辣椒苗期耐紫外性综合评价及预测_陈艳.pdf

54卷南 方 农 业 学 报 948辣椒苗期耐紫外性综合评价及预测陈艳1，2，张文娟1，2，邓昌蓉1，2，3，任延靖1，2，3，文君琴1，2，3，刘敏1，2，邵登魁1，2，3*（1青海大学农林科学院，青海西宁810016；2青海省蔬菜遗传与生理重点实验室，青海西宁810016；3青藏高原种质资源研究与利用实验室，青海西宁810016）摘要：【目的】对青海地区主栽的9个辣椒（Capsicum annuum L.）品种苗期耐紫外性进行综合评价，并建立预测辣椒品种耐紫外性数学模型。【方法】测定9个辣椒品种在UV-B辐射剂量为28.56 kJ/（m2d）和自然条件下（对照）幼苗的形态指标、叶片抗氧化酶活性及光合特性等17个指标，计算耐紫外系数，并进行主成分分析，联合隶属函数法和聚类分析综合比较9个品种的耐紫外性；由综合隶属值（D）与耐紫外系数建立预测辣椒品种耐紫外性数学模型。【结果】经UV-B辐射后，叶片表型上，华美105损伤最严重，乐都长辣椒变化很小；过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性在乐都长辣椒、YTS2013-13叶片中经UV-B辐射后表现为上升趋势，而华美105的酶活性均表现为下降趋势，且下降幅度是9个品种中最大的。9个品种的光合作用在UV-B辐射下均受到抑制，其中对华美105光合特性的影响最大，而乐都长辣椒受影响程度最小。主成分分析得出，最大荧光（Fm）、SOD、气孔导度（Gs）、原初光能转化效率（Fv/Fm）、净光合速率（Pn）和类胡萝卜素（Car）等指标对辣椒苗期的耐紫外性强弱影响较大。经隶属函数法及聚类分析筛选出耐紫外性强的品种2个，中等耐紫外性品种3个，紫外敏感型品种4个，通过逐步回归分析建立耐紫外性最优数学模型D=0.037SOD+1.123Pn-0.228（R2=0.913，P=0.01），耐紫外性评价的数学模型的预测平均精度为92.642%。【结论】SOD和Pn可用于耐紫外型辣椒品种的育种筛选；乐都长辣椒幼苗的耐紫外性远强于其他品种，可考虑将其作为高原地区主栽辣椒品种，保障辣椒的优质生产。关键词：耐紫外性；辣椒品种；苗期；UV-B辐射；光合作用；叶绿素荧光参数中图分类号：S641.3文献标志码：A文章编号：2095-1191（2023）03-0948-09收稿日期：2022-11-03基金项目：青海省科技厅应用基础研究项目（2020-ZJ-766）通讯作者：邵登魁（1980-），https:/orcid.org/0009-0003-8131-0296，副研究员，主要从事蔬菜种质资源创新利用与遗传特性研究工作，E-mail：sdk2003-2003-第一作者：陈艳（1996-），https:/orcid.org/0009-0007-9077-3128，研究方向为辣椒耐紫外生理及遗传特性，E-mail：Comprehensive evaluation and prediction of ultraviolet radiation resistance of pepper at seedling stageCHEN Yan1，2，ZHANG Wen-juan1，2，DENG Chang-rong1，2，3，REN Yan-jing1，2，3，WEN Jun-qin1，2，3，LIU Min1，2，SHAO Deng-kui1，2，3*（1QinghaiAcademy ofAgricultural and Forestry Sciences，Xining，Qinghai 810016，China；2Qinghai Key Laboratory ofVegetable Genetics and Physiology，Xining，Qinghai 810016，China；3Laboratory for Research and Utilization of Germ-plasm Resources in Qinghai Tibet Plateau，Xining，Qinghai 810016，China）Astract：【Objective】The ultraviolet radiation（UV）resistance of 9 pepper varieties（Capsicum annuum L.）at seed-ling stage was evaluated comprehensively，and the mathematical model for predicting UV resistance of pepper varietieswas established.【Method】The morphological indexes，antioxidant enzyme activity and photosynthetic characteristics of 9varieties of pepper seedlings were measured under UV-B radiation dose of 28.56 kJ/（m2d）and natural conditions（con-trol）to calculate the UV resistance coefficient.Principal components were analyzed，and the UV resistance of 9 peppervarieties according to combined membership function and cluster analysis were compared.Then，the mathematical modelof predicting UV resistance of pepper varieties was established by integrating comprehensive membership function value（D）and UV resistance coefficient.【Result】After exposure to UV-B radiation，9 pepper varieties showed different degreeof leaf appearance damage at the end of treatment，among which Huamai 105 had the most serious damage，Ledu longpepper had a little change.Peroxidase（POD），catalase（CAT）and superoxide dismutase（SOD）activities of the leaves of南方农业学报Journal of Southern Agriculture2023，54（3）：948-956ISSN 2095-1191；CODEN NNXAABhttp:/DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2023.03.0313期9490引言【研究意义】紫外线（Ultraviolet radiation,UV）指波长在可见光紫外端而X射线之间的电磁辐射，太阳光紫外线穿过大气层到达地面的部分可分为长波紫外线（UV-A）、中波紫外线（UV-B）和短波紫外线（UV-C）。其中，UV-A对植物的伤害作用非常小，可忽略不计；UV-C几乎100%被平流层吸收，其到达地面的辐射量也可忽略不计；而UV-B尽管90%被臭氧层吸收，仅10%的UV-B辐射到达地面，但UV-B光作为太阳光中能量最高的部分，不仅抑制植物形态发育的形成、光合作用过程，还严重扰乱了生理生化指标的平衡（杜照奎，2014）。辣椒是青海第一大温室蔬菜，其生产对青海农业具有重要意义，但青海大部分地区的海拔较高，紫外线通过的大气光程较短，其紫外线辐射比同纬度平原地区强（饶晓琴，2003）；且相关研究发现由于近年来空气污染愈发严重导致臭氧层变薄，致使到达地面的具有生物学伤害的UV-B辐射增强（石新新等，2016）。因青海省本身紫外线强的的地域特点加之空气污染导致UV-B辐射再增强，青海高原日光温室中种植辣椒等果菜类蔬菜时在夏秋季容易出现日灼等伤害（万继锋 等，2008），且低温加强辐射条件下容易致使果实品质劣变。由于辣椒苗期耐紫外性的鉴定花费的时间短，受环境影响小，因此，对辣椒苗期耐紫外性的综合评价，易于反映出不同辣椒品种的耐紫性差异，这对保障高原地区辣椒的优质生产具有重要意义。【前人研究进展】UV-B对植物形态生长、生理生化及生物大分子合成（DNA、蛋白质等）具有明显抑制作用（Jenkins，2009）。株高是植物所有表型中最容易观察到的性状，例如在水稻（Barnes et al.，1990）、大豆（Li et al.，2002）、小麦（王传海等，2003）等植物中，均发现高剂量的紫外线可使植株矮化。马亚珺（2021）通过探究UV-B辐射对紫花苜蓿叶片中光合色素的影响，明确了UV-B辐射显著降低其叶片叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）和类胡萝卜素（Car）含量，这也是UV-B抑制植物光合作用的重要因素。植物在受到UV-B的胁迫还会启动自身抗氧化防御系统，在王茹丹（2018）的研究中，UV-B辐射显著增强了紫花苜蓿中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶活（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性，且不同品种间的酶活性增强程度存在差异。此外，UV-B辐射对于植株光合作用的抑制一方面直接通过损伤内囊体膜的完整性（陈坤等，2009）、抑制光系统的活性或者减少CO2固定和色素含量；另一方面UV-B可促使叶片气孔关闭以抑制气体交换，引起气孔导度下降，进而间接影响到光合作用（姜静，2017）。而叶绿素荧光参数是植物光合作用的内在探针，韩雯和韩榕（2015）研究表明，短时间的UV-B辐射对拟南芥叶绿素荧光特性有影响，其原初光能转化效率（Fv/Fm）和光化学猝灭系数（qP）等指标降低，非光化学猝灭系（NPQ）数值则呈上升趋势。李雪莹等（2017）、张玉红等（2018）研究发现，经UV-B辐射后，水稻和黄檗植株叶片的Fv/Fm、qP等显著降低，整个光合作用受到抑制。顾浩等（2022）通过主成分分析和隶属函数得到SOD指标可用作筛选耐UV-B辐射的烤烟品种。【本研究切入点】辣椒的抗性受制于本身特性及种植环境等多种因素，目前辣椒抗性的研究多集中在抗冷、抗旱等方面，对辣椒耐紫外性的研究相对较少，对多个高原辣椒种质资源耐紫外性进行综合评价的研究尚未见报道。【拟解决的关键问Ledu long pepper and YTS2013-13 showed an increasing trend under UV-B radiation，while those of Huamei 105 showeda decreasing trend，and the decreasing range was the largest among the 9 varieties.The photosynthesis of 9 varieties wasinhibited under UV-B radiation，among which Huamei 105 was the most seriously affected on photosynthetic characteris-tics，while Ledu long pepper was the least affected.According to principal component analysis，the indicators of maxi-mum fluorescence（Fm），SOD，stomatal conductance（Gs），primary light energy conversion effic