南瓜属4 个种及种间杂种耐热性比较

智海英，岳 青，陈敏克，马海龙

（山西省农业科学院园艺研究所，山西太原030031）

南瓜属（Cucurbita）包括30 个种，其中，我国常见有4 个栽培种：美洲南瓜（Cucurbita pepo L.，又名西葫芦）、中国南瓜（Cucurbita moschata Duch，又名南瓜）、印度南瓜（Cucurbita maxima Duch，又名笋瓜）、黑籽南瓜（Cucurbita ficifolia Bouche）。美洲南瓜和印度南瓜存在抗病性、耐热性差的缺点，在生育期内往往因受到高温逆境的影响出现植株衰败、坐瓜难、品质低的问题，导致越夏栽培困难，难以满足市场需求。消费者需要南瓜产品的周年均衡供应，抗逆性和适应性已成为南瓜属作物新品种选育和引种筛选研究的重要评价指标[1-7]。故迫切需要开展南瓜耐热性评价研究，为耐热南瓜新品种选育提供理论指导。近年来，我国在大白菜、菜豆、生菜、番茄、黄瓜、甘蓝、辣椒等蔬菜上的抗热研究都取得了重要进展，育成了一批综合性状优良的抗热品种[8-9]。赵美华等[10]研究认为，大白菜耐热性与可溶性蛋白质含量、SOD 活性、MDA 含量相关，可作为其耐热性鉴定指标。在瓜类作物中，对冬瓜、节瓜、瓠瓜、黄瓜砧木等已有高温胁迫下生理及抗性评价研究报道[11-14]，但在南瓜属作物中的耐热性相关研究较少。

抗性种质资源的匮乏是南瓜属抗性育种进展缓慢的根本原因，设法引入外源抗性基因，创造新型抗性种质资源是目前迫切需要解决的课题[15]。中国南瓜在我国栽培历史悠久，形成了许多抗病、耐热、耐瘠薄、适应性广的优良地方品种，用中国南瓜改良印度南瓜的抗逆性受到人们的关注[16]。中国南瓜是理想的外源抗性基因供体，虽然国内外研究者曾进行过一些美洲南瓜或印度南瓜与中国南瓜的种间杂交试验，但仍停留在种间杂交亲和性试验或种间亲缘关系研究的阶段，未见以美洲南瓜及印度南瓜耐热性育种为主要目标的种间杂交的研究报道。

山西省农业科学院园艺研究所南瓜种质资源创新及新品种选育课题组于2018 年选取具有一定代表性的南瓜属4 个栽培种及其部分种间杂种一代进行耐热性研究，以期找到南瓜属不同种或种内不同材料间的耐热性差异及其规律，为今后的南瓜抗热育种提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选取18 个南瓜属种质资源作为试材，其中，16 个材料分别属于中国南瓜、美洲南瓜、印度南瓜、黑籽南瓜等4 个栽培种，2 个材料为种间杂种一代，所有材料种子均由山西省农业科学院园艺研究所提供（表1）。

表1 参试材料的植物学分类及来源

1.2 试验方法

1.2.1 室内热胁迫试验 将17 种试材（因Z1×M5种子少，未做）种子分别播种于32 孔穴盘中，置常温下培养，待两叶一心时，进行热胁迫试验。每种材料选样本30 株，置于人工气候箱中，38 ℃恒温培养48 h，调查各样本的存活株数，统计生存率。

过氧化物酶（POD）活性试验取样与存活株数统计同时进行，分别随机选取高温处理后仍存活的试材（不含美洲南瓜）各10 株的叶片，设3 次重复，混合研磨后提取酶液。POD 酶活性采用愈创木酚法测定，参照文献[17]。用721 型紫外-可见分光光度计于470 nm 下测量反应5 min 时的OD 值，每隔1 min 读数1 次，以每克鲜质量乘以每分钟吸光度变化值表示酶活性大小，以ΔOD470/（min·g）表示，计算3 次重复的平均值。

1.2.2 田间耐热性试验 18 个试材于2018 年4 月25 日露地直播于山西省太原市园艺研究所试验地，每个材料材种20 株，设3 次重复。6 月25 日至7 月3 日进行10 d 的人工授粉并挂牌标记，7 月10 日调查坐果率。7 月25 日调查病毒病发病株数，统计健株率。于8 月20 日进行田间自然高温胁迫后生存率调查。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2003 软件进行数据统计和作图，用SPSS 19 软件进行方差分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 在室内热胁迫下各材料生存率的比较

从图1 可以看出，高温胁迫下美洲南瓜M1、M2、M3、M4 及M5 植株全部死亡，生存率为0；中国南瓜与印度南瓜生存率较高，其中，Y3 生存率最低（57.8%），Z4、Y1、Y5 最高（100%）；黑籽南瓜生存率为100%；印度南瓜与中国南瓜的种间杂种Y2×Z1为80.0%。南瓜属4 个种在室内高温胁迫下，耐热性黑籽南瓜最强，美洲南瓜最低，中国南瓜与印度南瓜居中。

2.2 在室内热胁迫下各材料POD 活性的比较

由图2 可知，热胁迫处理后南瓜属不同种的POD 活性不同。黑籽南瓜为0.094 ΔOD470/（min·g），中国南瓜为0.071～0.131 ΔOD470/（min·g），印度南瓜为0.037～0.053 ΔOD470/（min·g），中国南瓜与黑籽南瓜的酶活性高于印度南瓜。种间杂种Y2×Z1（印度南瓜×中国南瓜F1）为0.120 ΔOD470/（min·g），高于印度南瓜，与中国南瓜接近。由于美洲南瓜在室内高温胁迫后生存率为0，故无POD 活性数据。

2.3 各材料田间耐热性表现

表2 各材料田间耐热性表现 %

从表2 可以看出，美洲南瓜的5 个材料越夏生存率最低，其中，M2、M4 全部死亡，最高的M5 也仅为63.3%；高温期病毒病发生严重，健株率为0～36.7%；高温期坐果率最低，为8.9%～40.5%。中国南瓜与印度南瓜越夏生存率普遍较高，其中，Y3 最低（73.4%），Z4、Y1、Y2、Y5 及Y6 全部存活；病毒病发病率较低，健株率为45.0%～100%；坐果率为75.6%～99.7%。黑籽南瓜生存率为100%；无病毒病发生，健株率为100%。以中国南瓜为亲本之一的种间杂种Y2×Z1、Z1×M5 生存率均达到100%；病毒病发病率低，健株率分别为91.8%与88.4%；坐果率分别为90.6%与91.1%。

3 结论与讨论

本研究表明，南瓜属4 个栽培种中，黑籽南瓜耐热性最好，中国南瓜耐热性次之，印度南瓜耐热性中等，美洲南瓜耐热性较差；同一个种内的不同试材间对热胁迫的耐受能力亦存在一定的差异。南瓜属种间杂种（印度南瓜×中国南瓜F1，中国南瓜×美洲南瓜F1）耐热性强于印度南瓜亲本或美洲南瓜亲本，接近于中国南瓜亲本水平。印度南瓜×中国南瓜和中国南瓜×美洲南瓜种间杂交均存在超中优势，说明耐热性较强的中国南瓜可作为南瓜耐热新品种选育的抗性亲本材料。如果利用种间杂交后代进一步进行回交或复合杂交，有望通过种间杂交手段将中国南瓜的耐热性基因转育到印度南瓜或美洲南瓜中，创造出抗病、抗逆性得到改良的新型种质资源材料。

今后应进一步研究热胁迫下南瓜生理生化变化，分析并找到标志其高温抗性的生理指标和基因表达调控机制，将对南瓜抗逆种质资源的鉴定、改良及利用研究产生积极的促进作用。