高温胁迫对芹菜种子萌发和幼苗生长以及叶绿素荧光参数的影响

， ， ， ， ， (.上海市农业科学院园艺研究所，上海市设施园艺技术重点实验室， 上海 0403；.66440部队， 河北 石家庄 05008)

高温胁迫对芹菜种子萌发和幼苗生长以及叶绿素荧光参数的影响

许爽1，阎君1，杨学科2，张永平1，王虹1，朱为民1
(1.上海市农业科学院园艺研究所，上海市设施园艺技术重点实验室， 上海 201403；2.66440部队， 河北 石家庄 050081)

以耐热性不同的4个芹菜品种(韩育黄芹，3号，黄心芹，申香芹)为材料，在15，25，30，35 ℃不同温度条件下(以20 ℃为对照)，通过对不同耐热品种的比较分析，研究高温胁迫对芹菜种子萌发以及幼苗生长的影响。结果表明：与对照相比，在30 ℃高温条件下芹菜种子发芽率、发芽指数、发芽势和活力指数显著降低，且品种耐热性越强，受抑制程度越低。高温对幼苗的根系有显著抑制作用，但对株高影响不明显。同时，在35 ℃高温处理下，不同耐热性芹菜品种植株相对生长量表现差异显著，叶片的叶绿素含量和叶绿素荧光参数Fv/Fm，YⅡ和qP都有不同程度下降，且表现为芹菜品种耐热性越差，下降趋势越明显，NPQ则呈现相反的趋势。进一步模拟38 ℃高温，调查热害指数发现72 h高温处理后各品种芹菜差异最显著，且与田间观察结果一致。

芹菜； 高温胁迫； 萌发； 相对生长量； 叶绿素； 热害指数

芹菜属伞形科1、2 年生的草本植物，原产于地中海沿岸[1]，是在世界范围内栽培最为广泛的蔬菜作物之一[2]。在我国有2000多年的栽培历史，特别是近十年来，随着人们保健意识的增强和芹菜药用价值的不断开发，芹菜越来越受消费者喜欢，每年种植的面积约占蔬菜总面积的3%。由此可见，芹菜在我国的蔬菜生产和人们生活中所处地位非常重要[3]。

但芹菜性喜冷凉不耐高温，种子发芽最适温度15～20 ℃，30 ℃以上种子进入热休眠几乎不发芽[4]。植株26 ℃以上则生长不良，而且品质变劣，产量降低，因此，适宜在春秋季栽培[5]。为了实现芹菜的周年供应，满足人们生活健康需要，选育耐热性芹菜新品种势在必行。蔬菜耐热性的研究一直都是热点，在番茄、茄子、黄瓜、甜椒、大白菜等有大量报道[6-10]。但芹菜耐热性的研究较少，芹菜高温萌发和高温对芹菜幼苗叶绿素荧光影响的研究更是未见报道，笔者希望通过探究高温对芹菜种子的萌发和对幼苗期生长和叶绿素荧光的影响，筛选出一种简单快捷的反映芹菜耐热性的方法，同时为高温伤害机理、耐热芹菜品种的选育提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

根据预试验和田间试验结果，选择耐热性不同的黄心芹、申香芹、3号、韩育黄芹4个芹菜品种为试验材料，均由上海市农业科学院园艺研究所提供(韩育黄芹、3号为耐热品种，申香芹为热敏品种，黄心芹中等耐热)。

1.2 试验处理

1.2.1 萌发试验

以20 ℃为对照，将不同品种芹菜种子放入发芽盒(12 cm×12 cm×5 cm)内，排列均匀。然后移入15，25，30，35 ℃的智能培养箱内，每个处理100粒种子，重复3次。第5天起每日统计种子发芽数，以第15天作为发芽结束时间，发芽结束后统计发芽各项指标，同时测定15 d时幼苗的株高和根长。

1.2.2 高温对植株生长的影响

待芹菜长到4叶1心时，挑选生长一致的植株，在人工气候室内分别进行高温胁迫处理，胁迫温度分别为35 ℃和38 ℃，对照温度为20 ℃，光周期为12 h/12 h。采用50孔穴盘进行栽培，35 ℃和38 ℃处理每个品种3盘，3次重复。

1.3 测量指标与方法

1.3.1 发芽率等相关指数

通过统计的发芽数计算发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数[6]，计算公式如下：发芽率(%)=∑Gt/NT×100%；发芽势(%)=第3天发芽数×NT；发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)；活力指数(VI)=GI×S。其中，Gt表示t日时的发芽数，NT表示种子总数，Dt表示相应的发芽天数，S表示幼苗的长度(以苗高cm表示)。

1.3.2 生长量

待芹菜幼苗长至4叶1心时，每个品种随机取10株。称量其地上部和地下部鲜重，经杀青15 min后烘干至恒重再分别称取干重。人工气候箱35 ℃高温胁迫处理5 d后，再称量其地上部和地下部鲜重和干重。参考朱鑫等[11]的方法，以20 ℃的绝对增长量为对照，计算高温胁迫下芹菜幼苗的相对增长量。每处理3次重复。

1.3.3 叶绿素含量和叶绿素荧光参数的测定

35 ℃高温胁迫处理5 d后，叶绿素含量测定采用刘凯歌等的丙酮提取法[12]，并计算叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总含量。并用调制叶绿素荧光成像系统测定35 ℃高温胁迫处理5 d后其叶片最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际光合效率(YⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)，取上部第2片完全展开功能叶测定，每重复6株，重复3次。以20 ℃处理为对照[13]。

1.3.4 热害指数

待芹菜幼苗长至4叶1心时，每个品种取30株，人工气候箱38 ℃处理5 d，参考朱鑫等的分级标准[11]，将芹菜分为0、1、3、5级和7级，每24 h统计热害症状并计算指数。

1.4 统计方法

用Microsoft Excel和SPSS 19.0对数据进行作图和统计分析。

2 结果与分析

2.1 温度对不同品种芹菜种子萌发的影响

从表1可以看出，15，20 ℃和25 ℃对芹菜各品种影响不显著，但20 ℃发芽率最佳，30 ℃高温时各芹菜品种发芽率出现明显差异，发芽率大幅度下降，韩育黄芹降幅最小，为60%，3号次之，为76.2%，黄心芹为94.6%，而申香芹30 ℃已不能正常萌发。发芽势、发芽指数和活力指数也均明显低于对照，且前两者的变化趋势基本与发芽率一致，黄心芹降幅达到96%以上，韩育黄芹为65%。而各品种的活力指数的变化略有不同，黄心芹降幅最大，其次为韩育黄芹，3号则表现最好。试验过程中还发现，韩育黄芹、3号在35 ℃高温时胚根虽然突破了种皮，但是下胚轴不能正常生长，胚根根尖处逐渐腐烂，直至丧失活性。由此可以看出，30 ℃高温严重抑制芹菜各品种萌发，对种子的活力影响较大。

表1 不同温度对不同品种芹菜萌发的影响

品种温度(℃)发芽率(%)发芽势(%)发芽指数活力指数3号1577．33±1．8c39．33±1．33b17．89±0．58c11．66±0．32a2078．67±6．7c66．00±2．31c25．93±1．47c22．82±0．61b2573．33±3．5c69．33±4．67c26．85±2．74b51．71±2．59c3018．67±3．3b10．00±2．00a5．09±1．16a32．95±0．45d黄心芹1594．67±2．9c11．33±3．53b27．44±0．81b16．13±0．51b2098．67±1．3c98．00±1．16c40．39±0．52c39．88±1．70c2596．00±1．1c91．33±1．76c38．65±0．52c105．42±7．46d305．33±5．3b3．33±3．33a，b1．73±1．73a3．11±0．35a申香芹1581．33±1．3c36．67±3．71b16．50±0．63b17．65±0．61a2088．67±1．7b，c59．33±7．86b24．42±2．28b38．27±1．28b2572．00±6．4b44．67±6．68b20．61±3．60b49．65±2．59c300．00±0．0a0．00±0．0a0．00±0．0a0．00±0．0a韩育黄芹1595．33±1．3c22．67±7．39a17．67±2．12c7．92±0．45a2096．00±0．0c63．33±9．33b34．66±0．30d35．47±1．71b2595．00±0．0c80．00±1．15b35．66±0．61d79．93±3．79c3038．67±3．3b22．67±0．67a12．33±0．60b21．58±1．51d

图1 不同温度对不同芹菜品种幼苗苗高和根长的影响

由图1可以看出，15～25 ℃时，随着温度增加，苗高也随之增加。25 ℃各芹菜品种苗高均强于对照，在30 ℃高温时3号和韩育黄芹苗高较25 ℃时有所下降，而黄心芹表现为增加。且3个品种苗高较对照都明显增加，说明高温对芹菜苗高没有抑制作用。而30 ℃高温对各品种根长影响较大，与ck相比均大幅度下降。3号、黄心芹、申香芹和韩育黄芹根长分别降低86.16%、89.30%、100%和82.47%，且降低幅度与品种耐热性有关，耐热性强，降低幅度小。由此可见，高温对芹菜幼苗根部有明显抑制作用，对其影响远大于叶片。

2.2 高温对植株生长量的影响

由图2可以看出，地上部和地下部的鲜重和干重变化一致，韩育黄芹的相对增长量增长最多，其地上部鲜质量和干质量以及根的鲜、干质量表现均好于对照，且差异明显。表明高温处理后养分更多地积累到根部，其中以地下部干重相对增长量增长最多，为134.19%，耐热性最好，3号次之，相对增长量为101.43%，耐热性较好，黄心芹的相对增长量为80.12%，耐热性较差，而申香芹则不耐热，地上部干重的相对增长量仅为36.52%，明显低于对照，表明高温胁迫导致光合能力降低，抑制了光合产物的积累，降低了芹菜植株的鲜重和干重。

2.3 高温对芹菜叶片叶绿素含量的影响

由表2可知，35 ℃高温处理时(T)各品种芹菜叶片的叶绿素a和叶绿素b含量较20 ℃(ck)均有不同程度降低。3号、黄心芹、申香芹、韩育黄芹叶绿素总量降幅依次为30.3%、28.7%、55.5%和25.8%，即韩育黄芹叶绿素含量降低较少，申香芹降幅最大，黄心芹和3号降低幅度介于二者之间，说明耐热性强的品种其叶绿体结构受破坏程度小，叶绿素含量降幅小，反之降幅大。

2.4 高温对芹菜叶绿素荧光参数Fv/Fm，YⅡ，NPQ和qP的影响

图3表明，与对照相比，高温处理后不同品种芹菜叶片的Fv/Fm、qP、YⅡ均呈现不同程度的减小，而NPQ都有所增加。由图3-A可看出，韩育黄芹的Fv/Fm仅下降1.42%，申香芹下降15.9%。由图3-B看出，韩育黄芹、3号、黄心芹和申香芹的YⅡ下降幅度分别为8.87%、6.37%、36.3%和52.9%。由图3-C看出，NPQ增加幅度最多的是韩育黄芹，增幅为14.8%，3号次之，为6.69%，而黄心芹和申香芹的增幅分别为3.49%和3.93%，黄心芹的耐热性表现不稳定。由图3-D看出，韩育黄芹qP略有下降，下降幅度为3.74%，而申香芹则显著降低，为34.52%，3号和黄心芹降低幅度介于二者之间，分别为14.48%和23.7%。

图3 高温对不同品种芹菜幼苗叶片叶绿素荧光参数 Fv/Fm，YⅡ，NPQ和qP 的影响

表2 高温对不同品种芹菜幼苗叶片叶绿素含量的影响

品种处理叶绿素a含量(mg/g)叶绿素b含量(mg/g)叶绿素a+b含量(mg/g)3号ck1．449±0．016bc0．471±0．009b1．920±0．023cdT1．010±0．073b0．377±0．055a1．387±0．127b黄心芹ck1．322±0．048a0．645±0．036a1．967±0．14aT0．942±0．023e0．332±0．019b1．284±0．04d申香芹ck1．894±0．110c0．6008±0．007b2．495±0．048dT0．843±0．067de0．307±0．008a1．150±0．003c韩育黄芹ck1．633±0．106c0．582±0．036a2．125±0．094bT1．211±0．047d0．419±0．012b1．630±0．059c

图2 高温胁迫下不同品种芹菜相对生长量的变化

2.5 热害指数

从表3可以看出，随着高温处理的时间越长，热损害越大。第48小时和第120小时没有显著差异，第24小时，第72小时和第96小时品种间差异较明显。但中等耐热品种黄心芹表现受热害程度最小，与实际不符。第72小时 4个品种差异最显著，热害指数由小到大的顺序为韩育黄芹、3号、黄心芹、申香芹。结合第96小时和第120小时的热害指数不难发现韩育黄芹、3号热害指数低，耐热；申香芹热害指数高，不耐热；黄心芹热害指数在两者之间，表现中等耐热，呈现出越耐热品系热害指数越低的趋势，这也和长期以来田间观察结果一致。

3 分析与讨论

温度是影响种子萌发的因素之一，不同植物或者同一植物不同品种的种子发芽对温度耐受能力不尽相同。张艳玲等认为，芹菜种子在15～20 ℃时发芽良好，25 ℃以上发芽率迅速降低，30 ℃以上几乎不发芽[14]。本研究在30 ℃高温下，芹菜各品种的发芽指标均明显低于对照，热敏品种申香芹基本不发芽，说明30 ℃已经对芹菜种子萌发造成胁迫，抑制其活力，且品种耐热性强，受影响程度小。而对株高和根长的研究发现，高温对根部的影响强于对植株的影响。这与杨少军[15]，金春燕[6]等对甜瓜和番茄高温萌发的研究结果一致。

目前对芹菜高温处理的温度也尚未形成较稳定一致的结论。本试验采用的处理温度与朱鑫等研究有所差异，一方面可能与胡俏强等[16]分析的一致，苗期进行了高温锻炼，另一方面可能是不同基因型芹菜品种耐热性差异比较大。

表3 高温对不同品种芹菜热害指数的影响

品种 热害指数24h48h72h96h120h韩育黄芹3．05±0．93b11．06±0．60a17．87±0．20d61．47±0．07c59．76±0．56b3号4．25±0．09b14．76±0．35a26．43±0．04d59．37±1．20c64．66±1．76b黄心芹1．19±1．44c24．67±0．41a44．06±0．86b88．01±1．04c100．00a申香芹9．75±0．85a30．34±1．12a77．07±1．00a100．00a100．00a

叶绿素是光合作用中能量转化的物质基础，其含量是反映作物衰老状况和光合能力的一个重要指标[17]。本试验各品种芹菜在35 ℃高温胁迫下的叶绿素含量变化说明叶绿素降低或叶绿体结构破坏程度与芹菜品种耐热性相关，耐热性越强的品种受影响程度小。这与徐向东等[18]在黄瓜和滕中华等[19]在水稻上的研究一致。此外本研究叶绿素荧光参数的变化说明芹菜品种耐热性强，Fv/Fm、YⅡ和qP的降低幅度小，NPQ增加的幅度大，即耐热品种自我保护能力强，受到的热损害小。这与前人运用叶绿素荧光动力学对高温胁迫下的三角褐指藻和纤细角毛藻[20]、番茄[13]及水稻[21]的研究得出的结论基本一致。但耐热性不同的芹菜品种在YⅡ表现的趋势与qP、Fv/Fm略有差异，其原因有待进一步探究。在4个荧光参数中，综合比较，Fv/Fm的变化情况最符合田间实际情况，但下降幅度小，不明显。能否用来评价不同芹菜品种对高温逆境的适应性，还需大量的芹菜品种结合田间试验来验证。

对不同品种芹菜植株地上部和地下部相对生长量和热害指数的研究发现，其变化趋势反映了不同芹菜品种的耐热性，且与田间长期耐热性筛选的结果相一致。尤其是地下部干重相对增长量和72 h得到的热害指数各品种间差异最显著，可以考虑作为评价不同芹菜品种的耐热性的鉴定指标。

综上所述，通过比较4种耐热性不同芹菜品种萌发、生长量和荧光参数以及热害指数受高温胁迫影响的差异性，为快速鉴定芹菜品种耐热性提供了一种可能，也为阐明芹菜耐热机理和选育耐热品种提供了理论基础。

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Effect of High Temperature Stress on Seed Germination,Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters of Celery Seedlings

XUShuang1,YANJun1,YANGXueke2,ZHANGYongping1,WANGHong1,ZHUWeimin1
(1.Horticultural Research Institute,Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai Key Lab of Protected Horticultural Technology，Shanghai 201403,China;2.Unit 66440, Shijiazhuang Hebei 050081,China)

Four different-thermotolerance celery varieties (Hanyuhuangqin,No.3,Huangxinqin,Shenxiangqin) were used as experimetal materials,and the effects of different temperature at 15,25,30,35 ℃ (20 ℃ as control) on their seed germination and early-stage seedling growth were studied by comparative analysis.The results showed that the seed germination rate,germiantion index,germination vigor and vitality index of the tested varieties were significantly reduced under high temperature condition,and the lower the variety’s thermotolerance had the more obvious the inhibiting effect of high temperature.High temperature also had a significant inhibiting effect on the roots of seedling,but little effect on the shoot.The research also showed that the relative growth of different-thermotolerance celery varieties also had a significant difference.The result showed that the content of chlorophyll,the maximal quantum efficiency of PSⅡ photochemistry (Fv/Fm),actual photochemical efficiency of PSⅡ (YⅡ) and photochemical quenching coefficient (qP) decreased at different degree as well,and the lower the variety’s thermotolerance,the more significantly decreased.However,the inhibiting effect of high temperature on non-photochemical quenching coefficient (NPQ) showed a reverse trend.Furthermore,the celery seedlings were treated with 38 ℃ high temperature,the results showed that heat damage index were significant differences among different-thermotolerance celery varieties after 72 h heat treatment,which consistent with the results of the screening in the fields.

celery; high temperature stress; germination; chlorophyll; relative growth; heat damage index

2016-02-22

农青年科技(编号：2013-18);上海市绿叶菜产业技术体系。

许 爽(1984—)，女，安徽合肥人；硕士，助理研究员，研究方向：蔬菜育种与栽培;E-mail：xushuang.098@163.com。

朱为民(1969—)，男，江苏泰州人；博士，研究员，主要从事蔬菜育种与栽培工作;E-mail：wmzhu69@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.08.042

S 636.3

A

1001-4705(2016)08-0042-05