番茄芽期耐低溫種質(zhì)材料的篩選及鑒定

顧少涵

（浙江農(nóng)業(yè)商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，浙江紹興 312088）

番茄起源于南美洲的安第斯山脈，是典型的喜溫作物，不耐低溫[1]。番茄營(yíng)養(yǎng)豐富，又極具觀賞性，深受消費(fèi)者喜歡，設(shè)施栽培面積不斷擴(kuò)大。在反季節(jié)設(shè)施栽培和早春露地栽培中，溫度成為限制設(shè)施番茄生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因素。低溫會(huì)影響根系吸收水分和無機(jī)鹽，并使番茄體內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧，破壞植物葉綠體結(jié)構(gòu)，影響番茄光合作用，導(dǎo)致番茄生長(zhǎng)緩慢，生育期延后，對(duì)番茄生產(chǎn)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。隨著全球氣候變化導(dǎo)致極端氣候加劇，篩選和培育耐低溫品種是解除番茄低溫危害的最有效途徑之一。

研究表明，亞低溫下番茄種子發(fā)芽特性與幼苗抗冷性具有較好的一致性[2]。在發(fā)芽期對(duì)番茄進(jìn)行耐低溫鑒定，基本能夠反映苗期、開花結(jié)果期耐低溫性能，且具有鑒定周期短、鑒定方法簡(jiǎn)便、快捷的特點(diǎn)。番茄種子最適發(fā)芽溫度為20～30℃，15℃發(fā)芽速度明顯變緩，因此，該溫度也被認(rèn)為是鑒定番茄耐低溫性的最適溫度[3]。不同作物品種在低溫條件下發(fā)芽能力存在明顯差異，其胚根對(duì)冷脅迫的敏感度也不同。因此，可以利用低溫脅迫對(duì)番茄種子萌發(fā)以及胚根生長(zhǎng)的抑制程度來反映番茄種子的耐低溫性[4]。本試驗(yàn)以6 份不同番茄材料在低溫下（15℃）的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及胚根生長(zhǎng)情況，綜合評(píng)估其耐冷性，為建立方便、快捷、準(zhǔn)確性高的番茄芽期耐低溫鑒定體系提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料以設(shè)施栽培番茄品種為主，材料品種及來源見表1。

表1 供試番茄品種及來源

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以15℃作為低溫處理，以25℃為對(duì)照。各處理下選取籽粒飽滿一致、沒有破損的15 粒種子浸泡于55℃溫水中，室溫自然冷卻2h，置于鋪設(shè)2 層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑為9cm）中，重復(fù)3 次。在25℃和15℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽處理，定時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)溫度的蒸餾水，保證濾紙濕潤(rùn)的狀態(tài)。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1 單一指標(biāo)的鑒定。每24h 觀察記錄番茄品種在不同溫度處理下的萌發(fā)個(gè)數(shù)，種子萌發(fā)以胚根長(zhǎng)超過種子長(zhǎng)度50%為準(zhǔn)，連續(xù)觀察記錄12d。統(tǒng)計(jì)并計(jì)算番茄在發(fā)芽期間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及其相對(duì)值。發(fā)芽率（%）=7d（12d）內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)×100；相對(duì)發(fā)芽率（%）=低溫下發(fā)芽率（第12d）/常溫下發(fā)芽率（第7d）×100。發(fā)芽勢(shì)（%）=4d（10d）內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/總種子數(shù)×100；相對(duì)發(fā)芽勢(shì)（%）=低溫下發(fā)芽勢(shì)（第10d）/ 常溫下發(fā)芽勢(shì)（第4d）×100。發(fā)芽指數(shù)=ΣGt／Dt（Gt 指時(shí)間t 的發(fā)芽數(shù)，Dt 指相應(yīng)的發(fā)芽時(shí)間）；相對(duì)發(fā)芽指數(shù)（%）=低溫下發(fā)芽指數(shù)/常溫下發(fā)芽指數(shù)×100。胚根長(zhǎng)采用米尺測(cè)量，相對(duì)胚根長(zhǎng)（%）=低溫下平均胚根長(zhǎng)/常溫下平均胚根長(zhǎng)×100。

1.3.2 綜合指標(biāo)的鑒定。以番茄種子的相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及胚根長(zhǎng)度作為構(gòu)建番茄芽期綜合活力的指標(biāo)，通過隸屬函數(shù)值評(píng)價(jià)番茄種子芽期的耐低溫性，隸屬函數(shù)值越大，說明品種耐低溫性越強(qiáng)。計(jì)算公式：Xij'=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。式中：Xij'表示i 品種j 指標(biāo)的耐低溫隸屬值，Xij表示i 品種j 指標(biāo)的指標(biāo)值，Xjmax、Xjmin分別表示指標(biāo)的最大值和最小值[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對(duì)番茄發(fā)芽相關(guān)指標(biāo)的影響

2.1.1 發(fā)芽率。發(fā)芽率反映了種子發(fā)芽的數(shù)量，發(fā)芽率高，說明有活力的種子多。由圖1 可知，低溫條件下，浙櫻粉1 號(hào)和浙櫻黃2 號(hào)的發(fā)芽率與常溫條件下無變化，說明這2 份番茄材料在發(fā)芽階段具有較高的耐低溫性。浙粉202、浙雜809 和上海906 種子發(fā)芽率分別下降11.76%、13.33%和15.38%，表現(xiàn)為一般耐低溫性。紅圣女的發(fā)芽率受低溫影響最大，表現(xiàn)為不耐低溫。

2.1.2 發(fā)芽勢(shì)。發(fā)芽勢(shì)影響出苗快慢和整齊度。由圖1可知，番茄不同種質(zhì)資源在低溫處理下發(fā)芽勢(shì)存在明顯差異，變化幅度為40%～100%。發(fā)芽勢(shì)降幅從小到大分別為浙櫻粉1 號(hào)、上海906、浙櫻黃2 號(hào)、紅圣女、浙雜809 和浙粉202。其中，浙櫻粉1 號(hào)的發(fā)芽勢(shì)低溫與常溫下無變化，說明低溫對(duì)浙櫻粉1 號(hào)的發(fā)芽勢(shì)影響較小。上海906、浙櫻黃2 號(hào)次之，表現(xiàn)為一般耐低溫性。低溫對(duì)發(fā)芽勢(shì)影響最大的是浙粉202、浙雜809 和紅圣女，屬于耐低溫性較弱的材料。

圖1 番茄不同種質(zhì)資源低溫與常溫下發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)

2.1.3 發(fā)芽指數(shù)。發(fā)芽指數(shù)是種子活力指標(biāo)，其值大小反映了種子發(fā)芽的快慢[6]。由圖2 可知，低溫處理下的發(fā)芽指數(shù)均低于常溫條件下的發(fā)芽指數(shù)，說明低溫延長(zhǎng)了種子發(fā)芽時(shí)間。與常溫相比，浙雜809、浙粉202 的下降幅度較大，分別為80.41%和78.12%，說明浙粉202 和浙雜809 發(fā)芽指數(shù)受低溫影響較大，表現(xiàn)為不耐低溫。浙櫻粉1 號(hào)發(fā)芽指數(shù)受低溫影響最小，降幅為60.15%，耐低溫性強(qiáng)。

圖2 番茄不同種質(zhì)資源低溫與常溫下發(fā)芽指數(shù)、胚根長(zhǎng)度

2.1.4 胚根長(zhǎng)度。胚根長(zhǎng)度可以反應(yīng)種芽生長(zhǎng)階段的耐低溫性。由圖2 可知，低溫處理下番茄各品種的胚根長(zhǎng)度明顯降低。浙櫻粉1 號(hào)和浙櫻黃2 號(hào)在受到低溫脅迫后，胚根長(zhǎng)度分別為2.01cm 和1.93cm，高于其余品種，表現(xiàn)出較好的耐低溫性能。其次為上海906，再次為紅圣女、浙雜809 和浙粉202。

2.2 不同番茄品種芽期耐低溫性綜合評(píng)價(jià)

由于各番茄材料與對(duì)照之間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和胚根長(zhǎng)度并不相同，為了排除由此產(chǎn)生的差異，采用各參數(shù)相對(duì)值構(gòu)建種子活力指標(biāo)，計(jì)算四者的平均隸屬函數(shù)值反映種子的耐低溫性會(huì)更加準(zhǔn)確。平均隸屬值越大，說明低溫對(duì)該番茄材料種子萌發(fā)的影響較小，從而說明該番茄材料耐低溫性強(qiáng)；平均隸屬值越小，說明該番茄材料耐低溫性越弱。由表1 可知，平均隸屬值從大到小分別是浙櫻粉1 號(hào)、浙櫻黃2 號(hào)、上海906、紅圣女、浙雜809 和浙粉202。浙櫻粉1 號(hào)平均隸屬值為0.92，耐低溫性最強(qiáng)；浙櫻黃2 號(hào)和上海906 平均隸屬值分別為0.74 和0.54，屬于耐低溫性中等的材料；紅圣女、浙雜809 和浙粉202 平均隸屬值較低，分別為0.32、0.21 和0.18，耐低溫性較差。

3 討論

3.1 低溫對(duì)番茄種子發(fā)芽的影響

種子萌發(fā)需要適宜的溫度，低溫會(huì)破壞種子內(nèi)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，引起細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)外滲，最終導(dǎo)致種子失水抑制萌發(fā)能力[7]。低溫對(duì)番茄種子發(fā)芽的影響表現(xiàn)在種子活力及胚根生長(zhǎng)情況兩個(gè)方面。作為衡量種子發(fā)芽能力的重要指標(biāo)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)分別反映了種子發(fā)芽能力、發(fā)芽速度以及出苗的整齊度[8]，而胚根的生長(zhǎng)情況能直觀反映不同種質(zhì)番茄種子對(duì)低溫的適應(yīng)能力。因此，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、胚根長(zhǎng)度可以作為番茄種子芽期耐低溫鑒定指標(biāo)。本試驗(yàn)采用6 份番茄品種，在15℃低溫條件下測(cè)試種子發(fā)芽情況。結(jié)果表明，供試材料中6 份番茄受到低溫脅迫后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、胚根長(zhǎng)度均有所下降，且不同品種番茄下降程度存在差異。說明番茄不同品種低溫處理后種子活力存在顯著差異。這與前人蔣雪君等[9]在低溫處理對(duì)甜瓜種子萌發(fā)及胚根生長(zhǎng)的研究結(jié)果一致。其中，浙櫻粉1 號(hào)的相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)均為100%，說明浙櫻粉1 號(hào)在低溫脅迫下發(fā)芽速度快，具有活力的種子數(shù)量多，并且出苗整齊度高，低溫對(duì)浙櫻粉1 號(hào)種子發(fā)芽的影響較小。而紅圣女、浙雜809 和浙粉202 發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)相對(duì)較低，低溫脅迫下種子萌發(fā)受到抑制，表現(xiàn)出發(fā)芽慢、出苗不整齊。

表2 低溫處理下不同番茄品種發(fā)芽指標(biāo)隸屬函數(shù)值綜合評(píng)價(jià)

胚根是植物吸收水分和無機(jī)鹽的重要部位，胚根的長(zhǎng)度會(huì)隨著溫度的變化呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)[10]，因此也可以用胚根來衡量番茄種芽生長(zhǎng)階段對(duì)溫度的耐受性。試驗(yàn)結(jié)果表明，低溫脅迫下（15℃），6 種番茄的胚根長(zhǎng)度顯著低于常溫（25℃）時(shí)的根長(zhǎng)，這可能是由于低溫導(dǎo)致番茄種子內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解、轉(zhuǎn)化及代謝活動(dòng)受到抑制，從而導(dǎo)致胚根的生長(zhǎng)受限。

3.2 番茄芽期耐低溫鑒定

長(zhǎng)期的低溫脅迫對(duì)植物的生長(zhǎng)特性及生理生化指標(biāo)都有一定影響，因此可以作為植物耐低溫鑒定的指標(biāo)有很多，包括種子活力相關(guān)指標(biāo)、冷害指數(shù)、相對(duì)電導(dǎo)率、抗氧化酶活性、MDA 含量、光合作用參數(shù)等。王林闖等[11]對(duì)8 個(gè)番茄品種進(jìn)行晝14℃/夜8℃低溫處理，通過苗期葉綠素含量、可溶性糖含量、根系活力以及植物生長(zhǎng)量方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，中雜105、1056 這2 個(gè)品種表現(xiàn)出較高的耐低溫性，其苗期的葉綠素含量、根系活力以及可溶性糖的變化趨勢(shì)與耐低溫性趨勢(shì)一致，可以作為番茄苗期耐低溫篩選指標(biāo)。趙云霞等[12]以9 份不同番茄資源作為供試材料，測(cè)定（15±1）℃低溫脅迫下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽受損率作為芽期衡量耐低溫性指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)值分析，結(jié)合苗期幼苗冷害指數(shù)評(píng)價(jià)，綜合分析番茄品種的耐冷性。由于芽期進(jìn)行番茄種子耐低溫性鑒定方法簡(jiǎn)單、周期短，本試驗(yàn)采利用相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)和相對(duì)胚根長(zhǎng)度構(gòu)建番茄芽期耐低溫鑒定體系，采用隸屬函數(shù)法探討了番茄不同種質(zhì)資源種子芽期耐低溫性的差異。結(jié)果表明，平均隸屬函數(shù)值最高的是浙櫻粉1 號(hào)，耐低溫性強(qiáng)，適用于秋冬茬及冬春茬保護(hù)地栽培；浙櫻黃2 號(hào)和上海906 屬于耐低溫性中等的材料；紅圣女、浙雜809 和浙粉202 平均隸屬值較低，耐低溫性較差。

植物的耐低溫性是由多基因控制的累積性數(shù)量性狀[13]。因此，為了避免不同指標(biāo)間的矛盾，保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用與耐低溫相關(guān)的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本試驗(yàn)綜合考慮種子活力和胚根生長(zhǎng)情況，采用與種子活力相關(guān)的4 項(xiàng)指標(biāo)來反映不同種質(zhì)番茄種子在芽期的耐低溫性，單一指標(biāo)的結(jié)果與綜合鑒定結(jié)果不完全一致。這與高晶霞[14]、李瑞寧[15]在辣椒、菜用大豆上的報(bào)道基本一致。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)通過人工氣候箱設(shè)置15℃低溫模擬低溫脅迫，通過測(cè)定番茄種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及胚根長(zhǎng)度，計(jì)算其指標(biāo)相對(duì)值及平均隸屬函數(shù)值綜合評(píng)價(jià)番茄種子芽期耐低溫性。試驗(yàn)結(jié)果表明，供試6 種番茄的耐低溫性差異較大，浙櫻粉1 號(hào)平均隸屬函數(shù)值最高，為耐低溫性較強(qiáng)的品種。耐低溫性較弱的的品種為紅圣女、浙雜809 和浙粉202，其余浙櫻黃2 號(hào)和上海906 屬于耐低溫性中等品種。本研究為簡(jiǎn)單、快捷地篩選番茄耐低溫品種以及番茄芽期耐低溫鑒定體系的建立提供參考依據(jù)，促進(jìn)耐低溫番茄種質(zhì)創(chuàng)新及耐低溫機(jī)理的深入研究。