高温胁迫是一种环境胁迫，在一定程度上影响了植物的生长、新陈代谢和生产力[1]。温度的变化会影响植物的生长和发育[2]。植物叶片表皮结构在一定程度上反映植物对环境的适应能力[3-4]。野牡丹（Melastoma candidum），隶属于野牡丹科（Melastomaceae），主要分布于长江流域以南各省区[5]。野牡丹属植物花朵颜色鲜艳，淡红色至紫红色，具有很高的观赏价值，还具有清热解毒、收敛止血等功效，兼具药用价值，应用前景广阔[6]。樊晚林等[7]研究发现，野牡丹、毛稔和紫毛野牡丹均属于阳生植物，适宜在阳光充足的环境下种植，而对于野牡丹属植物的抗逆性研究较少。近几年该植物多用于园林绿化中，对其研究侧重优良性状的引种与培育[8-9]。野牡丹属植物具有喜好阳光且花期较长的特点，被视为理想的屋顶花园观赏灌木，但其耐热性研究相对较少。因此，本试验以3个具有优良观赏特性的野牡丹品种的叶片为材料，分析其表皮形态特征，并在不同温度中水浴加热15 min，测定其细胞伤害率，研究其耐热性，为野牡丹新优品种在高温环境中的推广应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验区基本情况
试验于2023年9月在广东广州从化区西向村的苗圃基地进行，遮阴度65%。试验地位于低纬度地区，属亚热带季风性湿润气候，夏季高温、冬季温和，雨热同期，季风明显。年平均气温22 ℃，年平均降水量1 879.8 mm，降水大多集中在4—6月。
1.2 试验材料
供试材料为野牡丹品种紫绮、霓裳和紫姝，由广州普邦园林股份有限公司与中山大学共同培育，为优良的园林观赏植物。将生长一致的插穗种植在30孔的育苗托盘中，且在统一的栽培条件和管理方式下进行养护，栽培基质为椰糠、泥炭、碳化稻谷壳和珍珠岩混合育苗基质。正常栽培管理7个月后，每个品种挑选10株生长健康且无病虫害的植株作为试验材料。
1.3 试验设计
选取生长健壮的成熟功能叶片，用去离子水清洗干净，切割成0.5 cm2的小片。每次取（0.200±0.005） g的叶片装入盛有20 mL去离子水的烧杯中，将其分别放置在室温（CK）、35、40、45、50、55、60和65 ℃水浴中加热15 min，取出后静置冷却2 h，测定电导率。再将所有样品放入沸水中加热15 min，取出后静置冷却，再次测定电导率。每组重复3次，以室温下植物叶片的电导率作为对照。
1.4 指标测定及方法
1.4.1 细胞伤害率
测定各处理的电导率，计算细胞伤害率，公式见式（1） 。
细胞伤害率（%）=（Ta-C）/（Tb-C）×100
1.4.2 高温半致死温度
通过Logistic方程 来拟合处理温度（t）与细胞伤害率（y）的关系。k为细胞伤害率的饱和容量，a、b为方程参数。取k=100%（消除背景干扰），作为细胞伤害率的最大值。可通过拟合得到曲线拐点对应的温度，其被定义为高温半致死温度（LT50）。
1.4.3 叶片表皮结构观测
从发育健康、长势一致的植株，摘取10片叶子，使用便携式叶面积扫描仪测量叶片的长度和宽度，然后计算平均值得到叶面积（S）。使用打孔机制作小圆片，并将其随机分为5组，放入105 ℃的烘箱中30 min去除水分，然后调节温度至80 ℃，直至圆片重量恒定，得到干重（G）和比叶重（G/S）。使用指甲油印记法来进行气孔密度测定。使用叶绿素仪测量叶绿素含量（SPAD值）。
1.5 数据分析
采用Microsoft Excel软件进行数据整理，SPSS 22.0软件进行数据统计分析。隶属函数计算方法：当测定的指标与耐热能力呈正相关，公式为X=（Xi -X min）/（X max-X min）；当测定的指标与耐热能力成呈负相关，公式为X=1-（Xi -X min）/（X max-X min），式中X为隶属函数值，Xi 为某指标的测定值，X max和X min为某指标测定的最大值和最小值。
2 结果与分析
2.1 不同温度下的细胞伤害率分析
由图1可知，3个品种野牡丹植物的细胞伤害率均随着温度的增加不断升高。在起始阶段，细胞伤害率的增长较为缓慢，随着温度提高细胞伤害率不断升高。温度在35～45 ℃时，3个品种的细胞伤害率差异不明显，紫绮、紫姝和霓裳的细胞伤害率分别增加了5.19、4.19和6.11百分点；在45～55 ℃阶段，紫绮的细胞伤害率增长速度最快，增长了67.31百分点，而紫姝和霓裳的增幅分别为59.55%和31.76%；在55～65 ℃时，3个品种的细胞伤害率增长速度变慢；当温度达到65 ℃时，紫姝的细胞伤害率最低，为77.31%，而紫绮的细胞伤害率最高，达到80.83%。总体上看，3个品种野牡丹叶片的细胞伤害率均随温度升高表现出典型的“S”型曲线趋势，符合Logistic方程，可以计算出LT50。
2.2 Logistic方程参数与LT50的确定
Logistic方程结果表明紫绮、紫姝和霓裳的LT50分别为57.05、57.81和58.97 ℃。LT50是植物耐热性的指标，数值越高表明植物耐热性越强。3个品种野牡丹的耐热性为霓裳>紫姝>紫琦，均能适应一定程度的高温环境。
2.3 叶片表皮形态
表2 3个野牡丹品种叶片表皮形态 |
| 品种 | 叶面积/cm2 | 比叶重/（mg/cm2） | 气孔密度/（个/mm2） | 叶绿素含量（SPAD） |
|---|---|---|---|---|
| 紫绮 | 39.08 | 0.79 | 338.46 | 45.30 |
| 紫姝 | 17.39 | 0.90 | 323.07 | 48.60 |
| 霓裳 | 135.77 | 0.87 | 287.17 | 47.50 |
表3 3个野牡丹品种叶片表皮形态隶属函数值 |
| 品种 | 叶面积 | 比叶重 | 气孔密度 | 叶绿素含量 | 隶属函数综合值 | 耐热性排序 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 紫绮 | 0.18 | 0 | 1.00 | 0 | 1.184 | 3 |
| 紫姝 | 0 | 0.47 | 0.83 | 1.00 | 2.305 | 2 |
| 霓裳 | 1.00 | 0.33 | 0.44 | 0.67 | 2.436 | 1 |
3 结论与讨论
将电导率与Logistic方程结合用于确定LT50，能够准确反映植物对极限温度的耐受能力，同时减少个别测定值的影响，消除高温下原生质体的时间干扰[10-11]，这种方法在植物耐热性研究中被广泛应用。刘婉迪等[12]、宋世杰等[13]利用电导法和Logistic方程拟合确定9个杜鹃品种、韭莲等5种屋顶绿化植物的耐热强度。周志雄等[14]研究表明，叶片表皮结构对秋海棠耐热性有较大影响。吴菲等[15]研究发现，叶片表面具有绒毛，能够帮助植物吸收太阳光直射的热量，降低叶片表面的温度，从而减少水量蒸发，增强植物的耐热性。本试验结果显示，上下表面均具有绒毛的品种霓裳的耐热性强于紫绮和紫姝，与相关研究相符合。霓裳的叶面积高于其他2种植物，与耐热性试验结果一致。白万鹏等[16]研究表明耐热性强的植物具有气孔密度小且开度大的特征。本试验中霓裳也符合这一特性。
本文以3个野牡丹品种叶片为材料，通过高温水浴加热处理来模拟高温环境进行耐热性试验，采用Logistic方程拟合得到LT50，结合细胞伤害率、叶绿素含量、叶面积、比叶重和气孔密度等指标，运用隶属函数值法综合评价其耐热性。结果表明，3个野牡丹属植物的LT50由高到低依次为霓裳（58.97 ℃）、紫姝（57.81 ℃）和紫绮（57.05 ℃）；3种野牡丹属植物的隶属函数综合值为霓裳（2.436）、紫姝（2.305）和紫绮（1.184）；耐热性综合排序为霓裳>紫姝>紫绮。由于该试验是在植物离体条件下进行的，存在一定的局限性，可能无法全面反映植物整体的耐热性，在植物整体耐热性方面有待进一步研究。总体而言，3个野牡丹品种均具备一定的耐热性，可作为华南地区屋顶绿化、立体绿化等方面的潜在植物资源加以应用。