8个绣球品种耐热性综合评价与耐热指标筛选（一）

绣球是中国传统观赏花木之一，又名八仙花、紫阳花，在我国有着悠久的栽培历史，不仅花色丰富、枝繁叶茂、观赏期长，具有极高的观赏价值及园林应用价值，而且其繁殖容易、抗性强，为建设生态型、节约型园林十分理想的绿化材料，因而具有广阔的市场前景，在国际市场上备受园艺爱好者的青睐。绣球品种繁多，现已有约500余个，并不断有新品种被培育出来。目前虽然有部分品种已逐渐应用在园林绿化美化中，但由于大部分绣球品种的原产地为温带气候，一些优良品种引种至夏季高温地区后，生长发育与观赏价值均受到严重影响，高温成为制约其园林推广与应用的首要限制因子，而全球气候变暖与城市热岛效应也为引种栽培工作带来更为严峻的挑战。若要在高温地区更好地引种栽培较为合适的绣球品种，耐热性是品种选择的重要指标之一。但是，目前国内外对绣球的研究多集中在资源调查、栽培繁殖及育种技术等方面，对其抗性生理虽偶有报道，却大多集中在干旱胁迫、铝盐胁迫等方面，针对绣球品种的耐热性研究相对较少。

相关研究表明，植物的耐热性作为多基因控制的复杂性状，往往会受到多方面复杂因素的影响。传统上常用单一的指标对植物的耐热性进行鉴定，然而由于不同植物对高温环境的抗性机制不同，单一的指标通常无法将准确完整的信息反映出来。评价植物耐热能力不仅需要选择适宜的评价指标，更需要依靠科学、准确的评价方法。目前常用多元统计分析方法对植物的耐热性进行综合评价，主要采用主成分分析法结合其他数据统计方法，如Logistic回归分析法、隶属函数分析法及聚类分析法等。该评价方法目前已经广泛应用于芍药属、铁线莲属、杜鹃属及蔷薇属等多种植物的耐热性评价，这种多元建模分析技术的评价结果与田间热害观察结果一致。然而，目前有关绣球品种在高温环境下的形态表现、生理生化响应的研究鲜见报道，耐热性综合评价体系尚未建立。彭勇政等在对绣球进行耐热品种筛选时发现，相对电导率、可溶性蛋白与脯氨酸可作为绣球品种耐热性鉴定的重要指标。辛雅芬等研究了相对含水量、细胞膜透性、叶绿素含量、丙二醇含量与绣球耐热性的关系，研究发现不同生理指标在高温胁迫下变化显著，并且各指标之间存在一定的联系。虽然前人对绣球耐热性已经展开了一些研究，但大多集中在高温胁迫对部分生理指标的影响，对其耐热能力的鉴定也仅用单项指标来衡量，难以全面、准确地反映绣球品种的耐热性，仍缺乏更为系统和深入的评价体系研究。

因此，本研究对人工模拟43℃/33℃（昼/夜）高温胁迫下8个绣球品种进行热害指数观测及生理生化指标的测定，以各项指标的耐热系数作为耐热性评价依据，利用主成分分析法、隶属函数法与聚类分析法对其耐热能力进行综合评价，最后利用逐步回归分析建立最优方程，筛选出与绣球品种耐热性密切关联的相关指标，旨在建立科学的绣球品种耐热性综合评价体系并简化鉴定工作，为绣球耐热品种的选育工作及在南方高温地区城乡园林绿化中的应用与推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料选择目前生产上具有一定规模且观赏性较高的8个绣球园艺品种，分别为：‘头花’、‘花手鞠’、‘灵感’、‘纱织小姐’、‘含羞叶’、‘爱莎’、‘小町’、‘银边’。所选用的8个品种近些年在我国南方地区苗圃中普遍栽培繁殖，尤其以云南昆明、浙江萧山、福建泉州等地栽培、应用数量相对较多。试验材料均为生长健壮、长势一致的两年生扦插苗，每个品种5株，共40株，栽培于福建农林大学（福建省福州市）森林兰苑遮阴棚内，常规水肥管理。

1.2 方法

1.2.1 高温半致死温度测定

为避免自然高温影响，于2020年9月20日（当日温度21～26℃）采集样叶。每个品种选取5株，采集1片叶片，采摘后自封袋保存迅速带回实验室，用去离子水洗净叶片后擦干，按照品种将所取叶片剪成0.5cm2的碎叶，混匀后每次称取0.2g碎叶置于装有20mL去离子水的试管中，分别在25、35、40、45、50、55、60、65、70℃条件下水浴20min，取出后静置2h，期间自然冷却至室温，用电导仪测定电导值（C_t），之后全部放置在100℃水浴锅中沸水浴15min，取出静置冷却至室温后测定电导值（C_m）。以室温下叶片的电导值（C_ck）为对照。每个温度处理重复3次。根据公式求细胞伤害率：细胞伤害率=(C_t–C_ck)/(C_m–C_ck)×100%。

采用Logistic方程进行拟合计算，Logistic方程的表达方式为：y=k/(1+ae^–bt)，其中y为细胞的伤害率，t为不同的处理温度，k为细胞伤害率的饱和容量，本试验消除了本底干扰k为100%。方程经线性化处理后采用直线回归法求得方程参数a、b，代入公式T=lna/b，T值即为高温半致死温度（HLT₅₀）。

1.2.2 高温处理与采样

胁迫试验于2020年9月开始，实验前将材料统一放置在人工气候室内进行适应性栽培7d，将气候箱的光照强度控制在240μmol/(m²·s)，光周期为13h/11h（昼/夜），温度控制在25℃/18℃（昼/夜），相对湿度80%，高温处理前统一浇水，保持各盆土壤湿度基本一致。于第8天模拟高温条件开始胁迫试验，将人工气候室温度提升至43℃/33℃（昼/夜），高温处理时间为8:00—17:00，光照强度和时间与湿度条件均不变。试验过程中为减轻高温引发的干旱胁迫，每隔1d加一定量的水以补充基质水分。于高温胁迫处理第6天上午8:00—9:00进行采样，高温胁迫的第7天恢复正常温度，用于观察恢复状况。一部分样叶剪下后迅速用液氮冷冻，放置于-80℃超低温冰箱内冷藏，用于抗氧化酶等生理指标的测定，另一部分样叶于采集当天进行相对含水量、细胞膜透性、光合色素含量的测定。采样时选择同一叶位的当年生成熟功能叶进行测定相关指标，每个品种处理5株。

1.2.3 热害指数观测

植物热害等级评价方法参照张佳平的方法做一定调整，将热害表现分为6个等级。0级：茎叶正常生长、几乎无热害表现；1级：少于1/4的茎叶萎蔫或焦尖；2级：1/4～1/2的茎叶萎蔫或焦边；3级：1/2～3/4的茎叶枯焦或穿孔；4级：3/4以上茎叶枯焦；5级：整株枯萎或死亡。根据公式计算出热害指数：

热害指数=[∑各株级数/(最高级数×总株数)]×100%。

1.2.4 生理指标测定

相对含水量的测定采用烘干饱和称重法；细胞膜透性的测定采用电导率法；丙二醇含量的测定采用硫代巴比妥酸TBA比色法；叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素a/b值、叶绿素总含量、类胡萝卜素含量的测定采用酒精浸提法；超氧化物歧化酶活性的测定采用氮蓝四唑NBT法；过氧化物酶活性的测定采用愈创木酚法；过氧化氢酶活性的测定采用紫外吸收法；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250试剂染色法；游离脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮显色法。试验方法均参考自李合生的《植物生理生化实验原理和技术》，在浓度配比、反应时间及浸提、煮沸、冷却与烘干时长上适当改进，所有指标的测定均重复3次。

1.2.5 耐热性综合评价

（1）对各项指标进行耐热系数转化

公式如下：

耐热系数（α）=高温处理测定值/对照测定值×100%（1）

（2） 综合评价方法

隶属函数法和主成分分析法相结合的方法进行综合评价，首先将数据输入SPSS20.0进行相关性分析，并获得特征值、贡献率与累积贡献率，计算主成分得分并利用隶属函数公式进行定量转换，公式如下：

将8个品种各自的PCS代入公式（2）。X_j为某品种第j个主成分的得分，X_min为8个品种第j个主成分得分内的最小值，X_max为8个品种第j个主成分得分内的最大值，X（PCS_j）为第j个主成分得分的隶属函数值。将主成分得分的隶属函数值代入公式（3），W_j为第j个主成分的贡献率比率，P_j为第j个主成分的贡献率。所获得的隶属函数值之和[公式（4）]即为该品种耐热性的综合得分，即耐热性综合评价值（D值），综合得分越高则耐热性越强。根据D值进行聚类分析和多元逐步回归分析。

1.3 数据处理

利用MicrosoftOfficeExcel2016软件进行数据整理与图表绘制。在SPSS20.0软件中进行差异显著性检验、多重比较及双变量相关性分析、主成分分析、隶属函数计算、系统聚类分析及多元逐步回归分析。

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