低溫對茄子幼苗生長發(fā)育及葉片色素含量的影響

閻世江，張繼寧

（山西農業(yè)大學 園藝學院，山西 太原 030031）

茄子原產于印度，引進我國后種植面積日益擴大，成為大眾喜聞樂見的一種蔬菜[1]。近年來隨著人們生活水平的提高，特別是隨著黨的二十大勝利召開，廣大群眾對反季節(jié)蔬菜的需求量增大。在反季節(jié)蔬菜生產過程中，茄子容易受低溫逆境的影響，表現(xiàn)出產量下降、品質變差，因此，有關茄子耐低溫性的研究成為學者研究的熱點。在茄子不同生長發(fā)育階段，低溫對茄子的影響不同。閻世江等[2]研究表明，在發(fā)芽期如遇低溫，將抑制茄子種子的發(fā)芽，使發(fā)芽率下降；在幼苗期如遇低溫脅迫，則茄子株高、莖粗、干物質質量等生長指標下降，POD、SOD、CAT 活性下降，MDA 含量上升[3]，與耐低溫性存在顯著正相關的關系[4]。此外，低溫處理后茄子葉片中的ABA、IAA、GA3、腐胺、亞精胺含量上升，ZT、精胺含量下降[5-6]；在結實期如遇低溫，容易產生爛茄、裂茄，影響茄子的品質[7]。

光合作用是植物重要的生理活動，具體指植物體吸收光能，將水與CO2轉化為植物所需的營養(yǎng)物質，在此過程中光合色素起到吸收光能轉化為化學能的作用，為光合作用提供能量，因此，光合色素對植物體十分重要。而前述的研究多集中在生長發(fā)育的某一階段，未從生長發(fā)育的指標逐步深入至色素的層面進行系統(tǒng)研究。為此，本研究以6份不同遺傳來源的茄子材料為研究對象，對幼苗進行低溫處理，模擬反季節(jié)蔬菜生長環(huán)境，從株高、莖粗、干物質質量等農藝性狀逐步深入至與光合作用密切相關的色素含量等指標，研究色素含量在低溫下的變化規(guī)律，以期為茄子的逆境生理研究奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選取6 份不同遺傳來源的茄子高代自交系為材料，命名為Q01～Q06，均經過6 代以上的選育，均為圓茄、果皮紫黑色，由山西農業(yè)大學園藝學院茄子育種課題組提供。

1.2 試驗方法

本試驗于2022 年3 月在山西農業(yè)大學園藝學院實驗室內進行。將6 份茄子育種材料催芽，2 d 后穴盤育苗，每份材料播種150 粒種子，40 d 后分苗入營養(yǎng)缽，每份材料隨機選取10 株，放入人工氣候箱進行低溫處理，模擬在早春日光溫室的環(huán)境[4]，白天10 ℃，夜間7 ℃，光照強度4 000 lx，處理10 d。設3 次重復，并以常溫為對照。處理結束后立即調查幼苗耐低溫性，測定株高、莖粗、干物質質量、葉綠素等色素含量[8]，測定時每處理取5 株，取其平均值，并計算耐低溫指數(shù)、壯苗指數(shù)[9]。

幼苗耐低溫性分級標準為：0 級，全株死亡；1 級，幼苗各葉片普遍受凍；2 級，幼苗3～5 葉受凍；3 級，幼苗2～4 葉受凍；4 級，幼苗1～2 葉受凍；5 級，幼苗生長正常，無任何受凍癥狀。

式中，S表示受低溫傷害后，相應級別的幼苗株數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 進行分析，采用Excel 2013 統(tǒng)計并制圖。

2 結果與分析

2.1 不同材料茄子幼苗的低溫耐受性分析

由圖1 可知，Q01、Q02 材料表現(xiàn)出較強的耐低溫性，耐低溫指數(shù)分別達0.838、0.820，Q03、Q04 材料的耐低溫指數(shù)居中，分別達0.611、0.698，其余材料的耐低溫指數(shù)較低，在0.4 以下?？梢园l(fā)現(xiàn)，6 份材料的耐低溫性表現(xiàn)出極大的差異。

2.2 不同材料茄子幼苗的壯苗指數(shù)分析

從圖2 可以看出，在常溫下，壯苗指數(shù)在各材料間差異未達顯著水平，為0.458～0.506，在低溫處理后壯苗指數(shù)出現(xiàn)下降，且差異達顯著水平（P＜0.05）。材料Q01、Q02 保持在較高的水平，分別為0.456、0.450，材料Q05、Q06 表現(xiàn)較低，分別為0.224、0.251，材料Q03、Q04 處于居中的水平，分別為0.362、0.333。

通過對壯苗指數(shù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，低溫弱光抑制了茄子幼苗的生長，不同材料表現(xiàn)出的受抑制的程度不同，Q01、Q02 的耐低溫性較強，受到的影響較小，Q05、Q06 的耐低溫性較差，受到的影響較大，耐低溫性表現(xiàn)中等的材料在低溫弱光處理后壯苗指數(shù)處于中間水平。

2.3 不同材料茄子葉片色素含量分析

由圖3—5 可知，Q01～Q06 等6 份材料在常溫下的葉綠素含量在1.366～1.509 mg/g，葉綠素a 含量在1.186～1.302 mg/g，葉綠素b 含量在0.379～0.395 mg/g，各材料間的差異未達顯著水平；經過低溫弱光處理后各材料的3 種色素含量均出現(xiàn)下降，在葉綠素含量中，Q01、Q02 分別下降至1.381、1.386 mg/g，Q03、Q04 下降的幅度居中，分別下降至1.278、1.190 mg/g，Q05、Q06 下降的幅度最大，分別達0.979、1.060 mg/g。3 種色素含量均表現(xiàn)為Q01、Q02 耐低溫指數(shù)較高的材料，下降的幅度較小，耐低溫性表現(xiàn)中等的材料下降的幅度居中，而Q05、Q06屬于耐低溫性較差的材料，下降的幅度較大。

圖3 不同材料葉綠素含量比較Fig.3 Comparison of chlorophyll content ofdifferent materials

圖4 不同材料葉綠素a 含量比較Fig.4 Comparison of chlorophyll a content of different materials

圖5 不同材料葉綠素b 含量比較Fig.5 Comparison of chlorophyll b content of different materials

茄子胡蘿卜素含量、類胡蘿卜素含量如圖6、7所示，總體上在常溫下有差異，但未達顯著水平，但經低溫處理后，6 份材料的這2 個性狀均下降，各材料的下降幅度差異較大，Q01、Q02 材料的胡蘿卜素含量分別下降至9.422、9.634 mg/g，Q03、Q04 材料分別下降至8.716、8.503 mg/g，保持在中等水平，Q05、Q06 材料下降的幅度較大，分別達5.629、5.382 mg/g；類胡蘿卜素含量也表現(xiàn)為耐低溫性較強的材料在處理后保持在較高的水平，耐低溫性較差的材料保持在較低的水平，耐低溫性中等的材料保持在中等的水平。

圖6 不同材料胡蘿卜素含量比較Fig.6 Comparison of carotene content of different materials

圖7 不同材料類胡蘿卜素含量比較Fig.7 Comparison of carotenoids content of different materials

通過對葉綠素等指標的分析可以發(fā)現(xiàn)，低溫弱光處理使葉綠素、胡蘿卜素等色素含量下降，耐低溫性與處理后色素的含量有關，耐低溫性較強的材料在低溫弱光下表現(xiàn)出較高的色素含量，耐低溫性較弱的材料色素含量大幅度下降，處于較低的水平，而耐低溫性中等的材料色素含量在低溫弱光處理后處在中等的水平。

3 結論與討論

壯苗指數(shù)與蔬菜幼苗的耐低溫性密切相關。陳青君等[10]、逯明輝等[11]、閆世江等[12-13]研究表明，在幼苗期遭遇低溫弱光的逆境后，黃瓜幼苗的生長發(fā)育受到抑制，壯苗指數(shù)下降。任國三等[14]研究表明，低溫弱光處理后茄子的壯苗指數(shù)等指標與常溫對照相比出現(xiàn)下降，與耐低溫性呈正相關。本研究結論與上述學者的結論一致，說明低溫弱光不利于茄子幼苗的生長發(fā)育與干物質積累，但耐低溫性較強的材料在逆境下有一定的抗逆性，仍可進行生長發(fā)育，壯苗指數(shù)較高，這與育種家在田間選育時發(fā)現(xiàn)的情況相同。

光合作用是植物體最重要的生理活動，光合色素可以吸收太陽光，轉化為植物所需的營養(yǎng)物質。有研究表明，在植物體遭遇低溫等逆境時，光合色素含量會發(fā)生變化。方宇輝等[15]對小麥研究發(fā)現(xiàn)，幼苗在遭遇低溫逆境時，葉片色素含量下降；馬德華等[16]對黃瓜也有類似的研究結論。孟煥文等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在低溫逆境的條件下，番茄葉片色素含量下降，但不同的材料所表現(xiàn)出的應激反應也不同，耐低溫性較強的番茄材料葉綠素含量等下降幅度較小，低溫耐受性較差的材料卻大幅度地下降。施大偉等[18]、王靜等[19]對水稻的研究也有類似的報道。目前，有關茄子在低溫下色素含量變化的研究少見報道，但本研究的結論與上述學者的研究結論類似。其原因可能是在低溫逆境下，色素系統(tǒng)受到抑制，其含量降低，但耐低溫性較強的材料能保持較高的色素含量，以維持正常的光合作用，而耐低溫性較差的材料色素含量大幅度下降，無法維持正常的光合作用，所以，表現(xiàn)出生長發(fā)育受到抑制，甚至死亡[20-24]。陳青君等[25]研究低溫下黃瓜生理指標的變化發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量降低可能是色素合成機制受到抑制所造成。

本研究結果表明，常溫下茄子幼苗的壯苗指數(shù)、葉片色素含量在材料間的差異不顯著，但在低溫處理后整體呈下降趨勢，且差異達顯著水平。耐低溫性較強的材料表現(xiàn)出較高的壯苗指數(shù)、色素含量，耐低溫性較差的材料壯苗指數(shù)、色素含量較低，耐低溫性中等的材料表現(xiàn)居中，因此，壯苗指數(shù)、色素含量等可以作為鑒定茄子材料耐低溫性的指標。