番茄亲本材料耐热特性

苏小霞 卢宝伟

(黑龙江省生态工程职业学院，哈尔滨，150025)

安凤霞

(黑龙江省科学院自然与生态研究所)

番茄(Lycopersicon esculentum)原产南美西部高原，是茄科的一种重要作物[1]，在世界各地可作为园林观赏植物广泛种植。在全球温室效应逐年加剧的情况下[2]，对番茄耐热性的研究显得尤其重要。一方面是因为番茄作为一种重要的园艺作物，一直是育种的重点研究对象;另一方面是由于番茄作为一种模式植物，在生理生化、遗传及分子生物学方面得到了比其它园艺作物更广泛、更深入、更系统的研究结果。文中对番茄耐热性遗传规律进行了深入的探寻，旨在培育出耐热性强的番茄品种，这有利于加强丰产性与耐热性相结合的研究，从而满足市场与生产的需求[3]。

本试验采用40℃作为高温胁迫条件，对6份番茄亲本材料进行高温处理，测定处理后的番茄幼苗热害指数、叶片质膜透性、游离脯氨酸质量分数和超氧化物歧化酶活性等各项指标，并对测定结果进行方差分析。通过耐热特性分析，鉴定并分析所用的番茄亲本材料耐热性的差异，并进一步明确试验材料的可用性，确定是否可用于耐热性遗传分析。

1 材料与方法

试验材料:番茄品种为CLN2001A、CLN2418A、CLN2366A、01241、01143 和 01137。

热害指数测定:取20 d苗龄的同叶龄小苗，分3次重复，置于光照培养箱中，设置每天18 h、30℃，6 h、40℃及12 h、4000 lx光照条件，处理72 h后调查小苗热害指数[4]。分级标准为:0级——无热害症状;1级——1～2片叶变黄;2级——全部叶变黄;3级——1～2片叶萎蔫;4级——整株萎蔫枯死。热害指数(%)=Σ(各级株数×级数)/(最高级数×总株数)×100[5]。

质膜透性测定:幼苗培养及处理——取在室温下培养的苗龄为四叶一心的同龄幼苗，分3次重复，置于光照培养箱中于40℃、4000 lx光照条件下处理8 h。电解质渗透率的测定——在相同部位用直径1 cm打孔器打取小圆片5片，加15 mL蒸馏水，振荡30 min，用DDS－11A型电导仪测电导率(EC0)，然后在45℃恒温水浴中处理30 min，测定EC1，最后置于100℃水浴中处理5 min，冷却后测定。电解质渗透率(%)=(EC1－EC0)/(EC2－EC0)×100。

游离脯氨酸质量分数测定:幼苗培养及处理——同质膜透性测定。标准曲线的绘制——配制质量浓度为10～100 mg/L 10个系列脯氨酸标准溶液。取标准溶液各2 mL，加入2 mL 3%磺基水杨酸、2 mL冰醋酸和4 mL 2.5%酸性茚酸酮溶液，置于沸水浴中显色60 min。冷却后，加入4 mL甲苯萃取红色物质。静置后，取甲苯相测定520 nm波长处吸收值，依据脯氨酸质量分数和相应吸收值绘制标准曲线[6]。

脯氨酸提取:取0.5 g番茄叶片，用3%磺基水杨酸溶液研磨提取，制成终体积为5 mL的磺基水杨酸匀浆提取液，再将匀浆提取液转入玻璃离心管中，在沸水浴中浸提10 min。冷却后，以3000 r/min离心10 min，取上清液待测。

样品测定:取2 mL上清液，加入2 mL水，再加入2 mL冰乙酸和4 mL 2.5%酸性茚酸酮溶液，同标准曲线程序进行显色、萃取和比色。

SOD酶活性测定:幼苗培养及处理——同质膜透性测定。酶液的制备——取0.5 g同层次相同部位的番茄叶片，加入5倍于样品量的50 mmol/L pH7.8 磷酸缓冲液[含 0.1 mmol/L EDTA、0.3%(w/v)TritonX－100、4%(w/v)聚乙烯聚吡咯烷酮]，研磨后以纱布过滤，并以10500 r/mim离心20 min，上清液为粗酶液。酶活性测定——在盛有3 mL反应混合液(在54 mL 14.5 mmol/L dl－甲硫氨酸中分别加入 50 mmol/L pH7.8磷酸缓冲液配制的 3 μmol/L EDTA、2.25 mmol/L NBT 和60 μmol/L 核黄素各2 mL，各个溶液均在用前配制，避光放置)的试管中，加入适量的SOD粗酶液，混合后放在透明试管架上，在光照培养箱内照光10 min，取出试管，迅速测定OD560值，以不加酶液的照光管为对照。计算方法——按照 McCord和 Fridovidch初次测定SOD活性时的设计，并以能抑制反应50%的酶量为一个 SOD 酶单位计算活性[7－8]。

2 结果与分析

2.1 番茄亲本材料热害指数

在人工模拟高温胁迫下，番茄亲本材料幼苗的热害指数测定结果见表1。由表1可以看出，不同番茄品种幼苗经高温处理后，其受热害程度存在显著差异。品种CLN2001A、CLN2418A、和CLN2366A与其它品种相比，在受高温胁迫后叶片变黄、出现萎蔫症状的速度较慢，热害指数较低，忍耐高温的能力强，即3个品种对高温的忍受能力显著高于其它品种，达到极显著水平，且这3个品种间不存在差异，可将其归为一类;在高温胁迫下，01241热害指数与其它品种存在显著差异，在高温下出现热害症状的速度明显快于CLN2001A、CLN2418A和CLN2366A 3个品种，受热害的程度重于上述3个品种，忍受高温胁迫的能力较强，处于中间位置;在高温处理后，01143和01137的叶片迅速出现萎蔫发黄的症状，热害指数与其它品种相比显著增加，幼苗忍受高温的能力明显低于其它品种。由此可见，通过对经高温胁迫后各番茄材料热害指数的分析，可将上述6个品种忍受高温的能力划分为3类，即CLN2001A、CLN2418A和CLN2366A品种忍受高温的能力最强，耐热性强，为耐热材料，记作 R型;其次为01241，耐热性较强，为较耐热材料，记作S型;01143和01137忍受高温的能力最弱，耐热性最弱，为不耐热材料，记作T型。应用热害指数对供试番茄品种进行耐热性分析，可初步反映材料的耐热性，且划分结果具有较强的可靠性。

表1 幼苗热害指数测定结果

2.2 高温胁迫下番茄亲本材料质膜透性

表2是对供试番茄材料进行的质膜透性差异显著性分析，以相对电解质渗透率作为热胁迫下番茄叶片质膜透性的测定指标。与上述分析比较，二者所得结论一致。为进一步对试验试材的耐热特性做出更加准确的判断，划分出正确的耐热型，得到适合用于遗传分析且耐热性存在显著差异的番茄品种，仍需选择其它生理指标对供试材料进行正确判别。

表2 高温处理后不同番茄品种相对电解质渗透率

2.3 高温胁迫下番茄亲本材料游离脯氨酸质量分数

由高温处理后不同番茄品种游离脯氨酸质量分数的差异显著性分析(表3)可知，游离脯氨酸质量分数存在显著差异。由此可见，供试的番茄亲本材料可用于耐热性遗传分析，游离脯氨酸质量分数的差异分析与热害指数分析及质膜透性的鉴定结论相一致。此外，由于超氧化物歧化酶活性也是植物抗逆性分析的一个重要的理化指标，在对植物进行更加细致的抗逆性能鉴定时，此项指标具有较强的说服力。

2.4 高温胁迫后番茄亲本材料超氧化物歧化酶活性

从表3和表4中可以看出，在经8 h、40℃的高温胁迫后，各番茄品种幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)活性出现显著差异。SOD是一切需氧有机体中普遍存在的一种酶。许多研究证实，该酶能消除超氧化物自由基，控制膜的过氧化水平，在减轻膜的伤害上起着一种保护作用[9]。因此，用SOD酶活性对供试材料进行耐热性分析得到如下结论:在6份试验材料中，CLN2001A、CLN2418A 和CLN2366A番茄品种的酶活性，即自身细胞膜免受高温伤害的能力均极显著地高于其它品种，耐热性强，属于耐热类型，记作R型;品种01241在高温下酶的活性显著高于01143和01137两份材料，属于较耐热品种，记作S型;01143和01137二者在高温胁迫后，其SOD酶活性均极显著地低于其它供试番茄材料，耐热性差，记作T型。

表3 高温处理后不同品种游离脯氨酸质量分数

表4 高温处理后不同品种超氧化物歧化酶活性

3 结论

通过对6份供试材料热害指数、游离脯氨酸质量分数、质膜透性和超氧化物歧化酶活性等指标的测定，分析得到耐热性不同的供试番茄品种幼苗在经高温处理后，其忍受高温伤害的能力存在极显著差异，耐热性分析所得结论一致，进而证实供试材料的耐热型划分准确可靠，试材可用于遗传分析，且划分的耐热型结果无差异，即各耐热型均为:品种CLN2001A、CLN2418A和 CLN2366A为 R型(耐热);品种01241为S型(较耐热);01143和01137为T型(不耐热)。在进行抗性遗传分析时，最关键的是选择正确的供试亲本材料[10－11]，即抗性存在极显著差异的试材，只有这样才能进行抗逆遗传特性分析[12－13]。本试验所采用的亲本材料耐热性存在极显著的差异，证实亲本遗传型对耐热性存在着真实稳定的差异，因此，R、S和T型的划分是合理的，试材可用于遗传分析。

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