高溫脅迫對(duì)3個(gè)番茄品種生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響

趙勇竣 徐術(shù)菁 王釗

摘要：以番茄品種愛(ài)美特、佳美、飛天為試材，在人工模擬高溫環(huán)境下研究38 ℃高溫在不同時(shí)長(zhǎng)下對(duì)各品種番茄幼苗根長(zhǎng)、株高、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、保護(hù)酶活性的影響。結(jié)果表明，隨著高溫脅迫時(shí)間（0、1、3、5、7、9 d）的延長(zhǎng)，3個(gè)品種抗高溫脅迫能力排序?yàn)閻?ài)美特>佳美>飛天。具體表現(xiàn)為番茄葉片內(nèi)丙二醛（MDA）含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量上升幅度大，且變化幅度與高溫處理時(shí)間相關(guān);SOD、POD、CAT活性則總體表現(xiàn)為先升后降，高溫處理9 d時(shí)活性下降到最低點(diǎn)。綜上，高溫處理5 d為各品種番茄幼苗感受高溫脅迫的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，本試驗(yàn)為秋延遲高溫番茄設(shè)施栽培和耐熱品種選育提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：番茄;高溫脅迫;抗氧化酶;滲透調(diào)節(jié);生長(zhǎng)量;生理指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào)： Q945.78;S641.201 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）17-0147-03

番茄（Solanum lycopersicum）別稱(chēng)西紅柿、柿子，屬茄科番茄屬草本植物，營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特、口感極佳[1]。番茄屬喜溫蔬菜，生長(zhǎng)適溫為20～25 ℃，喜溫不耐熱，因此夏季成為番茄生產(chǎn)的淡季，夏季栽培常使番茄遭受高溫迫害，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)緩慢、果實(shí)品質(zhì)降低、病蟲(chóng)害頻發(fā)等一系列問(wèn)題，因此加強(qiáng)對(duì)番茄耐熱性方面的研究，提高番茄的抗逆性對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)未來(lái)的發(fā)展具有重要意義。在番茄的高溫生理方面，前人曾做過(guò)大量的研究。孫保娟等的研究表明，在高溫脅迫下，不同品種番茄幼苗的株高、根長(zhǎng)、莖粗和鮮質(zhì)量的相對(duì)生長(zhǎng)量均受到不同程度的抑制;不同品種的番茄幼苗隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)其熱害指數(shù)逐漸上升[2-4]。本研究以番茄夏季安全優(yōu)質(zhì)種植作為努力的方向，以期為培育抗性更強(qiáng)、品質(zhì)更優(yōu)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量更高的番茄品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

番茄品種愛(ài)美特、佳美、飛天的種子由壽光生物工程研發(fā)中心提供，試驗(yàn)地點(diǎn)為青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，試驗(yàn)材料于2018年3月17日播種，溫水浸種催芽后進(jìn)行穴盤(pán)基質(zhì)育苗，每個(gè)品種取100粒種子，按每穴2粒的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)播于150穴聚乙烯塑料穴苗盤(pán)中，裝約3/4濕潤(rùn)育苗基質(zhì)，播后覆蓋0.5～0.8 cm的干基質(zhì)，待幼苗長(zhǎng)至3張真葉時(shí)，即20 d的苗齡（2018年4月10日），將番茄幼苗移植于花盆中進(jìn)行高溫處理。先放置人工氣候培養(yǎng)箱中，進(jìn)行濕度65%，晝溫 38 ℃/夜溫30 ℃脅迫[5]，并根據(jù)脅迫時(shí)間的不同將其分為6個(gè)處理，分別測(cè)定脅迫0、1、3、5、7、9 d的番茄植株根系、株高相對(duì)生長(zhǎng)量及番茄植株功能葉片（倒數(shù)第3張葉）的生理指標(biāo)。采取隨機(jī)取樣，每處理重復(fù)3次。

1.2 試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定

1.2.1 根系、株高相對(duì)生長(zhǎng)量測(cè)定 使用0～150 mm量程的數(shù)顯游標(biāo)卡尺，測(cè)量20 d苗齡的番茄幼苗。根長(zhǎng)是測(cè)量土壤以下部分的主根長(zhǎng)度，株高是測(cè)量在土壤以上部位莖稈一直到番茄頂部生長(zhǎng)點(diǎn)的距離。

1.2.2 各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定 MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[6]，可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法[7]，可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[8]?？寡趸富钚詼y(cè)定：SOD活性測(cè)定采用NBT光化法[9]，POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[10]，CAT活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[10]，光合色素含量測(cè)定采用乙醇比色法[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 在高溫脅迫下番茄相對(duì)生長(zhǎng)量的變化

由圖1、圖2可知，高溫處理前番茄根長(zhǎng)為4 cm、株高為 5 cm，經(jīng)過(guò)高溫脅迫后，根長(zhǎng)、株高的相對(duì)生長(zhǎng)量均呈下降趨勢(shì)。在高溫脅迫3～5 d時(shí)植株根長(zhǎng)、株高相對(duì)生長(zhǎng)量下降幅度較平緩;高溫脅迫5～7 d時(shí)植株根長(zhǎng)、株高相對(duì)生長(zhǎng)量下降幅度較大;而高溫脅迫7～9 d時(shí)，根長(zhǎng)、株高相對(duì)生長(zhǎng)量不再變化;在高溫脅迫9 d時(shí)，愛(ài)美特株高、根長(zhǎng)均比佳美和飛天的相對(duì)生長(zhǎng)量高，說(shuō)明番茄品種愛(ài)美特抗高溫脅迫能力更強(qiáng)。

2.2 在高溫脅迫下番茄MDA含量變化

由圖3可知，高溫處理前番茄葉片內(nèi)MDA含量呈現(xiàn)最低狀態(tài)，經(jīng)高溫處理后番茄葉片內(nèi)MDA含量便表現(xiàn)出持續(xù)上升趨勢(shì)。高溫處理1 d時(shí)愛(ài)美特、佳美、飛天差異不顯著，隨著高溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)，高溫脅迫處理9 d時(shí)番茄葉片內(nèi)MDA含量較處理1 d時(shí)明顯升高，與未處理番茄植株相比，愛(ài)美特、佳美、飛天的MDA含量分別增加了49.00%、4936%、51.58%。根據(jù)在高溫脅迫下MDA含量增加越多植株受害程度越嚴(yán)重，得出在高溫脅迫的情況下植株的受害程度排序?yàn)轱w天>佳美>愛(ài)美特。

2.3 在高溫脅迫下番茄可溶性糖含量變化

由圖4可知，番茄幼苗經(jīng)高溫處理后，可溶性糖含量呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)處理5 d時(shí)可溶性糖含量達(dá)到最高，且愛(ài)美特的可溶性糖含量顯著高于佳美。5 d后隨著高溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性糖含量不斷下降，愛(ài)美特、佳美、飛天的可溶性糖含量在處理9 d時(shí)較處理5 d分別下降了6494%、69.55%、67.17%。可溶性糖含量下降的百分比越大則說(shuō)明抗性越小，所以飛天在高溫脅迫情況下抗性最差，愛(ài)美特在高溫脅迫下抗性更強(qiáng)。

2.4 在高溫脅迫下番茄可溶性蛋白含量變化

由圖5可知，愛(ài)美特、佳美、飛天的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出先增加后降低的變化，到后期隨著高溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性蛋白含量表現(xiàn)出明顯的差異性。至脅迫5 d，可溶性蛋白含量達(dá)到最大值，愛(ài)美特、佳美、飛天的可溶性蛋白含量分別為0.40、0.39、0.36 mg/g?？扇苄缘鞍缀吭谝欢〞r(shí)間的高溫處理下會(huì)逐漸升高，說(shuō)明植株抗高溫脅迫增強(qiáng)。3個(gè)品種中愛(ài)美特的可溶性蛋白含量最高，抗高溫脅迫比其他2個(gè)品種強(qiáng)。

2.5 在高溫脅迫下番茄抗氧化酶活性變化

由圖6、圖7、圖8可知，隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，番茄植株內(nèi)SOD、POD、CAT活性呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。在番茄可接受高溫范圍內(nèi)，體內(nèi)SOD、POD、CAT大量合成來(lái)抵抗高溫，至脅迫5 d，SOD、POD、CAT活性值達(dá)到最大，隨著脅迫時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，超出了番茄本身的承受能力，活性值大幅度下降甚至植株死亡。愛(ài)美特品種3種抗氧化酶活性在不同脅迫時(shí)間均要高于其他2個(gè)品種，說(shuō)明在高溫脅迫環(huán)境下愛(ài)美特表現(xiàn)得更優(yōu)越。

3 討論

3.1 試驗(yàn)選材

前人關(guān)于番茄高溫的研究大多選用耐熱性品種[12]，如金棚一號(hào)等，而耐寒抗病毒品種的耐熱能力研究鮮有涉及，且前人研究選材多集中于番茄的2月齡大苗，對(duì)番茄幼苗的研究較少，本試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)材料為20 d苗齡的耐寒抗病毒番茄品種飛天、美佳、愛(ài)美特，可為秋延遲番茄栽培和耐熱番茄品種的篩選提供依據(jù)。

3.2 高溫脅迫方法

雖然前人在番茄耐熱性及機(jī)理上有研究，但較多涉及自然高溫脅迫，且研究方法多參考自然溫度設(shè)計(jì)溫度梯度[13]，然而，實(shí)際番茄生產(chǎn)多集中于如北方日光溫室、塑料大棚等設(shè)施育苗區(qū)，越夏溫度常高達(dá)38 ℃，本試驗(yàn)采用晝溫 38 ℃/夜溫30 ℃制造人工脅迫條件，設(shè)定的高溫脅迫方法與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，對(duì)番茄設(shè)施栽植更有指導(dǎo)意義。

3.3 試驗(yàn)的相關(guān)生理指標(biāo)

3.3.1 相對(duì)生長(zhǎng)量 前人將坐果率、花粉活力等[14]指標(biāo)列入番茄高溫脅迫的研究指標(biāo)中，本研究選取的植株根長(zhǎng)、株高相對(duì)生長(zhǎng)量這2種指標(biāo)能最直觀(guān)、最快速體現(xiàn)番茄高溫脅迫后生長(zhǎng)的狀態(tài)。植株根長(zhǎng)、株高相對(duì)生長(zhǎng)量隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)滯留，在高溫脅迫5 d時(shí)植株葉片出現(xiàn)失綠，在高溫脅迫7 d時(shí)葉片逐漸出現(xiàn)褐色和黃色，在脅迫9 d時(shí)多數(shù)植株出現(xiàn)枯萎死亡，飛天品種枯萎較多，其次是佳美，最后是愛(ài)美特。在3個(gè)耐寒抗病毒品種中愛(ài)美特耐熱性比較好，適合秋延遲階段種植。本試驗(yàn)結(jié)果與吳麗君等研究的高溫脅迫對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)結(jié)論[5]一致。

3.3.2 抗氧化酶活性 本試驗(yàn)中隨溫度的增加，SOD、POD、CAT活性在1～5 d的脅迫時(shí)間中逐漸增加，在7～9 d的脅迫時(shí)間中逐漸降低。1～5 d的結(jié)果與董靈迪等的結(jié)論相[12-13，15]一致，但在7～9 d的試驗(yàn)結(jié)果與前人不同，抗氧化酶活性大多是隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而出現(xiàn)“先升后減”的情況，因?yàn)槊{迫的強(qiáng)度超出細(xì)胞承受能力，造成了細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度加重，嚴(yán)重影響細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)的合成，因此抗氧化酶活性下降[16]。由此可見(jiàn)，高溫脅迫下植物體內(nèi)保護(hù)酶的活性變化非常復(fù)雜，可能會(huì)因?yàn)樵囼?yàn)材料、器材、方法的不同而得出不完全相同的結(jié)論。

3.3.3 抗逆性生理指標(biāo) MDA含量可作為衡量植株受害程度的指標(biāo)之一，高溫脅迫會(huì)影響番茄葉片細(xì)胞內(nèi)MDA含量，本試驗(yàn)中隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，番茄幼苗體內(nèi)的MDA含量不斷的增加。本研究結(jié)果與孫保娟等得出的結(jié)果[2，17]相一致。通過(guò)前人的研究結(jié)論與本試驗(yàn)的研究結(jié)論說(shuō)明，其他條件相同的情況下，植株體內(nèi)的MDA含量與高溫脅迫時(shí)間呈正相關(guān)。

在逆境條件下，可溶性糖和可溶性蛋白既是不可或缺的能量?jī)?chǔ)存，也是滲透調(diào)節(jié)的重要物質(zhì)，能減少脅迫對(duì)植物造成的傷害，在此次試驗(yàn)中高溫脅迫1～5 d時(shí)可溶性糖與可溶性蛋含量呈上升狀態(tài)，在脅迫7～9 d時(shí)呈降低狀態(tài)。金春燕等研究發(fā)現(xiàn)，在高溫脅迫情況下，可溶性糖含量隨溫度的增加而增加[17]，本試驗(yàn)1～5 d的研究結(jié)果與前人一致，7～9 d可溶性糖降低的原因可能是植物高溫脅迫時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致光合作用減弱，呼吸作用消耗糖類(lèi)，造成可溶性糖含量減低。張紅梅等研究黃瓜幼苗耐熱性時(shí)發(fā)現(xiàn)，可溶性蛋白含量隨高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷降低[18]，而本次試驗(yàn)中可溶性蛋白含量有一個(gè)上升階段，可能是因?yàn)楦邷孛{迫下脯氨酸積累使可溶性蛋白在一定時(shí)間里有上升階段[19]。

本試驗(yàn)的3個(gè)番茄品種在高溫脅迫下的生理指標(biāo)的變化趨勢(shì)基本相同，但變化幅度不同，說(shuō)明不同品種間存在耐熱性差異。該研究的數(shù)據(jù)綜合結(jié)果表明，愛(ài)美特品種耐高溫能力最強(qiáng)，美佳其次，飛天最弱。在晝溫38 ℃/夜溫30 ℃的高溫脅迫下，3個(gè)番茄品種抗高溫脅迫時(shí)間拐點(diǎn)為5 d，后期可正常生長(zhǎng)，高溫脅迫致死時(shí)間為9 d，此結(jié)論可為秋延遲番茄栽培和耐熱品種的篩選提供依據(jù)。

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