荷花抗寒品种筛选及生理研究

荷花(Nelumbo nucifera)属睡莲科莲属多年生水生植物,被评为中国十大传统名花之一,中国是荷花的起源中心之一,也是世界栽培中心。荷花是喜温水生植物,当气温在12℃以下荷花基本结束生长周期,进入休眠状态。在南京地区,荷花群体花期主要集中在炎热的6、7、8三个月份,满足不了广大爱荷者的观赏需求,同时不利于荷花经济价值的提高。通过补光、增温、增湿等措施可以实现荷花反季节开花,但设施栽培高成本限制了其发展和广泛应用,因此掌握荷花抗寒机理并从种质上提高荷花的抗寒性是最可靠的途径之一。本研究以38个常用观赏荷花品种为材料,对其自然枯黄期进行观察记录,测定正常生长期内38个品种的叶片冷冻半致死温度(LT50)以及27个品种的花瓣冷冻半致死温度(LT50)。通过筛选,选出自然枯黄期较晚但冷冻半致死温度较高的品种‘红菊’,以及枯黄较早但冷冻半致死温度较低的品种‘飞天’。对材料‘红菊’和‘飞天’进行昼夜10℃14 h/7℃10 h的7天低温胁迫,记录胁迫过程中两个品种叶片形态变化和叶片中基本生理指标的变化,以及地下根茎的形态变化和根状茎中基本生理指标的变化。主要结果如下：1.两年的开花末期和50%叶片枯黄期统计中,少数品种在不同的年份会有不同的开花末期和50%叶片枯黄期差距在7-15 d左右,个别品种如‘朱笔’在两年的统计中差距在40 d左右。荷花叶片的冷冻半致死温度范围为-8.59℃到-3.84℃,荷花花瓣的冷冻半致死温度范围为-8.98℃到-2.43℃。根据叶片和花瓣的冷冻LT50,将27个荷花品种的综合抗寒性分为三级,抗寒性较好品种：包括‘飞天’、‘金陵畅想’2个品种；抗寒性一般品种：包括‘友谊牡丹莲’、‘雨花情’、‘秣陵秋色’等16个品种；抗寒性较差品种：包括‘艾江南’、‘金太阳’、‘红菊’等9个品种。通过分析可知,荷花自然环境中花叶枯黄的早晚与荷花的冷冻半致死温度的高低没有显著相关性。将荷花叶片的半致死温度与花瓣冷冻半致死温度进行相关性分析,结果表明两者不具有相关性。2.通过对‘红菊’和‘飞天’两个品种进行低温胁迫,获得了两个品种对低温响应的生理机理。从外部形态来看,在低温环境中,‘红菊’的生长状况比‘飞天’好,这与自然降温下两者的生长状况相符。低温胁迫后,‘飞天’叶片枯黄斑点最先出现在老叶和功能叶上,嫩叶没有出现枯黄现象。在地上部分抵御低温过程中,细胞渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量起着重要作用；与其他植物不同,荷花叶片中可溶性蛋白含量下降,酶活性降低。低温胁迫后,荷花地下根状茎主要靠可溶性蛋白来诱导休眠及提高其抗寒性,进入休眠后超氧化物歧化酶(SOD)活性升高。低温处理后两个品种的地下根茎发生了不同的变化,由于‘红菊’含一定的热带莲基因,对温度敏感性较差,根状茎没有明显变化；‘飞天’地下根茎进入膨大初期,通过休眠来躲避低温。从两者的淀粉粒变化来看,低温胁迫后‘红菊’有进入休眠的趋势,只是需要更长时间的胁迫或者更低的温度胁迫。综合分析,‘飞天’比‘红菊’具有更好的抗寒性。3.杂交父母本对结实率与后代萌芽率有较大的影响。在枯黄时间方面结果表明,母本对后代枯黄时间的早晚影响较大,父本较小,但也有一定影响。因此,在选择杂交父母本时应该注意选择枯黄期较晚的品种作为母本,含热带莲基因的荷花品种是理想的杂交母本。