低温对茄子幼苗生长发育及叶片色素含量的影响.pdf

山西农业科学 2023，51（11）：1260-1264Journal of Shanxi Agricultural Sciences低温对茄子幼苗生长发育及叶片色素含量的影响阎世江，张继宁（山西农业大学 园艺学院，山西 太原 030031）摘要：为研究低温下茄子幼苗生长发育、叶片色素含量的变化规律，以 Q01、Q02、Q03、Q04、Q05、Q06等 6份茄子材料为研究对象，对幼苗进行低温处理，调查耐低温指数、壮苗指数、叶片色素含量的变化。结果表明，在 6份材料中，Q01、Q02表现出较强的耐低温性，Q05、Q06耐低温性较差，Q03、Q04的耐低温性中等。常温下不同材料间茄子幼苗的壮苗指数、叶片色素含量差异不显著，但在低温处理后整体呈现下降趋势，且差异达显著水平；其中，Q01、Q02材料的壮苗指数、叶绿素含量较高，分别达 0.456、0.450和 1.381、1.386 mg/g，Q05、Q06材料的壮苗指数、叶绿素含量较低，分别为 0.224、0.251和 0.979、1.060 mg/g，Q03、Q04材料的壮苗指数、叶绿素含量处在中等水平；6份材料的胡萝卜素含量、类胡萝卜素含量均表现出相同的变化趋势。综上，耐低温较强的材料在低温下壮苗指数、叶片色素含量表现较高，耐低温较差的材料表现较低；壮苗指数、叶片色素含量与茄子幼苗耐低温性强弱有关，该指标可以用来鉴定幼苗的耐低温性。关键词：茄子；生长发育；色素含量；低温中图分类号：S641.1 文献标识码：A 文章编号：10022481（2023）11126005Effect of Low Temperature on Growth and Pigment Content in Leaves of Eggplant SeedlingsYAN Shijiang，ZHANG Jining（College of Horticulture，Shanxi Agricultural University，Taiyuan 030031，China）Abstract：In order to study the growth and development of eggplant seedlings and the change of leaf pigment content under low temperature,in this study,six eggplant materials such as Q01,Q02,Q03,Q04,Q05,and Q06 were taken as the research objects.The seedlings were treated with low temperature,and the low temperature tolerance index,strong seedling index,and leaf pigment content change were investigated.The results showed that Q01 and Q02 showed strong low temperature tolerance,Q05 and Q06 showed poor low temperature tolerance,and Q03 and Q04 showed moderate low temperature tolerance.There was no significant difference between eggplant strong seedling index and leaf pigment content at room temperature,and the overall trend was downward after low temperature treatment,the difference reached a significant level.The strong seedling index and chlorophyll content of Q01 and Q02 were higher,reaching 0.456,0.450,and 1.381,1.386 mg/g,respectively.The strong seedling index and chlorophyll content of Q05 and Q06 were lower,they reached 0.224,0.251,and 0.979,1.060 mg/g,respectively.The strong seedling index and chlorophyll content of Q03 and Q04 were in the middle level,and the carotene content and carotenoid content showed similar trends.The comprehensive analysis showed that the materials with strong low temperature tolerance had higher strong seedling index and leaf pigment content under low temperature,while the materials with poor low temperature tolerance had lower performance.The results showed that the strong seedling index and leaf pigment content were related to the low temperature tolerance of eggplant seedlings,these indexes could be used to identify the low temperature tolerance of seedlings.Key words：eggplant;growth and development;pigment content;low temperature 茄子原产于印度，引进我国后种植面积日益扩大，成为大众喜闻乐见的一种蔬菜1。近年来随着人们生活水平的提高，特别是随着党的二十大胜利召开，广大群众对反季节蔬菜的需求量增大。在反季节蔬菜生产过程中，茄子容易受低温逆境的影响，表现出产量下降、品质变差，因此，有关茄子耐低温性的研究成为学者研究的热点。在茄子不同生长发育阶段，低温对茄子的影响不同。阎世江doidoi:10.3969/j.issn.1002-2481.2023.11.04收稿日期：2023-01-14基金项目：山西省专利转化专项计划项目（202202045）；山西农业大学生物育种工程项目（YZGC115）作者简介：阎世江（1975-），男，山西太原人，副研究员，博士，主要从事蔬菜遗传育种研究工作。通信作者：张继宁（1967-），女，山西临汾人，研究员，主要从事茄子育种研究工作。1260阎世江等：低温对茄子幼苗生长发育及叶片色素含量的影响等2研究表明，在发芽期如遇低温，将抑制茄子种子的发芽，使发芽率下降；在幼苗期如遇低温胁迫，则茄子株高、茎粗、干物质质量等生长指标下降，POD、SOD、CAT 活性下降，MDA 含量上升3，与耐低温性存在显著正相关的关系4。此外，低温处理后茄子叶片中的 ABA、IAA、GA3、腐胺、亚精胺含量上升，ZT、精胺含量下降5-6；在结实期如遇低温，容易产生烂茄、裂茄，影响茄子的品质7。光合作用是植物重要的生理活动，具体指植物体吸收光能，将水与 CO2转化为植物所需的营养物质，在此过程中光合色素起到吸收光能转化为化学能的作用，为光合作用提供能量，因此，光合色素对植物体十分重要。而前述的研究多集中在生长发育的某一阶段，未从生长发育的指标逐步深入至色素的层面进行系统研究。为此，本研究以6份不同遗传来源的茄子材料为研究对象，对幼苗进行低温处理，模拟反季节蔬菜生长环境，从株高、茎粗、干物质质量等农艺性状逐步深入至与光合作用密切相关的色素含量等指标，研究色素含量在低温下的变化规律，以期为茄子的逆境生理研究奠定基础。1 材料和方法1.1试验材料选取 6 份不同遗传来源的茄子高代自交系为材料，命名为 Q01Q06，均经过 6 代以上的选育，均为圆茄、果皮紫黑色，由山西农业大学园艺学院茄子育种课题组提供。1.2试验方法本试验于 2022 年 3 月在山西农业大学园艺学院实验室内进行。将 6份茄子育种材料催芽，2 d后穴盘育苗，每份材料播种 150粒种子，40 d后分苗入营养钵，每份材料随机选取 10株，放入人工气候箱进行低温处理，模拟在早春日光温室的环境4，白天10，夜间 7，光照强度 4 000 lx，处理 10 d。设3 次重复，并以常温为对照。处理结束后立即调查幼苗耐低温性，测定株高、茎粗、干物质质量、叶绿素等色素含量8，测定时每处理取 5 株，取其平均值，并计算耐低温指数、壮苗指数9。幼苗耐低温性分级标准为：0 级，全株死亡；1 级，幼苗各叶片普遍受冻；2级，幼苗 35叶受冻；3级，幼苗 24叶受冻；4级，幼苗 12叶受冻；5级，幼苗生长正常，无任何受冻症状。耐低温指数=（S1+2S2+3S3+4S4+5S5）/（调查总数5）（1）式中，S 表示受低温伤害后，相应级别的幼苗株数。壮苗指数=（茎粗/株高）干物质质量（2）1.3数据分析试验数据采用 SPSS 17.0进行分析，采用 Excel 2013统计并制图。2 结果与分析2.1不同材料茄子幼苗的低温耐受性分析由图 1可知，Q01、Q02材料表现出较强的耐低温性，耐低温指数分别达 0.838、0.820，Q03、Q04材料的耐低温指数居中，分别达 0.611、0.698，其余材料的耐低温指数较低，在 0.4 以下。可以发现，6 份材料的耐低温性表现出极大的差异。2.2不同材料茄子幼苗的壮苗指数分析从图 2 可以看出，在常温下，壮苗指数在各材料间差异未达显著水平，为 0.4580.506，在低温处理后壮苗指数出现下降，且差异达显著水平（P0.05）。材料 Q01、Q02 保持在较高的水平，分别为0.456、0.450，材 料 Q05、Q06 表 现 较 低，分 别 为0.224、0.251，材料 Q03、Q04 处于居中的水平，分别为0.362、0.333。通过对壮苗指数的分析可以发现，低温弱光抑制了茄子幼苗的生长，不同材料表现出的受抑制的程度不同，Q01、Q02 的耐低温性较强，受到的影响较小，Q05、Q06的耐低温性较差，受到的影响较大，耐低温性表现中等的材料在低温弱光处理后壮苗指数处于中间水平。不同小写字母表示材料间差异显著（P0.05）。下图同Different lowercase letters indicated significant differences between materials(P0.05).The same as below图 1不同材料的耐低温指数比较Fig.1Comparison of low temperature tolerance index of different materials1261山西农业科学 2023 年第 51 卷第 11 期2.3不同材料茄子叶片色素含量分析由图 35 可知，Q01Q06 等 6 份材料在常温下的叶绿素含量在 1.3661.509 mg/g，叶绿素 a含量在 1.1861.302 mg/g，叶绿素 b 含量在 0.3790.395 mg/g，各材料间的差异未达显著水平；经过低温弱光处理后各材料的 3种色素含量均出现下降，在 叶 绿 素 含 量 中，Q01、Q02 分 别 下 降 至 1.381、1.386 mg/g，Q03、Q04下降的幅度居中，分别下降至1.278、1.190 mg/g，Q05、Q06下降的幅度最大，分别达 0.979、1.060 mg/g。3种色素含量均表现为 Q01、Q02耐低温指数较高的材料，下降的幅度较小，耐低温性表现中等的材料下降的幅度居中，而 Q05、Q06属于耐低温性较差的材料，下降的幅度较大。茄子胡萝卜素含量、类胡萝卜素含量如图 6、7所示，总体上在常温下有差异，但未达显著水平，但经低温处理后，6份材料的这 2个性状均下降，各材料的下降幅度差异较大，Q01、Q02材料的胡萝卜素含量分别下降至 9.422、9.634 mg/g，Q03、Q04材料分别下降至 8.716、8.503 mg/g，保持在中等水平，Q05、Q06 材 料 下 降 的 幅 度 较 大，分 别 达 5.629、5.382 mg/g；类胡萝卜素含量也表现为耐低温性较强的材料在处理后保持在较高的水平，耐低温性较差的材料保持在较低的水平，耐低温性中等的材料保持在中等的水平。通过对叶绿素等指标的分析可以发现，低温弱光处理使叶绿素、胡萝卜素等色素含量下降，耐低温性与处理后色素的含量有关，耐低温性较强的材料在低温弱光下表现出较高的色素含量，耐低温性较弱的材料色素含量大幅度下降，处于较低的水平，而耐低温性中等的材料色素含量在低温弱光处理后处在中等的水平。图 3不同材料叶绿素含量比较Fig.3Comparison of chlorophyll content of different materials图 4不同材料叶绿素 a含量比较Fig.4Comparison of chlorophyll a content of different materials图 5不同材料叶绿素 b含量比较Fig.5Comparison of chlorophyll b content of different materials图 6不同材料胡萝卜素含量比较Fig.6Comparison of carotene content of different materials图 2不同材料壮苗指数比较Fig.2Comparison of strong seedling index of different materials1262阎世江等：低温对茄子幼苗生长发育及叶片色素含量的影响3 结论与讨论壮苗指数与蔬菜幼苗的耐低温性密切相关。陈青君等10、逯明辉等11、闫世江等12-13研究表明，在幼苗期遭遇低温弱光的逆境后，黄瓜幼苗的生长发育受到抑制，壮苗指数下降。任国三等14研究表明，低温弱光处理后茄子的壮苗指数等指标与常温对照相比出现下降，与耐低温性呈正相关。本研究结论与上述学者的结论一致，说明低温弱光不利于茄子幼苗的生长发育与干物质积累，但耐低温性较强的材料在逆境下有一定的抗逆性，仍可进行生长发育，壮苗指数较高，这与育种家在田间选育时发现的情况相同。光合作用是植物体最重要的生理活动，光合色素可以吸收太阳光，转化为植物所需的营养物质。有研究表明，在植物体遭遇低温等逆境时，光合色素含量会发生变化。方宇辉等15对小麦研究发现，幼苗在遭遇低温逆境时，叶片色素含量下降；马德华等16对黄瓜也有类似的研究结论。孟焕文等17研究发现，在低温逆境的条件下，番茄叶片色素含量下降，但不同的材料所表现出的应激反应也不同，耐低温性较强的番茄材料叶绿素含量等下降幅度较小，低温耐受性较差的材料却大幅度地下降。施大伟等18、王静等19对水稻的研究也有类似的报道。目前，有关茄子在低温下色素含量变化的研究少见报道，但本研究的结论与上述学者的研究结论类似。其原因可能是在低温逆境下，色素系统受到抑制，其含量降低，但耐低温性较强的材料能保持较高的色素含量，以维持正常的光合作用，而耐低温性较差的材料色素含量大幅度下降，无法维持正常的光合作用，所以，表现出生长发育受到抑制，甚至死亡20-24。陈青君等25研究低温下黄瓜生理指标的变化发现，叶绿素含量降低可能是色素合成机制受到抑制所造成。本研究结果表明，常温下茄子幼苗的壮苗指数、叶片色素含量在材料间的差异不显著，但在低温处理后整体呈下降趋势，且差异达显著水平。耐低温性较强的材料表现出较高的壮苗指数、色素含量，耐低温性较差的材料壮苗指数、色素含量较低，耐低温性中等的材料表现居中，因此，壮苗指数、色素含量等可以作为鉴定茄子材料耐低温性的指标。参考文献：1 阎世江，刘洁.我国茄子遗传育种研究进展J.当代生态农业，2013，22（S2）：1-7.YAN S J，LIU J.Study on genetics and breeding on eggplant in ChinaJ.Contemporary 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low temperature and weak light on polyamine contents in eggplant leavesJ.Journal of Hebei Normal University of Science&Technology，2019，33（2）：19-22.7 闫世江，张继宁，刘洁.影响茄子外观品质的原因及对策J.当代生态农业，2011，20（S2）：5-7.YAN S J，ZHANG J N，LIU J.The reason and countermeasure of influence of appearance quality on eggplantJ.Contemporary Eco-Agriculture，2011，20（S2）：5-7.8 张宪政，陈凤玉，王荣富，等.植物生理学M.沈阳：辽宁科学技术出版社，1994：45-49.ZHANG X Z，CHEN F Y，WANG R F，et al.Plant physiologyM.Shenyang：Liaoning Science and Technology Press，1994：45-49.9 陆帼一，张和义，周存田.番茄壮苗指标的初步研究J.中国蔬菜，1984（1）：13-17.图 7不同材料类胡萝卜素含量比较Fig.7Comparison of carotenoids content of different materials1263山西农业科学 2023 年第 51 卷第 11 期LU G Y，ZHANG H Y，ZHOU C T.Preliminary study on the index of strong tomato seedlingsJ.China Vegetables，1984（1）：13-17.10 陈青君，张福墁，王永健，等.黄瓜对低温弱光反应的生理特征研究J.中国农业科学，2003，36（1）：77-81.CHEN Q J，ZHANG F M，WANG Y J，et al.Studies of physiologic characteristics of reaction of cucumber to low temperature and poor lightJ.Scientia Agricultura 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