黃瓜葉片高溫半致死溫度與耐熱性的鑒定

聶文娟

【摘要】：高溫是黃瓜生產(chǎn)的主要逆境之一，耐熱性鑒定和耐熱性材料篩選是黃瓜耐熱育種和栽培的技術(shù)基礎(chǔ)。本文通過對(duì)4個(gè)品種黃瓜的離體葉片進(jìn)行梯度高溫處理，采用電導(dǎo)率法測(cè)定其細(xì)胞傷害率，通過Logisitic方程確定A-1、A-2、B-1、B-2的高溫半致死溫度分別為：42.36℃、45.18℃、52.79℃、48.93℃，從而得出黃瓜的耐熱性與葉片的高溫半致死溫度呈反相關(guān)。

【關(guān)鍵詞】：黃瓜 ；高溫； 電導(dǎo)率 ；半致死溫度

黃瓜是我國各地夏季主要菜蔬之一，富含蛋白質(zhì)、糖類、維生素B2、維生素C、維生素E、胡蘿卜素、尼克酸、鈣、磷、鐵等營養(yǎng)成分，莖藤藥用，能消炎、祛痰、鎮(zhèn)痙，也是女性朋友的美容佳品。而隨著全球溫室效應(yīng)的加劇，高溫已成為影響黃瓜正常生長的一個(gè)重要因素。因此，選育耐熱品種對(duì)提高黃瓜的產(chǎn)量有著積極的意義，探索一套快速簡(jiǎn)易的篩選鑒定方法也是當(dāng)務(wù)之急。而通過測(cè)定高溫脅迫后葉片的電導(dǎo)率便是其中有效簡(jiǎn)便的方法之一。本文筆者就通過測(cè)定不同梯度溫度處理后，黃瓜葉片電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)和高溫半致死溫度來驗(yàn)證黃瓜品種的耐熱性。

1、 試驗(yàn)原理

溫脅迫會(huì)使植物體細(xì)胞的多個(gè)方面受到損害，其中最主要傷害之一是細(xì)胞膜完整性被破壞。高溫會(huì)直接導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大、電解質(zhì)的外泄，可通過電導(dǎo)儀測(cè)定的電導(dǎo)率來計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率，結(jié)果表明相對(duì)電導(dǎo)率增加。大量試驗(yàn)得出，品種的耐熱性越與相對(duì)電導(dǎo)率越呈反相關(guān)，即：耐熱性越差相對(duì)電導(dǎo)率越高。因相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)量方法簡(jiǎn)便易操作，所以現(xiàn)經(jīng)常采用葉片相對(duì)電導(dǎo)率大小作為衡量植物受熱害程度的生理指標(biāo)，此項(xiàng)指標(biāo)也成為大家公認(rèn)的相對(duì)理想的一個(gè)耐熱性鑒定指標(biāo)。

2、試驗(yàn)材料

供試材料為西北農(nóng)林科技大學(xué)黃瓜研究室鑒定并提供的2個(gè)熱敏感品種A-1號(hào)，A-2號(hào)和2個(gè)耐熱品種B-1號(hào)，B-2號(hào)品種，其中，B-1耐熱性最強(qiáng)，A-1對(duì)高溫最敏感。所有種子均為試驗(yàn)當(dāng)年采收，挑選飽滿度和整齊度都較高的種子用于試驗(yàn)。

3、試驗(yàn)方法

采用室內(nèi)營養(yǎng)缽育苗、人工氣候培養(yǎng)箱進(jìn)行高溫處理的方法。

培養(yǎng)土準(zhǔn)備：培養(yǎng)土在裝缽前碾成顆粒均一的土壤，之后將其放入高壓滅菌鍋內(nèi)用121～124℃的溫度、0.105～0.12kPa的壓力滅菌30min。

種子處理：種子置于55℃水浴中浸種10min并不斷攪拌以達(dá)到滅菌效果，待水溫逐漸下降至室溫并繼續(xù)浸種12h。然后將種子置于鋪有吸水紙的培養(yǎng)皿中在28℃條件下進(jìn)行催芽。

離體葉片的高溫處理方法：選取一定部位生長葉齡相似的葉片若干，用去離子水洗凈，紗布擦干，去除主脈并剪成0.5cm的小片，放入小燒杯中；用玻璃棒壓住并準(zhǔn)確加入20mL去離子水浸沒葉片，放入真空干燥器用真空泵抽氣8min后分別在室溫、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃的水浴中放置20min，取出靜止冷卻2h；用電導(dǎo)率儀測(cè)定電導(dǎo)率（R）后全部放入100℃沸水浴中煮沸15min，以殺死植物組織；取出冷卻后在20℃恒溫下測(cè)定電導(dǎo)率（R0），每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。以室溫下植物葉片的電導(dǎo)率作為對(duì)照（CK），細(xì)胞傷害率（%）=（R-CK）/（R0-CK）×100%

4、半致死溫度結(jié)果與分析

4.1 細(xì)胞傷害率與處理溫度的關(guān)系

當(dāng)植物受到逆境影響時(shí)，細(xì)胞膜遭到破壞，膜透性增大，從而使細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，導(dǎo)致植物細(xì)胞浸提液的電導(dǎo)率增大。由試驗(yàn)得到梯度高溫處理下的細(xì)胞傷害率見圖1。

由圖1可見4個(gè)黃瓜品種葉片的傷害率隨著溫度的升高而呈現(xiàn)“S”型變化。當(dāng)溫度較低時(shí)，細(xì)胞傷害率先緩慢增加，當(dāng)溫度升高至50℃左右時(shí)，細(xì)胞傷害率急劇增加，而后，隨溫度的繼續(xù)增加細(xì)胞傷害率不再增加趨于平緩。

4.2 Logistic方程參數(shù)及半致死高溫的確定

Logistic方程的表達(dá)式為：y =k/（1+ae），其中y代表細(xì)胞傷害率，t代表處理溫度，k為細(xì)胞傷害率的飽和容量，a，b為方程參數(shù)。為了確定a，b的值，將方程進(jìn)行線性化處理，Ln{（k-y）/y}=Lna，令y1=ln{（k-y）/y}，則變成轉(zhuǎn)化為細(xì)胞傷害率（y1）與處理溫度（t）的直線方程。通過直線回歸的方法求得a，b值及相關(guān)系數(shù)r。則轉(zhuǎn)化細(xì)胞傷害率與處理溫度（t）的關(guān)系見圖2。通過顯著性測(cè)定，均達(dá)到極顯著水平，表明轉(zhuǎn)化細(xì)胞傷害率（y）與處理溫度（t）之間存在顯著的直線相關(guān)關(guān)系。

四個(gè)品種在不同溫度下的y點(diǎn)分布極靠近回歸線，證明這四個(gè)品種黃瓜葉片的細(xì)胞傷害率與處理溫度的關(guān)系用Logistic描述是合適的。在數(shù)學(xué)上拐點(diǎn)為dy/dt=0，則由Logistic求得二級(jí)導(dǎo)數(shù)得出t=Lna/b，此時(shí)的t值就是曲線的拐點(diǎn)，即半致死高溫。根據(jù)公式得出四個(gè)品種黃瓜的半致死高溫見表1。

半致死溫度（LT50 ） 是評(píng)價(jià)一個(gè)物種耐熱性強(qiáng)弱相對(duì)準(zhǔn)確的指標(biāo)。本研究應(yīng)用此方法計(jì)算出四個(gè)不同品種黃瓜的LT50分別為45.18℃、42.36℃、48.93℃和52.79℃。由上表可知，耐熱品種B-1、B-3的半致死溫度要高于熱敏感品種A-1、A-2，且耐熱強(qiáng)度最高的品種B-1的半致死溫度也是最高的，說明，對(duì)于黃瓜來說，耐熱性的強(qiáng)弱與半致死高溫成正比，即：耐熱性越好，半致死溫度也越高。

4.3半致死溫度討論

細(xì)胞膜透性的穩(wěn)定性（CMT）是測(cè)定離體葉片的滲透情況在一定溫度范圍內(nèi)的特性，是一種靈敏、快捷的估測(cè)植物耐熱性的方法。該方法的有效性已經(jīng)在檢測(cè)蔬菜、水果、花卉等品種的耐熱性研究中得到證明。本研究應(yīng)用次方法計(jì)算得出四個(gè)不同品種黃瓜的LT50分別為45.18、42.36、48.93和52.79。由上表可知，耐熱品種N-1、N-2的半致死溫度要高于熱敏感品種A-1、A-2，且耐熱輕度最高的品種B-1的半致死溫度也是最高的，此結(jié)論與田間實(shí)際觀察情況相符。

由于試驗(yàn)是在離體條件下測(cè)定，半致死高溫不一定能確切反映出植物的耐熱性，說明對(duì)于黃瓜來說耐熱性的強(qiáng)弱與半致死高溫成正比，即：耐熱能力越強(qiáng)，半致死溫度也越高。

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