耐高溫淹水甘藍苗期生理指標研究

吳竺郡

doi:10.6342/NTU201602738

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耐高温淹水甘蓝苗期生理指标研究

Study on physiological index in seedlings for selecting high temperature and waterlogging tolerant cabbage

吴竺郡 , 硕士　　导师：罗筱凤　　

繁体中文 DOI： 10.6342/NTU201602738

甘蓝；细胞膜热相对伤害值；叶绿素；类胡萝卜素；丙二醛； cabbage ； cell membrane thermostability ； chlorophyll ； carotenoid ； malondialdehyde (MDA)

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摘要 │ 参考文献 (91) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

甘蓝(Brassica oleracea L. var. capitata)是台湾产量最高之叶菜类作物，但夏季高温多雨使甘蓝生产困难，选拔耐高温淹水品种为当前甘蓝产业所需。本研究以甘蓝 ‘228’ 、 ‘台南2号’ 、 ‘青翠’ 、 ‘初秋’ 、 ‘高峰’ 、 ‘夏秋’ 、 ‘大芯’ 与 ‘台中2号’ 为试验材料，探讨叶绿素萤光、光合色素、过氧化氢(hydrogen peroxide, H2O2)、抗氧化酵素包括过氧化氢酶(catalase, CAT)、抗坏血酸过氧化酶(ascorbate acid peroxidase, APX) 和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)、以及丙二醛(malondialdehyde, MDA)和细胞膜热稳定性(cell membrane thermostability, CMT)，应用於苗期选拔耐高温淹水甘蓝之可行性。2015年台南田间夏作不淹水之对照组，结球率与叶球重以 ‘228’ 、 ‘高峰’ 、 ‘青翠’ 和 ‘台中2号’ 表现较佳，视为耐高温品种；而 ‘初秋’ 、 ‘夏秋’ 、 ‘台南2号’ 和 ‘大芯’ 表现不佳，为不耐高温品种。夏作田间於结球初期淹水2天， ‘高峰’ 和 ‘台南2号’ 叶球重分别为0.27 kg 和0.38 kg，为8品种中显着最重，视为高温下耐淹水品种；而 ‘228’ 和 ‘大芯’ 无结球，视为高温下不耐淹水品种。2015年田间秋作，甘蓝结球初期经淹水2天後，其叶球鲜重介於0.6 ~ 0.81 kg，皆较不淹水组0.39 ~ 0.53 kg高，可能淹水处理补足其水份需求。八品种苗株经25℃/20℃淹水2天後，鲜重、乾重、叶面积和壮苗指数之相对生长参数较佳的 ‘台南2号’ ，其叶片APX活性提升较多，H2O2累积较少，但其余7品种苗株生长受淹水抑制，与秋作淹水与不淹水後之产量趋势不符。耐高温 ‘台中2号’ 幼苗叶圆片经45℃水浴20 min之细胞膜热相对伤害值为19.76%，系8品种中显着最低，而不耐高温 ‘大芯’ 52.22% 为显着最高，且8品种之细胞膜热相对伤害值与夏作叶球重之间呈显着相关(R = 0.76)；八品种苗株经35℃/30℃处理12 h 之叶片APX相对活性、处理48 h叶绿素、类胡萝卜素与MDA之相对含量，以及处理48 h後恢复5天时之相对叶面积，亦与夏作叶球重之间呈显着相关(p < 0.05)，其相关系数R分别为0.8827、0.8174、0.7786、-0.7658和0.737。而8品种苗株经35℃/30℃淹水48 h 之叶片APX相对活性与夏作淹水後之叶球鲜重间亦呈显着相关(p < 0.05)；此外，耐高温淹水 ‘台南2号’ 叶绿素和类胡萝卜素之相对含量显着高於不耐高温淹水 ‘大芯’ ；而H2O2相对含量以 ‘台南2号’ 显着低於 ‘大芯’ 。综上，幼苗之叶圆片细胞膜热相对伤害值以及高温处理48 h之叶片叶绿素、类胡萝卜素和MDA的相对含量可做为筛选耐高温甘蓝之苗期指标，处理高温12 h和高温淹水48 h之APX相对活性分别可做为选拔耐高温和耐高温淹水甘蓝之苗期指标，而叶片叶绿素、类胡萝卜素和H2O2之相对含量则可作为选拔耐高温淹水甘蓝之参考，期有助於缩短耐热及耐高温淹水甘蓝之选育时间。

并列摘要〈TOP〉

Cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata) is an important leafy vegetable crop in Taiwan. Due to high temperature and rainfall, the cabbage production in Taiwan is limited in summer. Developing high temperature and waterlogging-tolerant cabbage is one of the current goals for the industry. Cabbage ‘228’, ‘Tainan no.2’, ‘Ching-tsui’, ‘KY-cross’, ‘HV-023’, ‘HV-022’, ‘Daishin’ and ‘Taichung no.2’ were used as experimental materials. This study aimed at the utilization of physiological index as chlorophyll fluorescence, photosynthetic pigment, hydrogen peroxide (H2O2), antioxidase including catalase (CAT), ascorbate acid peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR), as well as malondialdehyde (MDA) and cell membrane thermostability (CMT) in seedling stage to select tolerant lines. In 2015 summer, according to heading rate and head weight under no waterlogging stress, ‘228’, ‘HV-023’, ‘Ching Tsui’ and ‘Taichung no. 2’ are considered to be heat-tolerant cultivars, while ‘KY cross’, ‘HV-022’, ‘Tainan no. 2’ and ‘Daishin’ are considered to be heat-sensitive cultivars. After 2-days waterlogging treatment in summer, ‘HV-023’ and ‘Tainan no. 2’ showed the heaviest head 0.27 kg and 0.38 kg, respectively and were regarded as waterlogging-tolerant at high temperature. Whereas ‘228’ and ‘Daishin’ showed no heading, thus, were regarded as waterlogging-sensitive at high temperature. In 2015 autumn, the head weights in 8 cabbage cultivars were 0.6~0.81 kg after waterlogging, which were higher than the weight without waterlogging, 0.39~0.53 kg. After waterlogging at 25℃/20℃, ‘Tainan no. 2’, with better relative growth on fresh weight, dry weight, leaf area and seedling index in seedlings, showed the highest APX relative activity and the least H2O2 relative content. The growth of 8 cultivars cabbage was inhibited by waterlogging at 25℃/20℃ in seedling stage, while not in the field in autumn. After water bath at 45℃ for 20 min, heat-tolerant ‘Taichung no. 2’ had the least relative injury (RI) 19.76%, while heat-sensitive ‘Daishin’ had the highest RI 52.22%. The correlation between the RI and the head weight in summer showed high significance (R = 0.76). The correlation of head weight in summer also showed significance (p < 0.05) with the relative activity of APX (R = 0.8827) after treatment for 12 h, the chlorophyll (R = 0.8147), carotenoid (R = 0.7786) and MDA (R = -0.7658) relative content after treatment for 48 h and the relative leaf area after recovery for 5 d (R = 0.737). ‘Tainan no. 2’, tolerant to waterlogging stress at high temperature, also had better performance than high temperature and waterlogging-sensitive ‘Daishin’ in the relative contents of chlorophyll, carotenoid and H2O2 under waterlogging at 35℃/30℃ in seedling stage. In addition, head weight after waterlogging in summer showed significant correlation with APX relative activity after waterlogging for 48 h at 35℃/30℃ in seedling stage. In conclusion, CMT, APX relative activity after 35℃/30℃ treatment for 12 h, the relative content of chlorophyll, carotenoid and MDA after 35℃/30℃ treatment for 48 h can be used as seedling index for selecting heat-tolerant cabbage. APX relative activity after waterlogging at 35℃/30℃ for 48 h can also be applied for selecting waterlogging-tolerant cabbage at high temperature. Besides, chlorophyll, carotenoid and H2O2 relative content might also be a tool to screen the tolerance to waterlogging at high temperature for cabbage. The period for breeding cabbage shall be shortened.

参考文献 ( 91 ) 〈TOP〉

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