不同蝴蝶兰品种耐热性比较测定及综合评价.pdf

<p>蝴 蝶兰 ( Phalaenopsis) ， 兰科蝴蝶兰属 ， 单茎附生兰 ， 原产于亚热带雨林地区 ， 分布于印度尼西亚 、 菲律宾 、 马来西亚 、 中国台湾等地 ， 是世界上产业化程度最高的兰科花卉之一1-3。 中国兰花产品 ( 种苗和成品花 ) 年产值达 100 多亿元 ， 其中蝴蝶兰产业占比超过 30% ， 深受消费者喜爱 ， 销量居荷兰盆花 、 中国年宵花卉以及日本盆栽兰花的榜首4。蝴蝶兰为高温敏感型植物 ， 最适宜生长温度为不同蝴蝶兰品种耐热性比较测定及综合评价肖文芳1,2)李 佐1,2)陈和明1,2)吕复兵1,2)( 1 广东省农业科学院环境园艺研究所 广东广州 510640；2 广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室 广东广州 510640)摘 要 为了比较不同品种的蝴蝶兰在广州夏季高日温栽培条件下的耐热性差异 ， 分别测定了 10 个蝴蝶兰品种在持续一周的 30 高日温栽培条件下的叶绿素含量 、 丙二醛含量 、 游离脯氨酸含量 、 相对含水量以及电导率等生理指标 ， 并通过隶属函数值法进行综合评价 。 结果表明 ： 同一栽培条件下 ， 童真 蝴蝶兰耐热性最强 ，红钻石 的耐热性最弱 ， 与田间表现一致 。 得出 ， 童真 、 鸿利 、 翔凤 、 黄金豹 、 红梅 、 红桃 蝴蝶兰较适宜在华南地区种植 。关键词 蝴蝶兰 ； 耐热性 ； 生理指标中图分类号 S681.9 文献标识码 A Doi ： 10.12008/j.issn.1009-2196.2018.12.009Comparative Measurement and Evaluation of Heat Tolerance ofDifferent Phalaenopsis VarietiesXIAO Wenfang1,2)LI Zuo1,2)CHEN Heming1,2)L Fubing1,2)( 1 Environmental Horticulture Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences,Guangdong, Guangzhou 510640;2 Guangdong Key Lab of Ornamental Plant Germplasm Innovation and Utilization,Guangdong, Guangzhou 510640)Abstract In order to compare the differences of heat tolerance between different Phalaenopsis varietiesat a high temperature in Guangzhou, the contents of chlorophyll, malondialdehyde, free proline andrelative water, and electrical conductivity of ten hybrids of Phalaenopsis cultured at 30 were determinedfor 7 days, and then evaluated by using the membership function method. The results showed that underthe same cultivation condition, Phalaenopsis hybrid P. Tongzhen had the highest heat tolerance and P.Taisuco Passionate Red Diamond had the lowest heat tolerance. These results were consistent with thefield performance. P. Tongzhen , P. Hongli , P. Xiangfeng , P. Frigdaas Oxford Golden Leopard ,P. Peach and P. Hongmei were more suitable for planting in South China.Keywords Phalaenopsis ; heat tolerance ; physiological indexVol38, No122018 年 12 月热 带 农 业 科 学CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE第 38 卷第 12 期Dec 2018 基金项目 ： 广州市科技计划项目 “红花蝴蝶兰花朵流彩状镶边性状形成和调控的关键基因筛选 ” (No.201607010100) ；广东省省级科技计划项目 “兰花种质创新及优异种质规模化高效扩繁技术研发与应用 ” (No.2015B020231005) ； 广东省省级科技计划项目 “蝴蝶兰优异种质产业化利用的关键技术研发与示范平台建设 ” (No.2016B070701014) 。收稿日期 ： 2018-08-15 ； 责任编辑 ： 龙娅丽 ； 编辑部 E-mail: rdnk163.com 。 肖文芳 (1985 ) ， 女 ， 硕士研究生 ， 助理研究员 ， 主要研究方向为兰花遗传育种 ， E-mail: smilehigh126126.com 。 通讯作者 ： 吕复兵 (1971 ) ， 男 ， 博士研究生 ， 研究员 ， 主要研究方向为兰花遗传育种 ， E-mail: 13660373325163.com 。43- -2 018 年 12 月 第 38 卷第 12 期热带农业科学18 28 ， 温度超过 32 时植株生长发育严重受阻 ， 进入半休眠状态 。 华南地区是蝴蝶兰成品花主要的生产和销售地区 ， 但夏季温度较高且漫长 ， 种植过程中需采用风机 、 水帘进行降温 ， 能源消耗较高 。 在蝴蝶兰新品种选育过程中 ， 选择耐热性较好的品种是华南地区蝴蝶兰育种的一个重要方向 ， 能够减小生产耗能 ， 降低成本 ， 进而促进蝴蝶兰产业的进一步发展 。蝴蝶兰耐热性研究主要集中在成花诱导5-6、激素水平变化7等方面 ， 其他相关生理变化过程和品种耐热性评价研究较少 。 结合前人的研究发现 ，蝴蝶兰耐热性可通过生理指标来评定 ， 相关生理指标主要有叶绿素含量 、 丙二醛含量 、 游离脯氨酸含量 、 水分饱和亏和细胞膜透性等 。 光合作用是植物对高温最敏感的生理过程 ， 高温胁迫下叶绿素合成会受抑制甚至氧化降解8。 植物组织或器官在高温胁迫下会发生膜脂过氧化 ， 产生丙二醛 ， 其含量高低可以反映植物遭受逆境伤害的程度9， 含量越高说明植物对逆境的抗性越弱 。 前人研究发现 ， 耐热性强的蝴蝶兰品种的相对电导率和丙二醛含量增幅明显小于耐热性弱的品种 ， 而叶绿素含量也会随高温胁迫强度的加大而降低10-11。 脯氨酸主要存在于细胞质基质中 ， 可以游离状态广泛存在于植物体内 ， 积累指数与植物的抗逆性呈正相关关系 ， 在植物抗逆过程中的作用主要有两点 ： 一是维持渗透平衡 ， 防止水分散失 ； 二是保持膜结构的完整性12-13。 研究表明 ， 在高温胁迫下许多耐热的植物品种比不耐热的品种积累更多脯氨酸14， 显示脯氨酸在植物耐热性方面发挥着重要的作用 。 水分自然饱和亏是指植物组织的自然含水量与饱和含水量这两个值的差 ， 差值越大 ， 表示植物体内水分亏缺越严重 ， 在相同环境下叶片的水分饱和亏越大 ， 说明植物的抗旱耐热性越强15。 植物受到各种不良环境因素的影响往往首先作用于细胞膜 ， 其表现往往为细胞膜透性增大 ， 细胞内部电解质外渗 ， 外液电导率增大16。 细胞膜透性变得愈大 ， 表示受害愈重 ， 抗性愈弱 ， 反之则抗性愈强 。在蝴蝶兰新品种选育过程中 ， 通过比较研究不同蝴蝶兰品种的抗性生理指标并综合评价其耐热性 ， 一方面能够为蝴蝶兰抗性育种亲本选择提供参考依据 ， 另一方面 ， 筛选出耐热性优良的新品种在华南地区进行推广 。 本研究选取一个市场流行白花品种 、 一个市场流行红花品种和 8 个自主选育的新品种 ， 在相同的栽培环境下 ， 模拟广州夏季高温栽培模式 ， 对其进行耐热性生理指标的综合比较研究 ， 通过生理指标反映品种耐热性的强弱 ， 比较自主选育新品种与市场流行品种的耐热性差异 ， 为蝴蝶兰抗性育种亲本选择 、 选配和环境适宜型新品种筛选提供参考依据 。1 材料与方法1. 1 材料实验选取 10 个蝴蝶兰品种 ： Phal316( P. JoinAngel) 、 鸿利 P. ( LonHong Valentine×JudyValentine) ×P. Ming Hsing Star Kuo 、 红钻石 ( P. Taisuco Passionate Red Diamond) 、phCE-124 ( P. Ben Yu Star Red -dragon ×P.Taisuco Firebird Kuo) 、 深红 B-150( P. Ben YuStar Red -dragon×P. Jiuhbao Red Rose) 、红桃 ( P. Peach) 、 红梅 ( P. Hongmei) 、 童 真 ( P. Tongzhen) 、 翔 凤 ( P. Xi-angfeng) 和 黄金豹 ( P. Frigdaas Oxford GoldenLeopard) 。 Phal316 为市场流行白花品种 ， 鸿利 为市场流行红花品种 ， 其他品种均为广东省农业科学院环境园艺研究所自主培育的蝴蝶兰新品种 。 除 phCE-124 和深红 B-150 尚未进行品种审定外 ， 其他的品种均已通过广东省农作物新品种审定 。 红钻石 、 phCE-124 、 深红 B-150 、 红桃 、 红梅 、 翔凤 为红花系品种 ， 童真 、黄金豹 为蜡质黄花系品种 。1. 2 方法1. 2. 1 试材处理试验材料均取材于 3.5 寸大小的成熟克隆株系中未有病虫害表现的健康植株 ， 每个品种 10 株 ，统一种植在广东省农业科学院环境园艺研究所白云实验基地温室大棚内 ， 实验前进行为期 7 d 的日温30 、 夜温 26 高温栽培 ， 模拟广州地区夏季高温栽培环境 ， 其他种植条件不变 ， 参照蝴蝶兰标准化栽培种植规范 。1. 2. 2 生理指标测定44- -肖 文芳 等 不同蝴蝶兰品种耐热性比较测定及综合评价Phal316红钻石phCE-124深红B-150鸿利红桃红梅童真翔凤黄金豹1.201.000.800.600.400.200.00叶绿素含量/(mg·g-1)abccababcabcab aabc品种图 1 叶绿素含量比较每个品种随机选取 3 株的叶片进行生理指标测定 。(1) 叶绿素含量测定采用分光光度法17。(2) 丙二醛 (malondialdehvde, MDA) 含量测定 ：采用硫代巴比妥酸 (Thibabituric Acid, TBA) 法18。(3) 游离脯氨酸含量测定采用茚三酮比色法19。(4) 植物组织含水量测定采用水分饱和亏表示20：称取植物鲜重 (Wf) 、 干重 (Wd) 以及饱和鲜重 ( 植物鲜样浸入装有蒸馏水的烧杯或培养皿中数小时直至恒重时的重量 ， Wt) ， 代入公式计算相对含水量和水分饱和亏 。鲜重含水量 (%)( Wf Wd)/ Wf ×100%干重含水量 (%)( Wf Wd)/ Wd ×100%相对含水量 RWC(%)( Wf Wd)/( Wt Wd)×100%水分饱和亏 WSD(%)1 相对含水量 ( WtWf/( Wt Wd ×100%(5) 细胞膜透性采用电导仪法21。 容器洗涤干净后处理材料 ， 分为逆境胁迫处理组 (T) 和室温对照组 (CK) ， 逆境胁迫处理组放入 40 左右的恒温箱中 30 min 进行逆境胁迫处理 ， 另一份裹入潮湿的纱布中 ， 室温下作对照 。 分别测定初电导率 (S1)和终电导率 ( 沸水浴中 10 min 杀死植物组织后的电导值 ，S2) ， 代入公式计算相应的相对电导率以及伤害度 。相对电导率 ( L) S1/ S2对照 (CK) 也有少量电解质外渗 ， 故由于高温胁迫而产生的外渗 ， 即伤害度 ( 或伤害性外渗 ) 可由下式计算 ：伤害度 (%)( Lt Lck)/(1 Lck) ×100%Lt， 处理叶片的相对电导率 ； Lck， 对照叶片的相对电导率 。1. 2. 3 综合评价采用隶属函数值法 ， 即用模糊数学隶属函数公式对各项指标测定值进行定量转换 ， 用每个物种各项指标隶属度的平均值作为抗性能力综合鉴定指标 ， 采用模糊数学评分法对 10 个不同品种蝴蝶兰的抗性进行评价 。 将各项抗性指标的隶属值进行累加 ， 求取平均值 ， 总分数值越大的抗性越强 。如果指标与抗性呈正相关 ， 用隶属函数进行定量转换 ， 公式为 ：Xij( Xij Xjmin)/( Xjmax Xjmin)如果指标与抗性呈负相关 ， 则用反隶属函数进行定量转换 ， 计算公式为 ：Xij1( Xij Xjmin)/( Xjmax Xjmin)将抗性隶属值进行累加 ， 求得平均数 ：Xi1nnj 1Xij公式中 ， Xij为某一品种某一生理指标的测定值 ； Xjmax为这一指标测定值的最大值 ； Xjmin为这一指标测定值的最小值 ； Xi为该品种的综合抗性指标的隶属值 。1. 2. 4 数据分析取各项指标的平均值用于统计分析 ， 利用 Ex-cel 2010 、 SPSS 19.0 软件进行试验数据的比较和分析 。 采用 Duncan 法进行显著性分析 ， 用 P0.05 水平上的单因子方差 (One-Way ANOVA) 检验 ， 用字母法标记 。2 结果与分析通过为期 7 d 的高温栽培后发现所有品种叶片均完好 ， 无明显干尖症状 ， 叶片绿色未有明显的高温胁迫症状 。2. 1 叶绿素含量比较由图 1 可知 ， 在模拟的广州夏季高日温栽培条件下 ， 10 个不同品种蝴蝶兰中 童真 的叶绿素含量最高 ， 为 0.91 mg/g ， 其次是 phCE-124 ， 二者间未达到显著性差异 。 叶绿素含量最低的是Phal316 ， 为 0.43 mg/g ， 其次是 黄金豹 ， 二者间未达到显著性差异 ， 叶绿素最高组和最低组之间差异显著 。2. 2 丙二醛含量比较45- -2 018 年 12 月 第 38 卷第 12 期热带农业科学图 3 游离脯氨酸含量比较Phal316红钻石phCE-124深红B-150鸿利红桃红梅童真翔凤黄金豹品种1 000.00900.00800.00700.00600.00500.00400.00300.00200.00100.000.00游离脯氨酸含量/(g·g-1)eadbe edfec由图 2 可知 ， 在模拟的广州夏季高日温栽培条件下 ， 10 个不同品种的蝴蝶兰的丙二醛含量最高的为 phCE-124 ， 极显著高于其他品种 ， 而含量最低的为 Phal316 和深红 B-150 ， 显著低于其他品种 。试验数据表明 ， 在相同栽培环境下 ， phCE-124 的细胞膜脂过氧化程度最高 ， 细胞膜受到的伤害最严重 。2. 3 游离脯氨酸含量比较通过标准曲线得到线性回归方程 y0.047 x0.022 ( 其中 y 为吸光值 ， x 为脯氨酸含量 ) 。 通过茚三酮比色法测量发现 ， 在模拟的广州夏季高日温栽培条件下 ， 游离脯氨酸含量最高的品种为 童真 ， 含量为 710.40 g/g ， 显著高于其他品种 ； 而 红钻石 的游离脯氨酸含量则显著低于其他 9 个品种 。2. 4 植物水分饱和亏比较由图 4 可知 ， 在模拟的广州夏季高日温栽培条件下 ， 童真 的水分饱和亏最大 ， 为 16.95% ， 极显著高于其他品种 ； 而 phCE-124 的水分饱和亏最小 ， 为 1.85% ， 极显著低于其他品种 。 说明在相同的高温胁迫条件下 ， 童真 体内水分亏缺较大 。2. 5 细胞膜透性比较由图 5 可知 ， 在模拟的广州夏季高日温栽培条件下和 40 高温胁迫下 ， 10 种蝴蝶兰按细胞膜伤害度来说 ， Phal316 的伤害度最大 ， 为 29.62% ， 其次是 红钻石 ， 这 2 个品种的伤害度都显著高于其他品种 ； 伤害度最小的是 翔凤 ， 为 3.57% ，显著低于其他品种 。 这一结果表明 ， 在相同的逆境中 ， Phal316 受害较为严重 ， 耐热性较弱 ， 而 翔凤 抗性较强 ， 不易受伤害 。2. 6 抗性综合评价结合各个抗性生理指标的测定结果 ， 根据公式进行隶属值计算 ， 最后计算每个蝴蝶兰品种的综合隶属值得分 ， 结果如表 1 。 从综合分析结果可以看出 ， 在这 10 个品种中 ， 童真 蝴蝶兰的得分最高 ， 表明其综合抗性最强 ， 其次是 鸿利 蝴蝶兰 ， 综合抗性最弱的为 红钻石 。3 讨论与结论3. 1 讨论高温胁迫是蝴蝶兰生产上所面临的重要问题 ，因此 ， 研究和探讨高温胁迫下蝴蝶兰体内的生理代图 2 丙二醛含量比较0.0160.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0020.000abcabcabc abcababcdac丙二醛含量/(mol·g-1)Phal316红钻石phCE-124深红B-150鸿利红桃红梅童真翔凤黄金豹品种图 4 水分饱和亏比较0.180.160.140.120.100.080.060.040.020.00bcddfe ebda水分饱和亏/%Phal316红钻石phCE-124深红B-150鸿利红桃红梅童真翔凤黄金豹品种图 5 伤害度比较0.350.300.250.200.150.100.050.00伤害度/%e ecdecadababbPhal316红钻石phCE-124深红B-150鸿利红桃红梅童真翔凤黄金豹品种46- -肖 文芳 等 不同蝴蝶兰品种耐热性比较测定及综合评价叶绿素含量隶属值丙二醛含量隶属值游离脯氨酸含量隶属值植物水分饱和亏隶属值细胞膜透性隶属值综合隶属值Phal316 0.019 1.000 0.774 0.388 0.000 0.436红钻石 0.717 0.764 0.000 0.171 0.013 0.333phCE-124 0.787 0.000 0.575 0.000 0.841 0.441深红 B-150 0.159 0.967 0.118 0.509 0.172 0.385鸿利 0.543 0.732 0.744 0.487 0.907 0.683红桃 0.174 0.891 0.766 0.518 0.394 0.549红梅 0.571 0.807 0.614 0.667 0.079 0.548童真 1.000 0.888 1.000 1.000 0.479 0.873翔凤 0.178 0.939 0.823 0.162 1.000 0.620黄金豹 0.000 0.884 0.491 0.663 0.984 0.604表 1 抗性综合评分表谢变化 ， 对蝴蝶兰抗高温胁迫栽培具有重要意义 。本试验的 10 个品种中 ， 市场流行品种 鸿利 蝴蝶兰为红花系品种 ， 各方面抗性表现一直较好 ；Phal316 为传统的纸质大白花品种 ， 平时栽培表现显示抗性不佳 。 目前市场还未见流行的黄色蜡质花品种 ， 自主选育的蝴蝶兰新品种中 ， 童真 和黄金豹 均为黄底红色斑点的蜡质花品种 ， 在选育过程中就表现出较强的抗性 ， 且由于蜡质花品种本身花瓣厚实且有蜡质保护表层而表现出强于纸质花品种的抗性 ； 翔凤 蝴蝶兰为中大花型蝴蝶兰新品种 ， 抗性在红花系蝴蝶兰中表现优良 ； 红梅 和 红桃 蝴蝶兰为 2011 年选育的红花系蝴蝶兰 ， 2 个品种为同一杂交后代的不同个体 ， 抗性表现相近 ； 红钻石 蝴蝶兰为早期选育的蝴蝶兰品种 ， 花朵大但是抗性弱 ； phCE-124 和深红 B-150为育种杂交群体后代之一 ， 抗性表现不佳 ， 未选育成新品种 。在前人对蝴蝶兰的研究中发现 ， 相对电导率 、丙二醛含量和叶绿素含量可作为蝴蝶兰耐热性分析的关键指标10-11。 在对杂交兰耐热性差异的比较研究中发现 ， 耐热性强的品种叶绿素含量下降幅度较耐热性弱的品种小 ， 丙二醛含量增幅也小于耐热性弱的品种 ， 游离脯氨酸含量则高于耐热性弱的品种22。 在对文心兰耐热性的研究中则发现 ， 持续的高温胁迫能显著提高顶叶相对电导率和游离脯氨酸含量 ， 显著降低叶绿素含量 ， 相对电导率 、 游离脯氨酸含量及叶绿素含量 ， 可作为文心兰耐热性分析关键指标23。综合前人对兰花耐热性的研究可见 ， 叶绿素含量 、丙二醛含量 、 游离脯氨酸含量 、 相对含水量以及电导率是分析兰花耐热性的关键指标 。 本试验研究发现 ， 通过这 5 个生理指标的测定及比较分析 ， 对蝴蝶兰进行的耐热性评价与实际栽培表现基本一致 。但是由于单一的生理指标指示出的耐热性并不完全准确 ， 因此 ， 需要对多种因素影响的指标进行全面评价 。隶属度属于模糊评价函数 ， 模糊综合评价是对多种因素影响的事物做出全面评价的一种十分有效的方法 ， 其特点是评价结果不是绝对的肯定或否定 ， 而是用一个模糊集合来表示24。 隶属函数已广泛应用于植物抗性综合评价 。 陈文荣等25对 4 个蓝莓品种的抗旱性进行隶属函数分析 ， 同时用大田干旱试验验证了基于生理指标的隶属函数分析对于抗旱性的筛选是准确可靠的 。 赵晶怡等9利用隶属函数对 3 种园林灌木进行了抗性综合评价 ， 为园林建设和品种选择提供理论依据 。 本研究通过隶属函数值法综合分析了蝴蝶兰耐热性相关的 5 个生理指标 ， 得到了品种的相关耐热性 ， 为地方适宜品种筛选和后期育种亲本选择提供了理论依据 。3. 2 结论抗性生理指标在一定程度上可以指导蝴蝶兰新品种选育的亲本选择和后代选育 ， 节约育种时间和成本 ， 是蝴蝶兰常规育种辅助选择的一个重要手段 。 本试验通过对蝴蝶兰叶绿素含量 、 丙二醛含量 、 游离脯氨酸含量 、 相对含水量以及电导率等生理指标 ， 并通过隶属函数值法进行综合评价 ， 发现同一栽培条件下 ， 童真 蝴蝶兰耐热性最强 ，47- -2 018 年 12 月 第 38 卷第 12 期热带农业科学红钻石 的耐热性最弱 ， 与田间表现一致 。 通过本试验筛选出 童真 、 鸿利 、 翔凤 、 黄金豹 、 红梅 、 红桃 6 个蝴蝶兰品种具有较强的耐热性 ， 较适宜在华南地区进行推广种植 。参考文献1 秦贺兰 . 蝴蝶兰研究进展 J. 北京园林 ， 2001 ， 17(4) ： 9.2 李少球 . 洋兰皇后蝴蝶兰 J. 中国花卉园艺 ， 2001 ， 13 ：42-43.3 朱根发 . 蝴蝶兰 M. 广州 ： 广东科技出版社 ， 2004.4 赖本智 . 台湾兰花之育种 M. 台湾 ： 台湾兰花育种者协会 ， 2013 ： 14-28.5 Su W R, Chen W S, Koshioka M, et al. 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