楊慧菊，郭華春

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院薯類作物研究所，云南 昆明 650201)

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馬鈴薯幼苗低溫脅迫的生理響應(yīng)及品種耐寒性綜合評(píng)價(jià)

楊慧菊，郭華春*

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院薯類作物研究所，云南 昆明 650201)

以馬鈴薯品種‘宣薯2號(hào)’為試驗(yàn)材料，采用人工模擬低溫的方法，對(duì)馬鈴薯幼苗離體葉片進(jìn)行不同條件的低溫脅迫。低溫處理后的葉片，分別測(cè)定其葉綠素含量、相對(duì)電導(dǎo)率、POD活性、SOD活性、MDA含量、游離脯氨酸含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的變化，通過(guò)相關(guān)性分析，篩選出評(píng)價(jià)馬鈴薯苗期耐寒性的關(guān)鍵生理生化指標(biāo)。結(jié)果表明，隨著溫度的降低和低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，馬鈴薯幼苗相對(duì)電導(dǎo)率逐漸增大；葉綠素含量逐漸降低；POD活性和SOD活性總體上表現(xiàn)為先急劇升高后降低，再緩慢升高的變化；MDA含量呈先急劇增加，后下降的變化；游離脯氨酸和可溶性糖含量含量均表現(xiàn)為先升后降的變化；可溶性蛋白含量呈現(xiàn)不斷上升的變化。相對(duì)電導(dǎo)率、葉綠素含量、POD酶活性、SOD酶活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量各指標(biāo)間都達(dá)到了顯著或極顯著相關(guān)水平。為了更全面準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)馬鈴薯品種耐寒性，用隸屬函數(shù)法綜合這些指標(biāo)，對(duì)14個(gè)馬鈴薯品種(系)苗期耐寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其耐寒性從強(qiáng)到弱排序依次為轉(zhuǎn)心烏>會(huì)-2>冀張薯12號(hào)>麗薯6號(hào)>中薯18號(hào)>晉薯16號(hào)>米拉>費(fèi)烏瑞它>滇同薯1號(hào)>滇薯716>芒果洋芋>宣薯2號(hào)>合作88>威芋3號(hào)。

馬鈴薯；幼苗；低溫脅迫；生理響應(yīng)；隸屬函數(shù)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是世界上僅次于水稻、玉米和小麥的第四大糧食作物。經(jīng)過(guò)近幾十年來(lái)的研究與開(kāi)發(fā)，以馬鈴薯為原料的加工產(chǎn)品得到了快速發(fā)展，目前全世界馬鈴薯加工產(chǎn)品不斷增加[1-3]。在中國(guó)南方利用冬季閑田種植馬鈴薯，是近年馬鈴薯種植面積不斷增加的重要因素，且冬閑稻田生產(chǎn)馬鈴薯在銷售價(jià)格、資源利用、栽培方式和環(huán)境保護(hù)等方面具有較多優(yōu)勢(shì)[4]。發(fā)展冬馬鈴薯，低溫是影響馬鈴薯生長(zhǎng)及產(chǎn)量的重要環(huán)境因子，特別是0 ℃以下的低溫凍害會(huì)對(duì)馬鈴薯植株的葉片、莖稈造成嚴(yán)重的損傷，甚至導(dǎo)致整個(gè)植株的死亡[5-6]。馬鈴薯栽培種雖喜冷涼，但不耐霜凍，有研究表明，溫度低于1 ℃時(shí)馬鈴薯植株停止生長(zhǎng)、-0.8 ℃時(shí)遭受冷害、-1.5 ℃時(shí)遭受凍害、-3 ℃時(shí)植株會(huì)凍死[7]。在中國(guó)，冬季低溫會(huì)對(duì)馬鈴薯造成霜凍危害，早春種植的馬鈴薯在苗期也常遭倒春寒造成減產(chǎn)，秋季種植的馬鈴薯在塊莖膨大期遭受低溫、早霜或晚霜的影響，使塊莖生長(zhǎng)受阻[8]，導(dǎo)致減產(chǎn)。

Chen等利用Steffen的方法，在0～-7 ℃內(nèi)測(cè)定不同種的馬鈴薯葉片在各個(gè)溫度時(shí)的電導(dǎo)率，最后算出各個(gè)材料的致死溫度，用于評(píng)價(jià)各個(gè)材料的耐凍性[9]。質(zhì)膜透性越大，電導(dǎo)率就愈大，致死溫度越高，耐凍性越差[10-13]。辛翠花[10]等研究表明，低溫脅迫下SOD 活性呈現(xiàn)出先降后升再降的變化規(guī)律，而POD的活性表現(xiàn)出先升后降。除上述幾個(gè)抗寒性生理生化指標(biāo)外，葉綠素含量也可作為抗寒性鑒定指標(biāo)，溫度過(guò)高和過(guò)低都會(huì)抑制酶反應(yīng)，甚至?xí)茐脑械娜~綠素[14]。Levitt等研究表明，低溫馴化期間，馬鈴薯糖含量增加的同時(shí)伴隨著抗寒性的增強(qiáng)[15]。Chen和Li研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)低溫馴化后的馬鈴薯葉片含有較高水平的可溶性蛋白，且可溶蛋白的增加與抗寒性成正相關(guān)[16]。李飛等以低溫敏感的中薯3號(hào)和抗寒性較強(qiáng)的野生馬鈴薯03079-435(Solanumacaille)幼苗為試材，研究了馴化期間的MDA含量變化，發(fā)現(xiàn)中薯3號(hào)的MDA整體含量都高于野生種，表明了抗寒性差的馬鈴薯在低溫脅迫下膜損傷程度較大，受霜凍影響更為嚴(yán)重[17]。

本研究通過(guò)人工模擬低溫環(huán)境的方法，在馬鈴薯生長(zhǎng)的苗期對(duì)其進(jìn)行低溫脅迫，通過(guò)測(cè)定其葉片各生理生化指標(biāo)含量的變化，及其相關(guān)性分析，篩選出評(píng)價(jià)馬鈴薯抗寒能力的關(guān)鍵性指標(biāo)，為馬鈴薯苗期抗寒性評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。運(yùn)用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)不同馬鈴薯材料的抗寒性，為冬季和早春季節(jié)馬鈴薯種植品種的選擇奠定理論基礎(chǔ)，提高馬鈴薯種植效益，并能為馬鈴薯抗寒育種中親本材料的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與培養(yǎng)

試驗(yàn)于2013年在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)薯類作物研究所進(jìn)行，供試的14個(gè)馬鈴薯品種(系)：會(huì)-2、宣薯2號(hào)、合作88、費(fèi)烏瑞它、麗薯6號(hào)、芒果洋芋、滇同薯1號(hào)、晉薯16號(hào)、威芋3號(hào)、冀張薯12號(hào)、滇薯716、中薯18號(hào)、轉(zhuǎn)心烏、米拉。分別取大小均勻的塊莖，用10 mg/L的赤霉素催芽，20 min取出晾干，待發(fā)芽后，取芽長(zhǎng)一致的種薯，種植于10 cm×12 cm的營(yíng)養(yǎng)缽中，1缽1粒(培養(yǎng)基質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)土與蛭石按1∶1比例混合)，置于植物氣候箱中培養(yǎng)(溫度18～20 ℃，光照強(qiáng)度50～60 μmol/m2·s，相對(duì)濕度65 %±10 %)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

待幼苗生長(zhǎng)至20 cm(苗齡4周)時(shí)，分別取倒4葉片，用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙將葉片表面水分擦干，放入人工低溫恒溫槽中，進(jìn)行不同條件的低溫脅迫。低溫脅迫的溫度梯度為-2、-4、-6 ℃，低溫脅迫的時(shí)間梯度為1，3，6，9，12 h。低溫脅迫處理后的葉片，混合均勻，進(jìn)行各項(xiàng)生理生化指標(biāo)的測(cè)定，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)4次。同時(shí)以正常生長(zhǎng)條件(20 ℃)為溫度脅迫對(duì)照，0 h為時(shí)間脅迫對(duì)照。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

相對(duì)電導(dǎo)率(REC)采用外滲電導(dǎo)法；葉綠素(Chl)含量采用分光光度法；過(guò)氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑光還原法；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸比色法；游離脯氨酸(Pro)含量采用磺基水楊酸法；可溶性糖(SS)含量采用蒽酮比色法；可溶性蛋白(SP)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法，以上方法均參照張憲政主編的《作物生理研究方法》[18]進(jìn)行測(cè)定。

1.4 品種耐寒性綜合評(píng)價(jià)方法

采用模糊綜合評(píng)判方法中的隸屬度公式，對(duì)試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換，以綜合評(píng)價(jià)不同馬鈴薯品種(系)的耐寒性。隸屬函數(shù)值的計(jì)算參考楊金紅[19]的方法，具體步驟如下：如果某一指標(biāo)與耐寒性呈正相關(guān)，則公式為：X(u)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin),如果某一指標(biāo)與耐寒性呈負(fù)相關(guān)，則公式為：X(u)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

其中，X(u)為各指標(biāo)的隸屬度值；X為某一指標(biāo)的測(cè)定值；Xmin為某一指標(biāo)測(cè)定值中的最小值；Xmax為某一指標(biāo)測(cè)定值中的最大值。計(jì)算各指標(biāo)隸屬函數(shù)值的平均值用隸屬函數(shù)法評(píng)定時(shí)，隸屬函數(shù)平均值越大，則耐寒性越強(qiáng)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel和SPSS 18.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、差異顯著性分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同低溫脅迫下宣薯2號(hào)葉片中各生理生化指標(biāo)的變化

2.1.1 不同低溫處理下葉綠素含量的變化 如圖1所示，不同溫度脅迫下，隨著溫度的降低，馬鈴薯幼苗葉片中葉綠素總含量(Chl)、葉綠素a(Chla)含量和葉綠素b(Chlb)含量均下降。-2 ℃脅迫下，各葉綠素含量下降明顯，-2 ℃時(shí)，下降較緩慢。Chla/Chlb隨著溫度的降低，先急劇升高，-4 ℃時(shí)，緩慢升高。說(shuō)明Chl、Chla和Chlb含量的變化趨勢(shì)一致，即低溫對(duì)3種葉綠素含量的分解具有相同程度的影響，分解速率變化趨勢(shì)一致。

圖1 不同溫度脅迫下葉綠素含量的變化Fig.1 Changes of chlorophyll content under different low temperature stress

由圖2可看出，不同時(shí)間-2 ℃低溫脅迫條件下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，Chl、Chla和葉Chlb含量均大幅度下降，1～6 h各葉綠素含量均升高，6～9 h下降，9～12 h又升高，呈現(xiàn)先升后降，再升高再降低的變化。Chla/Chlb隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，先升高，3 h時(shí)達(dá)到最大值，3 h后開(kāi)始下降，6 h以后再升高，9～12 h升高較為迅速。表明低溫脅迫對(duì)Chla和Chlb破壞程度不同，Chla/Chlb升高，說(shuō)明Chla降解速率小于Chlb，低溫對(duì)Chla的破壞程度小于Chlb；Chla/Chlb下降，說(shuō)明Chla降解速率大于Chlb，低溫對(duì)Chla的破壞程度大于Chlb。

圖2 不同時(shí)間低溫脅迫下葉綠素含量的變化Fig.2 Changes of chlorophyll content under low temperature different time stress

2.1.2 不同溫度處理下各生理生化指標(biāo)的變化 由表1可看出，不同低溫脅迫下，隨著溫度的逐漸降低，馬鈴薯幼苗葉片中相對(duì)電導(dǎo)率呈增大趨勢(shì)，其中-4 ℃脅迫后增大較為迅速；POD活性不斷上升，變化幅度較大，在-2～-4 ℃，POD活性急劇上升，之后上升緩慢。SOD活性先緩慢上升，到-4 ℃下降，之后又急劇上升，-6 ℃達(dá)最大值；隨著溫度的降低，MDA含量呈先急劇增加，后下降的變化，其中在-2 ℃時(shí)達(dá)到最大值；游離脯氨酸含量先急劇上升，-4 ℃時(shí)達(dá)最大值，-4 ℃后又下降，總體表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢(shì)；可溶性糖含量先迅速升高，-2 ℃時(shí)達(dá)到最大值，-2 ℃后緩慢下降，總體表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢(shì)；可溶性蛋白含量先緩慢升高，-4 ℃急劇升高，-6 ℃達(dá)最大值，總體表現(xiàn)為不斷升高的變化趨勢(shì)。

表1 不同溫度脅迫下各生理生化指標(biāo)的變化

表2 不同時(shí)間低溫脅迫下各生理生化指標(biāo)的變化

2.1.3 低溫處理不同時(shí)間各生理生化指標(biāo)的變化 由表2可知，-2 ℃低溫脅迫下，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，馬鈴薯幼苗葉片中相對(duì)電導(dǎo)率不斷增加，其中脅迫0～3 h增幅較大；POD活性急劇上升，脅迫1 h達(dá)到最大值，之后迅速下降，其中在6～9 h呈緩慢下降，接近低溫脅迫前的水平，9 h開(kāi)始上升，POD活性總體上表現(xiàn)出急劇上升后下降，再上升的變化趨勢(shì)；SOD活性表現(xiàn)為先急劇升高后降低，再緩慢升高的趨勢(shì)，其中脅迫6 h時(shí)達(dá)最大值；MDA含量先緩慢下降，脅迫1 h大幅度上升，6 h達(dá)到最大值，6 h后又下降；游離脯氨酸含量先升高，脅迫3 h達(dá)最大值，3 h后又下降，脅迫6 h以后變化趨勢(shì)與0～6 h變化一致，均為先升高后降低；隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性糖含量先緩慢升高，脅迫6 h達(dá)最大值，6 h后呈下降趨勢(shì)，脅迫12 h時(shí)可溶性糖含量仍高于脅迫前；可溶性蛋白的含量先緩慢升高，脅迫9 h時(shí)迅速上升，脅迫12 h時(shí)達(dá)最大值，表現(xiàn)為不斷升高的變化趨勢(shì)。

2.1.4 馬鈴薯苗期耐寒性指標(biāo)之間的相關(guān)性分析 根據(jù)表3中各指標(biāo)間的相關(guān)性分析可知，過(guò)氧化物酶活性與相對(duì)電導(dǎo)率呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=-0.600**；過(guò)氧化物酶活性與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r= 0.558*；超氧化物歧化酶活性與相對(duì)電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=-0.442*；超氧化物歧化酶活性與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r= 0.524*；可溶性糖含量與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r= 0.491*；可溶性糖含量與過(guò)氧化物酶活性呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r= 0.524*；可溶性蛋白含量與超氧化物歧化酶活性呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r= 0.558*。丙二醛含量和游離脯氨酸含量與其它指標(biāo)間的相關(guān)性均未達(dá)顯著或極顯著水平。

2.2 低溫脅迫下不同馬鈴薯品種(系)葉片中生理生化指標(biāo)的變化

2.2.1 不同馬鈴薯品種(系)低溫脅迫后生理生化指標(biāo)的變化 由表4可知，轉(zhuǎn)心烏葉片中相對(duì)電導(dǎo)率增幅最小，為60.63 %，米拉相對(duì)電導(dǎo)率增幅最大，為78.96 %，說(shuō)明米拉葉片細(xì)胞膜損傷程度較重，電解質(zhì)滲出率變化較大；轉(zhuǎn)心烏葉片中葉綠素含量降幅最小，為0.0706 mg/g，威芋3號(hào)葉片中葉綠素含量降幅最大，為0.6725 mg/g，說(shuō)明其葉片細(xì)胞造成了嚴(yán)重?fù)p傷，使葉綠素大量降解；轉(zhuǎn)心烏葉片中POD活性和SOD活性增幅均最大，分別為1060.89和44.82 U/g，而威芋3號(hào)葉片中POD活性和SOD活性增幅均最小，分別為340.69和7.81 U/g，說(shuō)明轉(zhuǎn)心烏保護(hù)酶系統(tǒng)清除活性氧和自由基傷害的能力較強(qiáng)，而威芋3號(hào)較弱；威芋3號(hào)葉片中MDA含量的增幅最大，為2.34 μmol/g，轉(zhuǎn)心烏葉片中MDA含量增幅最小，為0.35 μmol/g，說(shuō)明威芋3號(hào)膜質(zhì)過(guò)氧化程度大，葉片中MDA積累量多；轉(zhuǎn)心烏葉片中游離脯氨酸的增幅最大，為0.3087 μg/g，威芋葉片中3號(hào)游離脯氨酸的增幅最小，為0.0348 μg/g；轉(zhuǎn)心烏葉片中可溶性糖和可溶性蛋白增幅均最大，分別為0.9438 μg/g和0.17 %，合作88葉片中可溶性糖含量增幅最小，為0.01 %，威芋3號(hào)葉片中可溶性蛋白含量增幅最小，為0.5742 μg/g。

2.2.2 不同馬鈴薯品種(系)耐寒性綜合評(píng)價(jià) 由表5可得，14個(gè)馬鈴薯品種(系)各指標(biāo)的隸屬函數(shù)平均值(耐寒性大小)從大到小順序依次為轉(zhuǎn)心烏>會(huì)-2>冀張薯12號(hào)>麗薯6號(hào)>中薯18號(hào)>晉薯16號(hào)>米拉>費(fèi)烏瑞它>滇同薯1號(hào)>滇薯716>芒果洋芋>宣薯2號(hào)>合作88>威芋3號(hào)。用隸屬函數(shù)法對(duì)植物進(jìn)行抗逆性評(píng)價(jià)時(shí)，隸屬函數(shù)平均值越大，其耐寒性越強(qiáng)，由此可得，14個(gè)馬鈴薯品種(系)中，耐寒性最強(qiáng)的是轉(zhuǎn)心烏，最弱的是威芋3號(hào)。

表3 馬鈴薯幼苗耐寒性指標(biāo)間的相關(guān)性

注：r*為0.05水平上顯著，r**為0.01水平上顯著。

Notes:r*andr** meant significantce at 5 % and 1 % levels, respectively.

表4 低溫脅迫下14個(gè)馬鈴薯品種(系)生理生化指標(biāo)的變化

注：小寫(xiě)字母表示0.05水平差異顯著,下同。

Notes:Lowercase shows significant difference at 0.05 level. The same as below.

3 討 論

在評(píng)價(jià)植物耐寒性的生理生化指標(biāo)中，質(zhì)膜電解質(zhì)滲出率即相對(duì)電導(dǎo)率的大小是植物抗寒力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[20]，可用來(lái)判斷植物受低溫傷害程度和植物的抗寒能力。本研究中，隨著溫度的降低和低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，相對(duì)電導(dǎo)率均不斷增加，與魏亮等[21]的研究結(jié)果相符合。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要條件之一，在一定程度上可以反應(yīng)植物的生產(chǎn)性能和抵耐逆境脅迫的能力[22]。本研究中隨著溫度的降低和低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，馬鈴薯葉片中總?cè)~綠素含量逐漸降低，Chla/Chlb隨著溫度的降低逐漸升高，但隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，Chla/Chlb先升高，后下降。有研究表明，植物葉綠素含量的變化是通過(guò)Chla和Chlb減少產(chǎn)生的，Chla/Chlb比值增大，表明在輕度的低溫脅迫下，降低了對(duì)光能捕獲和傳遞，但加強(qiáng)了光合反應(yīng)中心對(duì)光能的轉(zhuǎn)換，當(dāng)超過(guò)一定溫度和時(shí)間范圍時(shí)，就會(huì)引起植株體內(nèi)大量積累自由基和活性氧，特異性地破壞Chla，使Chla/Chlb下降[23-24]。

表5 各指標(biāo)隸屬函數(shù)值及耐寒性綜合評(píng)價(jià)

植物經(jīng)低溫處理后體內(nèi)的多種酶活性產(chǎn)生明顯變化，酶活性提高和降低與植物抗寒性的強(qiáng)弱呈一定相關(guān)性[25]。本研究中隨著溫度的降低，馬鈴薯幼苗葉片中SOD、POD活性不斷增加，且增幅較大，與前人研究結(jié)果一致。

MDA是膜質(zhì)過(guò)氧化的終產(chǎn)物之一，其含量多少代表質(zhì)膜受損傷的程度，因此也可作為膜系統(tǒng)受傷害的指標(biāo)之一[26]。由于MDA含量的測(cè)定簡(jiǎn)單快速，目前在抗寒性研究中應(yīng)用較廣，但仍有很多研究表明，MDA含量不能作為判斷植物受損傷嚴(yán)重與否的指標(biāo)，因?yàn)镸DA含量的測(cè)定容易受其它因素的干擾[27-28]。本研究中，低溫脅迫下馬鈴薯葉片中MDA含量差異達(dá)到顯著水平，但含量較低，且MDA含量與其它指標(biāo)間的相關(guān)性均未達(dá)顯著水平，這可能與MDA含量的測(cè)定方法，或離體葉片材料的選取有關(guān)。

游離脯氨酸的積累與植物抗寒性的關(guān)系表現(xiàn)為兩種情況：在某些情況下，游離脯氨酸含量的增加可以提高植物抗寒力；但在另一些情況下，則不顯示出有任何的相關(guān)性[29]。李飛等[17]研究表明，霜凍敏感的中薯3號(hào)在整個(gè)冷馴化期間脯氨酸含量一直呈下降趨勢(shì)，在后期又略有升高，整個(gè)馴化期間無(wú)顯著差異。Van等研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯植株脯氨酸含量與抗寒性之間具有高度相關(guān)性，在低溫脅迫下，抗寒性越強(qiáng)的植株，脯氨酸含量越高[30]。本研究結(jié)果表明，游離脯氨酸積累量與馬鈴薯耐寒性有一定關(guān)系，但與其它各耐寒性指標(biāo)間相關(guān)性不顯著。

Levitt等[15]研究發(fā)現(xiàn)，低溫馴化期間，馬鈴薯糖含量增加的同時(shí)伴隨著抗寒性的增強(qiáng)，本研究結(jié)果與之相符，說(shuō)明馬鈴薯葉片中可溶性糖的積累量與其耐寒性有密切關(guān)系?？扇苄缘鞍缀康脑黾樱c抗寒性的增強(qiáng)相一致，抗寒鍛煉中的蛋白質(zhì)代謝，對(duì)抗寒性的提高擔(dān)負(fù)著重要作用，可溶性蛋白不但在量上增加，在質(zhì)上也有變化[31]。Chen和Li研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)低溫馴化后的馬鈴薯葉片含有較高水平的可溶性蛋白，野生種馬鈴薯的葉片中可溶蛋白的增加與抗寒性成正相關(guān)[16]，本研究表明，在低溫脅迫下，馬鈴薯葉片中可溶性蛋白含量逐漸增加，說(shuō)明可溶性蛋白含量與馬鈴薯耐寒性成正相關(guān)。

本研究通過(guò)各指標(biāo)綜合分析表明，MDA含量和游離脯氨酸含量與其它指標(biāo)都無(wú)顯著性或極顯著的相關(guān)性，因此，在利用MDA含量和游離脯氨酸含量來(lái)鑒定馬鈴薯幼苗的耐寒性必須結(jié)合其它指標(biāo)綜進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)才合理。隸屬函數(shù)法已經(jīng)成功應(yīng)用于葡萄[32]、玉米[33]等作物的抗逆性評(píng)價(jià)，本研究應(yīng)用隸屬函數(shù)分析法馬鈴薯苗期的耐寒性，以8個(gè)生理生化指標(biāo)對(duì)不同馬鈴薯品種進(jìn)行綜合耐寒性評(píng)價(jià)，提高了耐寒性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

采用耐寒性室內(nèi)評(píng)價(jià)的方法，能夠人為控制植物的生長(zhǎng)條件，使植株低溫脅迫的溫度和時(shí)間一致，能夠更準(zhǔn)確、可靠地對(duì)植物進(jìn)行耐寒性鑒定。但本研究采用的是馬鈴薯離體葉片，通過(guò)葉片所測(cè)得的耐寒性與其整個(gè)植株的耐寒性之間可能存在差異。

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(責(zé)任編輯 王家銀)

Physiological Responds of Potato Seedlings to Low Temperature Stress and Comprehensive Evaluation on Their Cold Tolerance

YANG Hui-ju，GUO Hua-chun*

(Tuber-Root Crops Research Institute, College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agriculture University, Yunnan Kunming 650201,China)

Using potato variety ‘Xuanshu 2’ as materials, we studied the changes of relative conductivity, content of chlorophyll, POD activity, SOD activity, contents of MDA, free proline, water soluble sugar and water soluble protein under different low temperature stress by artificial, at the seedling stage of potatoes. Based on these physiological and biochemical indexes correlation analysis, Some key indexes were screened out which could evaluate the cold tolerance of potato seedlings, the results indicated that with the lowering of stress temperature and the prolonging of stress time, the relative conductivity of potato seedlings was increased, content of chlorophyll was decreased, POD activity and SOD activity were firstly increased and then decreased, increased slowly at last, content of MDA, free proline and water soluble sugar were firstly increased and then decreased, content of water soluble protein was constantly increased. The relative conductivity, content of chlorophyll, POD activity, SOD activity, water soluble sugar and water soluble protein, were significant or extremely significant respectively, but a single index could not evaluate the cold tolerance of potato seedlings. It must be combined with other indexes to a comprehensive evaluation. Evaluation on cold tolerance of 14 potato varieties were made through fuzzy comprehensive evaluation method, the cold tolerance order was Zhuanxinwu>Hui-2>Jizhangshu12>Lishu6>Zhongshu18>Jinshu16>Mira>Favorita>Diantongshu1>Dianshu716>Mangguoyangyu>Xuanshu2>Hezuo88>Weiyu3.

Potato; Seedling; Low temperature stress; Physiological respond; Membership function

1001-4829(2016)11-2560-07

10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.009

2015-01-06

國(guó)家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)體系 (GARS-10);國(guó)家自然科學(xué)基金(C130407);云南省重大科技專項(xiàng)(2013ZA007)

楊慧菊(1989-)，博士研究生，主要從事馬鈴薯生理生態(tài)學(xué)研究，E-mail：851850213@qq.com，*為通訊作者，E-mail：ynghc@126.com。

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