3個野牡丹品種耐熱性研究

摘要為探究紫綺、紫姝和霓裳3個優(yōu)良野牡丹品種的耐熱能力，以3個野牡丹品種葉片為材料，分析其表皮形態(tài)，在室溫、35、40、45、50、55、60和65 ℃的水浴下加熱15 min，測定其細(xì)胞傷害率，通過Logistic方程確定高溫半致死溫度，進(jìn)行隸屬函數(shù)分析。結(jié)果表明，霓裳、紫姝和紫綺的高溫半致死溫度分別為58.97、57.81和57.05 ℃，隸屬函數(shù)綜合值分別為2.436、2.305和1.184。綜合考慮，3種野牡丹品種均具備一定的耐熱能力，耐熱性綜合排序為霓裳>紫姝>紫綺。

關(guān)鍵詞野牡丹；耐熱性；高溫半致死溫度；品種篩選

中圖分類號S685.11文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1007-7731（2024）18-0024-04

DOI號10.16377/j.cnki.issn.1007-7731.2024.18.006

Research on heat tolerance of three varieties

LIU XiaozhouLIU ShihanFANG BijunXIE TengfangLI BingminLI Yin

（Pubang Landscape Architecture Co.， Ltd.， Guangzhou 510600， China）

Abstract To investigate the heat tolerance of three varieties Ziqi， Zishu and Nichang of . The leaves were used as materials to determine the epidermal morphology， the rate of cell injury was determined after heating in a water bath at room temperature， 35， 40， 45， 50， 55， 60 and 65 ℃ for 15 minutes， semi-lethal temperatures were determined by logistic equations and analysed by affiliation function. The results showed that， the semi-lethal high temperatures of Nichang， Zishu and Ziqi were 58.97， 57.81 and 57.05 ℃ respectively， and the integrated values of the affiliation function were 2.436， 2.305 and 1.184 respectively. Taken together， the three varieties all possessed a certain degree of heat resistance， and the comprehensive ranking of heat resistance was Nichang > Zishu > Ziqi.

Keywords ; heat resistance; semi-lethal high temperature; variety screening

高溫脅迫是一種環(huán)境脅迫，在一定程度上影響了植物的生長、新陳代謝和生產(chǎn)力^[1]。溫度的變化會影響植物的生長和發(fā)育^[2]。植物葉片表皮結(jié)構(gòu)在一定程度上反映植物對環(huán)境的適應(yīng)能力^[3-4]。野牡丹（），隸屬于野牡丹科（Melastomaceae），主要分布于長江流域以南各省區(qū)^[5]。野牡丹屬植物花朵顏色鮮艷，淡紅色至紫紅色，具有很高的觀賞價值，還具有清熱解毒、收斂止血等功效，兼具藥用價值，應(yīng)用前景廣闊^[6]。樊晚林等^[7]研究發(fā)現(xiàn)，野牡丹、毛稔和紫毛野牡丹均屬于陽生植物，適宜在陽光充足的環(huán)境下種植，而對于野牡丹屬植物的抗逆性研究較少。近幾年該植物多用于園林綠化中，對其研究側(cè)重優(yōu)良性狀的引種與培育^[8-9]。野牡丹屬植物具有喜好陽光且花期較長的特點，被視為理想的屋頂花園觀賞灌木，但其耐熱性研究相對較少。因此，本試驗以3個具有優(yōu)良觀賞特性的野牡丹品種的葉片為材料，分析其表皮形態(tài)特征，并在不同溫度中水浴加熱15 min，測定其細(xì)胞傷害率，研究其耐熱性，為野牡丹新優(yōu)品種在高溫環(huán)境中的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)基本情況

試驗于2023年9月在廣東廣州從化區(qū)西向村的苗圃基地進(jìn)行，遮陰度65%。試驗地位于低緯度地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，夏季高溫、冬季溫和，雨熱同期，季風(fēng)明顯。年平均氣溫22 ℃，年平均降水量1 879.8 mm，降水大多集中在4—6月。

1.2 試驗材料

供試材料為野牡丹品種紫綺、霓裳和紫姝，由廣州普邦園林股份有限公司與中山大學(xué)共同培育，為優(yōu)良的園林觀賞植物。將生長一致的插穗種植在30孔的育苗托盤中，且在統(tǒng)一的栽培條件和管理方式下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，栽培基質(zhì)為椰糠、泥炭、碳化稻谷殼和珍珠巖混合育苗基質(zhì)。正常栽培管理7個月后，每個品種挑選10株生長健康且無病蟲害的植株作為試驗材料。

1.3 試驗設(shè)計

選取生長健壯的成熟功能葉片，用去離子水清洗干凈，切割成0.5 cm²的小片。每次?。?.200±0.005）g的葉片裝入盛有20 mL去離子水的燒杯中，將其分別放置在室溫（CK）、35、40、45、50、55、60和65 ℃水浴中加熱15 min，取出后靜置冷卻2 h，測定電導(dǎo)率。再將所有樣品放入沸水中加熱15 min，取出后靜置冷卻，再次測定電導(dǎo)率。每組重復(fù)3次，以室溫下植物葉片的電導(dǎo)率作為對照。

1.4 指標(biāo)測定及方法

1.4.1 細(xì)胞傷害率測定各處理的電導(dǎo)率，計算細(xì)胞傷害率，公式見式（1）。

細(xì)胞傷害率（%）=（-）/（-）×100 （1）

式（1）中為不同水浴溫度電導(dǎo)率，為沸水浴后電導(dǎo)率，為對照電導(dǎo)率。

1.4.2 高溫半致死溫度 通過Logistic方程y=k/（1+ae^-bt）來擬合處理溫度（）與細(xì)胞傷害率（）的關(guān)系。為細(xì)胞傷害率的飽和容量，為方程參數(shù)。取=100%（消除背景干擾），作為細(xì)胞傷害率的最大值。可通過擬合得到曲線拐點對應(yīng)的溫度，其被定義為高溫半致死溫度（LT）。

1.4.3 葉片表皮結(jié)構(gòu)觀測 從發(fā)育健康、長勢一致的植株，摘取10片葉子，使用便攜式葉面積掃描儀測量葉片的長度和寬度，然后計算平均值得到葉面積（）。使用打孔機(jī)制作小圓片，并將其隨機(jī)分為5組，放入105 ℃的烘箱中30 min去除水分，然后調(diào)節(jié)溫度至80 ℃，直至圓片重量恒定，得到干重（）和比葉重（/）。使用指甲油印記法來進(jìn)行氣孔密度測定。使用葉綠素儀測量葉綠素含量（SPAD值）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。隸屬函數(shù)計算方法：當(dāng)測定的指標(biāo)與耐熱能力呈正相關(guān)，公式為=（-）/（-）；當(dāng)測定的指標(biāo)與耐熱能力成呈負(fù)相關(guān)，公式為=1-（-）/（-），式中為隸屬函數(shù)值，為某指標(biāo)的測定值，和為某指標(biāo)測定的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下的細(xì)胞傷害率分析

由圖1可知，3個品種野牡丹植物的細(xì)胞傷害率均隨著溫度的增加不斷升高。在起始階段，細(xì)胞傷害率的增長較為緩慢，隨著溫度提高細(xì)胞傷害率不斷升高。溫度在35～45 ℃時，3個品種的細(xì)胞傷害率差異不明顯，紫綺、紫姝和霓裳的細(xì)胞傷害率分別增加了5.19、4.19和6.11百分點；在45～55 ℃階段，紫綺的細(xì)胞傷害率增長速度最快，增長了67.31百分點，而紫姝和霓裳的增幅分別為59.55%和31.76%；在55～65 ℃時，3個品種的細(xì)胞傷害率增長速度變慢；當(dāng)溫度達(dá)到65 ℃時，紫姝的細(xì)胞傷害率最低，為77.31%，而紫綺的細(xì)胞傷害率最高，達(dá)到80.83%?？傮w上看，3個品種野牡丹葉片的細(xì)胞傷害率均隨溫度升高表現(xiàn)出典型的“S”型曲線趨勢，符合Logistic方程，可以計算出LT。

2.2 Logistic方程參數(shù)與LT的確定

為了確定方程參數(shù)，將Logistic方程=/（1+e）轉(zhuǎn)換為ln{（-）/}=ln（）-的形式。通過令=ln{（-）/}，將其轉(zhuǎn)化為表示細(xì)胞受損率（）與處理溫度（）的線性方程=ln（）-。將該方程二階求導(dǎo)，令其等于0，得到＝ln/，此時值就是曲線的拐點，即LT，具體結(jié)果見表1。經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)檢驗表明轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞受損率（）與處理溫度（）之間存在明顯的線性關(guān)系（圖2）。

Logistic方程結(jié)果表明紫綺、紫姝和霓裳的LT分別為57.05、57.81和58.97 ℃。LT是植物耐熱性的指標(biāo)，數(shù)值越高表明植物耐熱性越強(qiáng)。3個品種野牡丹的耐熱性為霓裳>紫姝>紫琦，均能適應(yīng)一定程度的高溫環(huán)境。

2.3 葉片表皮形態(tài)

由表2可知，3個品種野牡丹的葉面積依次為霓裳>紫綺>紫姝；比葉重大小排序依次為紫姝>霓裳>紫綺；氣孔密度依次為紫綺>紫姝>霓裳；葉綠素含量依次為紫姝>霓裳>紫綺。僅靠單一指標(biāo)評價植物的耐熱性可能出現(xiàn)差異，因此利用隸屬函數(shù)綜合評價法得出3個品種野牡丹葉片表皮形態(tài)的隸屬函數(shù)綜合值為霓裳>紫姝>紫琦，其耐熱性排序結(jié)果一致（表3）。

3 結(jié)論與討論

將電導(dǎo)率與Logistic方程結(jié)合用于確定LT，能夠準(zhǔn)確反映植物對極限溫度的耐受能力，同時減少個別測定值的影響，消除高溫下原生質(zhì)體的時間干擾^[10-11]，這種方法在植物耐熱性研究中被廣泛應(yīng)用。劉婉迪等^[12]、宋世杰等^[13]利用電導(dǎo)法和Logistic方程擬合確定9個杜鵑品種、韭蓮等5種屋頂綠化植物的耐熱強(qiáng)度。周志雄等^[14]研究表明，葉片表皮結(jié)構(gòu)對秋海棠耐熱性有較大影響。吳菲等^[15]研究發(fā)現(xiàn)，葉片表面具有絨毛，能夠幫助植物吸收太陽光直射的熱量，降低葉片表面的溫度，從而減少水量蒸發(fā)，增強(qiáng)植物的耐熱性。本試驗結(jié)果顯示，上下表面均具有絨毛的品種霓裳的耐熱性強(qiáng)于紫綺和紫姝，與相關(guān)研究相符合。霓裳的葉面積高于其他2種植物，與耐熱性試驗結(jié)果一致。白萬鵬等^[16]研究表明耐熱性強(qiáng)的植物具有氣孔密度小且開度大的特征。本試驗中霓裳也符合這一特性。

本文以3個野牡丹品種葉片為材料，通過高溫水浴加熱處理來模擬高溫環(huán)境進(jìn)行耐熱性試驗，采用Logistic方程擬合得到LT，結(jié)合細(xì)胞傷害率、葉綠素含量、葉面積、比葉重和氣孔密度等指標(biāo)，運用隸屬函數(shù)值法綜合評價其耐熱性。結(jié)果表明，3個野牡丹屬植物的LT由高到低依次為霓裳（58.97 ℃）、紫姝（57.81 ℃）和紫綺（57.05 ℃）；3種野牡丹屬植物的隸屬函數(shù)綜合值為霓裳（2.436）、紫姝（2.305）和紫綺（1.184）；耐熱性綜合排序為霓裳>紫姝>紫綺。由于該試驗是在植物離體條件下進(jìn)行的，存在一定的局限性，可能無法全面反映植物整體的耐熱性，在植物整體耐熱性方面有待進(jìn)一步研究?？傮w而言，3個野牡丹品種均具備一定的耐熱性，可作為華南地區(qū)屋頂綠化、立體綠化等方面的潛在植物資源加以應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：吳思文）