丝瓜种质资源耐低温弱光性鉴定评价及筛选

㊀㊀2024年第65卷第5期
1019收稿日期:2023-07-07
基金项目:浙江省农业(蔬菜)新品种选育重大科技专项(2021C02065);浙江省瓜菜种质资源精准鉴定
作者简介:陈小央(1970 ),女,浙江诸暨人,高级农艺师,研究方向为农作物种质资源收集㊁鉴定评价与保护利用技术研究与管理,E-mail:caroline@㊂
通信作者:孙玉燕(1986 ),女,山东曹县人,副研究员,博士,研究方向为瓜类遗传育种及分子生物学,E-mail:syy1111
@㊂
文献著录格式:陈小央,柴亚倩,董文其,等.丝瓜种质资源耐低温弱光性鉴定评价及筛选[J].浙江农业科学,2024,65(5):1019-1024.DOI:
10.16178/j.issn.0528-9017.20230705
丝瓜种质资源耐低温弱光性鉴定评价及筛选
陈小央1,柴亚倩2,董文其2,许云飞2,邱文敬2,孙玉燕2∗
(1.浙江省种子管理总站,浙江杭州㊀310020;2.浙江省农业科学院蔬菜研究所,浙江杭州㊀310021)
㊀㊀摘㊀要:随着设施农业的不断发展,亟需选育出符合设施栽培的耐低温弱光丝瓜新品种,种质资源的耐低
温弱光鉴定评价可为新品种选育奠定重要的材料基础㊂基于此,该研究利用智能人工气候室模拟低温弱光环境,对192份丝瓜种质资源开展耐低温弱光性鉴定,通过冷害分级㊁冷害指数㊁相对电导率等指标开展鉴定评价㊂结果表明,192份丝瓜种质资源的冷害指数范围为35.00%~92.86%,平均冷害指数为61.98%,变异系数为19.50%;相对电导率范围为10.39%~82.00%,平均相对电导率为49.18%,变异系数为24.80%㊂结合冷害指数(ɤ45%)和相对电导率(ɤ30%),筛选出耐低温弱光的丝瓜种质资源11份㊂将192份种质资源的冷害指数(y )与相对电导率(x )进行相关性分析,二者呈极显著正相关,并获得线性方程y =0.892x +0.1811(R 2=
0.8101)㊂研究结果可为丝瓜种质资源耐低温弱光鉴定评价及耐低温弱光新品种选育奠定重要的理论和材料
基础㊂
关键词:丝瓜;种质资源;低温弱光;冷害指数;相对电导率
中图分类号:S642.4㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2024)05-1019-06
Identification ,evaluation and screening for low temperature and
low light tolerance in germplasm resources of sponge gourd
CHEN Xiaoyang 1,CHAI Yaqian 2,DONG Wenqi 2,XU Yunfei 2,QIU Wenjing 2,SUN Yuyan 2∗
(1.Zhejiang Seed Management Station,Hangzhou 310020,Zhejiang;
2.Institute of Vegetables,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310021,Zhejiang)
㊀㊀Abstract :With the continuous development of facility agriculture,there is an urgent need to select and breed new
sponge gourd varieties with low temperature and low light tolerance.Identification and evaluation of low temperature and low
light tolerance of germplasm resources can lay an important material foundation for new variety selection and breeding.In this study,192sponge gourd germplasm resources were evaluated for low temperature and low light tolerance in an
intelligent artificial climate chamber with simulating low temperature and low light environment.The cold damage classification,cold injury index and relative conductivity for each germplasm resource were identified and evaluated.The results showed that the cold injury index of 192sponge gourd germplasm resources ranged from 35.00%to 92.86%,with
an average of 61.98%and a coefficient of variation of 19.50%;the relative conductivity ranged from 10.39%to 82.00%,with an average of 49.18%and a coefficient of variation of 24.80%.Combining with the cold injury index (ɤ45%)and
relative conductivity (ɤ30%),11sponge gourd germplasm resources with low temperature and low light tolerance were screened.Correlation analysis of cold injury index (y )and relative conductivity (x )of 192sponge gourd germplasm
resources were carried out,and the two parameters were highly significantly and positively correlated.Additionally,the linear equation y =0.892x +0.1811(R 2=0.8101)was obtained.The results of the study provided important theoretical
guidance and material basis for low temperature and low light tolerance identification,evaluation,selection and new
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㊀㊀2024年第65卷第5期
varieties breeding in sponge gourd.
Keywords:sponge gourd;germplasm resources;low-temperature and low-light;cold injury index;relative electric conductivity
㊀㊀丝瓜(2n=2x=26)隶属葫芦科(Cucurbitaceae)丝瓜属(Luffa),是一年生攀援性草本植物,起源于印度等亚热带地区,性喜温暖和强光照[1-3]㊂为保障丝瓜周年供应,春季提早栽培和秋季延后栽培成为其重要茬口,但冬春设施栽培特殊的生长环境(外界气温低㊁阴雨天气较多且设施覆盖材料遮蔽),使丝瓜处于低温弱光状态,严重抑制其正常生长发育,导致丝瓜产量品质严重下降[4]㊂目前关于耐低温弱光种质资源的筛选,多集中于黄瓜[5]㊁甜瓜㊁番茄[6]㊁辣椒㊁草莓[7]等园艺作物,关于丝瓜耐低温弱光的研究相对较少㊂花秀凤等[8]通过对7个普通丝瓜杂交组合进行比较试验,筛选出适宜福建省早春设施大棚栽培的丝瓜组合,但由于参试材料较少,研究结果存在一定的局限性㊂
作物在受到低温胁迫时,可通过其形态变化直观反映,冷害分级可作为其直接量化指标[9]㊂逆境条件下(低温㊁高温㊁干旱㊁弱光等),植物细胞膜透性增大,导致作物外渗电导率(相对电导率)发生变化㊂目前,叶片相对电导率已作为植物逆境研究的重要指标㊂本研究通过智能人工气候室模拟浙江地区冬春设施栽培大棚内低温弱光的环境,对192份丝瓜种质资源的冷害分级㊁冷害指数㊁相对电导率进行测定,开展耐低温弱光鉴定评价,以期筛选出耐低温弱光的丝瓜种质资源,为耐低温弱光丝瓜新品种的选育及实现本地丝瓜周年供应提供重要的材料基础㊂
1㊀材料与方法
1.1㊀试验材料
㊀㊀试验材料为浙江省农业科学院蔬菜研究所保存的丝瓜种质资源192份㊂2023年3月29日播种于浙江省农业科学院杨渡科研创新基地,随机区组排列,设置3次重复,每个重复5株,进行常规田间管理㊂
1.2㊀试验处理
㊀㊀两叶一心期将育苗盘放入智能人工气候室(SAFE-DG-ZJNKY-6)进行低温弱光处理,具体设置参数如下:昼/夜温度为1ħ,平均湿度60%, CO2为400mL㊃m-3,色光1~3均设置为25%,光照培养12h㊃d-1,黑暗培养12h㊃d-1㊂
1.3㊀指标测定
1.3.1㊀冷害指数及分级标准
㊀㊀低温弱光处理60h后调查冷害情况㊂按李国景等[10]的方法对丝瓜叶片的低温冷害症状进行分级,具体如表1所示㊂
表1㊀丝瓜冷害分级标准Table1㊀Classification standard for cold injury
in sponge gourd
级别冷害症状
0无冷害症状
1心叶正常,展开叶叶缘出现水渍状
2心叶正常,展开叶叶面出现水渍斑
3心叶正常,展开叶1/2呈水渍状萎蔫
4心叶叶缘萎蔫,展开叶整叶萎蔫
5整株萎蔫
㊀㊀根据冷害级别计算冷害指数,计算公式为:冷害指数=[ð(各冷害级株数ˑ各冷害级数值)/(最高级数ˑ调查总株数)]ˑ100㊂
苗期耐冷性根据冷害指数分为3级,耐(R):冷害指数<55;中耐(MR):55ɤ冷害指数<70;敏感(S):冷害指数ȡ70㊂冷害指数越大,受伤害程度越重;反之,越轻㊂
1.3.2㊀相对电导率测定
㊀㊀具体测定参照张磊[11]的方法并稍作改动:低温弱光处理60h后,采集第一片真叶,避开主脉,快速将叶片剪成适宜的长条,每个重复取混样1份,每份0.1g,分别置于10mL去离子水的刻度试管中,盖上玻璃塞置于室温下浸泡处理12h,用电导率仪(雷磁,DDS-307A)测定浸提液电导率(C1),然后沸水浴加热30min,冷却至室温后摇匀,再次测定浸提液电导率(C2)㊂相对电导率计算公式如下:
相对电导率(REC)=C1/C2ˑ100%㊂
1.4㊀数据统计分析
㊀㊀利用Microsoft Excel2003进行数据整理并作图,采用SPSS25.0进行数据的相关性分析㊂
2㊀结果与分析
2.1㊀丝瓜种质资源的冷害分级
㊀㊀对低温弱光胁迫60h后的192份丝瓜种质资
源进行冷害分级,发现其冷害级别最高为4级(图1)㊂通过对冷害指数进行计算,发现供试材料的平均冷害指数为61.98%,冷害指数范围为35.00%~92.86%,变异系数为19.50%,表明丝瓜种质资源之间耐低温弱光性差异较大(表2)㊂其中,耐低温(R)(冷害指数<55)种质资源60份,占供试材料的31.25%;中耐(MR)(55ɤ冷害指数<70)种质资源83份,占供试材料的
43.23%;低温敏感(S)(冷害指数ȡ70)种质资源49份,占供试材料的25.52%(表2)㊂
图1㊀丝瓜种质资源冷害分级
Fig.1㊀Classification phenotype for cold injury in sponge gourd
2.2㊀丝瓜种质资源的相对电导率
㊀㊀通过对192份丝瓜种质的相对电导率进行测定,其平均相对电导率为49.18%,相对电导率范围为10.39%~82.00%,变异系数24.80%,各材料间相对电导率差异较大㊂冷害指数最小的箬横八角丝瓜(序号:1),其相对电导率亦最低,为
10.39%;冷害指数为92.86%的丝瓜(序号: 192),相对电导率较大,为82.00%(表2)㊂
表2㊀丝瓜种质资源冷害指数及相对电导率
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表2(续)
表2(续)
2.3㊀不同类型丝瓜种质资源耐低温弱光性评价
㊀㊀丝瓜栽培种包括普通丝瓜与有棱丝瓜,本试验
中普通丝瓜种质资源161份,冷害指数范围为35.00%~92.86%,平均冷害指数为62.77%,变异
系数为19.51%;相对电导率范围为10.39%~
82.00%,平均相对电导率为50.13%,变异系数为24.30%㊂有棱丝瓜种质资源31份,冷害指数范围为37.50%~78.13%,平均冷害指数为58.05%,变异系数17.90%;相对电导率范围为15.04%~ 60.39%,平均相对电导率为44.42%,变异系数为25.14%㊂虽然有棱丝瓜的平均冷害指数及平均相对电导率低于普通丝瓜,但普通丝瓜冷害指数与相对电导率的变化范围均大于有棱丝瓜㊂
2.4㊀冷害指数与相对电导率相关性分析
㊀㊀为进一步明确冷害指数与相对电导率之间的关系,对其进行相关性分析,二者相关系数为0.900,相对电导率与冷害指数呈极显著正相关㊂线性方程为y=0.892x+0.1811(R2=0.8101) (图2),方程的自变量相对电导率(x)与冷害指数(y)的决定系数很高,说明此线性方程可用于丝瓜耐低温弱光种质资源的鉴定评价㊂
图2㊀丝瓜相对电导率与冷害指数的拟合模型Fig.2㊀Proposed model of relative conductivity and cold injury index in sponge gourd
2.5㊀耐低温弱光丝瓜种质资源筛选及获得
㊀㊀结合冷害指数(ɤ45%)与相对电导率(ɤ30%),筛选出耐低温弱光的丝瓜种质资源11份,分别为箬横八角丝瓜㊁八角萝㊁丝瓜㊁丝瓜㊁八棱丝瓜㊁丝瓜㊁丝瓜㊁玉环丝瓜㊁早青肉丝瓜㊁丝瓜㊁丝瓜,编号分别为1㊁2㊁3㊁4㊁5㊁7㊁8㊁10㊁12㊁15和16,其中普通丝瓜有9份,有棱丝瓜2份,为丝瓜耐低温弱光新品种选育奠定重要的材料基础㊂
3㊀讨论
㊀㊀低温弱光胁迫是丝瓜春季提早栽培和秋季延后
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设施栽培的主要限制因素[12]㊂生产中低温与弱光胁迫往往同时存在,对作物的生长发育产生影响[13]㊂在丝瓜生长发育过程中,苗期更易受到低温弱光胁迫[10]㊂鉴于此,本研究对丝瓜苗期开展耐低温弱光性鉴定和耐低温弱光种质资源的筛选㊂研究表明,冷害指数与植物叶片相对电导率可作为作物低温弱光胁迫鉴定的重要指标[14-16]㊂植物遭遇低温弱光胁迫后,叶片会出现水渍㊁萎蔫㊁生长点坏死等不同程度的伤害,冷害指数可作为直接指标快速㊁准确评价作物幼苗的耐低温弱光能力[17]㊂本研究结合冷害指数(ɤ45%)和相对电导率(ɤ30%),筛选出耐低温弱光的丝瓜种质资源11份,为耐低温弱光丝瓜新品种选育提供重要的材料基础㊂
闵子扬等[18]以10份不同类型的丝瓜自交系材料进行耐低温弱光评价,发现棱丝瓜耐低温弱光能力略低于白丝瓜,且差异不显著㊂本研究结果发现,有棱丝瓜冷害指数与相对电导率的均值稍低于普通丝瓜,但普通丝瓜冷害指数与相对电导率的变化范围均大于有棱丝瓜,这可能与普通丝瓜在南北方均可广泛栽培有关㊂
植物叶片相对电导率作为耐低温弱光鉴定的间接指标,其大小反映了细胞膜生理功能的改变与丧失,低温弱光下,膜从液晶态转变为凝胶态,引起细胞膜透性的增加[19],且叶片相对电导率与各种质间的耐低温能力呈明显的负相关关系[20]㊂本研究亦有相似结论,将叶片相对电导率与冷害指数做相关性分析发现,二者之间相关性系数达0.900,呈极显著正相关,即与耐低温性呈负相关关系,同时对相对电导率与冷害指数做回归分析发现,其线性方程为y=0.892x+0.1811(R2=0.8101),方程自变量相对电导率(x)与冷害指数(y)之间的决定系数(R2)较高,该线性方程可用于丝瓜种质资源耐低温弱光的鉴定评价㊂
4㊀结论
㊀㊀本研究结合冷害指数(ɤ45%)和相对电导率(ɤ30%),筛选出耐低温弱光的丝瓜种质资源11份,其中普通丝瓜9份,有棱丝瓜2份;丝瓜叶片相对电导率与冷害指数之间极显著正相关,相关系数为0.900,提出相对电导率(x)与冷害指数(y)的线性方程为y=0.892x+0.1811(R2= 0.8101)㊂本研究结果为丝瓜种质资源耐低温弱光鉴定评价和耐低温弱光品种选育提供重要的理论指导和材料基础㊂
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(责任编辑:董宇飞)。