全 文 ：收稿日期: 2013-10-26
基金项目: 安徽省自然科学基金（1308085MC46）和安徽省高校自然科学基金重点项目（KJ2012A109）共同资助。
作者简介: 邵 璐，硕士研究生。E-mail：895677178@qq.com
* 通信作者: 汪承刚，研究员。E-mail：ahscyzwcg@ahau.edu.cn
安徽农业大学学报, 2014, 41(2): 265-269
Journal of Anhui Agricultural University
[DOI] 10.13610/j.cnki.1672-352x.20140225.0005 网络出版时间：2014-2-25 17:02:00
[URL]http://www.cnki.net/kcms/doi/10.13610/j.cnki.1672-352x.20140225.0005.html
低温胁迫下乌塌菜幼苗生理特性的变化及耐寒性评价
邵 璐，汪承刚*，宋江华，张 慧，邹明倩
(安徽农业大学园艺学院，合肥 230036)
摘 要：以 6份乌塌菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. rosularis）品种为试验材料，通过低温(5℃，0℃，
-5℃，-10℃)胁迫，测定幼苗叶片相对电导率、半致死温度、丙二醛含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、叶绿素
含量和 SOD活性，将各性状在低温与常温下测定值的比值作为耐寒性评价指标，采用相关性分析和聚类分析研究其
耐寒性。结果表明，6份乌塌菜品种的半致死温度（LT50 )变化范围为-0.30~-2.17 ℃。对各生理生化指标进行相关性
分析，相关性不强，评价品种耐寒性需要用多指标测定。对各指标聚类分析表明，相对电导率和丙二醛含量结合起来
用于鉴定乌塌菜的耐寒性更准确。通过对乌塌菜品种聚类分析，6份乌塌菜品种中，耐寒性最强的品种是塌地乌 6号
和徽乌 1号；耐寒性较强的品种是徽乌 2号、塌地乌 2号和塌地乌 1号；耐寒性弱的品种为塌地乌 3号。
关键词：乌塌菜；耐寒性；半致死温度；生理特性；聚类分析
中图分类号：S634.4 文献标识码：A 文章编号：1672352X (2014)02026505
Effects of low temperature stress on physiological characteristics of savoy cultivars
and assessment of their cold tolerance at seedling stage
SHAO Lu, WANG Chenggang, SONG Jianghua, ZHANG Hui, ZOU Mingqian
(School of Horticulture, Anhui Agricultural University, Hefei 230036)
Abstract: Under the cold stress (5℃, 0℃, -5℃ and -10℃) of 6 savoy（Brassica campestris L. ssp. chinensis
var. rosularis） varieties, the level of relative electric conductivity, semilet-hal temperature, MDA content, soluble
sugar content, free proline content, chlorophyll content and the activiti-es of SOD in leaves of savoy seedlings were
evaluated by correlation analysis and cluster analysis. The relative values of the traits at low temperature to those at
normal temperature were used to assess cold tolerance. The results showed that the semilethal temperature（LT50 )
was from -0.30 to -2.17℃. The correlation analysis showed that the six physiological indexes were relatively
independent, so the cold resistance of savoy cultivars should be measured and evaluated by multiple indexes. By
cluster analysis of indexes, relative electric conductivity and relative MDA content were suitable for evaluating cold
tolerance. The cold resistance of 6 savoy varieties was evaluated by cluster analysis, Tadiwu 6 and Huiwu 1 had high
cold resistance; Huiwu 2,Tadiwu 2 and Tadiwu 1 had medium cold resistance; Tadiwu 3 had poor cold resistance.
Key words: savoy; cold resistance; semilethal temperature; physiological property; cluster analysis
乌塌菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis var.
rosularis），又名塌菜、黄心乌等，是十字花科芸苔
属不结球白菜的一个变种。乌塌菜性喜冷凉，种子
发芽适温 20~25℃，生长发育适温 15~20℃，能耐
零下 8~10℃的低温。近年露地越冬乌塌菜栽培面积
逐渐增大，对耐寒性乌塌菜品种的需求量也增加。
由于缺乏对其耐寒性进行系统的研究，因此无法满
足其向冬季低温地区引种栽培需要。目前对乌塌菜
研究主要集中在种质资源[1-2]，营养品质[3-4]，栽培
技术[5-6]等方面，对其耐寒性的研究较少，且尚无规
范的鉴定方法和指标。本试验研究了乌塌菜幼苗在
低温处理过程中部分生理生化指标的变化规律，对
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其耐寒性进行综合评价，以期确定乌塌菜耐寒性鉴
定指标，为选育耐寒性乌塌菜的品种提供依据，为
乌塌菜的北移引种提供了科学的参考。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为 6份安徽乌塌菜地方品种资源（安
徽农业大学园艺学院乌塌菜育种课题组收集保存）。
6份乌塌菜品种分别为塌地乌 6号、徽乌 1号、徽
乌 2号、塌地乌 2号、塌地乌 1号和塌地乌 3号。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 2012年 9月 28日将 6份乌塌菜
品种播种于安徽农业大学农萃园大棚内，试验苗培
育至 5~6片真叶时，从大棚取苗移栽到实验室营养
钵（10 cm×10 cm)中缓苗一个星期后，选长势一致
的幼苗，每品种分成 5组，其中 1组于 20℃为对照，
其余 4组先在温度为 10℃的光照培养箱中预处理
2d，再置于温度为 0℃的光照培养箱中预处理 2 d
后，放入光强为 60 μmol·m-2·s-1，光周期为 12 h的
培养箱进行低温处理，处理温度分别是 5℃，0℃，
－5℃，－10℃，处理温度误差为±0.5℃，保持 3 d。
每品种各处理分别取 20株，采用混合取样法取各品
种功能叶混匀，进行各生理生化指标测定，均重复
3次。
1.2.2 测定方法 相对电导率测定采用电导法[7]；
利用 logistic方程Y=k/(1+ae-bx)计算出半致死温度[8]；
丙二醛（MDA）含量测定用硫代巴比妥酸比色法[7]；
可溶性糖含量测定用蒽酮比色法[9]；脯氨酸含量测
定用茚三酮法[7]；叶绿素含量采用分光光度计法测
定[7]；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝
四唑（NBT）光还原法[7]。
1.2.3 数据的整理与分析 采用EXCEL,SPSS统计
软件进行数据整理和统计分析。使用 SPSS统计软
件对相对电导率进行回归分析，得出 logistic方程，
然后求方程二阶导数，并令其函数等于零，获得曲
线拐点，即为半致死温度(LT50)。在耐寒性鉴定中，
可使用低温与常温测定值的比值（相对值）作为评
价指标，采用相对比值进行分析，能减少不同品种
各自的遗传背景差异，使结果具有代表性[10]。
2 结果与分析
2.1 低温胁迫对乌塌菜电导率变化的影响
测定结果显示，6份乌塌菜品种的相对电导率
均随温度的下降而上升，且呈明显的 S型曲线。从
图 1可以看出 5℃下降到 0℃时，相对电导率上升缓
慢，0℃降低到－5℃时，相对电导率加速增加，当
温度下降到－5℃以后，相对电导率上升变缓慢，趋
于稳定。说明在－5℃到－10℃之间，乌塌菜叶片已
受到最大伤害。将各点进行 logistic方程回归，拟合
度达到极显著水平，S型曲线的拐点温度即为半致
死温度。
图 1 不同温度处理下的乌塌菜叶片相对电导率
Figure 1 Leaves relative electrical conductivity of savoy at
different temperature
2.2 乌塌菜品种 LT50比较分析
根据供试材料在不同温度处理下的相对电导率
所求得的 logistic方程，其拟合度及半致死温度见表
1。拟合度均达到显著水平，半致死温度的结果表明，
6份乌塌菜品种叶片半致死温度变化范围为－0.30~
－2.17℃，对电导法得出的乌塌菜半致死温度进行
排序得出，徽乌 1号的半致死温度最低（－2.17℃）。
从低到高的顺序为徽乌 1号、徽乌 2号、塌地乌 6
号、塌地乌 1号、塌地乌 3号和塌地乌 2号。
2.3 低温胁迫下对乌塌菜品种丙二醛（MDA）和
可溶性糖含量变化的影响
由图 2可知，在 0℃到－10℃之间，乌塌菜品
种的叶片内MDA含量随温度的降低呈先下降后上
升的趋势,说明－5℃以上低温对乌塌菜细胞膜无大
影响，但随温度的降低其丙二醛含量逐渐上升，这
说明低温冻害对乌塌菜细胞膜有一定伤害。5℃到
20 ℃之间，随着温度的降低乌塌菜叶片的可溶性糖
含量渐增；从－5℃降到－10℃，叶片中的可溶性糖
下降。本研究的低温胁迫范围内，徽乌 1号，徽乌
2号和塌地乌 1号有 2次峰值（分别出现在 5℃和－
5℃）；塌地乌 3号，塌地乌 6号和塌地乌 2号出现
1次峰值，在 5℃处；乌塌菜叶片可溶性糖含量升高
有利于增加其抗寒性，所以出现 2次峰值的品种耐
寒性强于 1次峰值的品种。
2.4 低温胁迫下对乌塌菜品种游离脯氨酸，叶绿素
含量及 SOD活性变化的影响
由图 3可知，在 20℃和 5℃之间，乌塌菜叶片
的游离脯氨酸含量下降，但温度从 5℃降到 0℃，各
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品种体内的游离脯氨酸的含量急剧上升。在 5℃到
－10℃低温处理，各品种乌塌菜游离脯氨酸含量的
变化分别是塌地乌 6号 0.377 μg·g-1，徽乌 1号变化
0.714 μg·g-1，徽乌 2号变化 0.224 μg·g-1，塌地乌 2
号变化－ 0.178 μg·g-1，塌地乌 1 号变化 0.102
μg·g-1，塌地乌 3号变化 0.082 μg·g-1。因此，徽乌 1
号在低温处理脯氨酸含量变化最大，塌地乌 2号在
低温处理脯氨酸含量变化最小。
表 1 乌塌菜叶片相对电导率的 logistic方程参数及其半致死温度
Table 1 The parameters of logistic equitation of leaf relative electrical conductivity and LT50 of savoys
品种 Varieties a b k 半致死温度/℃ Semilethal temperature 拟合度(R2) Fitting
塌地乌 6号 Tadiwu 6 1.776 -0.566 79.775 -1.01 0.995
徽乌 1号 Huiwu 1 5.916 -0.819 76.525 -2.17 0.950
徽乌 2号 Huiwu 2 2.538 -0.778 73.665 -1.20 0.984
塌地乌 2号 Tadiwu 2 6.181 -6.025 72.815 -0.30 0.990
塌地乌 1号 Tadiwu 1 3.076 -1.206 74.989 -0.93 0.961
塌地乌 3号 Tadiwu 3 5.938 -4.814 70.770 -0.37 0.981
图 2 低温胁迫对乌塌菜叶片中丙二醛、可溶性糖含量的影响
Figure 2 The MDA contents and soluble sugar in leaves of savoy under low temperature stress
图 3 低温胁迫对乌塌菜叶片游离脯氨酸含量、叶绿素含量和 SOD酶活性的影响
Figure 3 The proline content, chlorophyll content and the activities of SOD in leaves of savoy under low temperature stress
表 2 乌塌菜品种在-5℃和 0℃的测定相对值的生理指标平均值
Table 2 Mean relative values of various physiological indexes in the determination of -5℃ and 0℃ of savoy varieties
品种 相对电导率/% 丙二醛/μmol·g-1 可溶性糖/μg·g-1 游离脯氨酸/μg·g-1 叶绿素/mg·g-1 SOD活性/U·g-1
塌地乌 6号 2.517 0.390 0.967 1.243 1.206 1.185
徽乌 1号 3.062 0.285 0.999 0.865 1.237 0.618
徽乌 2号 1.518 0.254 1.047 0.748 0.790 1.331
塌地乌 2号 1.435 0.333 0.673 0.673 1.119 1.275
塌地乌 1号 1.844 2.386 0.860 0.765 1.035 0.542
塌地乌 3号 1.529 2.213 2.117 1.013 1.146 2.978
图中叶绿素含量变化趋势可知，在不同低温处
理下，绝大多数乌塌菜品种呈先上升后下降的趋
势。徽乌 1号在温度降到－5℃达到峰值；塌地乌 3
号和塌地乌 2号在 0℃达到峰值；其他品种则在 5
℃达到峰值。说明徽乌 1号在－5℃低温下仍能保
持较高的活性，其耐寒性强与其他品种。低温胁迫
下，乌塌菜幼苗叶片 SOD活性总体上呈先上升后
下降趋势。徽乌 1号在－10℃达到峰值，徽乌 2号，
塌地乌 6号和塌地乌 1号在－5℃达到峰值，其余
品种在 0℃达到峰值，乌塌菜达到峰值的温度越低
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其 SOD活性越强，因此，徽乌 1号耐寒性最强。
2.5 耐寒性指标间的相关分析
根据各温度处理下的电导率变化，采用 logistic
回归方程[8]，计算的各乌塌菜品种的半致死温度介
于－0.30~－2.17℃之间，因此取半致死温度附近的
－5℃和 0℃的测定结果相对值的平均值见表 2。
表 3 乌塌菜品种各生理指标相对值之间的相关系数
Table 3 Correlation coefficients among relative values of various physiological indexes in savoy varieties
指标 Index 相对电导率 丙二醛 可溶性糖 游离脯氨酸 叶绿素 SOD活性
相对电导率 Relative electric conductivity 1.000
丙二醛 MDA content -0.332 1.000
可溶性糖 Soluble sugar content -0.207 0.526* 1.000
游离脯氨酸 Free proline content 0.441 0.026 0.392 1.000
叶绿素 Chlorophyll content 0.607* 0.024 0.105 0.509* 1.000
SOD活性 Activities of SOD -0.500 0.341 0.882** 0.301 0.017 1.000
注：*和**分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。Note:*and**indicated significant difference at P<0.05, P<0.01, respectively.
对相对电导率、丙二醛、可溶性糖、游离脯氨
酸、叶绿素、SOD活性 6项指标进行相关性分析见
表 3。结果表明，可溶性糖与 SOD活性呈极显著正
相关，相关系数为 0.882，说明可溶性糖含量增加，
加强了细胞膜正常功能，有效地增加 SOD活性，保
护细胞增加抗冻性。可溶性糖与丙二醛呈显著正相
关，相关系数为 0.526；叶绿素与相对电导率呈显著
正相关，相关系数为 0.607，与游离脯氨酸呈显著正
相关，相关系数为 0.509；其他各指标间相关性不显
著。以上分析说明，单指标在乌塌菜耐低温中所起
到作用不同，表明乌塌菜耐寒性是个复杂综合性状，
直接利用各指标不能准确直观的进行乌塌菜耐寒性
评价[11]。为弥补单指标耐寒性评价不足，需要在此
基础上进一步利用其他多元统计方法进行分析。
图 4 乌塌菜各耐寒指标的聚类分析
Figure 4 Cold resistant indexes of cluster analysis in savoy
varieties
由各耐寒指标聚类分析见图 4可知，等级结合
线 L把所有指标分成 3类，相对电导率为一类，SOD
活性，可溶性糖，游离脯氨酸，叶绿素为一类，丙
二醛为一类。因此，乌塌菜幼苗在低温处理过程中，
电导率，丙二醛含量具有代表性。
表 4 乌塌菜品种耐寒性聚类结果及各类特征
Table 4 Hierarchical cluster result and description of each cluster
类别
Cluster
品种
Varieties
各鉴定指标平均值 Average of primary value
LT50/℃
Semilethal
temperature
丙二醛
/μmol·g-1
MDA content
可溶性糖
/μg·g-1
Soluble sugar
content
游离脯氨酸
/μg·g-1
Free proline
content
叶绿素
/mg·g-1
Chlorophyll
content
SOD活性
/U·g-1
Activities of
SOD
第 1类 First cluster 塌地乌 6号 Tadiwu 6 -1.59 0.338 0.983 1.054 1.222 0.902
徽乌 1号 Huiwu 1
第 2类 Second cluster 徽乌 2号 Huiwu 2
塌地乌 2号 Tadiwu 2 -0.81 0.991 0.860 0.729 0.981 1.049
塌地乌 1号 Tadiwu 1
第 3类 Third cluster 塌地乌 3号 Tadiwu 3 -0.37 2.213 2.117 1.013 1.146 2.978
2.6 乌塌菜品种耐寒性聚类分析
由表 4可以看出，6份乌塌菜品种分成 3类，
第 1类是塌地乌 6号，徽乌 1号为耐寒性强的品种；
第 2类是徽乌 2号，塌地乌 2号和塌地乌 1号为耐
寒性较强品种；第 3类塌地乌 3号为耐寒性弱的品
种。各类表现特征为：第 1类：低温半致死温度低；
在半致死温度胁迫下丙二醛含量低，可溶性糖含量
较高，游离脯氨酸含量高，叶绿素含量高，SOD活
性较低。第 2类：低温半致死温度较低；在半致死
温度胁迫下丙二醛含量较高，可溶性糖含量低，游
离脯氨酸含量低，叶绿素含量低，SOD活性较高。
第 3类：低温半致死温度高；在半致死温度胁迫下
丙二醛含量高，可溶性糖含量高，游离脯氨酸含量
较高，叶绿素含量较高，SOD活性高。
41卷 2期 邵 璐等: 低温胁迫下乌塌菜幼苗生理特性的变化及耐寒性评价 269
3 小结与讨论
膜系统是植物遭受低温伤害和抗低温伤害的关
键结构[12]。本研究中随温度降低，对植物细胞膜伤
害可以导致电解质透出率增加，与许瑛等的研究结
果相类似。半致死温度是评价一个物种抗寒性强弱
比较准确的指标[8]。本研究应用此方法计算出 6份
乌塌菜品种的 LT50 变化范围为－0.30~－2.17℃。
所测定的叶片 LT50由低到高，即叶片的抗寒性由
强到弱依次为：徽乌 1号、徽乌 2号、塌地乌 6号、
塌地乌 1号、塌地乌 3号、塌地乌 2号。半致死温
度越低，耐寒性越强[13]，本研究结果与其结论吻合。
植物本身是一个统一的有机体，生理代谢错综复杂，
受到多方面因素的制约和影响，因此用单一的指标
难以揭示耐寒性本质[14]。低温胁迫下乌塌菜品种各
生理生化指标的测定结果也表明，按照不同生理指
标评价会得出不同结果。
丙二醛含量的增加是植物受到逆境胁迫后细胞
膜透性增加的一个重要标志，其含量高低可以反映
植物膜系统的受伤程度[15]。可溶性糖含量与植物的
耐寒力在大多数植物中表现出正相关[13]。本研究与
以往研究相类似，乌塌菜耐寒性强的品种，低温逆
境下可溶性糖含量增加多。游离脯氨酸是植物细胞
内重要的渗透调节物质[16]。不同低温对乌塌菜幼苗
叶片中游离脯氨酸含量的影响均表现为先升高再下
降的趋势，且耐寒性强的品种叶片内游离脯氨酸增
加量高于耐寒性弱的品种[17]，与石磊等研究结果相
似。本试验结果表明，低温胁迫下，叶绿素含量有
所下降，但变化不明显。SOD活性随着温度的降低
呈先升后降，与孟凡珍等研究的结果相吻合，低温
胁迫前期乌塌菜中 SOD活性上升，有利于提高耐寒
能力，其温度进一步降低其活性有所下降[18]。SOD
是植物体内清除活性氧的关键酶，其活性变化相对
稳定；不同植物在低温胁迫下，其 SOD活性变化规
律可能不同，可以作为品种间耐寒性参考指标[19]。
乌塌菜品种各生理生化指标间相关性不强，比
较品种耐寒性需要同时用多指标测定，以免单一指
标评价耐寒性而产生片面性。对各指标在半致死温
度下测定相对值进行聚类分析表明，乌塌菜幼苗在
低温处理过程中，相对电导率，丙二醛含量具有代
表性，可将相对电导率和丙二醛含量结合起来用于
鉴定乌塌菜的耐寒性更准确。对不同乌塌菜品种进
行聚类分析结果表明，在供试乌塌菜品种中，耐寒
性最强的品种是塌地乌 6号，徽乌 1号；耐寒性较
强的品种是徽乌 2号，塌地乌 2号，塌地乌 1号；
耐寒性弱的品种为塌地乌 3号。与各单指标测定结
果具有一定的吻合性,综合分析更科学、更准确。
本试验从半致死温度入手，结合生理生化指标
研究乌塌菜耐寒性，并进行相关性分析和聚类分析，
准确性高，可作为乌塌菜品种耐寒性比较和耐寒品
种的量化指标，为乌塌菜的北移引种提供了科学依
据，对耐寒性较差，在生产中要注意加强品种的防
寒措施提供参考。
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