8个绣球品种耐热性综合评价与耐热指标筛选（三）

2.3.3 不同绣球品种耐热性综合分析

将8个绣球品种的各项生理指标的耐热系数与其主成分的荷载值相结合，根据线性组合方程计算结果得出4个主成分的得分值，得分值越高说明该品种在这一综合指标中的耐热表现越好。由表5可知，品种‘头花’与‘花手鞠’在第1主成分上的耐热性最强；品种‘含羞叶’与‘小町’在第2主成分上的耐热性最强；品种‘含羞叶’与‘纱织小姐’在第3主成分上的耐热性最强；‘小町’与‘头花’在第4主成分上的耐热性最强。

为进一步明确4个综合指标对绣球高温胁迫耐受性的贡献率，采用隶属函数法对绣球品种的耐热性进行综合评价。在CI值的基础上利用隶属函数算法进行数值转换得到其隶属函数值，并计算其综合评价值（D值）。品种的D值越高说明其耐热能力越强，各品种的综合评价值由高至低依次为：‘头花’‘花手鞠’‘爱莎’‘含羞叶’‘小町’‘纱织小姐’‘银边’和‘灵感’（表6）。

2.3.4 不同绣球品种耐热性聚类分析

聚类分析法是一种能根据对象性质划分为不同集合的样本归类方法。由图1可知，本研究根据各个材料的耐热指标综合评价值（D值），采用平方欧氏距离，用离差平方和法对不同绣球品种的耐热性进行了系统聚类分析，聚类结果在欧式距离5处可将绣球耐热性分为3类：中等耐热型品种、不耐热型品种、耐热型品种。其中，中等耐热型品种包括‘爱莎’‘含羞叶’‘小町’和‘纱织小姐’；不耐热型包括品种‘银边’与‘灵感’；耐热型包括品种‘花手鞠’与‘头花’。8个绣球品种的耐热性鉴定结果与热害指数鉴定结果、高温半至死温度鉴定结果大体一致。

2.3.5  耐热鉴定指标的筛选

为探究各项指标与耐热性之间的关系，在保证评价结果准确性的同时精简评价指标，建立可用于绣球品种耐热性评价的数学模型，将8个绣球品种的综合评价D值作为因变量，各单项指标的耐热系数作为自变量进行逐步回归分析，得出预测绣球品种耐热能力的最优回归方程：D=–0.707–0.000068X₁+0.001408X₂+0.004131X₃+0.003451X₄+0.003746X₅–0.000398X₆–0.000038X₇（R²=1，P=0.0001）。由方程可知，原有的14个指标被精简为X1～X₇7个指标，它们分别代表Pro含量、Chla+Chlb含量、Car含量、Chla/Chlb、SOD活性、RWC与SS含量的耐热系数α，可用于鉴定不同绣球品种的耐热性，即在相同条件下测定其他品种的这7个指标，并计算其耐热系数，进而利用该方程预测相应品种的耐热性。
用该回归方程对8个品种的耐热性进行预测，即把8个品种的上述7个指标的耐热系数（α值）代入该方程，得到各品种的预测值：‘含羞叶’为0.435，‘头花’为0.828，‘小町’为0.308、‘爱莎’为0.437，‘银边’为0.126，‘花手鞠’为0.665，‘纱织小姐’为0.293，‘灵感’为0.088。将各品种的预测值与综合评价值进行相关性分析，二者相关系数R²=1，在0.1水平上显著相关。说明此方程能够很好地量化各品种的综合耐热能力与各指标值间的因果关系，对绣球品种间耐热性的预测效果较好。

此外，将各品种的耐热性综合评价D值与高温半致死温度HLT50进行相关性分析，发现二者成极显著正相关（R²=0.868）；将各品种的耐热性综合评价D值与热害指数HII进行相关分析，发现二者呈显著负相关（R²=–0.743），即测定HLT₅₀与HII也可作为鉴定绣球品种耐热性的可靠方法。

3 讨论

相 关研究表明，植物细胞膜的热稳定性与其耐热能力密切相关，通过电导率法结合Logistic方程拟合估算HLT50，能较为准确地反映植物耐性差异。通过该方法评价植物耐热性既便捷又高效，现已应用在杜鹃花科、蔷薇科及景天科等多种植物材料的耐热性鉴定中，并已有学者验证该方法在多个经济作物与观赏花卉品种耐热性差异评价中的可行性。但也有学者认为由于该实验方法在离体条件下进行，因而并不能准确反映出品种间的耐热差异。本研究对8个绣球品种的HLT50进行测定，温度范围在55.10～59.02℃之间，测定结果与耐热性综合评价结果呈极显著正相关（R²=0.868），验证了其作为绣球品种耐热评价指标的可靠性。刘婉迪等测定出9个杜鹃品种的HLT50范围在46.92～53.84℃之间，刘志高等对20个铁线莲品种的HLT50进行测定，HLT₅₀最高的品种仅为42.17℃，其耐热能力均不如本研究参试的8个绣球品种。从耐热性角度考虑，8个绣球品种的半致死温度均超过了55℃，说明这8个品种都有一定的高温耐受能力，是华南地区园林绿化材料更新潜在的植物资源，但其耐热能力与凌霄、地锦、牛轭草和细竹篙草等平均HLT50在60℃以上的观赏植物相比仍存在差距。这一方面体现了不同植物种类间的耐热性差异，另一方面反应出绣球品种对高温的耐受能力有限，在实际应用中需要尽量配置在通风良好的遮荫环境下。此外，各品种的耐热性综合评价D值与HLT50呈极显著正相关（R²=0.868），说明绣球的高温半致死温度能较好地反映其耐热性，可作为其耐热性评价的关键指标。

持续高温会造成绣球的叶片失绿褐变、萎蔫下垂甚至枯萎，这是由于高温引起植物体内的酶代谢失活最终导致叶绿素合成减少，或是叶片细胞含水量降低的表现。HII通过将高温胁迫下植物的表型特征数量化直观地反映受热害程度，被作为可靠评价指标广泛地应用在耐热性评价研究中。本研究结果表明，高温胁迫下各绣球品种皆表现出不同程度的热害症状，其中‘花手鞠’与‘头花’在高温环境下形态表现较好，为耐热品种；‘纱织小姐’与‘银边’受热害程度较高，为热敏品种，该鉴定结果与耐热综合评价D值聚类鉴定结果基本一致。此外，不同耐热型绣球品种的HII差异显著，各品种的耐热性综合评价D值与热害指数HII呈显著负相关（R²=-0.743），进一步验证了以HII作为绣球耐热性评价关键指标的可靠性，为通过表型观测对品种耐热性进行预判提供了依据。

植物能利用自身体内的一系列生理代谢途径来抵御或适应高温胁迫，比如通过产生兼容溶质组织蛋白质与细胞结构，通过渗透调节保持细胞充盈，通过抗氧化系统重建细胞氧化还原平衡与内稳态等。不同植物种类对高温胁迫的动态响应机制存在较大差异，植物的耐热能力不仅与高温胁迫的程度与胁迫时间有关，也受到植物的遗传背景、表型性状、生长发育阶段与生理代谢水平等多方面因素的影响，是在植物与各环境因子之间相互作用的复杂过程中形成的。本研究采用人工气候室模拟高温胁迫环境，有效地避免了干旱、强光、高湿等复合逆境的影响，便于更加客观地对绣球品种的耐热性进行评价。可用于观赏植物耐热性鉴定的指标，不同指标对高温胁迫的敏感程度表现不一，且各指标间存在着复杂的关联性。本研究选用的14项生理生化指标在高温胁迫下的响应方式各异，其相关性分析结果也表明各单项指标所提供的耐热响应信息发生不同程度的交叉重叠，这与上述观点一致，说明根据其中任何一项指标对绣球品种的耐热性进行评价都将得到不同的评价结果，因此无法直接通过相互矛盾的单一指标对绣球各品种的耐热性进行评价，耐热性作为复杂的综合性状需要依靠多元的统计分析方法，建立高效、科学的绣球耐热性综合评价体系。

为此，本研究采用主成分分析法结合隶属函数分析法进一步将各指标进行综合分析，以期弥补单项指标评价耐热性的缺陷，得到更为准确的耐热性评价结果。通过测定对照及高温胁迫处理下不同绣球品种的14个单项指标，以各项指标的耐热系数α为基础，利用主成分分析法将原有的14个单项指标降维成4个互不干扰的综合指标，再利用隶属函数分析法获得不同绣球品种的耐热性综合评价D值。由于D值不仅与各指标间的关联性相关，也与各指标的权重相关，所以利用其对绣球耐热性评价更具有系统性和科学性。根据综合评价D值进行聚类分析，可将各参试绣球品种划分为耐热型、中等耐热型和不耐热型3个类群，耐热型品种包括‘花手鞠’与‘头花’，其耐热表现较好，是应用在南方夏季高温地区的潜在优良品种；中等耐热型品种包括‘爱莎’‘含羞叶’‘小町’与‘纱织小姐’；不耐热型品种包括‘银边’与‘灵感’，其耐热表现较差，更适合栽植在温度不高的温带地区。

此外，本研究利用逐步回归法建立了能够快速、准确鉴定绣球品种耐热性评价模型，筛选出Pro含量、Chla+Chlb含量、Car含量、Chla/Chlb、SOD活性、RWC与SS含量等7个显著影响绣球品种耐热性单项指标。经过预测值验证，结果表明由这7项指标构建的评价模型能能够很好地量化各品种的综合耐热能力与各指标值间的因果关系，进而高效、准确地预测不同绣球品种耐热能力的强弱，可作为绣球品种耐热性鉴定的关键指标，进一步为绣球品种耐热性鉴定工作简化了工作量。

在本研究的基础上，更多研究可以进一步展开，如通过解剖技术进一步探究绣球叶片显微结构与其耐热性的联系；选择耐热性强的品种作为亲本培育新种质展开育种工作；随着分子生物技术的成熟，对植物的耐热性研究也已达到分子水平，选择耐热与不耐热绣球品种构建基因文库，筛选与耐热性直接相关的关键基因，通过基因与表达产物进一步揭示绣球对高温的响应机制，导入外源基因进行耐热性育种是未来研究的方向之一。此外，绣球由于其极高的观赏价值与经济价值，在园林美化、盆花销售与切花生产中扮演越来越重要的角色，但其生产栽培仍受不同地区气候差异的限制，故除研究品种本身的抗逆性强弱和响应机制外，探索更多有助于提升其抗性的方法，从而降低栽培管理成本并扩大生产应用区域也是较好的切入点。

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