不同红树莓品种对自然高温的生理响应及耐热性综合评价

摘要 [目的]探究红树莓品种的耐热性机制。[方法]以7个不同品种红树莓为试验材料，在自然高温胁迫下，对红树莓形态、叶片细胞膜透性、渗透调节物质和抗氧化酶系统等14个指标进行测定，采用模糊隶属函数分析法对不同品种红树莓的耐热性进行综合评价。[结果]在自然高温条件下，“D果”的株高、茎粗、好果率、相对含水量、叶绿素含量、SOD活性和CAT活性最高，“海尔特兹”的平均节间长度、坏果率、相对电导率、MDA含量和POD活性最高，“金秋”的可溶性糖含量最高，“波尔卡”的可溶性蛋白含量最高。通过隶属函数法综合比较，7个品种耐热能力表现为“D果”>“波尔卡”>“中林18号”>“龙园秋丰”>“红宝石”>“金秋”>“海尔特兹”。[结论]“D果”的表观形态和生理生化均表现出较强的耐热性，该研究可为红树莓耐热性的选育提供理论依据。

关键词 红树莓;高温胁迫;形态指标;生理生化

中图分类号 S 663.2  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）16-0082-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.16.022

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Comprehensive Evaluation of Physiological Response and Heat Resistance of Different Varieties of Rubus idaeus to Natural High-temperature

QIU Jia-qi， ZHANG Li-ye， LU Kai-zheng et al

（Forestry College， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071000）

Abstract [Objective]In order to explore the heat resistance mechanism of Rubus idaeus varieties. [Method]Seven varieties of Rubus idaeus were used as materials. Under natural high temperature stress， the apparent morphology， membrane permeability， osmotic regulatory substances， and antioxidant enzyme system of Rubus idaeus were determined， and the heat resistance of different varieties of Rubus idaeus was comprehensively evaluated by fuzzy membership function analysis. [Result]Under the condition of natural high temperature， the plant height， stem diameter， fruit yield， relative water content， chlorophyll content， SOD activity and CAT activity of “diguo” were the highest， while the average internode length， bad fruit yield， relative electrical conductivity，MDA content and POD activity of “heritage” were the highest. The soluble sugar content was the highest in “jinqiu”， whereas the soluble protein content was the “polka”. The comprehensive comparison of the membership function method was used to compare， the heat resistance of the seven varieties， the evaluated result in order was “diguo”>“polka”>“zhonglin 18”>“longyuan qiufeng”>“ruby”>“jinqiu”>“heritage”.[Conclusion]The apparent morphology， physiological and biochemical properties of “diguo” showed strong heat resistance. This study provided a theoretical basis for the breeding of Rubus idaeus heat resistance.

Key words Rubus idaeus;High temperature stress;Morphological indicators;Physiology and biochemistry

红树莓（Rubus idaeus L.）是蔷薇科（Rosaceae）悬钩子属的多年生落叶半灌木，又称托盘、覆盆子等[1]。红树莓果实酸甜可口，享有“第三代黄金水果”美称，不仅含有维生素、鞣花酸等丰富的营养成分及活性物质，还可以提高免疫力，广泛应用于医药、美容等领域[2-4]。树莓具有一定的经济效益和生态效益，近年来对红树莓的需求量也不断增加，成为极具发展潜力的新兴产业[5]。树莓生长适温为20～25 ℃，抗寒不耐高温，近年来高温天气频繁发生，华北地区极端气温高达42 ℃，高温逆境成为限制树莓生长发育及生产栽培的重要因素之一[6-7]。

目前有关红树莓的研究主要集中在引种栽培[8]、产业发展现状[9]、果蝇防治[10]、多酚、黄酮含量等活性物质测定[11-12]等方面，有关红树莓耐热性研究仅见张琪[13]对安徽地区“红宝石”“中林18号”“秋福”红树莓的光合特性及耐高温研究，尚鲜见对华北地区树莓品种耐热性综合性评价。笔者在自然高温条件下，研究7个不同品种红树莓的相对生长量以及叶片的相对含水量、细胞膜透性、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性等生理指标对高温胁迫的响应，并对其耐热性进行综合评价，以期为红树莓耐热机理研究及耐热品种的选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

7个不同红树莓品种栽植于河北农业大学苗圃，该地区位于115°48′E、38°85′N，海拔26 m，属于暖温带大陆性季风气候，夏季高温炎热，冬季寒冷干燥。年平均气温13.4 ℃，年平均降水量为500 mm左右，年均日照时数为2 511 h。

1.2 试验处理

2020年8月当气温连续3 d达到35 ℃以上时（前期研究表明该温度条件下红树莓果实发育不良），每品种随机抽取3株，采集中上部健康叶片，进行生理指标测定。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 生长指标测定。用钢卷尺测量株高、结果枝长度，用游标卡尺测定茎粗，并统计平均节间长度、好果数量及坏果数量（高温导致果实发育不良）。

1.3.2 生理指标测定。用饱和称重法[14]测定叶片含水量;采用便携式叶绿素仪SPAD测定各品种叶片的叶绿素含量;用电导仪法测定相对电导率;用硫代巴比妥酸法[15]测定丙二醛（MDA）含量;分别用蒽酮比色法、考马斯亮蓝G-250染色法[15]测定可溶性糖、可溶性蛋白含量;用氮蓝四唑（NBT）光还原法、愈创木酚法、过氧化氢法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性、氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性。

1.4 耐热性评价

利用模糊隶属函数法对不同品种红树莓的生理指标进行分析，分别对各项指标求隶属函数值，公式如下：

U（X i）=X i-X minX max-X min（1）

U（X i）=1-X i-X minX max-X min（2）

式中，X i为各指标测定值，X max和X min分别为各指标的最大值和最小值，如果某一指标与耐热性呈正相关用式（1），呈负相关用式（2）。

1.5 数据统计及分析

运用Excel软件对7个红树莓品种的生理指标进行统计作图，并用SPSS软件进行方差和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 高温胁迫对不同品种红树莓相对生长量的影响

高温胁迫条件下不同品种红树莓叶片相对生长量的变化情况见表1。由表1可知，自然高温胁迫下7个品种红树莓的株高和茎粗均以“D果”最高，且株高显著高于其他品种;“波尔卡”的株高最低，“海尔特兹”的茎粗最小，分别为100.00 cm、11.06 mm，较“D果”分别下降了34.02%、23.72%。另外，“海尔特兹”的平均节间长度最大，为4.12 cm，显著高于其他品种（除“D果”）。各品种坐果情况以“D果”最好，好果率达到67.54%，显著高于其他品种，坏果率为32.46%。而“海尔特兹”的好果率仅为16.48%，坏果率达到83.52%，说明高温胁迫对其果实品质造成严重影响。

2.2 高温胁迫对不同品种红树莓叶片相对含水量的影响

高温胁迫条件下不同品种红树莓叶片相对含水量的变化情况如图1所示。从图1可见，自然高温胁迫下7个品种红树莓相对含水量以“D果”最高，为76.07%，与“中林18号”的相对含水量之间无显著差异，显著高于其他品种，表明其在高温条件下有更高的持水力;“海尔特兹”的相对含水量最低，仅59.27%，较“D果”降低了22.08%，表明其在高温条件下脱水严重。“中林18号”与“波尔卡”“龙园秋丰”“金秋”间均无显著差异，与“海尔特兹”“红宝石”间差异显著。

2.3 高温胁迫对不同品种红树莓叶片细胞膜透性的影响

2.3.1 对相对电导率的影响。

高温胁迫条件下不同品种红树莓叶片相对电导率的变化情况如图2所示。由图2可知，自然高温胁迫下7个品种红树莓相对电导率以“海尔特兹”最高，达到66.89%，且显著高于其他品种;“D果”的相对电导率最低，仅25.74%，较“海尔特兹”低61.52%;“金秋”与其他品种间差异显著，“龙园秋丰”“中林18号”“红宝石”间无显著差异，与“波尔卡”“D果”差异显著。

2.3.2 对MDA含量的影响。

高温胁迫条件下不同品种红树莓叶片MDA的变化情况如图3所示。从图3可见，自然高温胁迫下7个品种红树莓MDA含量以“海尔特兹”最高，为4.12 μmol/g，显著高于其他品种，表明其在高温胁迫条件下细胞膜受害程度最严重，“D果”的MDA含量最低，仅为1.86 μmol/g，较“海尔特兹”低54.85%，“金秋”与“红宝石”“龙园秋丰”之间均无显著差异。

2.4 高温胁迫对不同品种红树莓叶片叶绿素含量的影响

高温胁迫条件下不同品种红树莓叶片叶绿素含量变化如图4

所示。从图4可知，自然高温胁迫下7个品种红树莓叶绿素含量以“D果”最高，为34.37，与“波尔卡”的叶绿素含量之间无显著差异，显著高于其他品种。“海尔特兹”的叶绿素含量最低，为21.10，较“D果”低38.61%。“波尔卡”与“中林18号”之间无显著差异，与其他品种之间差异显著。

2.5 高温胁迫对不同品种红树莓叶片渗透调节作用的影响

逆境条件下，植物体产生的可溶性糖可以降低逆境对植物造成的伤害。高温胁迫后不同品种红树莓叶片可溶性糖含量和可溶性蛋白含量变化如图5所示。由图5可知，自然高温胁迫条件下7个品种红树莓可溶性糖含量以“金秋”最高，为36.49 mg/g，显著高于其他品种，“D果”的可溶性糖含量最低，仅23.84 mg/g，较“金秋”低34.67%，“龙园秋丰”和“红宝石”之间无显著差异，“波尔卡”“海尔特兹”“中林18号”之间无显著差异。自然高温胁迫条件下7个品种红树莓可溶性蛋白含量以“波尔卡”最高，达到5.30 mg/g，与“金秋”“中林18号”的可溶性蛋白含量之间无显著差异;“D果”的可溶性蛋白含量最低，且显著低于其他品种，仅3.09 mg/g，较“波尔卡”低41.70%。“金秋”“海尔特兹”“中林18号”“红宝石”可溶性蛋白含量之间差异不显著。