甜（辣）椒耐低溫弱光種質(zhì)資源的篩選利用

嚴(yán)立斌，孟雅寧，張紅肖，范妍芹

（河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北 石家莊 050051）

辣椒（Capsicum annuumL.）是冬春季栽培的主要蔬菜之一，栽培期間經(jīng)常遭受不同程度的低溫弱光脅迫，并對(duì)辣椒的生長(zhǎng)、光合、碳代謝、酶活性和干物質(zhì)積累產(chǎn)生不同程度的影響，低溫弱光環(huán)境已成為影響冬春甜（辣）椒優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的限制因素。在冬季和早春低溫弱光照的環(huán)境下，如何篩選耐受性甜（辣）椒品種已成為目前亟待解決的問(wèn)題。本試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室苗期低溫弱光鑒定與試驗(yàn)地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定篩選相結(jié)合的方法，比較不同品種甜（辣）椒耐低溫弱光的差異，篩選耐低溫弱光甜（辣）椒資源，為甜（辣）椒穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，抗逆生理育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

12個(gè)甜（辣）椒供試材料均由河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供，以迅馳為耐低溫弱光對(duì)照品種，以茄門(mén)為不耐低溫弱光對(duì)照品種，分別按T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、CK1和CK2進(jìn)行編號(hào)（表1），其中T1、T3、T4、T5、T6、T8、CK2為甜椒試材，T2、T7、T9、T10、CK1為辣椒試材。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)室苗期低溫弱光鑒定篩選試驗(yàn)

將12份甜（辣）椒試驗(yàn)材料于2018年9月5日播種，種子播前先用55～60 ℃溫水浸種20～30 min，不停地?cái)嚢璨⒎磸?fù)搓洗，洗凈種子表皮上的黏液；再用1%硫酸銅浸種5 min，用清水沖洗3～5遍；再用10%磷酸三鈉浸種15 min，用清水沖洗3～5遍后，繼續(xù)用常溫清水浸泡6～8 h，播于72孔的育苗盤(pán)內(nèi)，育苗場(chǎng)地為塑料大棚，在棚室四周通風(fēng)處設(shè)置350 μm防蟲(chóng)網(wǎng)，依照常規(guī)生產(chǎn)方法管理，保證幼苗長(zhǎng)勢(shì)良好。

當(dāng)甜（辣）椒幼苗長(zhǎng)至4葉1心時(shí)移入到人工氣候箱處理〔溫度誤差±0.5 ℃，培養(yǎng)條件為光強(qiáng)4 000～5 000 lx、光照時(shí)間8 h/d、溫度15 ℃（晝）/5 ℃（夜）〕[1]，進(jìn)行不同時(shí)長(zhǎng)的低溫弱光處理。分別于處理后0、7、14、21 d，選取功能葉（上數(shù)第3～4葉）進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定，采用完全隨機(jī)排列，均設(shè)3次重復(fù)（每個(gè)重復(fù)24株），每個(gè)重復(fù)稱取功能葉0.1 g進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。

1.2.2 試驗(yàn)地低溫弱光鑒定篩選試驗(yàn)

12份甜（辣）椒試驗(yàn)材料播種時(shí)間及管理方法同上，10月10日定植于河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所大河試驗(yàn)基地日光溫室中，3次重復(fù)，行株距為60 cm×40 cm，小區(qū)面積為12 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列。采用遮陽(yáng)網(wǎng)、放風(fēng)等措施人為創(chuàng)造低溫寡照條件。

表1 甜辣椒供試材料名稱及編號(hào)

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)室苗期冷害指數(shù)的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[2]中的冷害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將甜（辣）椒幼苗在低溫弱光逆境下的傷害程度劃分為5級(jí)。0級(jí)：無(wú)明顯癥狀；1級(jí)：第1、2葉葉緣失水，其他無(wú)明顯冷害癥狀；2級(jí)：第1、2葉葉緣失水嚴(yán)重，第3葉葉緣略失水，心葉無(wú)明顯冷害癥狀；3級(jí)：第1、2葉葉緣出現(xiàn)脫水斑，第3葉葉緣嚴(yán)重失水，心葉略失水；4級(jí)：第1、2葉脫水斑連接成片，葉片萎蔫，第3葉出現(xiàn)脫水斑，心葉嚴(yán)重失水；5級(jí)：全部葉片萎蔫，幼苗在常溫下不能恢復(fù)。分別在處理后14、21 d時(shí)，統(tǒng)計(jì)試材的傷害程度級(jí)別，計(jì)算冷害指數(shù)〔∑（各級(jí)株數(shù)×級(jí)數(shù)）/（總株數(shù)×最高級(jí)數(shù)）〕。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)室苗期生理指標(biāo)的測(cè)定方法

丙二醛（MDA）的測(cè)定用TBA法[3]；質(zhì)膜透性的測(cè)定用電導(dǎo)法[4]，以相對(duì)電解質(zhì)滲出率表示；可溶性蛋白的測(cè)定用考馬斯亮藍(lán)G-250法[4]；脯氨酸的測(cè)定用酸性茚三酮比色法[5]；CAT活性測(cè)定采用紫外分光光度法[3]；SOD活性測(cè)定采用NBT（氮藍(lán)四唑）光化還原法[3]。

1.3.3 試驗(yàn)地環(huán)境條件的測(cè)定方法

利用邯鄲市若騰電子科技有限公司生產(chǎn)的空氣溫濕光照記錄儀（型號(hào)為：YM-18）、智能多點(diǎn)土壤溫度記錄儀（型號(hào)為：YM-04），對(duì)試驗(yàn)地環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)氣候條件適時(shí)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)網(wǎng)、放風(fēng)等措施，創(chuàng)造低溫寡照的環(huán)境條件。

1.3.4 試驗(yàn)地各生物學(xué)指標(biāo)的測(cè)定方法

甜（辣）椒生長(zhǎng)期間及時(shí)對(duì)植株的現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期、始花節(jié)位、開(kāi)花數(shù)、坐果期、坐果數(shù)、株高、株幅、生長(zhǎng)勢(shì)、始收期、果實(shí)橫縱徑長(zhǎng)度、單果質(zhì)量及產(chǎn)量等指標(biāo)進(jìn)行記錄和測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室低溫弱光脅迫下不同甜（辣）椒幼苗冷害指數(shù)的鑒定分析

試驗(yàn)材料幼苗在低溫弱光條件下，處理14 d和21 d的植株冷害指數(shù)分別為0.028～0.215和0.031～0.361（表2），14 d部分品種的葉片開(kāi)始發(fā)生變形、皺縮，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，功能葉緣部分下垂和萎蔫；而脅迫21 d后各品種間冷害指數(shù)出現(xiàn)明顯的差異，變化幅度較大，表明本研究選用的甜（辣）椒試材耐低溫弱光能力差異較大。其中，T1、T2、T3、T4和T5的植株冷害指數(shù)與CK1（耐低溫弱光對(duì)照）相近，表明T1、T2、T3、T4和T5耐低溫弱光性較強(qiáng)。12個(gè)試材受冷為害表現(xiàn)由小到大依次為：冀研105、冀研108號(hào)、冀研20號(hào)、冀研16號(hào)、金皇冠、迅馳、L20、T49、L12、富康、L30、茄門(mén)。

2.2 實(shí)驗(yàn)室低溫弱光脅迫下甜（辣）椒幼苗6個(gè)生理指標(biāo)的鑒定分析

通過(guò)對(duì)低溫弱光脅迫下參試材料耐低溫弱光性鑒定、評(píng)價(jià)（表3），處理7 d后，供試材料的各個(gè)生理指標(biāo)均有不同程度的增加，說(shuō)明在低溫弱光處理?xiàng)l件下，植株自身保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)啟，通過(guò)調(diào)節(jié)酶活、滲透率、脯氨酸和可溶性蛋白的含量使其達(dá)到平衡。但不同品種增加幅度不同，通過(guò)對(duì)這6種生理指標(biāo)的測(cè)定，可初步判斷供試材料的耐低溫弱光性。

表2 低溫弱光下不同甜（辣）椒幼苗冷害指數(shù)的變化

表3 甜（辣）椒耐低溫弱光條件下6個(gè)生理指標(biāo)的變化

SOD、CAT作為內(nèi)源活性氧清除劑，能夠在低溫逆境中清除過(guò)量的活性氧，維持其代謝平衡，保持膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而減輕或消除傷害。經(jīng)低溫弱光處理的葉片SOD、CAT兩個(gè)酶活0 d到21 d的差值高于耐低溫弱光對(duì)照CK1的供試材料則為耐低溫弱光品種。根據(jù)2個(gè)酶活測(cè)定結(jié)果，SOD酶活：冀研108號(hào)＞冀研105＞金皇冠；CAT酶活：冀研105＞冀研108號(hào)＞冀研16號(hào)＞冀研20號(hào)。

可溶性蛋白質(zhì)和脯氨酸是植物細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它們能夠增加胞內(nèi)的溶質(zhì)濃度，降低細(xì)胞的冰點(diǎn)，防止細(xì)胞過(guò)度脫水，從而降低對(duì)細(xì)胞的傷害?？扇苄缘鞍踪|(zhì)和脯氨酸0 d到21 d的差值高于耐低溫弱光CK1則為耐低溫弱光品種，測(cè)定結(jié)果顯示，可溶性蛋白質(zhì)：冀研105＞冀研108號(hào)＞冀研20號(hào)＞冀研16號(hào)；脯氨酸：冀研108號(hào)＞金皇冠＞冀研20號(hào)＞冀研105＞冀研16號(hào)。

MDA含量與滲透率的高低是膜脂過(guò)氧化程度的重要標(biāo)志。在低溫弱光脅迫過(guò)程中，滲透率、MDA變幅越大，細(xì)胞膜透性越大，對(duì)植物膜傷害也越大；因此，MDA含量與滲透率0 d到21 d的差值低于耐低溫弱光CK1為耐低溫弱光品種，測(cè)定結(jié)果顯示，MDA含量：冀研105＞冀研108號(hào)＞冀研20號(hào)＞冀研16號(hào)；滲透率：冀研20號(hào)＞冀研108號(hào)＞冀研105＞金皇冠＞冀研16號(hào)。

綜合6個(gè)生理指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果，初步認(rèn)定耐低溫弱光品種排序?yàn)椋杭窖?05＞冀研108號(hào)＞冀研20號(hào)＞冀研16號(hào)＞金皇冠。

綜合幼苗冷害指數(shù)及各生理指標(biāo)鑒定分析結(jié)果，將各供試材料耐受性由高到低排序?yàn)榧窖?05、冀研108號(hào)、冀研20號(hào)、冀研16號(hào)、金皇冠、迅馳、L20、T49、L30、茄門(mén)、L12、富康。

2.3 試驗(yàn)地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性的鑒定分析

2.3.1 試驗(yàn)地環(huán)境條件的測(cè)定分析

2.3.1.1 試驗(yàn)地空氣溫度、濕度和光照強(qiáng)度的測(cè)定分析

選取大部分植株進(jìn)入現(xiàn)蕾—開(kāi)花期、開(kāi)花—坐果期、坐果—果實(shí)膨大期等3個(gè)時(shí)間段中具有代表性的3 d（10月20日、11月20日、12月20日），對(duì)其日出前、正午及正午前后、日落后、午夜等6個(gè)變化差異大、具有代表性的時(shí)間段（6：22、11：22、12：22、13：22、18：22、0：22）進(jìn)行空氣溫度、濕度和光照強(qiáng)度的測(cè)定分析（圖1）。日光溫室內(nèi)溫度最低為12月20日6：22的12.7℃，最高為10月20日12：22的25.7 ℃；日光溫室內(nèi)空氣濕度變化較大，白天最低為10月20日11：22，相對(duì)濕度為45.75%，夜間最高達(dá)100%；光照時(shí)間為8～10 h，光照強(qiáng)度白天最高在10月20日12：22的7 485 lx，最弱在12月20日11：22的4 785 lx。結(jié)果表明：空氣溫度基本穩(wěn)定在12～25 ℃，空氣濕度在50%～100%，光照強(qiáng)度在0～7 500 lx，基本符合低溫寡照的環(huán)境條件。

2.3.1.2 試驗(yàn)地土壤溫度的測(cè)定分析

選取午夜、日出前、正午前后及日落后具有代表性的4個(gè)時(shí)間段（0：48、6：48、12：48、18：48），土壤溫度相對(duì)恒定且根系主要分布的3個(gè)土壤深度（10、15、20 cm），以及距日光溫室前坡100 cm、后墻100 cm的2個(gè)差異位置，共6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行土壤溫度的測(cè)定分析（圖2）。白天前坡溫度為16.58～19.40 ℃，后墻溫度在15.20～19.40 ℃；夜間前坡溫度在16.20～19.80 ℃，后墻溫度在15.90～19.60 ℃。結(jié)果表明：土壤溫度全天變化平穩(wěn)，基本維持在15 ℃以上，基本符合甜（辣）椒根系生長(zhǎng)的環(huán)境條件。

2.3.2 試驗(yàn)地植株各項(xiàng)生物學(xué)性狀指標(biāo)的鑒定分析

對(duì)植株的現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期、始花節(jié)位、坐果期、開(kāi)花數(shù)、坐果數(shù)、株高、株幅、莖粗、果實(shí)橫縱徑長(zhǎng)度、單果質(zhì)量及產(chǎn)量等各項(xiàng)生物學(xué)性狀指標(biāo)以及各甜椒、辣椒品種特性進(jìn)行綜合分析鑒定（表4），各試驗(yàn)材料現(xiàn)蕾期在10月19—23日、開(kāi)花期在10月25—30日，T3現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期均最早，T7、T8、T9現(xiàn)蕾期最晚，T7、T8、T9、CK1開(kāi)花期最晚；始花節(jié)位在7.1～10.3節(jié)，T7最早，CK1最晚；坐果期在11月5—12日，基本屬于同一熟性的品種。

調(diào)查分析結(jié)果顯示，辣椒株型高大，開(kāi)花數(shù)量可達(dá)23個(gè)，其中T2、CK1坐果數(shù)量均達(dá)13個(gè)，T7、T9、T10均坐7個(gè)果，單果質(zhì)量在57.8～96.7 g，667 m2產(chǎn)量在1 029.1～1 538.1 kg。甜椒株型較小，開(kāi)花數(shù)量為15個(gè)，其中T1、T3、T4、T5、T8均坐果7個(gè)，T6、CK2均坐果5個(gè)，單果質(zhì)量在112.2～231.8 g，產(chǎn)量在1 193.7～1 866.5 kg。綜合鑒定結(jié)果表明：各供試材料耐受性排序?yàn)榧窖?05、冀研108號(hào)、冀研20號(hào)、迅馳、冀研16號(hào)、金皇冠、L20、T49、L30、L12、富康、茄門(mén)；其中低溫弱光耐受性相對(duì)較好的品種有：冀研105、冀研108號(hào)、冀研20號(hào)、迅馳、冀研16號(hào)、金皇冠。

圖1 試驗(yàn)地空氣溫度、濕度和光照強(qiáng)度的測(cè)定

圖2 試驗(yàn)地土壤溫度的測(cè)定

3 結(jié)論與討論

綜合實(shí)驗(yàn)室苗期低溫弱光鑒定篩選與試驗(yàn)地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定篩選結(jié)果可知：在實(shí)驗(yàn)室苗期低溫弱光鑒定中，12個(gè)參試品種低溫弱光耐受性由強(qiáng)到弱順序?yàn)椋杭窖?05、冀研108號(hào)、冀研20號(hào)、冀研16號(hào)、金皇冠、迅馳、L20、T49、L30、茄門(mén)、L12、富康；試驗(yàn)地低溫寡照條件下，12個(gè)參試品種植株耐受性由強(qiáng)到弱順序?yàn)椋杭窖?05、冀研108號(hào)、冀研20號(hào)、迅馳、冀研16號(hào)、金皇冠、L20、T49、L30、L12、富康、茄門(mén)；其室內(nèi)外鑒定結(jié)果基本一致。利用實(shí)驗(yàn)室苗期低溫弱光鑒定篩選與試驗(yàn)地低溫寡照條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定篩選相結(jié)合的方法，可快速、準(zhǔn)確地篩選鑒定甜（辣）椒耐低溫弱光種質(zhì)資源。

表4 甜（辣）椒植株各項(xiàng)生物學(xué)性狀調(diào)查

我國(guó)設(shè)施甜（辣）椒育種起步較晚，進(jìn)展緩慢，沒(méi)有對(duì)適宜設(shè)施栽培的種質(zhì)資源及優(yōu)異育種材料逆境適應(yīng)能力進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠、快速鑒定的評(píng)價(jià)體系。尤其是對(duì)甜（辣）椒耐低溫弱光性機(jī)理、機(jī)制的研究沒(méi)有找到可靠的鑒定指標(biāo)。低溫弱光直接影響了辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育，其影響程度主要與品種耐性有關(guān)，在相同的低溫寡照環(huán)境條件下，其植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)健壯、生殖發(fā)育正常、能夠正常開(kāi)花坐果、產(chǎn)量穩(wěn)定，在一定程度上可以反映出該品種具有一定的耐低溫弱光能力。低溫弱光環(huán)境條件下，植株內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列的生理生化變化，有研究認(rèn)為[6]，類胡蘿卜素、光合色素與甜（辣）椒耐性也有關(guān)系，類胡蘿卜素越高，品種的耐性越強(qiáng)。而本試驗(yàn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室苗期低溫弱光鑒定技術(shù)與試驗(yàn)地低溫寡照生態(tài)環(huán)境條件下甜（辣）椒植株耐受性鑒定技術(shù)相結(jié)合的方法，根據(jù)植株苗期生理鑒定指標(biāo)與植株形態(tài)指標(biāo)、生物學(xué)性狀相結(jié)合進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，篩選低溫寡照耐受性好的優(yōu)異資源，為選育適宜日光溫室冬季生產(chǎn)的優(yōu)良品種奠定基礎(chǔ)。