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8个绣球品种耐热性综合评价与耐热指标筛选(三)

来源:时间:2025-04-22 04:14:42

2.3.3 不同繡球品種耐熱性綜合分析

將8個繡球品種的个绣各項生理指標的耐熱係數與其主成分的荷載值相結合,根據線性組合方程計算結果得出4個主成分的球品得分值,得分值越高說明該品種在這一綜合指標中的种耐综合指标耐熱表現越好。由表5可知,热性品種‘頭花’與‘花手鞠’在第1主成分上的耐热耐熱性最強;品種‘含羞葉’與‘小町’在第2主成分上的耐熱性最強;品種‘含羞葉’與‘紗織小姐’在第3主成分上的耐熱性最強;‘小町’與‘頭花’在第4主成分上的耐熱性最強。

為進一步明確4個綜合指標對繡球高溫脅迫耐受性的筛选貢獻率,采用隸屬函數法對繡球品種的个绣耐熱性進行綜合評價。在CI值的球品基礎上利用隸屬函數算法進行數值轉換得到其隸屬函數值,並計算其綜合評價值(D值)。种耐综合指标品種的热性D值越高說明其耐熱能力越強,各品種的耐热綜合評價值由高至低依次為:‘頭花’‘花手鞠’‘愛莎’‘含羞葉’‘小町’‘紗織小姐’‘銀邊’和‘靈感’(表6)。

2.3.4 不同繡球品種耐熱性聚類分析

聚類分析法是筛选一種能根據對象性質劃分為不同集合的樣本歸類方法。由圖1可知,个绣本研究根據各個材料的球品耐熱指標綜合評價值(D值),采用平方歐氏距離,种耐综合指标用離差平方和法對不同繡球品種的耐熱性進行了係統聚類分析,聚類結果在歐式距離5處可將繡球耐熱性分為3類:中等耐熱型品種、不耐熱型品種、耐熱型品種。其中,中等耐熱型品種包括‘愛莎’‘含羞葉’‘小町’和‘紗織小姐’;不耐熱型包括品種‘銀邊’與‘靈感’;耐熱型包括品種‘花手鞠’與‘頭花’。8個繡球品種的耐熱性鑒定結果與熱害指數鑒定結果、高溫半至死溫度鑒定結果大體一致。

2.3.5  耐熱鑒定指標的篩選

為探究各項指標與耐熱性之間的關係,在保證評價結果準確性的同時精簡評價指標,建立可用於繡球品種耐熱性評價的數學模型,將8個繡球品種的綜合評價D值作為因變量,各單項指標的耐熱係數作為自變量進行逐步回歸分析,得出預測繡球品種耐熱能力的最優回歸方程: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個指標被精簡為X1~X77個指標,它們分別代表Pro含量、Chla+Chlb含量、Car含量、Chla/Chlb、SOD活性、RWC與SS含量的耐熱係數α,可用於鑒定不同繡球品種的耐熱性,即在相同條件下測定其他品種的這7個指標,並計算其耐熱係數,進而利用該方程預測相應品種的耐熱性。
用該回歸方程對8個品種的耐熱性進行預測,即把8個品種的上述7個指標的耐熱係數(α值)代入該方程,得到各品種的預測值:‘含羞葉’為0.435,‘頭花’為0.828,‘小町’為0.308、‘愛莎’為0.437,‘銀邊’為0.126,‘花手鞠’為0.665,‘紗織小姐’為0.293,‘靈感’為0.088。將各品種的預測值與綜合評價值進行相關性分析,二者相關係數R2=1,在0.1水平上顯著相關。說明此方程能夠很好地量化各品種的綜合耐熱能力與各指標值間的因果關係,對繡球品種間耐熱性的預測效果較好。

此外,將各品種的耐熱性綜合評價D值與高溫半致死溫度HLT50進行相關性分析,發現二者成極顯著正相關(R2=0.868);將各品種的耐熱性綜合評價D值與熱害指數HII進行相關分析,發現二者呈顯著負相關(R2=–0.743),即測定HLT50與HII也可作為鑒定繡球品種耐熱性的可靠方法。

3 討論

相 關研究表明,植物細胞膜的熱穩定性與其耐熱能力密切相關,通過電導率法結合Logistic方程擬合估算HLT50,能較為準確地反映植物耐性差異。通過該方法評價植物耐熱性既便捷又高效,現已應用在杜鵑花科、薔薇科及景天科等多種植物材料的耐熱性鑒定中,並已有學者驗證該方法在多個經濟作物與觀賞花卉品種耐熱性差異評價中的可行性。但也有學者認為由於該實驗方法在離體條件下進行,因而並不能準確反映出品種間的耐熱差異。本研究對8個繡球品種的HLT50進行測定,溫度範圍在55.10~59.02℃之間,測定結果與耐熱性綜合評價結果呈極顯著正相關(R2=0.868),驗證了其作為繡球品種耐熱評價指標的可靠性。劉婉迪等測定出9個杜鵑品種的HLT50範圍在46.92~53.84℃之間,劉誌高等對20個鐵線蓮品種的HLT50進行測定,HLT50最高的品種僅為42.17℃,其耐熱能力均不如本研究參試的8個繡球品種。從耐熱性角度考慮,8個繡球品種的半致死溫度均超過了55℃,說明這8個品種都有一定的高溫耐受能力,是華南地區園林綠化材料更新潛在的植物資源,但其耐熱能力與淩霄、地錦、牛軛草和細竹篙草等平均HLT50在60℃以上的觀賞植物相比仍存在差距。這一方麵體現了不同植物種類間的耐熱性差異,另一方麵反應出繡球品種對高溫的耐受能力有限,在實際應用中需要盡量配置在通風良好的遮蔭環境下。此外,各品種的耐熱性綜合評價D值與HLT50呈極顯著正相關(R2=0.868),說明繡球的高溫半致死溫度能較好地反映其耐熱性,可作為其耐熱性評價的關鍵指標。

持續高溫會造成繡球的葉片失綠褐變、萎蔫下垂甚至枯萎,這是由於高溫引起植物體內的酶代謝失活最終導致葉綠素合成減少,或是葉片細胞含水量降低的表現。HII通過將高溫脅迫下植物的表型特征數量化直觀地反映受熱害程度,被作為可靠評價指標廣泛地應用在耐熱性評價研究中。本研究結果表明,高溫脅迫下各繡球品種皆表現出不同程度的熱害症狀,其中‘花手鞠’與‘頭花’在高溫環境下形態表現較好,為耐熱品種;‘紗織小姐’與‘銀邊’受熱害程度較高,為熱敏品種,該鑒定結果與耐熱綜合評價D值聚類鑒定結果基本一致。此外,不同耐熱型繡球品種的HII差異顯著,各品種的耐熱性綜合評價D值與熱害指數HII呈顯著負相關(R2=-0.743),進一步驗證了以HII作為繡球耐熱性評價關鍵指標的可靠性,為通過表型觀測對品種耐熱性進行預判提供了依據。

植物能利用自身體內的一係列生理代謝途徑來抵禦或適應高溫脅迫,比如通過產生兼容溶質組織蛋白質與細胞結構,通過滲透調節保持細胞充盈,通過抗氧化係統重建細胞氧化還原平衡與內穩態等。不同植物種類對高溫脅迫的動態響應機製存在較大差異,植物的耐熱能力不僅與高溫脅迫的程度與脅迫時間有關,也受到植物的遺傳背景、表型性狀、生長發育階段與生理代謝水平等多方麵因素的影響,是在植物與各環境因子之間相互作用的複雜過程中形成的。本研究采用人工氣候室模擬高溫脅迫環境,有效地避免了幹旱、強光、高濕等複合逆境的影響,便於更加客觀地對繡球品種的耐熱性進行評價。可用於觀賞植物耐熱性鑒定的指標,不同指標對高溫脅迫的敏感程度表現不一,且各指標間存在著複雜的關聯性。本研究選用的14項生理生化指標在高溫脅迫下的響應方式各異,其相關性分析結果也表明各單項指標所提供的耐熱響應信息發生不同程度的交叉重疊,這與上述觀點一致,說明根據其中任何一項指標對繡球品種的耐熱性進行評價都將得到不同的評價結果,因此無法直接通過相互矛盾的單一指標對繡球各品種的耐熱性進行評價,耐熱性作為複雜的綜合性狀需要依靠多元的統計分析方法,建立高效、科學的繡球耐熱性綜合評價體係。

為此,本研究采用主成分分析法結合隸屬函數分析法進一步將各指標進行綜合分析,以期彌補單項指標評價耐熱性的缺陷,得到更為準確的耐熱性評價結果。通過測定對照及高溫脅迫處理下不同繡球品種的14個單項指標,以各項指標的耐熱係數α為基礎,利用主成分分析法將原有的14個單項指標降維成4個互不幹擾的綜合指標,再利用隸屬函數分析法獲得不同繡球品種的耐熱性綜合評價D值。由於D值不僅與各指標間的關聯性相關,也與各指標的權重相關,所以利用其對繡球耐熱性評價更具有係統性和科學性。根據綜合評價D值進行聚類分析,可將各參試繡球品種劃分為耐熱型、中等耐熱型和不耐熱型3個類群,耐熱型品種包括‘花手鞠’與‘頭花’,其耐熱表現較好,是應用在南方夏季高溫地區的潛在優良品種;中等耐熱型品種包括‘愛莎’‘含羞葉’‘小町’與‘紗織小姐’;不耐熱型品種包括‘銀邊’與‘靈感’,其耐熱表現較差,更適合栽植在溫度不高的溫帶地區。

此外,本研究利用逐步回歸法建立了能夠快速、準確鑒定繡球品種耐熱性評價模型,篩選出Pro含量、Chla+Chlb含量、Car含量、Chla/Chlb、SOD活性、RWC與SS含量等7個顯著影響繡球品種耐熱性單項指標。經過預測值驗證,結果表明由這7項指標構建的評價模型能能夠很好地量化各品種的綜合耐熱能力與各指標值間的因果關係,進而高效、準確地預測不同繡球品種耐熱能力的強弱,可作為繡球品種耐熱性鑒定的關鍵指標,進一步為繡球品種耐熱性鑒定工作簡化了工作量。

在本研究的基礎上,更多研究可以進一步展開,如通過解剖技術進一步探究繡球葉片顯微結構與其耐熱性的聯係;選擇耐熱性強的品種作為親本培育新種質展開育種工作;隨著分子生物技術的成熟,對植物的耐熱性研究也已達到分子水平,選擇耐熱與不耐熱繡球品種構建基因文庫,篩選與耐熱性直接相關的關鍵基因,通過基因與表達產物進一步揭示繡球對高溫的響應機製,導入外源基因進行耐熱性育種是未來研究的方向之一。此外,繡球由於其極高的觀賞價值與經濟價值,在園林美化、盆花銷售與切花生產中扮演越來越重要的角色,但其生產栽培仍受不同地區氣候差異的限製,故除研究品種本身的抗逆性強弱和響應機製外,探索更多有助於提升其抗性的方法,從而降低栽培管理成本並擴大生產應用區域也是較好的切入點。

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