甜（辣）椒耐低温弱光种质资源的筛选利用

严立斌，孟雅宁，张红肖，范妍芹

（河北省农林科学院经济作物研究所，河北 石家庄 050051）

辣椒（Capsicum annuumL.）是冬春季栽培的主要蔬菜之一，栽培期间经常遭受不同程度的低温弱光胁迫，并对辣椒的生长、光合、碳代谢、酶活性和干物质积累产生不同程度的影响，低温弱光环境已成为影响冬春甜（辣）椒优质高产的限制因素。在冬季和早春低温弱光照的环境下，如何筛选耐受性甜（辣）椒品种已成为目前亟待解决的问题。本试验采用实验室苗期低温弱光鉴定与试验地低温寡照条件下甜（辣）椒植株耐受性鉴定筛选相结合的方法，比较不同品种甜（辣）椒耐低温弱光的差异，筛选耐低温弱光甜（辣）椒资源，为甜（辣）椒稳产高产，抗逆生理育种提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

12个甜（辣）椒供试材料均由河北省农林科学院经济作物研究所提供，以迅驰为耐低温弱光对照品种，以茄门为不耐低温弱光对照品种，分别按T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、CK1和CK2进行编号（表1），其中T1、T3、T4、T5、T6、T8、CK2为甜椒试材，T2、T7、T9、T10、CK1为辣椒试材。

1.2 试验方法

1.2.1 实验室苗期低温弱光鉴定筛选试验

将12份甜（辣）椒试验材料于2018年9月5日播种，种子播前先用55～60 ℃温水浸种20～30 min，不停地搅拌并反复搓洗，洗净种子表皮上的黏液；再用1%硫酸铜浸种5 min，用清水冲洗3～5遍；再用10%磷酸三钠浸种15 min，用清水冲洗3～5遍后，继续用常温清水浸泡6～8 h，播于72孔的育苗盘内，育苗场地为塑料大棚，在棚室四周通风处设置350 μm防虫网，依照常规生产方法管理，保证幼苗长势良好。

当甜（辣）椒幼苗长至4叶1心时移入到人工气候箱处理〔温度误差±0.5 ℃，培养条件为光强4 000～5 000 lx、光照时间8 h/d、温度15 ℃（昼）/5 ℃（夜）〕[1]，进行不同时长的低温弱光处理。分别于处理后0、7、14、21 d，选取功能叶（上数第3～4叶）进行指标测定，采用完全随机排列，均设3次重复（每个重复24株），每个重复称取功能叶0.1 g进行试验测定。

1.2.2 试验地低温弱光鉴定筛选试验

12份甜（辣）椒试验材料播种时间及管理方法同上，10月10日定植于河北省农林科学院经济作物研究所大河试验基地日光温室中，3次重复，行株距为60 cm×40 cm，小区面积为12 m2，采用随机区组排列。采用遮阳网、放风等措施人为创造低温寡照条件。

表1 甜辣椒供试材料名称及编号

1.3 测定指标及方法

1.3.1 实验室苗期冷害指数的测定

参照文献[2]中的冷害分级标准，将甜（辣）椒幼苗在低温弱光逆境下的伤害程度划分为5级。0级：无明显症状；1级：第1、2叶叶缘失水，其他无明显冷害症状；2级：第1、2叶叶缘失水严重，第3叶叶缘略失水，心叶无明显冷害症状；3级：第1、2叶叶缘出现脱水斑，第3叶叶缘严重失水，心叶略失水；4级：第1、2叶脱水斑连接成片，叶片萎蔫，第3叶出现脱水斑，心叶严重失水；5级：全部叶片萎蔫，幼苗在常温下不能恢复。分别在处理后14、21 d时，统计试材的伤害程度级别，计算冷害指数〔∑（各级株数×级数）/（总株数×最高级数）〕。

1.3.2 实验室苗期生理指标的测定方法

丙二醛（MDA）的测定用TBA法[3]；质膜透性的测定用电导法[4]，以相对电解质渗出率表示；可溶性蛋白的测定用考马斯亮蓝G-250法[4]；脯氨酸的测定用酸性茚三酮比色法[5]；CAT活性测定采用紫外分光光度法[3]；SOD活性测定采用NBT（氮蓝四唑）光化还原法[3]。

1.3.3 试验地环境条件的测定方法

利用邯郸市若腾电子科技有限公司生产的空气温湿光照记录仪（型号为：YM-18）、智能多点土壤温度记录仪（型号为：YM-04），对试验地环境条件进行自动监测，根据气候条件适时调节遮阳网、放风等措施，创造低温寡照的环境条件。

1.3.4 试验地各生物学指标的测定方法

甜（辣）椒生长期间及时对植株的现蕾期、开花期、始花节位、开花数、坐果期、坐果数、株高、株幅、生长势、始收期、果实横纵径长度、单果质量及产量等指标进行记录和测定。

2 结果与分析

2.1 实验室低温弱光胁迫下不同甜（辣）椒幼苗冷害指数的鉴定分析

试验材料幼苗在低温弱光条件下，处理14 d和21 d的植株冷害指数分别为0.028～0.215和0.031～0.361（表2），14 d部分品种的叶片开始发生变形、皱缩，随着胁迫时间的延长，功能叶缘部分下垂和萎蔫；而胁迫21 d后各品种间冷害指数出现明显的差异，变化幅度较大，表明本研究选用的甜（辣）椒试材耐低温弱光能力差异较大。其中，T1、T2、T3、T4和T5的植株冷害指数与CK1（耐低温弱光对照）相近，表明T1、T2、T3、T4和T5耐低温弱光性较强。12个试材受冷为害表现由小到大依次为：冀研105、冀研108号、冀研20号、冀研16号、金皇冠、迅驰、L20、T49、L12、富康、L30、茄门。

2.2 实验室低温弱光胁迫下甜（辣）椒幼苗6个生理指标的鉴定分析

通过对低温弱光胁迫下参试材料耐低温弱光性鉴定、评价（表3），处理7 d后，供试材料的各个生理指标均有不同程度的增加，说明在低温弱光处理条件下，植株自身保护系统开启，通过调节酶活、渗透率、脯氨酸和可溶性蛋白的含量使其达到平衡。但不同品种增加幅度不同，通过对这6种生理指标的测定，可初步判断供试材料的耐低温弱光性。

表2 低温弱光下不同甜（辣）椒幼苗冷害指数的变化

表3 甜（辣）椒耐低温弱光条件下6个生理指标的变化

SOD、CAT作为内源活性氧清除剂，能够在低温逆境中清除过量的活性氧，维持其代谢平衡，保持膜结构的稳定性，从而减轻或消除伤害。经低温弱光处理的叶片SOD、CAT两个酶活0 d到21 d的差值高于耐低温弱光对照CK1的供试材料则为耐低温弱光品种。根据2个酶活测定结果，SOD酶活：冀研108号＞冀研105＞金皇冠；CAT酶活：冀研105＞冀研108号＞冀研16号＞冀研20号。

可溶性蛋白质和脯氨酸是植物细胞内重要的渗透调节物质，它们能够增加胞内的溶质浓度，降低细胞的冰点，防止细胞过度脱水，从而降低对细胞的伤害。可溶性蛋白质和脯氨酸0 d到21 d的差值高于耐低温弱光CK1则为耐低温弱光品种，测定结果显示，可溶性蛋白质：冀研105＞冀研108号＞冀研20号＞冀研16号；脯氨酸：冀研108号＞金皇冠＞冀研20号＞冀研105＞冀研16号。

MDA含量与渗透率的高低是膜脂过氧化程度的重要标志。在低温弱光胁迫过程中，渗透率、MDA变幅越大，细胞膜透性越大，对植物膜伤害也越大；因此，MDA含量与渗透率0 d到21 d的差值低于耐低温弱光CK1为耐低温弱光品种，测定结果显示，MDA含量：冀研105＞冀研108号＞冀研20号＞冀研16号；渗透率：冀研20号＞冀研108号＞冀研105＞金皇冠＞冀研16号。

综合6个生理指标的测定结果，初步认定耐低温弱光品种排序为：冀研105＞冀研108号＞冀研20号＞冀研16号＞金皇冠。

综合幼苗冷害指数及各生理指标鉴定分析结果，将各供试材料耐受性由高到低排序为冀研105、冀研108号、冀研20号、冀研16号、金皇冠、迅驰、L20、T49、L30、茄门、L12、富康。

2.3 试验地低温寡照条件下甜（辣）椒植株耐受性的鉴定分析

2.3.1 试验地环境条件的测定分析

2.3.1.1 试验地空气温度、湿度和光照强度的测定分析

选取大部分植株进入现蕾—开花期、开花—坐果期、坐果—果实膨大期等3个时间段中具有代表性的3 d（10月20日、11月20日、12月20日），对其日出前、正午及正午前后、日落后、午夜等6个变化差异大、具有代表性的时间段（6：22、11：22、12：22、13：22、18：22、0：22）进行空气温度、湿度和光照强度的测定分析（图1）。日光温室内温度最低为12月20日6：22的12.7℃，最高为10月20日12：22的25.7 ℃；日光温室内空气湿度变化较大，白天最低为10月20日11：22，相对湿度为45.75%，夜间最高达100%；光照时间为8～10 h，光照强度白天最高在10月20日12：22的7 485 lx，最弱在12月20日11：22的4 785 lx。结果表明：空气温度基本稳定在12～25 ℃，空气湿度在50%～100%，光照强度在0～7 500 lx，基本符合低温寡照的环境条件。

2.3.1.2 试验地土壤温度的测定分析

选取午夜、日出前、正午前后及日落后具有代表性的4个时间段（0：48、6：48、12：48、18：48），土壤温度相对恒定且根系主要分布的3个土壤深度（10、15、20 cm），以及距日光温室前坡100 cm、后墙100 cm的2个差异位置，共6个点进行土壤温度的测定分析（图2）。白天前坡温度为16.58～19.40 ℃，后墙温度在15.20～19.40 ℃；夜间前坡温度在16.20～19.80 ℃，后墙温度在15.90～19.60 ℃。结果表明：土壤温度全天变化平稳，基本维持在15 ℃以上，基本符合甜（辣）椒根系生长的环境条件。

2.3.2 试验地植株各项生物学性状指标的鉴定分析

对植株的现蕾期、开花期、始花节位、坐果期、开花数、坐果数、株高、株幅、茎粗、果实横纵径长度、单果质量及产量等各项生物学性状指标以及各甜椒、辣椒品种特性进行综合分析鉴定（表4），各试验材料现蕾期在10月19—23日、开花期在10月25—30日，T3现蕾期、开花期均最早，T7、T8、T9现蕾期最晚，T7、T8、T9、CK1开花期最晚；始花节位在7.1～10.3节，T7最早，CK1最晚；坐果期在11月5—12日，基本属于同一熟性的品种。

调查分析结果显示，辣椒株型高大，开花数量可达23个，其中T2、CK1坐果数量均达13个，T7、T9、T10均坐7个果，单果质量在57.8～96.7 g，667 m2产量在1 029.1～1 538.1 kg。甜椒株型较小，开花数量为15个，其中T1、T3、T4、T5、T8均坐果7个，T6、CK2均坐果5个，单果质量在112.2～231.8 g，产量在1 193.7～1 866.5 kg。综合鉴定结果表明：各供试材料耐受性排序为冀研105、冀研108号、冀研20号、迅驰、冀研16号、金皇冠、L20、T49、L30、L12、富康、茄门；其中低温弱光耐受性相对较好的品种有：冀研105、冀研108号、冀研20号、迅驰、冀研16号、金皇冠。

图1 试验地空气温度、湿度和光照强度的测定

图2 试验地土壤温度的测定

3 结论与讨论

综合实验室苗期低温弱光鉴定筛选与试验地低温寡照条件下甜（辣）椒植株耐受性鉴定筛选结果可知：在实验室苗期低温弱光鉴定中，12个参试品种低温弱光耐受性由强到弱顺序为：冀研105、冀研108号、冀研20号、冀研16号、金皇冠、迅驰、L20、T49、L30、茄门、L12、富康；试验地低温寡照条件下，12个参试品种植株耐受性由强到弱顺序为：冀研105、冀研108号、冀研20号、迅驰、冀研16号、金皇冠、L20、T49、L30、L12、富康、茄门；其室内外鉴定结果基本一致。利用实验室苗期低温弱光鉴定筛选与试验地低温寡照条件下甜（辣）椒植株耐受性鉴定筛选相结合的方法，可快速、准确地筛选鉴定甜（辣）椒耐低温弱光种质资源。

表4 甜（辣）椒植株各项生物学性状调查

我国设施甜（辣）椒育种起步较晚，进展缓慢，没有对适宜设施栽培的种质资源及优异育种材料逆境适应能力进行准确、可靠、快速鉴定的评价体系。尤其是对甜（辣）椒耐低温弱光性机理、机制的研究没有找到可靠的鉴定指标。低温弱光直接影响了辣椒的生长发育，其影响程度主要与品种耐性有关，在相同的低温寡照环境条件下，其植株的营养生长健壮、生殖发育正常、能够正常开花坐果、产量稳定，在一定程度上可以反映出该品种具有一定的耐低温弱光能力。低温弱光环境条件下，植株内部会发生一系列的生理生化变化，有研究认为[6]，类胡萝卜素、光合色素与甜（辣）椒耐性也有关系，类胡萝卜素越高，品种的耐性越强。而本试验是通过实验室苗期低温弱光鉴定技术与试验地低温寡照生态环境条件下甜（辣）椒植株耐受性鉴定技术相结合的方法，根据植株苗期生理鉴定指标与植株形态指标、生物学性状相结合进行综合评价分析，筛选低温寡照耐受性好的优异资源，为选育适宜日光温室冬季生产的优良品种奠定基础。