關(guān)鍵詞：高溫；西葫蘆；種質(zhì)資源；篩選

西葫蘆是葫蘆科、南瓜屬一年生蔓生草本植物，同時也是世界各國廣泛種植的重要蔬菜作物之一［1］。溫度是西葫蘆生長發(fā)育的必要條件，是植物生長發(fā)育過程中最重要的環(huán)境影響因子，它能夠在時間和空間上同時保證植物的正常生長發(fā)育，并且直接提供植物生長發(fā)育過程中所需要的能量［2］，西葫蘆植株生長迅速、花芽分化較早，所以溫度不僅影響西葫蘆營養(yǎng)生長，也會影響生殖生長［3］。

高溫脅迫是指當植物所處環(huán)境溫度高于其自身生長所需的最適溫度，并持續(xù)一段時間，致使植物生長發(fā)育受到不可逆轉(zhuǎn)的傷害［4］，如葉氣孔關(guān)閉、葉綠體受損、光合酶失活或變性、光合速率降低、多種同化過程減慢［5］。隨著溫室效應(yīng)的增加，高溫脅迫將是導(dǎo)致各國農(nóng)作物減產(chǎn)的主要因素之一［6］。在我國北方春末至秋初農(nóng)作物生產(chǎn)設(shè)施氣溫?？蛇_50℃以上［7］，造成蔬菜植物處于亞高溫或高溫環(huán)境下，嚴重阻礙其生長和生理的正常過程，造成嚴重的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，植物生產(chǎn)中的環(huán)境溫度每升高1℃，植物產(chǎn)量就會下降17%［8］。

不良的溫度條件會嚴重影響西葫蘆的產(chǎn)量及品質(zhì)，近年來全球極端氣候頻發(fā)，夏季炎熱現(xiàn)象顯著增加，而西葫蘆適宜生長溫度范圍狹窄：白天20～22℃，夜間10～12℃［9］，此外植物對溫度的敏感程度與其起源地密切相關(guān)，起源于溫帶的瓜類作物對高溫脅迫更為敏感［10］。在西葫蘆露地春茬的中后期、夏秋茬和秋冬茬的前期，常常發(fā)生高溫障礙，嚴重影響西葫蘆正常的生長發(fā)育［11］。高溫脅迫下，西葫蘆幼苗的株高、莖粗、地上部鮮重、地下部鮮重、葉綠素含量顯著降低，細胞內(nèi)活性氧（MDA、O2-、H2O2含量）的產(chǎn)生顯著升高［12］。西葫蘆是我國第二大瓜類栽培作物，但對其高溫脅迫的研究卻十分缺乏。

西葫蘆耐高溫能力因種類、品種、組織的不同而表現(xiàn)出極大的差異，其耐高溫能力的大小取決于遺傳特性和高溫脅迫的強度及適應(yīng)脅迫反應(yīng)的能力。對西葫蘆幼苗耐高溫能力進行品種篩選，對于種質(zhì)資源的利用、合理規(guī)劃布局和耐熱育種、評價，推廣耐熱性品種都具有重要的意義，同時可以為生產(chǎn)上制定耐熱栽培措施提供科學(xué)的理論依據(jù)。對相關(guān)性高的指標進行測量，不僅簡化了鑒定方法，在減少工作量的同時還可以有效科學(xué)地鑒定西葫蘆種質(zhì)資源的耐高溫能力。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

試驗由華盛農(nóng)業(yè)集團股份有限公司提供30份西葫蘆種質(zhì)資源，種子編號為1～30，具體表型特征見表1。西葫蘆幼苗在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)岱宗校區(qū)玻璃溫室進行培養(yǎng)。采用常規(guī)方法催芽，選取萌芽一致的種子播種在裝有基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1）的50孔穴盤中，子葉展平后，用1/2的營養(yǎng)液代替自來水澆灌，第一片真葉展平后，選擇長勢一致的苗子移到營養(yǎng)缽（10×10cm）中，用全營養(yǎng)液澆灌。移栽完成后澆透，之后澆等量的營養(yǎng)液，營養(yǎng)液采用日本山崎黃瓜配方。待植株長到兩葉一心時，選取長勢一致的幼苗放入培養(yǎng)箱中進行處理，常溫對照組、高溫處理組的溫度設(shè)置分別為25/15℃、40/30℃，光照設(shè)置均為540μmol·m?2·s?1，光周期均為12/12h。測量不同處理7d后西葫蘆幼苗的生長指標、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量、熱害指數(shù)。

1.2 形態(tài)指標測定方法

1.2.1生長指標株高：測量莖基部到生長點的距離；莖粗：用游標卡尺測量子葉到第一片葉中間位置的莖干直徑；全株葉面積：采用校正系數(shù)法［13］，測定除生長點外的全株的真葉，用直尺分別測量葉片的葉長和葉寬，葉面積=0.5781+0.7748×葉長×葉寬；干鮮重：將地上部分和地下部分分開，分別測定鮮重，之后放于烘箱中105℃殺青15min，然后置于75℃條件下烘至恒重。

1.2.2熱害指數(shù)根據(jù)孫勝楠的方法，并依據(jù)高溫脅迫下實際表型修改評價等級標準（表2），熱害指數(shù)（%）=Σ（每個級別的株數(shù)×級數(shù)）（/總株數(shù)×最高級數(shù)）×100%［14］。

1.3 生理指的測定

1.3.1相對電導(dǎo)率采用美國產(chǎn)的ORIONTDS型電導(dǎo)率儀測定。

1.3.2丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法［10］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel365和IBMSPSSStatistics27進行整理分析（Plt;0.05），采用Pearson方法對數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析。

相對變化率X=（XHT-XNT）/XNT×100%，式中XHT為高溫脅迫組中各指標的測定值，XNT為常溫對照組中各指標的測定值。

隸屬函數(shù)值μ（X）=（X-Xmin）（/Xmax-Xmin），與耐高溫能力呈負相關(guān)的指標計算公式應(yīng)為μ（X）=1-（X-Xmin）（/Xmax-Xmin）。式中μ表示高溫脅迫處理下供試品種各指標的相對變化率的隸屬函數(shù)值，Xmax、Xmin分別為各指標相對變化率或熱害指數(shù)的最大值、最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫對西葫蘆幼苗各項指標的影響

2.1.1高溫脅迫對西葫蘆幼苗生長指標的影響由圖1和表3可知，高溫處理下西葫蘆幼苗生長指標與常溫對照相比均有不同程度的下降，且不同西葫蘆種質(zhì)資源幼苗的生長指標差異明顯。生長指標的相對變化率與高溫耐受性成正比，通過相對變化率可知：3號、4號、11號、19號、27號的株高在高溫下發(fā)生了徒長，其中3號最高，為39.2%，而其他品種的株高在高溫下顯著下降，其中22號最低，為?58.9%；27號的莖粗相對變化率最高，為?1.7%，23號最低，為?46.1%；除11號品種外，其他29份品種的全株葉面積相對變化率為負值，其中相對變化率最低的是22號，為?77.6%；4號、27號的地上部鮮重和干重相對變化率較高，1號、20號、26號較低；3號、4號、8號的地下部鮮重和干重相對變化率較高，26號最低。

2.1.2高溫脅迫對西葫蘆幼苗生理指標的影響由表2可知，高溫處理下相對電導(dǎo)率和丙二醛含量跟常溫對照相比均有明顯的上升，同時不同西葫蘆種質(zhì)資源幼苗的變化幅度存在顯著差異，其中相對電導(dǎo)率相對增加率最高的是23號，提高了6.4倍，最低的是27號，提高了0.3倍；丙二醛含量相對增加率最高的是1號，提高了5.6倍，3號、27號較低，與常溫對照相比變化不顯著。

2.1.3高溫脅迫下西葫蘆幼苗的熱害指數(shù)高溫脅迫下不同西葫蘆種質(zhì)資源幼苗的熱害指數(shù)差異顯著（圖2）。熱害指數(shù)與高溫耐受性成反比，西葫蘆種質(zhì)資源耐受性最為敏感的是22號和23號，熱害指數(shù)為90.0%；耐受性最強的是4號和27號，熱害指數(shù)為10.0%。

2.2 高溫脅迫下西葫蘆幼苗各項指標的隸屬函數(shù)分析

采用各項指標的相對變化率和熱害指數(shù)的隸屬函數(shù)值進行計算，并根據(jù)隸屬函數(shù)平均值將西葫蘆種質(zhì)資源的高溫耐受性進行排序（表4），排名順序與西葫蘆幼苗耐受性成正比，排名越小，耐受性越強。排名第一的為27號，耐受性最強；排名最后的為23號，耐受性最敏感。

2.3 高溫脅迫下西葫蘆幼苗各項指標的聚類分析

由圖3可知，當歐氏距離為13時，可將供試的30份西葫蘆種質(zhì)資源分為3大類：第Ⅰ類（高溫敏感性品種）包括：5號、25號、7號、20號、26號、1號、22號、23號，第Ⅱ類（強耐高溫性品種）包括：11號、27號、3號、8號、4號，第Ⅲ類（中耐高溫性品種）包括10號、16號、9號、6號、15號、29號、2號、18號、17號、24號、13號、21號、12號、14號、19號、30號、28號。

2.4 高溫脅迫下西葫蘆幼苗各項指標的相關(guān)性分析

由表5可以看出，西葫蘆種質(zhì)資源9項指標與熱害指數(shù)的相關(guān)性差異較大，生長指標與熱害指數(shù)均呈負相關(guān)，而相對電導(dǎo)率與丙二醛含量與熱害指數(shù)呈正相關(guān)且相關(guān)系數(shù)較高，分別為0.850、0.806。

3 討論

瓜類作物在不同生長發(fā)育階段均能感受到高溫傷害，而苗期是整個生長周期中對外界環(huán)境最為敏感的時期［15］。本研究以30份西葫蘆種質(zhì)資源為試材，對其高溫耐受性進行綜合評價和分類，強高溫耐受性品種為11號、27號、3號、8號、4號，可作為高溫脅迫頻發(fā)地區(qū)的主導(dǎo)品種，對擴大西葫蘆種植規(guī)模和保障我國蔬菜供應(yīng)和出口具有重要現(xiàn)實意義。

高溫影響西葫蘆幼苗的形態(tài)和生理等多個指標，且各性狀指標之間存在一定的相關(guān)性，單獨采用某一個或少數(shù)幾個指標很難正確反映品種的耐高溫性。相關(guān)研究表明，植物的耐高溫性機制受多基因控制，是多個生理過程互作的結(jié)果［16］。利用多元分析方法對不同品種耐高溫性進行綜合評價，被認為具有較高的準確性［17，18］。植物形態(tài)特征的變化可較為直觀地反映植物受傷害情況，是評價植物逆境抗性的可靠指標［19］。高溫脅迫可能會導(dǎo)致植株徒長［20］。本研究結(jié)果顯示，西葫蘆幼苗受高溫脅迫后部分品種與常溫對照組相比，表現(xiàn)為株高增加，而莖粗、全株葉面積降低，這與前人的研究結(jié)果一致。

生理指標比生長指標更具有客觀性。相對電導(dǎo)率可以判斷高溫下細胞的傷害程度［21］，在高溫脅迫下多種作物的相對電導(dǎo)率隨時間的增加呈上升趨勢［22-24］。丙二醛含量可以反映出膜脂過氧化程度［25］，在高溫脅迫下丙二醛含量會顯著增加，溫度越高增加趨勢越明顯［26］，且耐熱品種丙二醛含量增加幅度小、速度慢［27］。本研究結(jié)果表明相對電導(dǎo)率、丙二醛含量與西葫蘆耐高溫能力密切相關(guān)，可以作為評價西葫蘆種質(zhì)資源耐高溫能力的快捷評價指標。這與在黃瓜［28］、苦瓜［29］、西瓜［30］幼苗植株耐高溫研究中的結(jié)果一致。

僅憑熱害指數(shù)篩選種質(zhì)方便快捷，但易忽略西葫蘆高溫耐受能力受多方面的影響。16號品種熱害指數(shù)低，卻未被劃分到耐高溫材料，觀察其隸屬函數(shù)值，可知耐熱性排名較后與其株高、莖粗的相對變化率有密切的相關(guān)性。而且作物耐熱機制受自身基因型和外界環(huán)境因素的影響，僅通過某一方面性狀的測定，很難準確反映出不同種質(zhì)間的耐熱性差異［31］，因此以熱害指數(shù)為主因素去評價西葫蘆的耐高溫性是否具有可靠性還有待商榷。

隸屬函數(shù)法可以將不同維度的指標統(tǒng)一標準化，通過貢獻值總分排名，可以清晰明確地將西葫蘆種質(zhì)資源的耐受性進行劃分。隸屬函數(shù)法可消除各指標之間因單位不同存在信息重疊以及交叉的現(xiàn)象，從原有的指標中提取出新的相互獨立、具有概括性、可快速篩選的綜合指標，利用計算出的隸屬函數(shù)平均值進行排名，從而鑒定植物的耐高溫能力。在種質(zhì)資源的篩選上隸屬函數(shù)法應(yīng)用廣泛，發(fā)揮了重要作用：李雪等利用隸屬函數(shù)法對13種不同基因型的秋葵進行了耐鹽堿性的分析與評價［32］；陳同森等利用隸屬函數(shù)法對3個觀賞樹進行了抗寒性綜合評價［33］；馮琛等用隸屬函數(shù)法對3類不同蘋果矮化砧穗組合進行了抗旱性比較［34］。而本研究初次將隸屬函數(shù)法應(yīng)用到了西葫蘆耐高溫品種的篩選上，同時，結(jié)合聚類分析法，從30個西葫蘆種質(zhì)資源中篩選出5個品種為強耐高溫性品種，為生產(chǎn)和后續(xù)研究提供了耐高溫的西葫蘆品種。

4 結(jié)論

西葫蘆幼苗在高溫脅迫下的各項指標與對照組相比均有不同程度的差異，且30份西葫蘆種質(zhì)資源之間差異顯著。聚類分析與隸屬函數(shù)分析可以從30個西葫蘆種質(zhì)資源中篩選出5個品種為強耐高溫性品種；株高、莖粗、全株葉面積、地上部鮮重、地上部干重、地下部鮮重、地下部干重、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量與熱害指數(shù)都有顯著的相關(guān)性，且相對電導(dǎo)率、丙二醛含量與熱害指數(shù)的相關(guān)系數(shù)較高，可以作為鑒定不同西葫蘆種質(zhì)資源高溫耐受性的重要指標。本研究結(jié)果為生產(chǎn)和后續(xù)研究提供了耐高溫的西葫蘆品種，并提供西葫蘆耐高溫的快捷評價指標。