高温对唐山秋黄瓜相对电导率及脯氨酸含量的影响分析

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。

表2 24 份唐山秋瓜生理生化指标

4 讨论

植株生理生化指标方面，本文对筛选出的24 份唐山秋瓜种质进行相对电导率测定，发现各品种间不同温度的电导率有所不同。通过电导率对测定的24 份材料进行了排序，电导率较低的认为其耐热性较好。

研究发现，游离脯氨酸含量被认为具有调节渗透及保护细胞膜结构的作用，前人研究表明，相对电导率越低，脯氨酸含量越高，其材料自身较为耐热，综合本试验相对电导率和脯氨酸含量两个指标来看，筛选出5 份材料的相对电导率较低、脯氨酸含量较高，在生理生化指标上优于其他材料。

5 结论

通过相对电导率和脯氨酸含量等耐热相关生理生化指标的筛选，以相对电导率低和脯氨酸含量高为筛选条件，从24 份材料中得到了5 份耐热材料。而对于其他生理生化指标是否与唐山秋瓜耐热有正负相关还有待于进一步验证。