椒高溫脅迫研究進(jìn)展[J].辣椒雜志，2011（3）：5-9.

[10]徐劍鋒.甜椒耐熱機(jī)理及熱脅迫下生理生化變化的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2003.

[11]馬德華，龐金安，李淑菊.高溫對辣椒幼苗葉片某些生理作用的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999，5（3）：8-10.

[12]楊寅桂，李為觀，婁群峰，等.黃瓜耐熱性研究進(jìn)展[J].中國瓜菜，2007（5）：30-34.

Study on Heat Tolerance and Physiological-biochemical Characteristics of Hot Pepper Seedlings

JIANG Yan1,HUANG Xingen2,YANG Yingui1,ZHOU Qinghong1,ZHENG Mi1,XIAO Xufeng1
(1.College of Agronomy,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045;2.Jiangxi Nongwang High-tech Co.,Ltd.)

We studied the effects of high temperature stress on heat injury index,contents of MDA and proline,activities of SOD and POD in seedlings of six hot pepper cultivars.The results showed that,Xinxiang No.8 and Xinxiang No.24 were better in heat tolerance.As the temperature increased,the SOD activity firstly increased and then decreased,while the POD activity had no significant correlation with heat tolerance.The contents of MDA and proline had the positive relationship with temperature in the paper.Thus,SOD activity,proline content and MDA content could be taken as physiological indicators for heat resistance identification of hot pepper seedlings.

Hot pepper;Seedling period;Heat tolerance;Physiological-biochemical characteristics

S641.3

A

1001-3547（2014）12-0047-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.12.015

江西省科技廳農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目（2010GB2C500228）

2014-04-20