李 進(jìn)，顧 繪，殷琳毅

（南通科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 226007）

草莓（Fragaria×ananassaDuch.）是薔薇科草莓屬多年生草本植物，在江蘇省以塑料大棚栽培為主，栽培周期短、效益好，是江蘇省優(yōu)化農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)民增收致富的重要產(chǎn)業(yè)。草莓喜冷涼氣候，較耐低溫，忌高溫，30 ℃以上生長受到抑制[1]。江蘇省夏季氣溫高，持續(xù)時(shí)間長，高溫條件下草莓苗生物膜透性增加，溶質(zhì)外滲，水分平衡失調(diào)，造成植株萎蔫，葉綠素合成受阻，營養(yǎng)成分和產(chǎn)量下降，甚至植株死亡，給草莓生產(chǎn)帶來巨大損失[2]。

不同草莓品種的耐熱性有所差異，但目前對(duì)大棚栽培草莓品種的耐熱性鑒定研究幾乎無人涉及。本試驗(yàn)選擇江蘇省大棚栽培面積較大的草莓品種，研究不同高溫脅迫下草莓葉片組織電解質(zhì)外滲率（REC）的變化，配合Logistic 方程，測(cè)定其半致死溫度（LT50），結(jié)合田間鑒定分析不同草莓品種的耐熱性，為草莓新品種選育推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)，且在夏季高溫時(shí)做好降溫措施，以提高草莓栽培的經(jīng)濟(jì)效益[2-3]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇‘紅顏’‘寧玉’‘寧豐’‘豐香’‘章姬’‘甜查理’6 個(gè)草莓品種的脫毒組培苗為試驗(yàn)對(duì)象。2019 年3 月20 日，每個(gè)品種選20 株生長一致長勢(shì)健壯的草莓苗，定植于高20 cm、直徑20 cm 的塑料花盆中，基質(zhì)用泥炭土∶蛭石∶田園土=2∶2∶1的體積比混合而成，置于南通科技職業(yè)學(xué)院薛窯基地連棟大棚苗床架上統(tǒng)一進(jìn)行肥水管理。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同溫度處理葉片電導(dǎo)率的測(cè)定

2019 年5 月30 日，選取6 個(gè)草莓品種位置相近的成熟功能葉片，用去離子水清洗5 遍后，用濾紙吸干葉片表面水分。避開葉片中脈和葉緣，用打孔器將葉片打成0.5 cm2的小片。每次分別稱取0.5 g葉片，放入盛有20 mL 去離子水的試管中，搖晃試管至去離子水將葉片完全淹沒，共7支試管。將試管分別置入30、35、40、45、50、55、60 ℃水浴中處理15 min，取出靜置約2 h，冷卻至室溫，測(cè)定浸提液電導(dǎo)率C1，代表高溫處理后葉片的電解質(zhì)滲出量。將試管沸水浴15 min，取出靜置冷卻2 h后，測(cè)定電導(dǎo)率C2，代表高溫處理后葉片的原生質(zhì)膜被全部破壞后所滲出的電解質(zhì)總量。每個(gè)品種試樣重復(fù)3 次，取平均值。

相對(duì)電導(dǎo)率（%）=（C1/C2）×100

Logistic 方程和高溫半致死溫度（LT50）研究高溫脅迫處理下草莓葉片相對(duì)電導(dǎo)率與耐熱性的關(guān)系，配合Logistic 方程，相對(duì)電導(dǎo)率擬合Logistic 回歸方程為：Y=K/（1+ae-bX），Y為實(shí)測(cè)細(xì)胞傷害率，X代表溫度，K為細(xì)胞傷害率的飽和容量，在本試驗(yàn)中為100，a、b 為未知參數(shù)，將方程進(jìn)行線性化處理，令二階導(dǎo)數(shù)等于零，求得a、b 值及相關(guān)系數(shù)R，處理溫度對(duì)應(yīng)的相對(duì)電導(dǎo)率曲線的拐點(diǎn)溫度即為半致死溫度，即LT50=lna/b[4]。

1.2.2 田間熱害指數(shù)的測(cè)定

2019 年7 月25 日至8 月4 日，在草莓繁苗大棚通過開閉薄膜將棚內(nèi)白天溫度調(diào)控到46 ℃，每天4 h。每個(gè)草莓品種選擇120 株大小一致的匍匐莖苗，8 月5 日，參照邱勇波等[5]的方法對(duì)葉片受熱害程度進(jìn)行觀察記錄。將葉片熱害癥狀設(shè)為6個(gè)級(jí)別：0 級(jí)，表現(xiàn)為無傷害；Ⅰ級(jí)，表現(xiàn)為全株有1/4葉片出現(xiàn)熱傷害癥狀；Ⅱ級(jí)，全株1/4～1/2 的葉片出現(xiàn)熱傷害癥狀；Ⅲ級(jí)，全株1/2～3/4 的葉片表現(xiàn)為受熱害；Ⅳ級(jí)，全株3/4 以上葉片表現(xiàn)為萎蔫、畸形、變色等熱害現(xiàn)象；Ⅴ級(jí)，全株死亡。

熱害指數(shù)（%）=［∑（每個(gè)級(jí)別的株數(shù)×級(jí)別數(shù)）/（總調(diào)查株數(shù)×最高級(jí)數(shù)）］×100

耐熱性越強(qiáng)的品種，熱害指數(shù)越低[5-6]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方程回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理溫度與6 個(gè)草莓品種相對(duì)電導(dǎo)率之間的關(guān)系

從圖1 可以看出，‘寧玉’‘章姬’‘豐香’‘寧豐’‘紅顏’‘甜查理’6 個(gè)草莓品種的葉片相對(duì)電導(dǎo)率隨溫度的升高總體上呈現(xiàn)“S”形不斷上升的趨勢(shì)，但各品種的上升速度有差異?！畬幱瘛录А畬庁S’‘甜查理’在30～50 ℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率總體緩慢上升（‘寧玉’30～35 ℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率略有下降），50～55 ℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率分別急劇上升18.68、17.22、27.11、25.33 個(gè)百分點(diǎn)，55～60 ℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率上升趨緩。‘豐香’‘紅顏’在45～50 ℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率快速上升9.16、16.22 個(gè)百分點(diǎn)，其余溫度處理均緩慢上升。6 個(gè)草莓品種處理溫度與相對(duì)電導(dǎo)率之間呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.896～0.985。

圖1 處理溫度與6 個(gè)草莓品種相對(duì)電導(dǎo)率之間的關(guān)系

2.2 6 個(gè)草莓品種的Logistic 擬合回歸方程及半致死溫度

6 個(gè)草莓品種的相對(duì)電導(dǎo)率與溫度之間能較好地用Logistic 方程進(jìn)行擬合，相關(guān)系數(shù)為0.814 2～0.973 3，均達(dá)極顯著水平，擬合結(jié)果可靠，精確度高，能準(zhǔn)確體現(xiàn)6 個(gè)草莓品種的耐熱性強(qiáng)弱。從表1 可以看出，‘甜查理’耐熱性強(qiáng)，半致死溫度最高，為48.05 ℃，‘寧豐’耐熱性較強(qiáng)，半致死溫度為47.21 ℃，‘豐香’‘寧玉’‘紅顏’耐熱性相似，半致死溫度分別為46.20、46.03、45.92 ℃，‘章姬’耐熱性最差，半致死溫度為45.32 ℃（表1）。

表1 6 個(gè)草莓品種的Logistic 擬合回歸方程及半致死溫度

2.3 田間高溫?zé)岷χ笖?shù)、死亡率與半致死溫度的相關(guān)性分析

田間試驗(yàn)表明，6 個(gè)草莓品種均發(fā)生了一定程度的熱害?！录А畈荒蜔幔瑹岷χ笖?shù)最高，為60.91%，死亡率為85.83%?！鸩槔怼钅蜔?，熱害指數(shù)最低，為21.56%，死亡率為27.50%?！畬幱瘛S香’‘寧豐’‘紅顏’熱害指數(shù)分別為33.87%、30.44%、26.73%、46.52%，死亡率分別為51.76%、40.00%、34.17%、67.50%（表2）。相關(guān)性分析表明，田間熱害指數(shù)和死亡率與所測(cè)的葉片半致死溫度均呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.853、-0.871。表明通過相對(duì)電導(dǎo)率擬合Logistic 方程的方法，可較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)不同草莓品種的耐熱性。

表2 6 個(gè)草莓品種的高溫?zé)岷χ笖?shù)與死亡率

3 討論與結(jié)論

當(dāng)植物受高溫脅迫后，破壞了細(xì)胞膜原本的結(jié)構(gòu)和功能，致使細(xì)胞膜的通透性增強(qiáng)，電解質(zhì)和某些有機(jī)物大量滲出，使得細(xì)胞外的電解質(zhì)濃度上升，隨著溫度的不斷增加，相對(duì)電導(dǎo)率隨之上升[4]。電導(dǎo)法結(jié)合Logistic 方程測(cè)定植物半致死溫度判斷植物的耐熱性，在多個(gè)植物中得到證實(shí)[7-9]，運(yùn)用該方法對(duì)野生草莓的耐熱性研究已有報(bào)道[2]。本試驗(yàn)在人工控制高溫條件下，測(cè)定6 個(gè)草莓品種的葉片電解質(zhì)滲出量，相對(duì)電導(dǎo)率總體呈“慢—快—慢”的“S”形曲線，通過顯著性檢驗(yàn)，符合Logistic方程?！畬幱瘛?0～35 ℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率稍有下降，這可能是植物在逆境傷害初期的自我保護(hù)機(jī)制，此時(shí)細(xì)胞膜尚處于傷害的可逆階段，調(diào)整胞質(zhì)的外滲，因而相對(duì)電導(dǎo)率下降[10-11]。根據(jù)Logistic 方程計(jì)算高溫半致死溫度，得到其耐熱性由強(qiáng)到弱順序?yàn)椤鸩槔怼尽畬庁S’＞‘豐香’＞‘寧玉’＞‘紅顏’＞‘章姬’。耐熱品種的半致死溫度高，高溫脅迫時(shí)植株受到傷害小。本試驗(yàn)各品種高溫半致死溫度和田間熱害指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，說明相對(duì)電導(dǎo)率結(jié)合Logistic 方程測(cè)定植物半致死溫度，簡單、便捷、成本低，是草莓耐熱性強(qiáng)弱評(píng)價(jià)的一個(gè)可靠指標(biāo)[2]。高溫處理對(duì)結(jié)果期草莓葉片衰老特征的影響研究表明，一定范圍內(nèi)高溫脅迫時(shí)內(nèi)源抗氧化酶系統(tǒng)活性隨著溫度上升而增加，以適應(yīng)高溫逆境，但高溫脅迫一旦超過了草莓機(jī)體的耐受能力，內(nèi)源抗氧化酶系統(tǒng)活性迅速下降，使草莓葉片衰老速度加快[12]。本試驗(yàn)用46 ℃田間高溫脅迫處理，可能提高了‘甜查理’（LT50為48.05 ℃）內(nèi)源抗氧化酶系統(tǒng)活性，高溫逆境下耐受性增強(qiáng)，因此草莓苗田間死亡率較低，為27.50%。但46 ℃處理超過了‘章姬’（LT50為45.32 ℃）高溫逆境下的耐受極限，內(nèi)源抗氧化酶系統(tǒng)活性迅速下降，導(dǎo)致草莓苗田間死亡率急劇上升到85.83%。46 ℃處理對(duì)6 個(gè)草莓品種內(nèi)源抗氧化酶系統(tǒng)活性產(chǎn)生較大影響，這應(yīng)該是6 個(gè)草莓品種半致死溫度為45.32～48.05 ℃，但死亡率在27.50%～85.83%，二者差別較大的主要原因。半致死溫度和死亡率相關(guān)系數(shù)為-0.871，進(jìn)一步驗(yàn)證了半致死溫度判斷草莓耐熱性的可靠性。

植物的耐熱性受多種因素的影響，其耐熱生理過程錯(cuò)綜復(fù)雜。本試驗(yàn)測(cè)定了葉片的相對(duì)電導(dǎo)率，所得到的LT50只是比較耐熱性的依據(jù)之一。要更加精確地判斷各草莓品種的耐熱性，需結(jié)合相關(guān)抗熱性生理、生化指標(biāo)，如葉綠素總量、MAD 含量、脯氨酸含量，特別是超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）及過氧化氫酶（CAT）活性等來綜合評(píng)價(jià)[12-14]。本試驗(yàn)為保證各草莓品種苗性狀一致，選用脫毒組培苗作為試驗(yàn)材料，脫毒草莓苗的SOD、POD、CAT 活性均高于常規(guī)苗，改善了植株代謝活動(dòng)，增強(qiáng)了耐熱性，在實(shí)際生產(chǎn)中各草莓品種的耐熱性應(yīng)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)低[12,15]。