新疆哈密瓜苗期耐冷性评价

摘    要：为了挖掘新疆哈密瓜耐冷资源，为设施耐冷品种的选育提供研究基础，笔者以14份哈密瓜为试材，采用人工模拟低温的方法，在4 ℃低温处理下，测定相关生长、生理指标，并采用主成分分析和隶属函数分析，对14份哈密瓜幼苗的耐冷性进行综合评价。对原有的12个单项指标进行主成分分析，得到5个新的相互独立的综合指标;通过聚类分析，把所有品种分为3类。其中，阿克陶1号等3个品种为耐冷性强的品种，西开心等8个品种为中度耐冷品种，其里甘等3个品种为冷敏感品种;通过逐步回归分析，建立了评估哈密瓜苗期耐冷性的数学模型：D=-0.31+0.62RDW0.18SPC+0.10SSC-0.21SOD，并筛选出根干质量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性等4个指标可作为哈密瓜苗期耐冷性评价的有效指标。

关键词：哈密瓜;耐冷性;主成分分析;隶属函数分析

中图分类号：S652.1 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）02-090-05

Cold tolerance evaluation of hami melon seedlings in Xinjiang

YANG Hongji， XU Cheng， GAO Yaning， YANG Jianchao， YANG Ping， XUAN Zhengying， Ayimaimu·Shawuti

（The National-Local Joint Engineering Laboratory of High Efficiency and Superior-Quality Cultivation and Fruit Deep Processing Technology on Characteristic Fruit Trees/College of Horticulture and Forestry， Tarim University， Alar 843300， Xinjiang， China）

Abstract：In order to excavate the cold tolerance resources of Hami melon in Xinjiang， and provide the research basis for the breeding of greenhouse cold tolerance varieties. In this study， 14 Hami melon seedlings were treated at 4 ℃ by simulated low temperature， and their growth and physiological indexes were determined， and the cold tolerance of 14 Hami melon seedlings was evaluated by principal component analysis and membership function analysis. Based on the principal component analysis of the original 12 individual indexes， five new independent comprehensive indexes were obtained; Through cluster analysis， all varieties were divided into 3 categories， among which 3 varieties， such as Aketao 1， were strong cold-tolerant varieties， 8 varieties， such as Xikaixin， were moderate cold-tolerant varieties， and 3 varieties， such as Qiligan， were cold-sensitive varieties. Through stepwise regression analysis， a mathematical model was established to evaluate the cold tolerance of Hami melon at seedling stage： D=-0.31+0.62RDW0.18SPC+0.10SSC-0.21SOD， and root dry weight， soluble protein， soluble sugar and superoxide dismutase， can be used as effective indexes for cold tolerance evaluation of Hami melon at seedling stage.

Key words：Hami melon; Cold tolerance; Principal component analysis; Membership function analysis

哈密瓜（Cucumis melo L.）又名甘瓜、网纹瓜、雪瓜、贡瓜，属葫芦科黄瓜属的一年生草本植物，不仅是新疆传统的名优特产，还是国内外重要的经济作物[1-2]。新疆得天独厚的地理环境与特色气候条件成就了新疆哈密瓜肉质松脆、含糖量高、营养丰富的品质特点[3]。2016年我国哈密瓜产量约为250万t，2018年达到305.6万t左右。其中，新疆生产约165万t，其产量超过全国总产量的一半[4]，由此可见哈密瓜对新疆当地经济发展扮演着越来越重要的角色。但近几年来，极端严寒等灾害性气候频繁发、气候变化剧烈，早春设施常常发生低温冷害现象，严重影响哈密瓜幼苗的正常生长，造成哈密瓜产量的大幅度下降，给哈密瓜的生产带来了巨大的经济损失[5]。因此，筛选出适合设施栽培的哈密瓜专用品种势在必行，而准确地鉴定哈密瓜耐冷性的强弱和筛选出评价耐冷性的关键指标是解决以上问题的关键环节，并且对设施哈密瓜生产具有重大意义。

近年来植物耐冷性的评价引起了人们的广泛关注，前人对甜瓜耐冷性多从萌芽期[6-7]、苗期形态[8]与生理生化[9]等方面进行研究，然而针对新疆哈密瓜苗期耐冷性研究报道较少。本试验以14份新疆哈密瓜为材料，进行人工模拟低温处理，采用主成分分析、聚类分析等方法对新疆哈密瓜苗期的耐冷性进行综合评价和分类，建立较为可靠的分级体系，并筛选出耐冷性较强的品种，旨在为耐低温的设施品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用14份哈密瓜材料，由笔者所在课题搜集和保存（表1）。

1.2 方法

本试验于2020年10月在塔里木大学园艺试验站内进行。播种前从14份哈密瓜材料中分别选取90粒饱满的种子进行催芽，将种子在55 ℃蒸馏水中浸种10 min，期间不断搅拌，然后用热水中浸泡8 h，捞出后放入温度设置为28 ℃的人工培养箱内（GXZ-800D），催芽24 h，待露白后，播种在装有V草炭：V蛭石：V珍珠岩=1：1：1的32孔穴盘中，于智能温室苗床上进行育苗并进行常规管理，育苗期间智能温室温度为白天（25 ～30 ℃）/夜晚（15～18 ℃）。当幼苗生长至3叶1心时，选用长势均一的幼苗进行低温处理。先将材料置于温度为28 ℃/15 ℃的人工气候室内适应48 h后，再于（4±1） ℃下进行48 h低温处理[10]，光照度8000 lx，昼夜时长为16 h/8 h，以智能温室培养的植株为对照，处理48 h后进行采样。每份材料15株，3次重复，每次重复5株。

1.3 测定指标与方法

1.3.1    形态指标测定    采用分析天平对根干质量（RDW）、根鲜质量（RFW）、地上部干质量（ODW）、地上部鲜质量（OFW）进行称量。称量干质量时，先将材料在105 ℃下杀青15 min，在85 ℃下恒温干燥12 h，然后再称量。植株生长量（PMG）为处理前后植株干质量之差。试验随机选取5株幼苗进行测定。

1.3.2    生理指标测定    随机选取5株幼苗的第2片真叶，过液氮后捣碎取出较大叶脉，混匀，装入冻存管中以-80 ℃中保存备用。参考高俊凤[11]的方法测定游离脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SSC）和可溶性蛋白（SPC）含量等指标。使用苏州科铭生物技术有限公司的试剂盒和酶标仪（Infinete 200）对超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性进行测定，3次重复。

电导率（EC）采用型号为DDS 307的电导率仪进行测定。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2013对数据进行统计，各指标的相对值参考周亚峰等[12]的方法进行计算，即：

相对值/%=（处理测定值/对照测定值）×100。

（1）

利用SPSS 26.0，进行主成分分析、聚类分析和逐步回归分析，利用模糊数学中的隶属函数法，对不同品种的耐冷性进行鉴别和评价。各品种的综合指标（CI）、隶属函数值（μ）、权重（ω）和综合评价值（D）的计算，参照苗永美等[13]的方法，通过逐步回归法建立D值与指标间的回归方程，利用回归方程计算耐冷性综合评价的预测值（VP）[14]。

耐冷综合指标CIi= [j=16Eij·X'j]。                   （2）

式中，CI i为某一品种第 i 个主成分得分，E i j表示第 i 个主成分第 j 个单项指标对应的特征向量，[X'j]表示第 j 个单项指标的标准化值。本试验中 i=1，2，3，4，5;j=1，2，3，…12。

各品种综合指标的隶属函数值按下列公式计算：

μ（xi j）=（xi j –xj min）-（xj max–xj min）。                （3）

在式中：x i j表示 i 表示主成分分析中第 j 个综合指标;x j max、x j min分别表示该指标的最大值和最小值。

综合指标的权重可根据各综合指标的贡献率由以下公式求得：

ωj=pj /[jnpj] j= 1，2，3…，n。                        （4）

式中，ωj值表示第 j 综合指标在各综合指标中的相对重要性及权重，pj为第 j 综合指标在主成分分析中的贡献率，n为主成分的个数，本试验中 n=5。

用公式（5）计算各品种综合耐冷性的强弱：

Di = [j=1n[μxij·ωj]]  i = 1，2，3，…;j = 1，2，，3，…，n。                                                                        （5）

式中，Di值为第 i 品种耐冷性的综合评价值，n表示主成分的个数，本试验n=5。