武汉地区猕猴桃栽培品种耐热性评价

陈志伟，李秀丽，戢小梅，张 鸿，乐有章，翟敬华，郑碧霞，李连军，赵志远

（武汉市农业科学院林业果树研究所，武汉 430075）

猕猴桃（Actinidia chinensis）属于猕猴桃科（Ac⁃tinidiaceae）猕猴桃属（Actinidia）多年生落叶藤本果树，果实为浆果，具有较高的经济栽培价值。中国猕猴桃产业发展迅速，但是存在单产低、品质差、抗性差等问题，其主要原因之一是猕猴桃果期集中在6—9 月，容易遭受高温伤害，造成营养器官和果实灼伤，叶片卷缩枯萎，植物生长发育缓慢，甚至落叶落果，直至死亡，严重影响着猕猴桃果实的产量和品质［1］。武汉地区在7—8 月有持续的高温干旱天气，最高气温超过40 ℃，局部可达45 ℃，对猕猴桃产业发展尤为不利。因此，开展猕猴桃种质资源的耐热性鉴定评价具有重要的意义。

有关植物耐热性鉴定评价的指标多种多样，包括植物的外部形态、显微结构、生理生化指标、分子生物学指标、叶绿素荧光动力学参数及植物组织电解质外渗率等［2-4］。其中叶绿素荧光参数法和电导率配合Logistic 方程计算植物高温半致死温度（LT50）的测定方法简单、快捷、灵敏，已应用在葡萄、柑橘、蓝莓、杜鹃等多种植物上，并认为其能够对植物的耐热性作出正确的判断和评价［5-9］。彭永宏等［10］对猕猴桃耐热性形态与生理生化指标的研究认为，通过热处理条件下猕猴桃叶片细胞膜透性变化拟合求出的高温半致死温度和游离脯氨酸的相对增长率，可以较好地鉴定猕猴桃品种的耐热性。本研究以武汉地区种植的12 个猕猴桃代表性栽培品种和2 个野生驯化品种为试材，利用叶绿素荧光参数法，并通过高温下细胞膜透性的变化及Logistic 方程集合，求得高温半致死温度（LT50），对猕猴桃品种耐热性进行系统的鉴定评价，有助于尽快筛选出适合当地的猕猴桃主推品种，为猕猴桃产业高质量发展夯实基础。猕猴桃资源的耐热性评价对于猕猴桃耐高温机理、耐热基因的定位以及耐高温品种选育具有一定的指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

用于试验的品种为在武汉市地区种植6 年以上，并已正常结果的12 个猕猴桃栽培品种和2 个野生驯化品种，分别来自武汉市新洲区、江夏区和蔡甸区（表1）。

表1 猕猴桃品种来源及栽培模式

1.2 试验方法

1.2.1 猕猴桃叶片荧光参数的测定 试验于2020年8 月进行，参照姜建福等［5］的试验方法进行猕猴桃离体叶片高温胁迫参数的测定：晴天上午9：00，采集猕猴桃成龄叶片（成熟自下而上第6~8 节的正常叶片），每组材料3 次重复，用湿纱布包裹，置于取样箱中带回实验室。立即用去离子水洗净表面，滤纸吸干，并迅速切取边长2 cm 大小的正方形叶片包在微湿的滤纸中，放入铝箔盒，47 ℃水浴40 min，室温下暗适应20 min 后，利用配置探头IMAG-MAX/L调制荧光成像系统MAX-IMAGING-PAM（WALZ，德国）测量离体叶片的叶绿素荧光动力学参数F0、Fv、Fm值［5］。

采用Excel 2016 软件对数据进行处理，SPSS 20.0 软件进行方差分析和多重比较，对计算得到的各种质资源耐热性叶绿素荧光参数值Fv/Fm进行标准化处理，按照由小到大的顺序进行排列，采用平方欧氏距离进行系统聚类，对耐热性鉴定结果进行分级。

1.2.2 猕猴桃叶片高温半致死温度的测定 选6 年生以上长势基本一致的健康、无病虫害的各品种猕猴桃植株，取新鲜成熟叶片若干，分别用清水和去离子水清洗干净后，用滤纸吸干水分，去除主脉和边缘，用打孔器剪取直径为6 mm 的小圆片0.2 g，置于10 mL 的EP 管中，加入8 mL 去离子水，抽真空使叶片沉入底部。以室温下植物叶片的电导率作为对照（CK），并分别在30、35、40、45、50、55、60、65 ℃的水浴中放置20 min，每种材料不同处理温度设置3 次重复试验；取出之后静置，冷却至室温，采用雷磁电导仪测定初始电导率R1；再将试管置于100 ℃的水浴锅中静置15 min，取出冷却至室温，测出最终电导率R2，按 细 胞 伤 害 率Y=［（R1-CK）/（R2-CK）］×100%，计算细胞伤害率Y。

利用Logistic 方程：Y=k/（1+ae-bt）对处理温度与细胞伤害率进行拟合。式中，Y为细胞伤害率；t为处理温度；k为细胞伤害率的饱和容量，由于细胞伤害率去除了本底干扰，因此在本试验中k值为100%；a、b为方程参数。为确定半致死温度，求Lo⁃gistic 方程的二阶导数，并令其等于0，获得曲线的拐点t= lna/b，此时的t值即为半致死温度（LT50）［11］。为了确定a、b的值，将方程进行线性化处理，ln［（k-Y）/Y］= lna-bt，令y′=ln［（k-Y）/Y］，则转化为转化细胞伤害率（y′）与处理温度（t）的直线方程。通过直线回归的方法求得参数a、b的值以及相关系数。运用Excel 2016 进行试验数据的整理与分析。同样采用平方欧氏距离进行系统聚类。

2 结果与分析

2.1 不同品种猕猴桃叶片叶绿素荧光动力参数分析结果

试验品种猕猴桃PSII 最大光化学效率Fv/Fm值位于0.585 5~0.815 5，以建香最低，经久香最高（表2）。一般认为高等植物的叶绿素荧光参数值介于0.80~0.85，低于此区间说明植物受到高温胁迫，并产生应激反应，通过Fv/Fm值的分析能较好地反映各品种的耐热性。将各品种的荧光参数值聚类，得到图1 的结果，在欧式距离均值为3.3 将14 个品种耐热性分为3 类，其中经久香、金山、金魁、金艳为耐热性较强品种，建香和豫皇耐热性较差，黄金果、金桃、金红50、翠香、2 号、1 号、米良1 号、红阳等品种耐热性中等。

表2 不同品种猕猴桃的耐热性分析结果

图1 不同品种猕猴桃的叶绿素荧光参数Fv/Fm聚类分析

2.2 猕猴桃叶片细胞伤害率与胁迫温度的关系

在不同温度处理下，随着温度的升高，14 个猕猴桃品种叶片的细胞伤害率呈现典型的“S”形曲线上升（图2）。当温度在30~45 ℃时，各品种猕猴桃的叶片细胞伤害率增加缓慢，表明此温度区间内，这些品种的猕猴桃叶片细胞能自主调节并且维持相对稳定的状态，在45~50 ℃时，经久香、金魁、米良1 号的细胞伤害率仍保持缓慢上升趋势，而建香、金桃等品种在此温度区间内细胞伤害率快速上升，显示耐受能力较差。当温度上升到50~60 ℃时，各品种的细胞伤害率都表现出最快的上升速度，其中金桃、1 号、建香、金红50 的增幅超过90%，经久香的增幅最小，为44.85%；超过60 ℃后，所有品种猕猴桃的细胞伤害率均超过80%，大部分超过90%，金桃、豫皇甚至超过96%。

图2 猕猴桃叶片细胞伤害率与处理温度间的关系

2.3 猕猴桃高温半致死温度的确定

通过Excel 计算出各品种猕猴桃转化细胞伤害率（y′）与处理温度（t）的对应数值，用SPSS 20.0 进行一元回归分析，结果见表3。由表3 可知，相关系数R2在0.914 9~0.989 4，拟合度较高，说明不同高温胁迫下相对电导率的变化符合Logistic 方程变化规律，结果表明统计分析是有意义的（P<0.01），并确定线性回归方程，计算得出半致死温度LT50。建香半致死温度最低，为51.13 ℃，经久香半致死温度较高，为61.34 ℃。高温半致死温度与猕猴桃耐热性呈正相关，通过采用平方欧氏距离系统聚类（图3），可以判定上述14 个品种的耐热性强弱为：建香、金桃、1 号、豫皇、金红50、2 号等猕猴桃品种耐热性较弱，黄金果、翠香、红阳、金山耐热性中等，经久香、金魁、米良1 号、金艳耐热性较强。

图3 不同品种猕猴桃高温半致死温度聚类图

表3 各品种猕猴桃高温下转化细胞伤害率回归方程及高温半致死温度（LT50）

3 小结与讨论

研究表明，猕猴桃生长的适宜温度为20~30 ℃，耐受的极端高温为33.3~41.1 ℃，武汉地区7—8 月持续的高温天气会对猕猴桃生长发育产生严重影响，出现不同程度的灼伤和落叶落果，从而影响产量和质量。因此，利用猕猴桃资源本身的耐热特性开展猕猴桃耐热性评价和新品种选育，对于解决高温胁迫下猕猴桃的生产具有重要意义。试验显示，武汉地区现有规模种植的猕猴桃品种中，两种方法测定的结果反映的各品种耐热性强弱趋势大体一致；综合两种测试方法的结果，可以认为经久香、金魁耐热性较强，金山、米良1 号、金艳等猕猴桃品种耐热性一般，建香的耐热性最差，该结果与2019 年持续高温干旱后，猕猴桃种植企业反映的生产状况较为一致。研究认为，当环境温度高于植物正常生长温度时，植物会产生应激反应，在数小时内迅速获得耐热性以抵御致死温度［12］，各种植物耐受持续高温胁迫的时间有差异。而且猕猴桃耐热性属于数量性状，受多基因控制，不同品种的耐热机制不同［1］。在耐热能力一般的猕猴桃品种耐热性评价上，两种试验方法存在一定差异，可能与猕猴桃品种特性及采样植株的个体因素有关。王文举等［13］认为，半致死温度和细胞伤害率采用离体叶片检测方式，并不能准确反映植物的耐热特性。因此，对耐热性一般的猕猴桃种质需结合高温胁迫下植物外部形态的表型和其他生理生化指标进行综合判定，结果才更可靠。