高溫對(duì)唐山秋黃瓜相對(duì)電導(dǎo)率及脯氨酸含量的影響分析

李 娟，陸 晴，張愛(ài)敏，王耐紅，孫 遜

（河北唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，河北 唐山 063000）

0 引言

隨著全球氣候變暖，我國(guó)各地區(qū)蔬菜熱害日趨嚴(yán)重。由此喜溫蔬菜黃瓜受到高溫脅迫，高溫逆境使黃瓜產(chǎn)量品質(zhì)下降的現(xiàn)象將長(zhǎng)期存在且不斷突顯，黃瓜因高溫威脅而引起的植株坐果率低、長(zhǎng)勢(shì)弱、商品性下降等問(wèn)題已經(jīng)影響黃瓜在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力[1]。因此，黃瓜耐熱性機(jī)制的研究和耐熱性品種的培育已受到關(guān)注，并取得一些進(jìn)展。雖然唐山秋瓜栽培歷史悠久，聲名遠(yuǎn)播，但由于黃瓜是甜瓜屬中只能進(jìn)行種內(nèi)雜交的品種，因此和普通黃瓜一樣，唐山秋瓜遺傳基礎(chǔ)狹窄[2]，尤其是高溫脅迫環(huán)境下的研究，使種質(zhì)得以?xún)?yōu)化保存與篩選至關(guān)重要。

1 高溫對(duì)黃瓜生理生化的影響

圖1 河北唐山2018年6 ～9月14 時(shí)田間溫度趨勢(shì)

對(duì)河北唐山2018年6 ～9月14 時(shí)的溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖1），從6月上旬開(kāi)始，溫度達(dá)到26 ℃，6月中旬溫度為 27.5 ℃，6月下旬達(dá)到 32.3 ℃，7月上旬時(shí)達(dá)到33.5 ℃，并且在7月下旬達(dá)到最高值，為36.5 ℃，8月上旬溫度仍舊達(dá)到35.5 ℃，之后溫度迅速下降。

高溫是蔬菜栽培不可避免的逆境因子之一，聯(lián)合國(guó)氣候變化委員會(huì)（IPCC）報(bào)告指出，全球平均溫度每10年將上升0.3 ℃，到2025年全球氣溫將升高 1 ℃、到 2100年全球氣溫將升高 1.4 ～ 5.8 ℃。隨著世界性高溫天氣的不斷增加，黃瓜無(wú)論是在露地栽培還是設(shè)施栽培，高溫足夠引起植物生長(zhǎng)發(fā)育受到不可逆的損傷。我國(guó)大部分地區(qū)夏季最高氣溫經(jīng)常超過(guò)35 ℃，設(shè)施栽培條件下溫度更高，直接造成蔬菜減產(chǎn)和品質(zhì)的下降，也是造成唐山秋瓜夏秋之交蔬菜淡季的根本原因。

電導(dǎo)率是研究植物抗溫度逆境影響的指標(biāo)之一，在高溫脅迫下，破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部的原生質(zhì)外滲。而黃瓜子葉相對(duì)電導(dǎo)率，耐熱品種在常溫和高溫下均低于不耐熱品種。隨著溫度的升高，黃瓜葉片的電導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)，耐熱品種升幅較小，而不耐熱品種的相對(duì)電導(dǎo)率大幅度提高[3-4]。

植物中游離脯氨酸含量是目前國(guó)內(nèi)研究較多的抗逆性指標(biāo)，其具有調(diào)節(jié)滲透及保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用。根據(jù)這一原理，有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SA、CaCI2單一與復(fù)配誘導(dǎo)處理均可提高黃瓜幼苗的耐熱性，誘導(dǎo)黃瓜耐熱性機(jī)理的建成[5]。也有研究證實(shí)，75 μmol/L 的水楊酸可通過(guò)增強(qiáng)抗氧化酶活性，提高植物幼苗的耐熱性[6]。

2 材料與方法

2.1 唐山秋黃瓜葉片相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定

相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定參照劉家堯[7]的方法：以2018年篩選出的24 份材料為試材，每份材料隨機(jī)挑選3株，將7月13日幼苗三葉一心時(shí)長(zhǎng)勢(shì)一致完全展開(kāi)健壯的第二片功能葉片，用蒸餾水洗凈晾干，取樣位置為葉片正面，葉片中部主葉脈左右兩側(cè)1 ～2 cm 及葉片頂部距葉邊緣1 ～2 cm，每份秋瓜材料在相似部位用直徑10 mm 取樣器取5 片圓形秋瓜葉片，置于15 mL 帶塞試管中，加入蒸餾水10 mL，每份秋瓜重復(fù)3 次，蓋上玻塞編號(hào)置于28 ℃恒溫水浴30 min，取出后用電導(dǎo)率儀測(cè)定，記錄數(shù)據(jù)，隨后測(cè)定10 mL蒸餾水28 ℃恒溫水浴30 min 電導(dǎo)率數(shù)據(jù)作為空白對(duì)照。隨后將秋瓜測(cè)試試管放置于50 ℃恒溫水浴10 min，取出立即冷卻至28 ℃，測(cè)定電導(dǎo)率，記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)測(cè)定10 mL 蒸餾水50 ℃恒溫水浴10 min電導(dǎo)率數(shù)據(jù)作為空白對(duì)照。然后將秋瓜測(cè)試試管放置于沸水水浴10 min，取出立即冷卻至28 ℃，測(cè)定電導(dǎo)率，記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)測(cè)定10 mL 蒸餾水沸水水浴10 min 電導(dǎo)率數(shù)據(jù)，作為空白對(duì)照。（4）計(jì)算黃瓜葉片相對(duì)電導(dǎo)率值：

2.2 唐山秋黃瓜葉片脯氨酸（Pro）含量的測(cè)定

以2018年篩選出的24 份材料為試材，每份秋瓜材料隨機(jī)挑取3 株測(cè)定。取樣時(shí)間、部位和方法與相對(duì)電導(dǎo)率的方法相同。

唐山秋瓜葉片脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測(cè)定。

表1 配置脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)液各物質(zhì)加入量

脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：準(zhǔn)備7 支25 mL 帶塞試管，從1 ～7 編號(hào)。按照表1 分別向各試管加入試劑，搖勻后，沸水浴30 min，冷卻后各加入5.0 mL 甲苯，充分搖勻萃取，待完全分層后，用吸管吸取甲苯層，用分光光度計(jì)以1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)曲線試管為空白調(diào)零，在520 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。以脯氨酸含量為橫坐標(biāo)（X）、吸光度為縱坐標(biāo)（Y），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，同時(shí)使用回歸方程法求得回歸直線。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液測(cè)定的數(shù)據(jù)繪制脯氨酸含量標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)定計(jì)算2 mL 唐山秋瓜葉片測(cè)定液中脯氨酸的含量。篩選后的24 種唐山秋瓜選取苗齡一致、3 葉1心健壯幼苗，每個(gè)種質(zhì)重復(fù)3 次。摘取第2 片功能型完全展開(kāi)真葉，用蒸餾水洗凈晾干，避開(kāi)主葉脈用取樣器和剪刀剪碎混合，用天平秤取0.5 g 葉片，置于25 mL 試管中，然后向試管分別注入5 mL 3%的磺基水楊酸溶液，置于沸水浴中提取10 min，冷卻后，用附濾紙的漏斗過(guò)濾到另一干凈的試管中，再吸取2 mL 唐山秋瓜葉片液體置于另一干凈的帶塞試管中，注入2 mL 冰醋酸以及2 mL 酸性茚三酮試劑，置于沸水浴中加熱30 min，冷卻后注入甲苯5 mL，搖動(dòng)30 s，使色素全部轉(zhuǎn)至甲苯溶液中，在分光光度計(jì)上以520 nm 波長(zhǎng)處比色，最后取得吸光度值。

結(jié)果根據(jù)回歸方程（或標(biāo)準(zhǔn)曲線）計(jì)算出2 mL測(cè)定液中脯氨酸的含量，然后計(jì)算樣品中脯氨酸含量的百分?jǐn)?shù)。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2007 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，采用DPS 7.05 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性測(cè)驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

2018年篩選出唐山秋瓜24 份種質(zhì)進(jìn)行相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定 （見(jiàn)表2），28 ℃時(shí)秋瓜葉片電導(dǎo)率最大值為 126.9 mS/cm，最小值為21.2 mS/cm，平均值為45.5 mS/cm，50 ℃時(shí)秋瓜葉片電導(dǎo)率最大值為180.7 mS/cm，最小值為38.5 mS/cm，平均值為81.8 mS/cm，100 ℃秋瓜葉片電導(dǎo)率最大值為223.2 mS/cm，最小值為107.8 mS/cm，平均值為140.6 mS/cm。根據(jù)其相對(duì)電導(dǎo)率對(duì) 24 份材料進(jìn)行排序，1422、1510、1547、1563、1520、1564、1495、1501、1472、1449、1519、1458等材料的相對(duì)電導(dǎo)率較小。

2018年篩選唐山秋瓜24 份種質(zhì)進(jìn)行葉片脯氨酸測(cè)定（表2），結(jié)果顯示脯氨酸含量最大值為83.95 μg/g，最小值為 28.10 μg/g，平均值為 33.505 μg/g。其中脯氨酸含量達(dá)到60 μg/g 以上的占20.83%，脯氨酸含量達(dá)到 50 ～ 60 μg/g（不含 60 μg/g）占 20.83%，脯氨酸含量達(dá)到 40 ～ 50 μg/g（不含 50 μg/g）占 12.50%，脯氨酸含量達(dá)到 30 ～40 μg/g（不含 40 μg/g）占 37.50%，脯氨酸含量達(dá)到 20 ～30 μg/g（不含 30 μg/g）占 8.33%。通過(guò)脯氨酸含量對(duì)24 份材料進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)1471、1472、1562、1437、1412、1519、1563、1520、14102、1540、1467、1547 等脯氨酸含量較高。

表2 24 份唐山秋瓜生理生化指標(biāo)

4 討論

植株生理生化指標(biāo)方面，本文對(duì)篩選出的24 份唐山秋瓜種質(zhì)進(jìn)行相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定，發(fā)現(xiàn)各品種間不同溫度的電導(dǎo)率有所不同。通過(guò)電導(dǎo)率對(duì)測(cè)定的24 份材料進(jìn)行了排序，電導(dǎo)率較低的認(rèn)為其耐熱性較好。

研究發(fā)現(xiàn)，游離脯氨酸含量被認(rèn)為具有調(diào)節(jié)滲透及保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的作用，前人研究表明，相對(duì)電導(dǎo)率越低，脯氨酸含量越高，其材料自身較為耐熱，綜合本試驗(yàn)相對(duì)電導(dǎo)率和脯氨酸含量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)來(lái)看，篩選出5 份材料的相對(duì)電導(dǎo)率較低、脯氨酸含量較高，在生理生化指標(biāo)上優(yōu)于其他材料。

5 結(jié)論

通過(guò)相對(duì)電導(dǎo)率和脯氨酸含量等耐熱相關(guān)生理生化指標(biāo)的篩選，以相對(duì)電導(dǎo)率低和脯氨酸含量高為篩選條件，從24 份材料中得到了5 份耐熱材料。而對(duì)于其他生理生化指標(biāo)是否與唐山秋瓜耐熱有正負(fù)相關(guān)還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。