高温对唐山秋黄瓜相对电导率及脯氨酸含量的影响分析

2018-04-13张爱敏王耐红

新疆农垦科技 2018年12期

李娟，陆晴，张爱敏，王耐红，孙逊

（河北唐山市农业科学研究院，河北唐山 063000）

0 引言

随着全球气候变暖，我国各地区蔬菜热害日趋严重。由此喜温蔬菜黄瓜受到高温胁迫，高温逆境使黄瓜产量品质下降的现象将长期存在且不断突显，黄瓜因高温威胁而引起的植株坐果率低、长势弱、商品性下降等问题已经影响黄瓜在市场上的竞争力[1]。因此，黄瓜耐热性机制的研究和耐热性品种的培育已受到关注，并取得一些进展。虽然唐山秋瓜栽培历史悠久，声名远播，但由于黄瓜是甜瓜属中只能进行种内杂交的品种，因此和普通黄瓜一样，唐山秋瓜遗传基础狭窄[2]，尤其是高温胁迫环境下的研究，使种质得以优化保存与筛选至关重要。

1 高温对黄瓜生理生化的影响

图1 河北唐山2018年6 ～9月14 时田间温度趋势

对河北唐山2018年6 ～9月14 时的温度进行统计分析（图1），从6月上旬开始，温度达到26 ℃，6月中旬温度为 27.5 ℃，6月下旬达到 32.3 ℃，7月上旬时达到33.5 ℃，并且在7月下旬达到最高值，为36.5 ℃，8月上旬温度仍旧达到35.5 ℃，之后温度迅速下降。

高温是蔬菜栽培不可避免的逆境因子之一，联合国气候变化委员会（IPCC）报告指出，全球平均温度每10年将上升0.3 ℃，到2025年全球气温将升高 1 ℃、到 2100年全球气温将升高 1.4 ～ 5.8 ℃。随着世界性高温天气的不断增加，黄瓜无论是在露地栽培还是设施栽培，高温足够引起植物生长发育受到不可逆的损伤。我国大部分地区夏季最高气温经常超过35 ℃，设施栽培条件下温度更高，直接造成蔬菜减产和品质的下降，也是造成唐山秋瓜夏秋之交蔬菜淡季的根本原因。

电导率是研究植物抗温度逆境影响的指标之一，在高温胁迫下，破坏细胞膜的结构，导致细胞内部的原生质外渗。而黄瓜子叶相对电导率，耐热品种在常温和高温下均低于不耐热品种。随着温度的升高，黄瓜叶片的电导率呈上升趋势，耐热品种升幅较小，而不耐热品种的相对电导率大幅度提高[3-4]。

植物中游离脯氨酸含量是目前国内研究较多的抗逆性指标，其具有调节渗透及保护细胞膜结构稳定的作用。根据这一原理，有试验发现SA、CaCI2单一与复配诱导处理均可提高黄瓜幼苗的耐热性，诱导黄瓜耐热性机理的建成[5]。也有研究证实，75 μmol/L 的水杨酸可通过增强抗氧化酶活性，提高植物幼苗的耐热性[6]。

2 材料与方法

2.1 唐山秋黄瓜叶片相对电导率测定

相对电导率测定参照刘家尧[7]的方法：以2018年筛选出的24 份材料为试材，每份材料随机挑选3株，将7月13日幼苗三叶一心时长势一致完全展开健壮的第二片功能叶片，用蒸馏水洗净晾干，取样位置为叶片正面，叶片中部主叶脉左右两侧1 ～2 cm 及叶片顶部距叶边缘1 ～2 cm，每份秋瓜材料在相似部位用直径10 mm 取样器取5 片圆形秋瓜叶片，置于15 mL 带塞试管中，加入蒸馏水10 mL，每份秋瓜重复3 次，盖上玻塞编号置于28 ℃恒温水浴30 min，取出后用电导率仪测定，记录数据，随后测定10 mL蒸馏水28 ℃恒温水浴30 min 电导率数据作为空白对照。随后将秋瓜测试试管放置于50 ℃恒温水浴10 min，取出立即冷却至28 ℃，测定电导率，记录数据，同时测定10 mL 蒸馏水50 ℃恒温水浴10 min电导率数据作为空白对照。然后将秋瓜测试试管放置于沸水水浴10 min，取出立即冷却至28 ℃，测定电导率，记录数据，同时测定10 mL 蒸馏水沸水水浴10 min 电导率数据，作为空白对照。（4）计算黄瓜叶片相对电导率值：

2.2 唐山秋黄瓜叶片脯氨酸（Pro）含量的测定

以2018年筛选出的24 份材料为试材，每份秋瓜材料随机挑取3 株测定。取样时间、部位和方法与相对电导率的方法相同。

唐山秋瓜叶片脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定。

表1 配置脯氨酸标准液各物质加入量

脯氨酸标准曲线的制作：准备7 支25 mL 带塞试管，从1 ～7 编号。按照表1 分别向各试管加入试剂，摇匀后，沸水浴30 min，冷却后各加入5.0 mL 甲苯，充分摇匀萃取，待完全分层后，用吸管吸取甲苯层，用分光光度计以1号标准曲线试管为空白调零，在520 nm 波长下测定吸光度。以脯氨酸含量为横坐标（X）、吸光度为纵坐标（Y），绘制标准曲线，同时使用回归方程法求得回归直线。

根据标准液测定的数据绘制脯氨酸含量标准曲线，测定计算2 mL 唐山秋瓜叶片测定液中脯氨酸的含量。筛选后的24 种唐山秋瓜选取苗龄一致、3 叶1心健壮幼苗，每个种质重复3 次。摘取第2 片功能型完全展开真叶，用蒸馏水洗净晾干，避开主叶脉用取样器和剪刀剪碎混合，用天平秤取0.5 g 叶片，置于25 mL 试管中，然后向试管分别注入5 mL 3%的磺基水杨酸溶液，置于沸水浴中提取10 min，冷却后，用附滤纸的漏斗过滤到另一干净的试管中，再吸取2 mL 唐山秋瓜叶片液体置于另一干净的带塞试管中，注入2 mL 冰醋酸以及2 mL 酸性茚三酮试剂，置于沸水浴中加热30 min，冷却后注入甲苯5 mL，摇动30 s，使色素全部转至甲苯溶液中，在分光光度计上以520 nm 波长处比色，最后取得吸光度值。

结果根据回归方程（或标准曲线）计算出2 mL测定液中脯氨酸的含量，然后计算样品中脯氨酸含量的百分数。

2.3 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2007 对试验数据进行统计整理，采用DPS 7.05 软件对数据进行方差分析和显著性测验。

3 结果与分析

2018年筛选出唐山秋瓜24 份种质进行相对电导率测定（见表2），28 ℃时秋瓜叶片电导率最大值为 126.9 mS/cm，最小值为21.2 mS/cm，平均值为45.5 mS/cm，50 ℃时秋瓜叶片电导率最大值为180.7 mS/cm，最小值为38.5 mS/cm，平均值为81.8 mS/cm，100 ℃秋瓜叶片电导率最大值为223.2 mS/cm，最小值为107.8 mS/cm，平均值为140.6 mS/cm。根据其相对电导率对 24 份材料进行排序，1422、1510、1547、1563、1520、1564、1495、1501、1472、1449、1519、1458等材料的相对电导率较小。

2018年筛选唐山秋瓜24 份种质进行叶片脯氨酸测定（表2），结果显示脯氨酸含量最大值为83.95 μg/g，最小值为 28.10 μg/g，平均值为 33.505 μg/g。其中脯氨酸含量达到60 μg/g 以上的占20.83%，脯氨酸含量达到 50 ～ 60 μg/g（不含 60 μg/g）占 20.83%，脯氨酸含量达到 40 ～ 50 μg/g（不含 50 μg/g）占 12.50%，脯氨酸含量达到 30 ～40 μg/g（不含 40 μg/g）占 37.50%，脯氨酸含量达到 20 ～30 μg/g（不含 30 μg/g）占 8.33%。通过脯氨酸含量对24 份材料进行筛选，发现1471、1472、1562、1437、1412、1519、1563、1520、14102、1540、1467、1547 等脯氨酸含量较高。