3个野牡丹品种耐热性研究

摘要为探究紫绮、紫姝和霓裳3个优良野牡丹品种的耐热能力，以3个野牡丹品种叶片为材料，分析其表皮形态，在室温、35、40、45、50、55、60和65 ℃的水浴下加热15 min，测定其细胞伤害率，通过Logistic方程确定高温半致死温度，进行隶属函数分析。结果表明，霓裳、紫姝和紫绮的高温半致死温度分别为58.97、57.81和57.05 ℃，隶属函数综合值分别为2.436、2.305和1.184。综合考虑，3种野牡丹品种均具备一定的耐热能力，耐热性综合排序为霓裳>紫姝>紫绮。

关键词野牡丹；耐热性；高温半致死温度；品种筛选

中图分类号S685.11文献标识码A文章编号1007-7731（2024）18-0024-04

DOI号10.16377/j.cnki.issn.1007-7731.2024.18.006

Research on heat tolerance of three varieties

LIU XiaozhouLIU ShihanFANG BijunXIE TengfangLI BingminLI Yin

（Pubang Landscape Architecture Co.， Ltd.， Guangzhou 510600， China）

Abstract To investigate the heat tolerance of three varieties Ziqi， Zishu and Nichang of . The leaves were used as materials to determine the epidermal morphology， the rate of cell injury was determined after heating in a water bath at room temperature， 35， 40， 45， 50， 55， 60 and 65 ℃ for 15 minutes， semi-lethal temperatures were determined by logistic equations and analysed by affiliation function. The results showed that， the semi-lethal high temperatures of Nichang， Zishu and Ziqi were 58.97， 57.81 and 57.05 ℃ respectively， and the integrated values of the affiliation function were 2.436， 2.305 and 1.184 respectively. Taken together， the three varieties all possessed a certain degree of heat resistance， and the comprehensive ranking of heat resistance was Nichang > Zishu > Ziqi.

Keywords ; heat resistance; semi-lethal high temperature; variety screening

高温胁迫是一种环境胁迫，在一定程度上影响了植物的生长、新陈代谢和生产力^[1]。温度的变化会影响植物的生长和发育^[2]。植物叶片表皮结构在一定程度上反映植物对环境的适应能力^[3-4]。野牡丹（），隶属于野牡丹科（Melastomaceae），主要分布于长江流域以南各省区^[5]。野牡丹属植物花朵颜色鲜艳，淡红色至紫红色，具有很高的观赏价值，还具有清热解毒、收敛止血等功效，兼具药用价值，应用前景广阔^[6]。樊晚林等^[7]研究发现，野牡丹、毛稔和紫毛野牡丹均属于阳生植物，适宜在阳光充足的环境下种植，而对于野牡丹属植物的抗逆性研究较少。近几年该植物多用于园林绿化中，对其研究侧重优良性状的引种与培育^[8-9]。野牡丹属植物具有喜好阳光且花期较长的特点，被视为理想的屋顶花园观赏灌木，但其耐热性研究相对较少。因此，本试验以3个具有优良观赏特性的野牡丹品种的叶片为材料，分析其表皮形态特征，并在不同温度中水浴加热15 min，测定其细胞伤害率，研究其耐热性，为野牡丹新优品种在高温环境中的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区基本情况

试验于2023年9月在广东广州从化区西向村的苗圃基地进行，遮阴度65%。试验地位于低纬度地区，属亚热带季风性湿润气候，夏季高温、冬季温和，雨热同期，季风明显。年平均气温22 ℃，年平均降水量1 879.8 mm，降水大多集中在4—6月。

1.2 试验材料

供试材料为野牡丹品种紫绮、霓裳和紫姝，由广州普邦园林股份有限公司与中山大学共同培育，为优良的园林观赏植物。将生长一致的插穗种植在30孔的育苗托盘中，且在统一的栽培条件和管理方式下进行养护，栽培基质为椰糠、泥炭、碳化稻谷壳和珍珠岩混合育苗基质。正常栽培管理7个月后，每个品种挑选10株生长健康且无病虫害的植株作为试验材料。

1.3 试验设计

选取生长健壮的成熟功能叶片，用去离子水清洗干净，切割成0.5 cm²的小片。每次取（0.200±0.005）g的叶片装入盛有20 mL去离子水的烧杯中，将其分别放置在室温（CK）、35、40、45、50、55、60和65 ℃水浴中加热15 min，取出后静置冷却2 h，测定电导率。再将所有样品放入沸水中加热15 min，取出后静置冷却，再次测定电导率。每组重复3次，以室温下植物叶片的电导率作为对照。

1.4 指标测定及方法

1.4.1 细胞伤害率测定各处理的电导率，计算细胞伤害率，公式见式（1）。

细胞伤害率（%）=（-）/（-）×100 （1）

式（1）中为不同水浴温度电导率，为沸水浴后电导率，为对照电导率。

1.4.2 高温半致死温度 通过Logistic方程y=k/（1+ae^-bt）来拟合处理温度（）与细胞伤害率（）的关系。为细胞伤害率的饱和容量，为方程参数。取=100%（消除背景干扰），作为细胞伤害率的最大值。可通过拟合得到曲线拐点对应的温度，其被定义为高温半致死温度（LT）。

1.4.3 叶片表皮结构观测 从发育健康、长势一致的植株，摘取10片叶子，使用便携式叶面积扫描仪测量叶片的长度和宽度，然后计算平均值得到叶面积（）。使用打孔机制作小圆片，并将其随机分为5组，放入105 ℃的烘箱中30 min去除水分，然后调节温度至80 ℃，直至圆片重量恒定，得到干重（）和比叶重（/）。使用指甲油印记法来进行气孔密度测定。使用叶绿素仪测量叶绿素含量（SPAD值）。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel软件进行数据整理，SPSS 22.0软件进行数据统计分析。隶属函数计算方法：当测定的指标与耐热能力呈正相关，公式为=（-）/（-）；当测定的指标与耐热能力成呈负相关，公式为=1-（-）/（-），式中为隶属函数值，为某指标的测定值，和为某指标测定的最大值和最小值。

2 结果与分析

2.1 不同温度下的细胞伤害率分析

由图1可知，3个品种野牡丹植物的细胞伤害率均随着温度的增加不断升高。在起始阶段，细胞伤害率的增长较为缓慢，随着温度提高细胞伤害率不断升高。温度在35～45 ℃时，3个品种的细胞伤害率差异不明显，紫绮、紫姝和霓裳的细胞伤害率分别增加了5.19、4.19和6.11百分点；在45～55 ℃阶段，紫绮的细胞伤害率增长速度最快，增长了67.31百分点，而紫姝和霓裳的增幅分别为59.55%和31.76%；在55～65 ℃时，3个品种的细胞伤害率增长速度变慢；当温度达到65 ℃时，紫姝的细胞伤害率最低，为77.31%，而紫绮的细胞伤害率最高，达到80.83%。总体上看，3个品种野牡丹叶片的细胞伤害率均随温度升高表现出典型的“S”型曲线趋势，符合Logistic方程，可以计算出LT。

2.2 Logistic方程参数与LT的确定

为了确定方程参数，将Logistic方程=/（1+e）转换为ln{（-）/}=ln（）-的形式。通过令=ln{（-）/}，将其转化为表示细胞受损率（）与处理温度（）的线性方程=ln（）-。将该方程二阶求导，令其等于0，得到＝ln/，此时值就是曲线的拐点，即LT，具体结果见表1。经过统计学检验表明转化后的细胞受损率（）与处理温度（）之间存在明显的线性关系（图2）。

Logistic方程结果表明紫绮、紫姝和霓裳的LT分别为57.05、57.81和58.97 ℃。LT是植物耐热性的指标，数值越高表明植物耐热性越强。3个品种野牡丹的耐热性为霓裳>紫姝>紫琦，均能适应一定程度的高温环境。

2.3 叶片表皮形态

由表2可知，3个品种野牡丹的叶面积依次为霓裳>紫绮>紫姝；比叶重大小排序依次为紫姝>霓裳>紫绮；气孔密度依次为紫绮>紫姝>霓裳；叶绿素含量依次为紫姝>霓裳>紫绮。仅靠单一指标评价植物的耐热性可能出现差异，因此利用隶属函数综合评价法得出3个品种野牡丹叶片表皮形态的隶属函数综合值为霓裳>紫姝>紫琦，其耐热性排序结果一致（表3）。

3 结论与讨论

将电导率与Logistic方程结合用于确定LT，能够准确反映植物对极限温度的耐受能力，同时减少个别测定值的影响，消除高温下原生质体的时间干扰^[10-11]，这种方法在植物耐热性研究中被广泛应用。刘婉迪等^[12]、宋世杰等^[13]利用电导法和Logistic方程拟合确定9个杜鹃品种、韭莲等5种屋顶绿化植物的耐热强度。周志雄等^[14]研究表明，叶片表皮结构对秋海棠耐热性有较大影响。吴菲等^[15]研究发现，叶片表面具有绒毛，能够帮助植物吸收太阳光直射的热量，降低叶片表面的温度，从而减少水量蒸发，增强植物的耐热性。本试验结果显示，上下表面均具有绒毛的品种霓裳的耐热性强于紫绮和紫姝，与相关研究相符合。霓裳的叶面积高于其他2种植物，与耐热性试验结果一致。白万鹏等^[16]研究表明耐热性强的植物具有气孔密度小且开度大的特征。本试验中霓裳也符合这一特性。

本文以3个野牡丹品种叶片为材料，通过高温水浴加热处理来模拟高温环境进行耐热性试验，采用Logistic方程拟合得到LT，结合细胞伤害率、叶绿素含量、叶面积、比叶重和气孔密度等指标，运用隶属函数值法综合评价其耐热性。结果表明，3个野牡丹属植物的LT由高到低依次为霓裳（58.97 ℃）、紫姝（57.81 ℃）和紫绮（57.05 ℃）；3种野牡丹属植物的隶属函数综合值为霓裳（2.436）、紫姝（2.305）和紫绮（1.184）；耐热性综合排序为霓裳>紫姝>紫绮。由于该试验是在植物离体条件下进行的，存在一定的局限性，可能无法全面反映植物整体的耐热性，在植物整体耐热性方面有待进一步研究。总体而言，3个野牡丹品种均具备一定的耐热性，可作为华南地区屋顶绿化、立体绿化等方面的潜在植物资源加以应用。

参考文献

[1] 蒋艺，邱正坤，颜爽爽，等. 不同逆境胁迫处理对茄子品质指标的影响[J]. 北方园艺，2023（11）：15-21.

[2] 刘白云. 拟南芥P型ATP酶ALA6参与高温胁迫的应答机理[D].兰州：兰州大学，2017.

[3] 罗小燕，易双双，李崇晖，等. 兰花热胁迫响应机制及耐热性研究进展[J]. 分子植物育种，2023，21（19）：6406-6412.

[4] 常翠芳，郭丽娟，于宏，等. 四个长阶花品种叶片对高温胁迫形态及生理响应[J]. 北方园艺，2024（11）：56-63.

[5] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志第二十卷第二分册[M]. 北京：科学出版社，1984.

[6] 姚亮亮，刘新亚. 野牡丹属植物的化学成分、药理活性及临床应用研究概况[J]. 江西中医学院学报，2010，22（6）：52-55.

[7] 樊晚林，温振英，周雨琦，等. 3种野牡丹属植物的光合特性[J]. 森林与环境学报，2019，39（2）：188-193.

[8] 林秀香，余智城，黄奕翁，等. 角茎野牡丹的优良特性及其种植养护技术[J]. 福建热作科技，2022，47（3）：45-46，49.

[9] 戴小红，孙伟生，贺军军，等. 我国野牡丹属植物的表型多样性研究[J]. 热带作物学报，2014，35（10）：2036-2042.

[10] 王涛. 松嫩平原苏打草甸碱土暗管改碱效应评价[D].长春：吉林农业大学，2013.

[11] 杨壹，刘建军，孙继斌. 5种屋顶绿化常绿植物的耐热性研究[J]. 西北林学院学报，2021，36（5）：233-237，280.

[12] 刘婉迪，王威，谢倩，等. 9个杜鹃品种的高温半致死温度与耐热性评价[J]. 西北林学院学报，2018，33（5）：105-110，136.

[13] 宋世杰，颜玉娟，赖小连，等. 5种屋顶绿化植物耐热性的测定[J]. 绿色科技，2019，21（13）：10-12.

[14] 周志雄，王龙远，郭微，等. 7种秋海棠属植物叶片解剖结构分析与耐热性评价[J]. 广东农业科学，2023，50（9）：173-180.

[15] 吴菲，李鹏，王巍，等. 中国北方6种常见蕨类植物耐热性研究[J]. 中国农学通报，2023，39（34）：92-97.

[16] 白万鹏，李虎军，刘林波，等. 植物气孔与角质层蜡质响应非生物胁迫的研究进展[J]. 安徽农业科学，2020，48（22）：14-18，46.

（责任编辑：吴思文）