9个菜心品种耐寒性评价与聚类分析
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摘要：以9个菜心品种为试材，通过测定脯氨酸含量、相对电导率、成活率、提早抽薹率以及冷害指数等，对其耐寒性进行了综合评价与聚类分析。结果表明，低温下，菜心的耐寒性与脯氨酸含量、成活率呈正比，而与相对电导率、提早抽薹率和冷害指数呈反比；菜心的冷害指数与脯氨酸含量、成活率呈极显著负相关，与相对电导率、提早抽薹率呈极显著正相关；聚类分析得出，尖叶40天、油绿粗薹和四九-19号为不耐寒型，油绿70天、油绿701和油绿702为较耐寒型，油绿80天、迟心4号和油绿802为耐寒型。山东及周边地区早春与晚秋季节适宜栽培迟心4号和油绿802等耐寒性较好的晚熟菜心品种。
关键词：山东地区；菜心品种；耐寒性评价；聚类分析
中图分类号：S634.5文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）05-0023-04
Evaluation of Cold Tolerance and Cluster Analysis of
Nine Flowering Chinese Cabbage Cultivars
Wang Jingjing， Tan Yueqiang， Zhang Zikun， Li Tengfei， Li Hua， Wang Lei， Chang Peipei， He Hongjun
（Dezhou Academy of Agricultural Sciences， Dezhou 253015， China）
AbstractThe content of proline， relative electrical conductivity， survival rate， early bolting rate and chilling injury index were measured in nine flowering Chinese cabbage cultivars， and their cold tolerance were evaluated and conducted cluster analysis. The results showed that the cold resistance of cabbage was proportional to proline content and survival rate at low temperature， but inversely proportional to relative electrical conductivity， early bolting rate and chilling injury index. The chilling injury index of flowering Chinese cabbage was significantly negatively correlated with proline content and survival rate， and had significantly positive correlations with relative electrical conductivity and early bolting rate. The results of cluster analysis showed that Jianye 40 Days， Youlücutai and Sijiu-19 were non-cold-resistant type， and Youlü 70 Days， Youlü 701 and Youlü 702 were relatively more cold-resistant type， Youlü 80 Days， Chixin 4 and Youlü 802 were cold-resistant type. The cold-resistant and late-flowering cabbage varieties， Chixin 4 and Youlü 802， were suitable for cultivation in early spring and late autumn in Shandong and surrounding areas.
KeywordsShandong area； Flowering Chinese cabbage cultivar； Cold tolerance evaluation； Cluster analysis
菜心，也叫菜薹，儆谑字花科芸薹属白菜亚种的一个变种，是广东省栽培面积最大的主要蔬菜[1]。因其风味独特，近些年菜心越来越受到北方人的欢迎，在北方各地的种植面积也在不断扩大。菜心生长需要相对冷凉的气候，发芽适温为20～30℃，抽薹适温为15～25℃[2]。山东地区气候温和，四季分明，在4～10月份适宜露地菜心的正常生长。但是早春（4月初）与晚秋（9月底至10月初）季节气温较低且不稳定，温度突降现象常有发生。由于菜心对温度较敏感，低温会使其提早开花抽薹，影响菜薹质量。所以，早春与晚秋季节选择耐寒性强的菜心品种进行种植显得尤为重要。目前关于菜心的耐热性研究较多[1，3-7]，而对菜心的耐寒性研究鲜有报道。本试验于2015年通过室内鉴定（相对电导率、脯氨酸含量）与田间调查（成活率、提早抽薹率和冷害指数）相结合的方式对9个优良菜心品种进行了耐寒性评价与聚类分析，对山东及周边地区引种菜心品种具有重要的指导意义。
1材料与方法
1.1试验材料
参试的菜心品种共9个，尖叶40天和油绿粗薹菜心由广东省农业科学院提供，四九-19号、油绿70天、油绿701、油绿702、油绿80天、油绿802和迟心4号由广州市农业科学研究院提供。
1.2试验方法
试验于2015年在山东省德州市农业科学研究院试验基地和实验室进行。2月15日，将9份材料在实验室内播种于盛有育苗基质的营养钵中，每个品种300粒。
试验Ⅰ：待菜心幼苗长至三叶一心时，每个品种取30株长势一致的幼苗转移至光照培养箱进行低温处理，10株为1组，3次重复。在4℃、16 h光照条件下培养5 d，测定其叶片的相对电导率和脯氨酸含量。相对电导率的测定参考刘鸿先等[8]的方法略加改进。幼苗经低温处理后，取相同部位叶片，用直径0.5 cm打孔器在菜心叶片上取20个小圆片，放入小烧杯中，用蒸馏水洗净后定容至20 mL，静置2.5 h后，测定初始电导率（R1），煮沸10 min，冷却至初始温度，重新定容至20 mL，测定电导率R2。两次电导率的比值即为相对电导率[R′（%）=R1/R2×100]。脯氨酸采用磺基水杨酸提取法[9]测定。
试验Ⅱ：于3月18日（幼苗已达三叶一心），每个品种取90株长势旺盛的植株移栽至日平均气温10℃左右的试验田中，30株为1组，3次重复。定植5 d后调查菜心的冷害指数和成活率，定植缓苗后统计菜心的提早抽薹率。冷害共分6级（0、1、3、5、7、9级），0级：植株生长正常；1级：植株少数叶片干枯；3级：植株1/3左右叶片表现受害症状；5级：植株半数左右叶片表现受害症状；7级：植株2/3左右叶片受害，但未死亡；9级：植株死亡或已无经济价值。冷害指数=∑（X×Xi）/（A×N）×100，其中X代表冷害级数，Xi代表X冷害级数下植株数，A代表最高级数，N代表调查总株数。
1.3数据分析
用Microsoft Excel 2007软件进行数据处理和作图，用DPS 7.05软件进行聚类分析和多重比较（Duncan’s新复极差法）。
2结果与分析
2.1低温对菜心叶片相对电导率的影响
相对电导率代表植物细胞质膜受损伤程度，其值越高，受损程度越严重。由图1可以看出，未经低温处理时，各菜心品种的相对电导率差异很小，均在10%左右。低温处理之后，各菜心品种的相对电导率均大幅上升。变化最大的为尖叶40天，达到54.32%，比CK高4.56倍；其次是四九-19号和油绿粗薹菜心，分别比CK高4.28倍和3.62倍；油绿70天、油绿701和油绿702变化幅度较一致，分别比对照高2.35倍、2.52倍和2.15倍；油绿802和油绿80天分别比CK高1.73倍和1.91倍；变化最小的为迟心4号，仅比CK高1.22倍。说明在低温条件下，迟心4号质膜受损程度最小，其次是油绿802和油绿80天。
2.2低温对菜心叶片脯氨酸含量的影响
在逆境条件下脯氨酸的积累可作为膜受损的早期信号，脯氨酸积累越多说明抗逆性越强。如图2所示，低温处理后不同菜心品种脯氨酸含量变化明显。迟心4号增长幅度最大，比CK高4.39倍，其次增长较多的是油绿802和油绿80天，分别比CK高4.20倍和3.86倍；尖叶40天、油绿粗薹和四九-19号增长幅度较小，分别比CK高1.41倍、1.49倍和1.19倍，其中四九-19号增幅最小；油绿70天、油绿701和油绿702增幅居中，分别比CK高2.51倍、2.03倍和2.60倍。未经低温处理的各菜心品种的脯氨酸含量均很少，品种间差异较小。
2.3田间冷害指标调查情况
由表1可以看出，不同菜心品种的耐低温程度各不相同。油绿80天、迟心4号和油绿802成活率均在90%以上，定植5 d后冷害指数较低，均在10以下，其中迟心4号仅为3.33，生长期内只有油绿80天极小部分提早抽薹；油绿70天、油绿701和油绿702成活率在85%～90%，冷害指数居中，提早抽薹率在50%～60%；尖叶40天、油绿粗薹和四九-19号菜心的成活率最低，冷害指数最高，与其他6个菜心品种差异显著，并且因低温全部提前开花抽薹。
如表2所示，低温下菜心各指标之间具有明显相关性。冷害指数与脯氨酸、成活率呈@著负相关关系，与相对电导率、提早抽薹率呈显著或极显著正相关关系。由此说明，低温下菜心的脯氨酸含量、相对电导率、成活率和提早抽薹率4个指标能够用来综合评价不同菜心品种的耐寒性。
2.5不同菜心品种聚类分析
综合脯氨酸含量、相对电导率、成活率、抽薹率以及冷害指数等指标，以最短距离法对9个品种进行聚类，在欧氏距离为36.43处，将9个菜心品种分为三类。第Ⅰ类为尖叶40天、油绿粗薹和四九-19号，不耐寒型；第Ⅱ类为油绿70天、油绿701和油绿702，较耐寒型；第Ⅲ类为油绿80天、迟心4号和油绿802，耐寒型。按照熟性划分，尖叶40天、油绿粗薹和四九-19号属于早熟型，油绿70天、油绿701和油绿702为中熟型，油绿80天、迟心4号和油绿802为晚熟型，说明晚熟型菜心耐寒性强。
3讨论与结论
国内外学者对植物的耐寒性做了多方面研究，提出了很多相关的形态指标和生理生化指标[10-13]，其中低温胁迫下相对电导率和脯氨酸含量变化是耐寒性研究的主要内容之一，并且大多数研究认为，耐寒性愈强，相对电导率愈低，而脯氨酸含量愈高。李光光等[6]在研究菜心的耐热性时统计了试验材料在田间高温下的成活率，邓仁菊等[14]在研究火龙果的抗寒性时也观察了处理苗在田间的成活情况，说明逆境条件下幼苗在田间的成活率能够对室内测定的生理生化指标进行验证，为试验数据提供更加可靠的依据。本试验研究发现，低温下菜心的耐寒性强弱与脯氨酸含量、成活率呈正比，而与相对电导率、提早抽薹率和冷害指数呈反比；冷害指数与脯氨酸含量、成活率呈显著负相关，与相对电导率、提早抽薹率分别呈极显著、显著正相关。脯氨酸含量、相对电导率、成活率的变化规律与前人研究结果一致，而提早抽薹率是笔者根据菜心对低温的敏感性来设定的，本试验证明它可以作为菜心耐寒性评价指标之一。脯氨酸含量、相对电导率、成活率、提早抽薹率和冷害指数可用来综合评价菜心的耐寒性，并且以这5个耐寒性指标为依据进行聚类分析，可将参试的9个菜心品种分为三类，这与按照熟性分类的结果一致：油绿80天、迟心4号和油绿802属于晚熟品种，耐寒性强；油绿70天、油绿701和油绿702为中熟品种，耐寒性一般；尖叶40天、油绿粗薹和四九-19号为早熟品种，不耐寒。山东及周边地区早春与晚秋季节气温较低，在栽培菜心时不宜引种早、中熟品种，应引种迟心4号和油绿802等耐寒性较好的晚熟菜心品种。
参考文献：
[1]李光光， 张财顺， 郑岩松. 不同菜心品种耐热性鉴定指标的筛选[J]. 北方园艺， 2012（18）：1-5.
[2]范勇新， 罗妙明， 彭维， 等. 菜心优质高产栽培技术[J]. 广东农业科学， 2009（5）：177-178.
[3]李荣华， 郭培国， 张华， 等. 高温胁迫对菜心农艺性状的影响[J]. 长江蔬菜（学术版）， 2011（22）：39-43.
[4]李荣华， 郭培国， 张华， 等. 高温胁迫对不同耐热性菜心材料生理特性的差异研究[J]. 北方园艺， 2012（1）：1-6.
[5]曹毅， 李春梅， 邓， 等. 不同菜心品种耐热性研究[J]. 西南师范大学学报（自然科学版）， 2010， 35（5）：128-131.
[6]李光光， 华， 黄红弟， 等. 菜心高温半致死温度与耐热适应性[J]. 华北农学报， 2012， 27（增刊）：202-204.
[7]李春梅. 高温对不同菜心品种生长及生理性状的影响[J]. 佛山科学技术学院学报（自然科学版）， 2011， 29（3）：76-78.
[8]刘鸿先， 曾韶西， 王以柔. 低温对不同耐寒力的黄瓜（Cucumis sativus）幼苗子叶细胞器的超氧化物歧化酶（SOD）的影响[J]. 植物生理学报， 1985（11）：48-57.
[9]李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社， 2000：195-197.
[10]Wada H， Gombos Z， Murata N. Enhancement of chilling tolerance of a cyanobacterium by genetic manipulation of fatty acid desaturation[J]. Nature， 1990， 347（3）：200-203.
[11]Deans J D， Billington F J， Harvey F J， et al. Assessment of frost damage to leafless stem tissues of Quercus petraea：a reappraisal of the method of relative conductivity[J]. Forestry， 1995， 68（1）：25-34.
[12]Kazuoka T， Oeda K. Heat-stable COR （cold-regulated） proteins associated with freezing tolerance in spinach[J]. Plant Cell Physiology， 1992， 33：1107-1114.
[13]徐燕， 薛立， 屈明. 植物抗寒性的生理生态学机制研究进展[J]. 林业科学， 2007， 43（4）：88-94.
[14]邓仁菊， 范建新， 王永清， 等. 低温胁迫下火龙果的半致死温度及耐寒性分析[J]. 植物生理学报， 2014， 50（11）：1742-1748.