黄瓜叶片高温半致死温度与耐热性的鉴定

聂文娟

【摘要】：高温是黄瓜生产的主要逆境之一，耐热性鉴定和耐热性材料筛选是黄瓜耐热育种和栽培的技术基础。本文通过对4个品种黄瓜的离体叶片进行梯度高温处理，采用电导率法测定其细胞伤害率，通过Logisitic方程确定A-1、A-2、B-1、B-2的高温半致死温度分别为：42.36℃、45.18℃、52.79℃、48.93℃，从而得出黄瓜的耐热性与叶片的高温半致死温度呈反相关。

【关键词】：黄瓜 ；高温； 电导率 ；半致死温度

黄瓜是我国各地夏季主要菜蔬之一，富含蛋白质、糖类、维生素B2、维生素C、维生素E、胡萝卜素、尼克酸、钙、磷、铁等营养成分，茎藤药用，能消炎、祛痰、镇痉，也是女性朋友的美容佳品。而随着全球温室效应的加剧，高温已成为影响黄瓜正常生长的一个重要因素。因此，选育耐热品种对提高黄瓜的产量有着积极的意义，探索一套快速简易的筛选鉴定方法也是当务之急。而通过测定高温胁迫后叶片的电导率便是其中有效简便的方法之一。本文笔者就通过测定不同梯度温度处理后，黄瓜叶片电导率的变化趋势和高温半致死温度来验证黄瓜品种的耐热性。

1、 试验原理

温胁迫会使植物体细胞的多个方面受到损害，其中最主要伤害之一是细胞膜完整性被破坏。高温会直接导致细胞膜透性增大、电解质的外泄，可通过电导仪测定的电导率来计算相对电导率，结果表明相对电导率增加。大量试验得出，品种的耐热性越与相对电导率越呈反相关，即：耐热性越差相对电导率越高。因相对电导率的测量方法简便易操作，所以现经常采用叶片相对电导率大小作为衡量植物受热害程度的生理指标，此项指标也成为大家公认的相对理想的一个耐热性鉴定指标。

2、试验材料

供试材料为西北农林科技大学黄瓜研究室鉴定并提供的2个热敏感品种A-1号，A-2号和2个耐热品种B-1号，B-2号品种，其中，B-1耐热性最强，A-1对高温最敏感。所有种子均为试验当年采收，挑选饱满度和整齐度都较高的种子用于试验。

3、试验方法

采用室内营养钵育苗、人工气候培养箱进行高温处理的方法。

培养土准备：培养土在装钵前碾成颗粒均一的土壤，之后将其放入高压灭菌锅内用121～124℃的温度、0.105～0.12kPa的压力灭菌30min。

种子处理：种子置于55℃水浴中浸种10min并不断搅拌以达到灭菌效果，待水温逐渐下降至室温并继续浸种12h。然后将种子置于铺有吸水纸的培养皿中在28℃条件下进行催芽。

离体叶片的高温处理方法：选取一定部位生长叶龄相似的叶片若干，用去离子水洗净，纱布擦干，去除主脉并剪成0.5cm的小片，放入小烧杯中；用玻璃棒压住并准确加入20mL去离子水浸没叶片，放入真空干燥器用真空泵抽气8min后分别在室温、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃和70℃的水浴中放置20min，取出静止冷却2h；用电导率仪测定电导率（R）后全部放入100℃沸水浴中煮沸15min，以杀死植物组织；取出冷却后在20℃恒温下测定电导率（R0），每组实验重复3次。以室温下植物叶片的电导率作为对照（CK），细胞伤害率（%）=（R-CK）/（R0-CK）×100%

4、半致死温度结果与分析

4.1 细胞伤害率与处理温度的关系

当植物受到逆境影响时，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，从而使细胞内电解质外渗，导致植物细胞浸提液的电导率增大。由试验得到梯度高温处理下的细胞伤害率见图1。

由图1可见4个黄瓜品种叶片的伤害率随着温度的升高而呈现“S”型变化。当温度较低时，细胞伤害率先缓慢增加，当温度升高至50℃左右时，细胞伤害率急剧增加，而后，随温度的继续增加细胞伤害率不再增加趋于平缓。

4.2 Logistic方程参数及半致死高温的确定

Logistic方程的表达式为：y =k/（1+ae），其中y代表细胞伤害率，t代表处理温度，k为细胞伤害率的饱和容量，a，b为方程参数。为了确定a，b的值，将方程进行线性化处理，Ln{（k-y）/y}=Lna，令y1=ln{（k-y）/y}，则变成转化为细胞伤害率（y1）与处理温度（t）的直线方程。通过直线回归的方法求得a，b值及相关系数r。则转化细胞伤害率与处理温度（t）的关系见图2。通过显著性测定，均达到极显著水平，表明转化细胞伤害率（y）与处理温度（t）之间存在显著的直线相关关系。

四个品种在不同温度下的y点分布极靠近回归线，证明这四个品种黄瓜叶片的细胞伤害率与处理温度的关系用Logistic描述是合适的。在数学上拐点为dy/dt=0，则由Logistic求得二级导数得出t=Lna/b，此时的t值就是曲线的拐点，即半致死高温。根据公式得出四个品种黄瓜的半致死高温见表1。

半致死温度（LT50 ） 是评价一个物种耐热性强弱相对准确的指标。本研究应用此方法计算出四个不同品种黄瓜的LT50分别为45.18℃、42.36℃、48.93℃和52.79℃。由上表可知，耐热品种B-1、B-3的半致死温度要高于热敏感品种A-1、A-2，且耐热强度最高的品种B-1的半致死温度也是最高的，说明，对于黄瓜来说，耐热性的强弱与半致死高温成正比，即：耐热性越好，半致死温度也越高。

4.3半致死温度讨论

细胞膜透性的稳定性（CMT）是测定离体叶片的渗透情况在一定温度范围内的特性，是一种灵敏、快捷的估测植物耐热性的方法。该方法的有效性已经在检测蔬菜、水果、花卉等品种的耐热性研究中得到证明。本研究应用次方法计算得出四个不同品种黄瓜的LT50分别为45.18、42.36、48.93和52.79。由上表可知，耐热品种N-1、N-2的半致死温度要高于热敏感品种A-1、A-2，且耐热轻度最高的品种B-1的半致死温度也是最高的，此结论与田间实际观察情况相符。

由于试验是在离体条件下测定，半致死高温不一定能确切反映出植物的耐热性，说明对于黄瓜来说耐热性的强弱与半致死高温成正比，即：耐热能力越强，半致死温度也越高。

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