基于葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm的月季耐熱性評(píng)價(jià)

伍成厚，溫 志，鄭育芬，傅小霞，袁志民

(廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院，廣東廣州 510405)

月季(RosachinensisL.)為薔薇科薔薇屬多年生常綠或半常綠灌木，是我國十大傳統(tǒng)名花之一，具有花型優(yōu)美、花色豐富、品種多、花期長(zhǎng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于庭院、道路綠化帶、公園以及其他園林綠地。目前世界上已有3萬余個(gè)月季品種，大部分品種的最適生長(zhǎng)溫度在15～26 ℃，夏季環(huán)境溫度持續(xù)高于30 ℃進(jìn)入半休眠，導(dǎo)致月季花芽停止分化，難以正常開花，同時(shí)還會(huì)誘發(fā)白粉病、黑斑病等，嚴(yán)重影響觀賞價(jià)值[1]。因此，了解月季耐熱性機(jī)制以及開展耐熱品種的選育工作至關(guān)重要。

李健等[2]利用生理生化測(cè)定及系統(tǒng)聚類與主成分分析進(jìn)行了10個(gè)月季品種的耐熱性評(píng)價(jià)；柳忠娜等[3]通過觀測(cè)形態(tài)指標(biāo)和測(cè)定生理指標(biāo)對(duì)7個(gè)耐熱耐濕的月季品種進(jìn)行了篩選；高潔等[4]選取群體花期、最大開放率、相對(duì)電導(dǎo)率、脯氨酸含量和光能利用率5個(gè)性狀為指標(biāo)，應(yīng)用隸屬函數(shù)分析、主成分分析和聚類分析對(duì)13個(gè)月季品種進(jìn)行耐熱性評(píng)價(jià)；吳海東等[5-6]利用AHP層次分析法對(duì)20個(gè)月季品種進(jìn)行篩選與綜合評(píng)價(jià)；葉小梅等[7]選用4個(gè)月季品種，通過葉片形態(tài)解剖和生理指標(biāo)測(cè)定評(píng)價(jià)品種的耐熱性；陳碧露等[8]采用電導(dǎo)法結(jié)合Logistic方程對(duì)8個(gè)月季品種的耐熱性進(jìn)行鑒定；羅丹[9]以國際月季試驗(yàn)站(深圳站)的72個(gè)月季品種為供試材料，通過有效性狀特征的觀察進(jìn)行數(shù)量分類研究，并在高溫條件下，研究其形態(tài)特征的變化，繼而從生理生化方面對(duì)耐熱品種進(jìn)行驗(yàn)證；彭勇政等[10]在人工氣候箱內(nèi)處理24 h后，測(cè)定不同品種葉片的生理指標(biāo)，并結(jié)合露地生長(zhǎng)形態(tài)觀察綜合比較，對(duì)5個(gè)月季品種進(jìn)行耐熱性篩選；張方靜等[11]研究高溫脅迫對(duì)2個(gè)月季品種生理特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，篩選評(píng)價(jià)月季耐熱性的指標(biāo)，利用綜合隸屬函數(shù)進(jìn)行耐熱性評(píng)價(jià)。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm是反映光合作用變化的重要指標(biāo)，其測(cè)定方法具有快速、簡(jiǎn)便、精確、無損傷等優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于作物逆境生理的研究，也是植物高溫脅迫的主要參數(shù)之一[12]，在葡萄(VitisL.)[13]、礬根(Heucheraspp.)[14]的耐熱評(píng)價(jià)研究中已取得了良好的結(jié)果，目前僅針對(duì)少數(shù)月季品種研究了高溫對(duì)其葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm的影響[15]。筆者以133個(gè)月季品種為試材，利用葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm對(duì)不同品種的耐熱性進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)，并利用聚類分析法劃分耐熱等級(jí)，以期為篩選耐熱性優(yōu)秀的月季品種及評(píng)價(jià)其耐熱能力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料133份試驗(yàn)材料來源于廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院陳田基地的月季資源圃(23°12′37′N，113°17′25″E)，2019年引進(jìn)后采用高壟栽培，管理水平中等，植株基本健壯，春、秋季正常開花。

1.2 試驗(yàn)方法試驗(yàn)于2021年8月進(jìn)行，參考何燕紅等[15]的方法測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm：①取剛開過花的一年生月季枝條，選擇頂端往下數(shù)第3～5組復(fù)葉的頂生小葉為檢材，在晴天9：00前采樣并置于自封袋中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，在不對(duì)葉片造成機(jī)械損傷的前提下，排出袋內(nèi)空氣；②先將裝有月季葉片的自封袋置于室溫下暗適應(yīng)30 min，于46 ℃溫水中水浴50 min；③將月季葉片從自封袋中取出，如果葉片上有水珠，則用濾紙或紗布擦干，然后采用德國Walz公司生產(chǎn)的PAM2500便攜式調(diào)制熒光儀測(cè)定離體葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm值。每個(gè)材料設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)為3個(gè)樣本，計(jì)算平均值，即得到該材料的Fv/Fm值。

1.3 數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，采用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析和數(shù)據(jù)正態(tài)分布檢驗(yàn)，利用聚類法對(duì)計(jì)算得到各品種的Fv/Fm按照Euclidean距離進(jìn)行聚類，建立樹狀圖，對(duì)耐熱性鑒定結(jié)果進(jìn)行分級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同月季品種耐熱性葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm的特征由表1可知，133個(gè)月季品種的Fv/Fm在0.540～0.808，品種間抗性存在極顯著差異(F=20.382，P=0.000 <0.01)。利用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢測(cè)，偏度系數(shù)和峰度系數(shù)分別為-1.433和1.822，結(jié)果表明，耐熱性性狀呈連續(xù)分布，基本符合正態(tài)分布(圖1)，說明月季耐熱性為多基因控制的數(shù)量性狀。

表1 供試月季品種的耐熱性葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm

續(xù)表1

續(xù)表1

圖1 不同月季品種耐熱性葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm次數(shù)分布Fig.1 Distribution plot for heat tolerance of Rosa chinensis cultivars using the chlorophyll fluorescence parameter Fv/Fm

2.2 月季品種資源的耐熱性分級(jí)與種質(zhì)篩選采用聚類分析法，對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm進(jìn)行分類，將133個(gè)月季品種的耐熱性分為強(qiáng)、較強(qiáng)、中等、一般4個(gè)等級(jí)(圖2)，分別以字母A、B、C、D表示(表1)。耐熱性強(qiáng)的A組有“粉色絕代佳人”“金鳳凰”“櫻桃伯尼卡”等60個(gè)品種，耐熱性較強(qiáng)的B組有“緋扇”“粉扇”“紅色絕代佳人”等38個(gè)品種，耐熱性中等的C組有“瑞典女王”“深圳紅”“克勞德·莫奈”等34個(gè)品種，耐熱性一般的D組為“夏日花火”1個(gè)品種，4個(gè)類群所占比例分別為45.1%、28.6%、25.5%和0.8%。

依據(jù)聚類分析樹狀圖(圖2)，耐熱性強(qiáng)的A組60個(gè)品種進(jìn)一步可細(xì)分為4個(gè)小組(表1)，其中，A++小組為“甜美人玫迪蘭”1個(gè)品種(Fv/Fm=0.808)；A+小組為“光譜”“黃愛玫”“綠野”等18個(gè)品種(Fv/Fm=0.791～0.803)；A小組為“阿班斯”“伊芙索菲亞”“金鳳凰”等19個(gè)品種(Fv/Fm=0.779～0.789)；A-小組為“坎迪亞玫迪蘭”“粉色地毯”“粉黛”等22個(gè)品種(Fv/Fm=0.767～0.777)。依據(jù)圖2，可以進(jìn)一步篩選出A++和A+共19個(gè)品種作為耐熱性優(yōu)秀的月季品種，并進(jìn)行園林綠化推廣應(yīng)用，或作為抗性親本選育耐熱月季新品種。

圖2 133個(gè)月季品種的耐熱性聚類分析樹狀圖Fig.2 Dendrogram of cluster analysis on heat tolerance of 133 Rosa chinensis cultivars

2.3 不同月季類型耐熱性葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm的比較現(xiàn)代月季不同品種間的耐熱性差異采用Student-Newman-Keuls檢測(cè)，結(jié)果差異不顯著(F=1.453，P=0.21>0.05)，進(jìn)一步采用LSD 法檢驗(yàn)，表明整體上微型和灌木類型耐熱性較強(qiáng)，雜交茶香、豐花和壯花類型次之，藤蔓類型耐熱性最差；微型、灌木類型與藤蔓型的耐熱性差異達(dá)到顯著水平(表2)。

表2 月季不同類型耐熱性葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm的比較

3 討論

目前有關(guān)月季耐熱性的評(píng)價(jià)方法主要為田間鑒定法和人工模擬逆境形態(tài)和生理生化鑒定法[1-11]。田間鑒定受環(huán)境條件和栽培條件影響很大，結(jié)果重復(fù)性差，且所需時(shí)間長(zhǎng)，植株種植、管養(yǎng)、數(shù)據(jù)采集和分析的工作量大。人工模擬逆境形態(tài)和生理生化鑒定方法測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)較煩瑣，且對(duì)熱敏材料損傷較大，尤其是一些數(shù)量少或珍稀材料容易死亡。上述鑒定(測(cè)定)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，特別是對(duì)于一些可供鑒定樣品較少的月季種質(zhì)具有很大的局限性[15]。廣州市林業(yè)和園林科學(xué)研究院自2019年以來引種月季品種300個(gè)，其中栽培133個(gè)品種。采用田間鑒定法和生理生化鑒定法，難以快速、科學(xué)地評(píng)價(jià)這些月季品種的耐熱性，筆者采用葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm對(duì)耐熱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，可較好地解決這一難題。

何燕紅等[15]報(bào)道月季Fv/Fm>0.55為耐熱材料，F(xiàn)v/Fm在0.35～0.55為較耐熱材料，F(xiàn)v/Fm<0.35為熱敏材料。按該標(biāo)準(zhǔn)，133個(gè)月季品種中除“夏日花火”(Fv/Fm為0.540)為較耐熱品種外，其余132個(gè)品種均為耐熱品種，說明前期引種的品種選擇恰當(dāng)。從下地栽培2年來的實(shí)際效果看，由于栽培管理措施基本到位，這些品種在廣州均能度夏，并在“五一”“國慶”均可培育優(yōu)美的開花景觀。

“金鳳凰”和“緋扇”為南方應(yīng)用較多的2個(gè)月季品種，吳海東等[6]采用層次分析法報(bào)道“金鳳凰”“緋扇”的耐熱性強(qiáng)，而陳碧露等[8]應(yīng)用電導(dǎo)法結(jié)合Logistic方程報(bào)道“緋扇”耐熱性較差，彭勇政等[10]采用生理測(cè)試也報(bào)道“緋扇”的耐熱性較差。該研究結(jié)果表明，“金鳳凰”屬耐熱性強(qiáng)的A組，與吳海東等[6]的研究結(jié)果一致；“緋扇”屬耐熱性較強(qiáng)的B組，與吳海東等[6]的研究結(jié)果相似而與陳碧露等[8]的試驗(yàn)結(jié)果一致?！吧钲诩t”是近年來受到市場(chǎng)熱捧的耐熱月季品種，但在該試驗(yàn)中其Fv/Fm值0.696只能歸于耐熱性中等的C組，從實(shí)地栽培看“深圳紅”植株的黑斑病較嚴(yán)重，由于病害脅迫也可能影響Fv/Fm值的高低[12]，因此Fv/Fm值雖然是月季耐熱性的重要參考指標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需考慮田間栽培的植株?duì)顩r。

4 結(jié)論

該研究通過葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm對(duì)133個(gè)月季品種的耐熱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用聚類分析篩選出耐熱性強(qiáng)的品種60個(gè)，并從中進(jìn)一步篩選出“甜美人玫迪蘭”“光譜”“黃愛玫”和“綠野”等19個(gè)耐熱性優(yōu)秀的月季品種，對(duì)于利用抗性親本選育耐熱月季新品種[16]及研究月季耐熱機(jī)理具有參考意義。