20份欧洲型黄瓜种质资源的半致死温度与耐热性研究

左志梅，木万福，2，但忠，杨龙，2，杨长楷，2

（1.云南省农业科学院热区生态农业研究所，元谋，651300；2.云南思农蔬菜种业发展有限责任公司）

20份欧洲型黄瓜种质资源的半致死温度与耐热性研究

左志梅1，木万福1，2，但忠1，杨龙1，2，杨长楷1，2

（1.云南省农业科学院热区生态农业研究所，元谋，651300；2.云南思农蔬菜种业发展有限责任公司）

为探讨不同欧洲型黄瓜种质资源对高温的适应性差异，为耐热种质资源筛选及耐热机理的深入研究提供理论和实践依据，以20份欧洲型黄瓜的叶片为材料，设置6个高温处理，以室温为对照，测定浸提液电导率值并计算相对电导率，通过拟合Logistic方程，计算半致死温度（LT50）。试验结果表明，随着温度升高，相对电导率呈“S”型曲线，且相对电导率与处理温度存在显著的直线相关关系，通过计算“S”型曲线拐点求得20份欧洲型黄瓜的半致死温度在45～51℃，其中33-2的半致死温度最高，达到50.09℃，37-1的半致死温度最低，为45.82℃。20份欧洲型黄瓜的耐高温能力由强到弱依次为33-2>75-2>32-2>33-1>11-2>31-2>09-2>36-2>76-1>36-1>37-2>10-1>35-2>76-2>11-1>43-2>35-1>75-1>32-1>37-1。因此，半致死温度可作为评价欧洲型黄瓜耐热性的一个可靠指标。

欧洲型黄瓜；耐热性；半致死温度；相对电导率

欧洲型黄瓜是一类温室专用型黄瓜，由于营养和经济价值高，其栽培面积逐年增加，与华南、华北型黄瓜不相上下。黄瓜性喜温，不耐热，温度逆境为害一直是其研究热点，但主要研究的是黄瓜的耐低温和冷害机制，针对高温胁迫的研究结果较少[1]。可是，随着全球气候变暖对农业生产影响日趋严重，生产上高温胁迫造成的为害不容忽视，耐热性研究逐渐成为热点之一。

在黄瓜耐热性方面，国内外学者研究发现，黄瓜可以通过调节细胞内脯氨酸、丙二醛、热休克蛋白（HPS）以及各类酶的含量，来缓解高温热害对植株的伤害[2]。但目前对黄瓜在高温下生理生化指标的变化及其耐热生理机制的研究还不深入，如目前还没有确立一个准确恰当的黄瓜耐热性鉴定方法，使得黄瓜耐热性遗传机制的研究无法深化。

处理黄瓜高温热害的方法有2种，一是采用适宜的栽培措施，如高温炼苗、冷凉灌溉、遮阳网遮阳、通风降温、整枝打杈和化学处理等，二是选育耐高温的优良品种。第一种方法必须投入充足的财力、人力和物力，生产成本的加大会导致经济效益的下降。因而解决高温伤害的有效途径是培育优良的耐热品种[3]。对20份欧洲型黄瓜品系的半致死温度进行测定，探讨不同品种的耐热性，旨在为将半致死温度这一指标应用于欧洲型黄瓜种质资源筛选和耐热性机理的深入研究提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料均为云南思农蔬菜种业发展责任有限公司从荷兰引进的品种，经过杂交分离筛选，5～6代自交后得到的高代自交系，20份高代自交系都是欧洲生态型黄瓜，具体见表1。

1.2 试验方法

试验在云南省农业科学院热区生态农业研究所实验室进行。2013年12月15日播种，采用培养皿催芽法，将滤纸用蒸馏水润湿后放入干净的培养皿中，其后将浸泡吸水6 h的种子均匀地放在滤纸上，然后盖上培养皿盖，置于人工气候箱催芽。将出芽整齐一致的种子播于50孔塑料穴盘中，每穴1株，置于温度25℃、光照 14 h、黑暗 10 h、光照强度6 000 lx，平均湿度75%～80%的人工气候箱中培养。待幼苗长到4叶1心且第3片真叶展开时，选择长势均匀一致的幼苗备用。从中选取3株并取同一部位的功能叶，用去离子水冲洗干净，剪成0.5 m2的小块，去掉中脉，称取0.1 g装入加有20 mL去离子水的带塞试管中，用真空泵抽气30 min后盖上试管塞。将试管分别放入40、45、50、55、60、65℃的水浴锅中，以室温为对照，水浴30 min，取出后冷却2 h至室温，用电导率仪测定浸提液电导率值（Ta）。然后再将试管放入100℃沸水中水浴30 min，高温杀死植物组织，取出后冷却2 h至室温，用电导率仪测定浸提液电导率值（Tb）。重复3次，取平均值。相对电导率计算公式为：相对电导率（L）=（Ta/Tb）×100%，其中，L：处理叶片的相对电导率（%）；Ta：处理叶片的初电导率值；Tb：处理叶片的终电导率值[4，5]。

表1 供试欧洲型黄瓜种质资源

1.3 数据分析方法

利用SPSS 16.0和Excel 2007软件进行数据分析，采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理温度与相对电导率的关系

图1 20个欧洲型黄瓜品种相对电导率随温度变化的Logistic曲线

如图1所示，20个欧洲型黄瓜叶片的相对电导率均表现出增加的趋势，而且增长趋势呈缓慢增加—迅速增加—缓慢增加的典型 “S”型变化。但是，不同品系的欧洲型黄瓜叶片的相对电导率快速增加时的处理高温又各不相同，33-2、75-2、11-2的相对电导率迅速上升时的处理高温在52℃左右，其余品系相对电导率迅速上升时的处理高温在47℃左右。处理高温升至57℃左右时各品系相对电导率上升缓慢，最后缓慢趋于平稳。

2.2 Logistic方程的参数及半致死温度的确定

用Logistic方程对黄瓜叶片在不同高温处理下的相对电导率进行拟合，求得方程参数及其半致死温度。Logistic方程：y=k/（1+ae-bt），其中y代表黄瓜叶片的相对电导率，t代表不同处理温度，k为y的最大极限值，a、b为Logistic方程参数。要求出方程中a、b的具体值，需要将方程进行线性化处理，ln{（k-y）/y}＝lna-bt，令y1=ln{（k-y）/y}，则变成转化为相对电导率（y1）与处理温度（t）的直线方程，通过直线回归的方法便可求得a、b值及相关系数r。差异显著性分析显示，均达显著水平，说明转化相对电导率（y）与处理温度（t）之间存在显著的直线相关关系。计算拐点温度即为半致死温度，求Logistic方程的二阶导数，并令其等于0，则可获得曲线的拐点t=lna/b，此时的t值即为半致死温度（LT50）[6，7]。

由表2可知，品系33-2、75-2、32-2、31-2、11-2、33-1与品系43-2、11-1、76-2、75-1、32-1的半致死温度存在显著差异性，品系11-1、76-2、43-2与品系37-1、32-1、75-1存在显著性差异。20份欧洲型黄瓜品系的r值均达极显著水平，方程较好地拟合了“S”型曲线，半致死温度都超过45℃，范围在45～51℃。20种欧洲型黄瓜的耐高温能力由强到弱依次为33-2>75-2>32-2>33-1>11-2>31-2>09-2> 36-2>76-1>36-1>37-2>10-1>35-2>76-2>11-1> 43-2>35-1>75-1>32-1>37-1。其中耐热性最差的是37-1，半致死温度为45.82℃；耐热性最强的是33-2，半致死温度为50.09℃。

表2 20份欧洲型黄瓜品种的拟合方程参数、相关系数及半致死温度

3 结论与讨论

随着全球环境温室效应的加剧，黄瓜的耐热性研究越来越受到关注，而分子生物学研究方法和技术手段的飞速发展，已从生态学、生理生化、遗传分析等方面不同程度地研究了黄瓜耐热性，但是黄瓜不同生态型、不同品种（品系）间的耐热性存在很大差异，因此，黄瓜耐热性的鉴定成为首要任务，这对黄瓜耐热性机制研究和耐热品种的选育有重要意义。植物耐热性鉴定方法各式各样，有田间直接鉴定、人工模拟直接鉴定和间接鉴定[9]，3种方法各有优缺点，互相补充。通过电导法配合Logistic方程拟合，确定半致死温度来评价植物的耐热性是常用方法之一。当植物组织受到高温伤害时，细胞膜会被破坏，膜透性变大，电解质渗透率增加，植物细胞浸提液的相对电导率增大，并且植物组织的相对电导率变化随着温度的升高呈“S”型曲线变化，用Logistic方程拟合，求出“S”型曲线的拐点温度，就能计算出植物组织的高温半致死温度（LT50）。本试验中，20份欧洲型黄瓜叶片高温处理温度与相对电导率率之间呈现“S”型曲线，通过显著性检验，符合Logistic方程，为欧洲型黄瓜的大规模引种驯化提供了科学依据。

近年来，学者们在黄瓜耐热生理、耐热性遗传规律和耐热性鉴定方法等方面取得了一定研究成果，但是在黄瓜耐热种质资源资源收集、利用方面还存在不足，在耐热性与热害分子机理方面开展的研究较少，使得黄瓜耐热种质资源资源难以充分利用。下一步应该广泛搜集、引进黄瓜耐热材料，通过多渠道、多途径选育耐热品种，深化耐热栽培技术研究，解决黄瓜生产上的热害问题。

[1]林毓娥，于远，黄河勋，等.黄瓜耐热种质筛选试验[J].广东农业科学，2009（1）：39-41.

[2]孟焕文，张彦峰，程智慧，等.黄瓜幼苗对热胁迫的生理反应及耐热鉴定指标筛选[J].西北农业学报，2000（1）：96-99.

[3]孟令波.黄瓜（Cucumis sativusL.）耐高温种质资源筛选及耐高温特性的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2002.

[4]李合生.植物生理生化实验原理与技术[M].北京：高等教育出版社，2000：35-41.

[5]朱根海，刘祖祺，朱培仁.应用Logistic方程确定植物组织低温半致死温度的研究[J].南京农业大学学报，1986（3）：11-16.

[6]李淑娟，陈香波，李毅，等.观赏山楂耐热性比较研究[J].上海农业学报，2007（3）：70-72.

[7]盖钧镒.试验统计方法[M].北京：中国农业出版社，2000：56-59.

[8]牛立新，贺普超.用改进的组织变褐法鉴定葡萄抗寒性的研究[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，1992（1）：95-99.

[9]沈洪波，陈学森，张艳敏.果树抗寒性的遗传与育种研究进展[J].果树学报，2002（5）：292-297.

[10]朱月林，曹寿椿，刘祖祺.致死低温确定法的改进及其在不结球白菜上的验证[J].园艺学报，1988（1）：51-56.

Study on Semi-lethal Temperature and Heat Tolerance of 20 European-type Cucumber Germplasm

ZUO Zhimei1,MU Wanfu1,2,DAN Zhong1,YANG Long1,2,YANG Changkai1,2
(1.Tropical Eco-agriculture Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Yuanmou 651300; 2.Yunnan Sinong Vegetable Seed Industry Development Co.,Ltd.)

The purpose of this study is to discuss the adaptability difference of different European-type cucumber germplasms to high temperature,and provide theoretical and practical basis for the screening of heat tolerance germplasms and further research on the mechanism of heat tolerance.Taking 20 European-type cucumbers leaves as the materials,six high temperature treatment and one normal temperature treatment(as the control)was carried out,the relative electrical conductivity was calculated by measuring leach liquor conductivity,and the semi-lethal temperature was calculated by fitting the Logistic equation.The results showed that the S curve of the relative electrical conductivity was observed along with the temperature rising,there was a significant linear correlation relation between the relative electrical conductivity and the temperature.By calculating the S curve inflection point,the semi-lethal temperature of 20 European cucumber was found to be between 45-51℃.Among them,LT50of 33-2 was the highest(50.09℃),LT50of 37-1 was the lowest(45.82℃).The heat resistance of the 20 European-type cucumbers followed the order:33-2>75-2>32-2> 33-1>11-2>31-2>09-2>36-2>76-1>36-1>37-2>10-1>35-2>76-2>11-1>43-2>35-1>75-1>32-1>37-1.Therefore, the semi-lethal temperature can be used as a reliable index to evaluate the heat tolerance of the European-type cucumbers.

European-type cucumber;Heat tolerance;Semi-lethal temperature;Relative electrical conductivity

S642.2

A

1001-3547（2016）22-0053-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2016.22.019

云南省科技厅重点新品产品开发（2014BB020）；云南省农业科学院青年人才应用基础预研与国际合作项目（2060302）

左志梅（1989-），女，硕士，研究实习员，主要从事蔬菜遗传育种研究，E-mail：710125611@qq.com

杨长楷（1969-），通信作者，男，助理研究员，从事蔬菜新品种引进、示范、研究及良种繁育工作，E-mail：sinongyck@126.com

2016-09-28