黄瓜种子及幼苗期耐冷性鉴定

齐晓花 张 萍 徐 强 陈学好

（扬州大学园艺与植物保护学院，江苏扬州225009）

黄瓜（Cucumis sativusL.）性喜温暖气候，在我国东部及北部地区早春种植时，常会受到低温、阴雨的不良影响。黄瓜的耐冷性是受遗传因素控制的生理特性，不同品种耐冷性的强弱存在很大的差异（Chung et al.，2003；Kuk & Shin，2007；Huet al.，2008）。利用种子低温发芽指数进行耐低温种质资源的筛选是一种简便可靠的鉴定方法，已经被成功用于茄子、辣椒及黄瓜等重要蔬菜作物的耐冷性鉴定（刘剑辉，2005）。此外，低温导致植株细胞发生膜质相变，从而引起电解质外渗也是低温伤害的一个重要方面。电解质渗透率可以直接反映质膜透性，与作物的耐冷性呈反向趋势，由于该指标较为灵敏，且简便易测，因此为多数研究者使用（逯明辉 等，2004）。本试验在前人研究的基础上选择相关的生理生化指标，对22个不同生态型的黄瓜种子和幼苗耐冷性进行鉴定，旨在为黄瓜耐冷性育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参考张海英等（1998）和王佳等（2007）对黄瓜生态类型的划分将供试 22个品种（系）划分为6个不同生态类型（表1）。

表1 供试黄瓜品种（系）及来源

1.2 试验方法

1.2.1 黄瓜种子15 ℃低温发芽力测定 试验于2009年9月12日开始，选取上述22个黄瓜品种（系）饱满一致的种子，每个品种（系）取30粒，设3次重复，28 ℃浸种24 h后，置于培养皿中，分别在15 ℃（低温处理）和28 ℃（常温对照）条件下黑暗发芽。每12 h统计1次发芽数。常温下于第48和第72小时分别测量各品种（系）胚根长度，并开始每天记载发芽情况；低温处理下从出芽开始每天记载发芽情况，并于第8和第10天测量胚根的长度，以胚根突破种皮1 mm为准。计算低温下相对发芽率和相对胚根长度。

1.2.2 2.5 ℃低温处理后胚根伸长速率测定 试验材料同上，首先对低温处理温度进行预备试验，各品种（系）种子在28 ℃条件下浸种36 h，转入0、2.5、5 ℃培养箱中低温处理24 h，而后恢复至28 ℃，观测恢复前及恢复4 d后胚根长度。确定以2.5 ℃进行低温处理后，在该温度下每个品种（系）设3次重复，每重复测30粒种子，进行胚根伸长长度测定，计算胚根平均伸长率（刘剑辉，2005）。

1.2.3 幼苗电解质渗透率测定 2009年9月15日，采用穴盘育苗将上述黄瓜品种（系）播种于光照培养箱中，保持温度在 25 ℃/17 ℃（12 h/12 h，昼/夜，下同），至三叶一心期将温度调至15 ℃/10 ℃预处理2 d，再置于昼夜均5 ℃下处理2 d。在低温预处理前和5 ℃低温处理后分别取样测定电解质渗透率。用打孔器在子叶中部或第2片真叶主脉两侧打取直径为1.5 cm的圆片12个，放入20 mL的指形试管中。叶片用无离子水冲洗2次后，加入10 mL无离子水，真空泵抽气10 min，置室温（约20 ℃）条件下振荡渗透90 min，用DJS型电导仪测定溶液电导率（R），然后用热水浴煮沸5 min，以杀死细胞，冷却后再测定溶液的总电导率（r），按公式（R/r）×100 %计算相对电导率。然后以处理后相对电导率/处理前相对电导率计算每个品种（系）的相对电解质渗透率。

1.3 统计分析

耐冷性综合评价用隶属函数法综合各项指标进行评价，求出黄瓜各品种（系）各指标的具体隶属度。

式中，X为作物各品种的某一指标测定值，Xmax为所试品种中某一指标测定值的最大值，Xmin则为所试品种中某一指标测定值的最小值。而相对电解质渗透率与耐冷性负相关，因此用反隶属函数计算其耐冷隶属度。

根据上述公式先分别计算出各品种5项指标的隶属度，然后将各项指标隶属度的算术平均数作为平均隶属度。参照齐晓花等（2011）的方法，按照平均隶属度将耐冷性分为5级：0.6～1.0为强耐冷（High Resistant，HR）；0.4～0.6为耐冷（Resistance，R）；0.3～0.4为中等耐冷（Middle Resistance，MR）；0.2～0.3为不耐冷（Low Resistance，LR）；0～0.2为冷敏感（Sensitive，S）。

2 结果与分析

2.1 黄瓜种子15 ℃低温下发芽力

从 15 ℃亚低温下相对发芽率和相对胚根长度来看（表 2），不同品种（系）的相对发芽率和胚根生长情况存在很大的差异：NY5、NY4和科普 2号的相对发芽率都在70 %以上，相对胚根长度分别达到49.6 %、57.4 %和39.4 %，表明这3个品种的种子在低温下依然可以保持相对较高的活力。而秀燕、早二 N、Superina、夏多星、Ep326、Ep6392和日节成的相对发芽率和相对胚根长度均低于10 %，说明上述品种在低温条件下种子活力下降较大，几乎不能萌发产生胚根。

2.2 黄瓜种子2.5 ℃低温处理胚根伸长速率

预备试验中多数萌动的种子在 0 ℃处理后变褐色死亡而无法恢复胚根生长，而在 5 ℃处理后各品种（系）间胚根恢复生长几乎无显著差异，2.5 ℃低温处理黄瓜种子24 h可以反映黄瓜各品种（系）应对极限低温的恢复能力。因此，本试验以 2.5 ℃进行低温处理测定各品种（系）胚根伸长速率。结果表明（表 2），各品种（系）在恢复到室温后胚根均能恢复生长，但是胚根恢复生长速率存在差异。戴多星和Superina具有较快的胚根生长速率，分别达到1.75、1.89 cm·d-1；而秀燕、北京402、津春5号和GY2的胚根恢复生长速率较慢，均不超过1.1 cm·d-1。

表2 黄瓜各品种（系）种子及苗期耐冷性鉴定

2.3 黄瓜幼苗相对电解质渗透率

利用三叶一心期的幼苗低温处理前后测定的相对电解质渗透率，可以反映黄瓜幼苗应对冷害胁迫的生理适应能力，有助于更加全面地评价其耐冷性。低温胁迫引起黄瓜叶片电解质渗透率的大幅度增加，而且品种之间存在明显差异。从相对电解质渗透率来看，阿信和日节成经低温处理后电解质渗透率增加明显，表明其幼苗在低温胁迫后质膜离子渗出较为严重。夏多星、Carmen和DE843相对电解质渗透率低于120 %，表明这3个品种（系）在低温胁迫下质膜离子渗出较少，也说明其幼苗耐冷性较强（表2）。

2.4 黄瓜各品种（系）幼苗耐冷性综合评价

隶属函数是用来综合评价作物耐性的平均指标，可以消除个别指数带来的片面性，从而使各品种耐性差异比较更加全面客观。低温胁迫下黄瓜不同品种（系）的生理指标隶属度及平均隶属度见表3。

表3 低温胁迫下黄瓜耐冷性隶属函数综合分析

从每个品种（系）的耐冷生理指标隶属度来看，华北型的NY4和NY5种子发芽率及相对胚根长度隶属度均较高，相对电解质渗透率隶属度中等，其平均隶属度分别为0.628和0.697，属于强耐冷类型；华北型黄瓜品种科普 2号、欧洲温室型的夏多星和戴多星、美国露地型黄瓜DE843的平均隶属度分别为0.542、0.466、0.409和0.408，介于0.4～0.6之间，属于耐冷类型。华北型黄瓜 NY8和津春 5号、美国露地型 GY2、欧洲温室类型 Carmen、欧洲露地型的Ep6392和Superina的平均隶属度介于0.3～0.4之间，具有中等耐冷性。其他品种（系）为不耐冷或冷敏感类型。

从不同生态型的耐冷性来看，华南型黄瓜的4个品种四川寸金、秀燕、早二N和阿信均为不耐冷或冷敏感类型；欧洲温室型黄瓜品种中包括 2个耐冷品种、1个中等耐冷品种，欧洲露地型黄瓜包括2个中等耐冷品系和1个不耐冷品系；日本型黄瓜品种日节成表现冷敏感类型；华北型的黄瓜品种（系）中包括了2个强耐冷品系，1个耐冷品种，2个中等耐冷品种（系）和2个不耐冷品种和1个冷敏感品系；而美国露地型黄瓜分别表现耐冷、中等耐冷和不耐冷3种类型。

3 结论与讨论

黄瓜种质资源的耐冷性鉴定是耐冷育种的重要依据，但是目前对不同生态类型黄瓜的耐冷性鉴定尚缺乏较为系统的研究。冷害胁迫会导致植物体的生理生化过程发生不同程度的变化，关于黄瓜耐冷性方法评价有一些报道，研究表明：低温下种子发芽率、胚根恢复生长速率以及幼苗电解质渗透率等一些生理指标均可以作为耐冷性鉴定的标准（尹璐璐 等，2007；李晓丽 等，2008；张红梅 等，2009）。由于耐冷性是和植株的生理状态直接相关的，种子和幼苗应对冷害胁迫的能力差异较大，这就使得评价耐冷性的指标也有所不同。许勇和王永健（1995）认为，黄瓜低温发芽能力与苗期低温耐受性鉴定指标的相关性达到了极显著水平。因此，为了更加客观地分析黄瓜各品种的耐冷性，该试验使用多性状指标的隶属函数均值作为耐性综合评定指标，消除了个别指数带来的评判片面性，从而使各品种耐性差异更具有可比性（齐晓花 等，2011）。此外，不同品种低温发芽能力在遗传上具有很大的差异，但在评价不同的品种低温发芽能力时，应注意种子成熟度、种子年龄、处理过程、种子生产环境和贮藏条件对低温发芽能力的影响。本试验中所用各品种（系）种子均为本课题组同一年份采种获得，且各品种（系）在常温下的种子发芽率均达到98 %以上，这样就有效消除了种子本身差异造成的误差；此外，本试验采用低温处理后与处理前相对发芽率和相对胚根长度作为评价指标，这样也从技术手段上克服了种子活力所引起的误差。

根据隶属函数综合评价的结果，发现我国华南型黄瓜多属于不耐冷或冷敏感类型；华北型黄瓜中可以筛选获得强耐冷性的品系；这应该与不同类型黄瓜的生态区域有密切的关系。欧洲温室型和美国露地型同一类型黄瓜的耐冷性表现不同；由于日本型黄瓜仅有1个品种进行鉴定，不足以反映该生态类型的耐冷性，在今后试验中需要增加更为丰富的品种进行耐冷性种质筛选。综上所述，通过本试验筛选获得了强耐冷性品系NY4和NY5，以及冷敏感类型的秀燕、日节成和NY6，这为今后黄瓜耐冷性遗传研究及抗逆育种提供了良好的材料支撑。

刘剑辉．2005．黄瓜耐低温性鉴定方法．北方园艺，（5）：62-63.

李晓丽，冯志红，闫立英．2008．几个黄瓜品种（系）耐低温性比较．种子，27（9）：89-90.

逯明辉，娄群峰，陈劲枫．2004．黄瓜的冷害及耐冷性．植物学通报，21（5）：578-586.

齐晓花，陈嵘峰，徐强，陈学好．2011．黄瓜种质资源苗期耐涝性鉴定研究初探．中国蔬菜，（4）：23-28.

王佳，徐强，缪旻珉，梁国华，张明志，陈学好．2007．黄瓜种质资源遗传多样性的ISSR分析．分子植物育种，5（5）：677-682.许勇，王永健．1995．黄瓜耐低温研究中几个问题的讨论//中国科协第二届青年学术年会．北京.

尹璐璐，杨秀华，李坤，韩道杰，王英华，许贞杭，于贤昌．2007．亚精胺预处理对黄瓜幼苗抗冷性的影响．园艺学报，34（5）：1309-1312.

张海英，王永健，许勇，欧阳新星，康国斌．1998．黄瓜种质资源遗传亲缘关系的RAPD分析．园艺学报，25（4）：345-349.

张红梅，金海军，丁小涛，余纪柱．2009．黄瓜早期耐冷性鉴定指标的筛选．上海农业学报，25（4）：31-35.

Chung S M，Staub J E，Fazio G．2003．Inheritance of chilling injury：a maternally inherited trait in cucumber．Journal of the American Society for Horticultural Science，128：526-530.

Kuk Y，Shin J S．2007．Mechanisms of low-temperature tolerance in cucumber leaves of various ages．Journal of the American Society for Horticultural Science，132：294-301.

Hu W H，Shi K，Song X S，Xia X J，Zhou Y H，Yu J Q．2008．Different effects of chilling on respiration in leaves and roots of cucumber（Cucumis sativus）．Plant Physiology and Biochemistry，44：837-843.