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Screening of Heat Tolerance Indexes and Evaluation of Heat Tolerance in Different Wolfberry Varieties at Germination and Seedling Growth Stages
ZHONGNan, NIUJie, GANXiaoyan, CHENYuchao, TIANLi, SHILei, QINKen
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (20) : 19-28.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Screening of Heat Tolerance Indexes and Evaluation of Heat Tolerance in Different Wolfberry Varieties at Germination and Seedling Growth Stages
To clarify the impact of temperature on seed germination and seedling growth of Lycium barbarum, establish a comprehensive heat tolerance evaluation system for the germination and seedling stages, and provide theoretical and methodological basis for breeding heat-resistant varieties, we selected 14 L. barbarum varieties as experimental materials in this study. We applied four temperature treatments (21℃, 28℃, 35℃, and 38℃) at the germination stage and the seedling stage. Subsequently, we measured morphological indicators, including germination rate, germination potential, germination index, vigor index, root length, shoot length, and root-shoot ratio, and calculated the heat tolerance coefficient for each indicator. Furthermore, we adopted principal component analysis (PCA), membership function analysis, and cluster analysis to comprehensively evaluate the heat tolerance of the L. barbarum varieties. The results showed that all 14 varieties germinated normally at temperatures below 35℃. However, at 35℃, root and shoot elongation was significantly inhibited in seedlings. When the temperature rose to 38℃, seedlings virtually ceased growth and entered a heat-shock state. PCA transformed the eight individual indicators into three mutually independent comprehensive indicators, with a cumulative contribution rate of 91.24%, fully capturing the heat tolerance information of L. barbarum. In conclusion, based on the comprehensive evaluation D value for heat tolerance, we divided the 14 varieties into two major categories: varieties 14-02, 2-182, and 7-8 were classified as heat-tolerant types, whereas varieties N7, 2-184 and 19009-20 were extremely heat-sensitive. The comprehensive evaluation method established in this study is reliable and is simple to operate. It enables rapid preliminary identification of heat tolerance in L. barbarum varieties and provides effective technical support for breeding new heat-resistant L. barbarum cultivars.
Lycium barbarum / heat tolerance / germination period / seedling stage / correlation analysis / comprehensive evaluation
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中国气象局气候变化中心. 中国气候变化蓝皮书(2024)[M]. 北京: 科学出版社, 2024.
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Large-scale climate oscillations are recognized as skilful predictors of variations in global and regional crop yield. However, the mechanisms linking climate oscillations to crop yield variations remain unclear and are widely assumed to result from crop physiological responses to oscillation-induced local climate variations. Here we assessed the pattern of oscillation-induced yield variations in China over the past four decades and found that El Niño/Southern Oscillation (ENSO) is the primary climatic oscillation associated with extreme yield anomalies, particularly in southern China. These ENSO-related extreme yield anomalies are driven not only by local climate anomalies but also by greater occurrences of crop pests and diseases. Interestingly, the greater occurrence of crop pests is not triggered by local climate anomalies but is linked to ENSO-forced climate anomalies in mainland Southeast Asia, the source region of these pests, fuelled by the ENSO-driven circulation pattern facilitating their migration to China. Given the projected increase in the frequency of ENSO events in a warming future, effectively mitigating such oscillation-induced crop failures requires cross-border collaboration between the source and receiving countries of crop pests.© 2025. The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature Limited.
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陈柳, 段傲宜, 李宜静, 等. 枸杞多糖的生物活性及应用研究进展[J]. 食品工业科技, 2025, 46(19):455-467.
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程汝阳, 宋蔚宁, 蒋鑫, 等. 枸杞子及其复方在中枢神经系统疾病中的应用研究进展[J]. 中国实验方剂学杂志, 2025, 31(22):273-281.
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罗青, 张波, 曹有龙. 枸杞落花落果的原因探讨及对策[J]. 宁夏农林科技, 2011, 52(7):69-70.
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赵琴, 潘静, 曹兵, 等. 气温升高与干旱胁迫对宁夏枸杞光合作用的影响[J]. 生态学报, 2015, 35(18):6016-6022.
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杨君妍, 闫淼, 吴海波, 等. 高温对不同厚皮甜瓜品种种子萌发的影响及其耐热性综合评价[J]. 新疆农业科学, 2024, 61(6):1386-1396.
【目的】研究高温对厚皮甜瓜种子萌发的影响以及不同厚皮甜瓜品种间耐高温能力的差异,为较耐高温厚皮甜瓜品种的筛选和厚皮甜瓜的育苗提供理论依据。【方法】以耐热性不同的5个新疆主栽厚皮甜瓜品种纳斯密、黄皮9818、新密14号(新红心脆)、黄梦脆和卡拉克赛(伽师瓜)为材料,设4个温度(28(CK)、35、40和50℃)处理,对比厚皮甜瓜种子萌发阶段的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数,以28和50℃芽苗样本测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量,研究高温对不同厚皮甜瓜品种种子萌发和生理指标的影响,并分析相关指标和评价综合耐热性。【结果】5个厚皮甜瓜品种种子在28℃下能够正常萌发及生长,且发芽比较整齐;在35℃下,能使甜瓜种子更快萌发,但发芽过速易徒长,长势不整齐;在40℃下,种子萌发效果与35℃类似,生长开始受到轻微抑制且徒长加速,但不足以区分品种间的耐热性差异;在50℃下,延缓甜瓜种子的萌发,萌发后胚根逐渐腐烂,高温抑制作用明显且品系间的发芽能力差异显著。50℃下,耐热性好的品种抗氧化酶活性升高,而耐热性较差的品种抗氧化酶活性降低,其中SOD、POD较CAT发挥了更大作用,MDA增幅与耐热性成反比,脯氨酸增幅与耐热性成正比。【结论】5个厚皮甜瓜品种可划分为耐热型、热敏感型2个不同的耐热等级,耐热型:黄梦脆、纳斯密;热敏感型:黄皮9818、新密14号、卡拉克赛。黄梦脆、纳斯密、黄皮9818 3个厚皮甜瓜品种种子萌发期耐热性优于新密14号、卡拉克赛。
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沈丹婷, 刘晓嵩, 唐东梅, 等. 高温胁迫下菠菜种子萌发特性及耐热性[J]. 上海交通大学学报, 2012, 30(4):31-38.
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姚佳睿, 吕金钊, 陈康, 等. 不同油麦菜品种萌发期耐热指标筛选及耐热性评价[J]. 西北农业学报, 2024, 33(3):511-520.
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秦小雅, 秦贝贝, 尹自成, 等. 枸杞高温耐受性的初步分析[J]. 分子植物育种, 2025, 23(7):2372-2378.
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宋松泉, 刘军, 徐恒恒, 等. 脱落酸代谢与信号传递及其调控种子休眠与萌发的分子机制[J]. 中国农业科学, 2020, 53(5):857-873.
种子休眠是许多植物在长期系统发育进程中获得的一种适应环境变化的特性,是调控种子萌发和幼苗形成的最适时空分布的一种有效方式,也是物种成功繁衍与传播的一种选择性策略。种子休眠与萌发的激素调控可能是一种高度保守的机制,其中脱落酸（ABA）在种子休眠解除与萌发中起关键作用,赤霉素（GA）在休眠被解除后促进种子萌发。ABA在种子休眠与萌发中的作用主要受ABA代谢（生物合成和分解代谢）和信号传递途径的调控。为此,本文在综述ABA代谢和信号传递研究进展的基础上,阐述了ABA在种子发育、休眠与萌发中的作用,以及种子休眠特异性基因DOG1（萌发延迟1）与ABA信号组分的关系。研究表明,C40环氧类胡萝卜素是ABA生物合成的前体,玉米黄质环氧化酶和9-顺式-环氧类胡萝卜素二加氧酶是ABA生物合成的主要调节酶;ABA的分解代谢包括羟基化作用和与葡萄糖结合,CYP707A家族催化ABA C-8'位置上的羟基化作用,这是ABA分解代谢的重要步骤。在核心ABA信号传递途径中,ABA与PYR/PYL/RCAR受体结合并触发受体发生构象变化,从而允许受体-ABA复合物与2C类蛋白磷酸酶（PP2C）结合并抑制其活性,导致激酶如蔗糖非发酵-1相关的蛋白激酶2（SnRK2）的去抑制和活化。然后,这些激酶磷酸化和活化转录因子（transcription factors,TF）,TF与靶启动子结合和诱导下游的ABA反应基因表达。ABA在种子成熟中后期积累,合子组织中合成的ABA诱导初生休眠和促进种子成熟;在发育中积累和在干种子中存留的ABA含量在种子吸胀初期下降。ABA是种子休眠诱导和维持的正调控因子,是萌发的负调控因子。DOG1在种子成熟过程中表达和发挥作用,其表达受可变剪接和可变多腺苷酸化调控。反义DOG1是种子休眠的一种抑制因子,通过干扰转录和转录延伸负调控DOG1的表达和种子休眠。种子的休眠与萌发除了被核心ABA信号途径调控外,也被DOG1-AHG1（ABA过敏感萌发1）/AHG3途径调控。DOG1能与AHG1/AHG3结合,通过结合ABA信号传递的负调控因子和增加对ABA的敏感性而引起种子休眠。最后,提出了该领域需要进一步研究的科学问题,包括ABA代谢中ABA 8'-羟化酶、ABA葡糖基转移酶和β-葡糖苷酶及其基因怎样响应发育和环境的变化以维持正常的ABA水平。ABA的重要调控因子例如Ca 2+或者活性氧对核心ABA信号传递途径的影响,核心ABA信号传递途径与DOG1-AHG1/AHG3途径的下游重叠组分PP2C在整合生理条件或者环境信号时优先响应哪一条途径、这两条途径怎样被协调、以及PP2C有哪些新的靶组分。本文将为深入研究ABA调控种子休眠与萌发的分子机理提供参考。
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徐恒恒, 黎妮, 刘树君, 等. 种子萌发及其调控的研究进展[J]. 作物学报, 2014, 40(7):1141-1156.
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When exposed to warmer, nonstressful average temperatures, some plant organs grow and develop at a faster rate without affecting their final dimensions. Other plant organs show specific changes in morphology or development in a response termed thermomorphogenesis. Selected coding and noncoding RNA, chromatin features, alternative splicing variants, and signaling proteins change their abundance, localization, and/or intrinsic activity to mediate thermomorphogenesis. Temperature, light, and circadian clock cues are integrated to impinge on the level or signaling of hormones such as auxin, brassinosteroids, and gibberellins. The light receptor phytochrome B (phyB) is a temperature sensor, and the phyB-PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 4 (PIF4)-auxin module is only one thread in a complex network that governs temperature sensitivity. Thermomorphogenesis offers an avenue to search for climate-smart plants to sustain crop and pasture productivity in the context of global climate change.
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江敏, 王广伦, 李明璐, 等. 基于模型的水稻高温热害风险评估与动态预警[J]. 中国水稻科学, 2025, 39(1):128-142.
【目的】通过构建水稻高温热害预警系统与灾害风险评估体系，提高水稻高温热害灾损评估水平和防灾减灾能力。【方法】挑选福建省4个代表性水稻品种，在当地水稻易受高温热害的四个关键发育期进行高温控制试验，测定不同高温胁迫处理下水稻产量及其构成因素的变化。结合水稻发育期模型计算高温热害灾损率，进而构建水稻高温热害风险评估和预警系统。结合福建省近50年的气象资料，利用研发的系统计算水稻高温热害灾损率，划分出各稻区水稻关键发育期的热害风险等级。利用逐日气象数据进行水稻高温热害的单点和区域动态预警模拟，并利用种植样点的区域试验资料和气象产量计算出实际灾损，对模拟预警结果进行验证。【结果】福建省水稻高温热害风险评估结果显示，闽东南双季稻区的早稻以低风险为主，并且主要出现在早稻开花期，近50年热害发生频率小于30%；闽西北双季稻区的早稻以高风险和次高风险为主，其中开花期热害发生频率为68%~80%，灌浆期为62%~80%。闽西北山地单季稻区中稻发生高温热害低风险区分布最广，其中减数分裂期热害的发生频率小于38%，开花期小于26%。2020年12个代表性品种在福建省水稻高温热害单点动态预警系统中模拟，结果显示，闽东南双季稻区早稻发生重度高温热害的概率较高，灾损率为51.1%~55.4%；闽西北双季稻区早稻则遭遇轻度和中度高温热害，灾损率为12.1%~26.8%；闽西北山地单季稻区中稻发生中度热害概率较高，灾损率为18.2%~29.4%。2020年福建省区域预警模拟结果显示，种植早稻“T78优2155”的两个稻区内，重度热害地区主要集中在安溪、南安、同安、龙海等闽东南县区，灾损率为30.8%~41.6%，闽西北仅有将乐地区为重度热害，灾损率为31.0%；种植中稻“II优3301”的闽西北山地单季稻区内，光泽、政和、明溪、永安等地遭遇中度热害，灾损率为15.1%~21.7%。【结论】闽西北水稻种植区的早稻遭遇热害的风险均较闽东南地区更为严重。无论在空间还是时间变化上，系统模拟的灾损率与当地实际水稻生产的灾损率以及气象产量变化相契合，预警效果较好。
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王丽婧, 曾涛, 高山. 宁夏中宁枸杞生长季光热资源对发育期的影响[J]. 陕西农业科学, 2023, 69(3):93-97.
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吴红霏, 施招婉, 王瑞, 等. 瓜类作物响应高温逆境的研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(12):26-33.
本文综述了瓜类作物在高温逆境下的研究进展，涵盖高温对瓜类作物种子萌发、生长发育、生殖生长、呼吸与光合作用、膜热稳定性与抗氧化系统、蛋白质含量、内源激素含量等方面的影响。回顾了耐热相关基因的鉴定与研究现状，以及提高瓜类作物耐热性的技术措施。针对目前该领域研究缺乏高效、精准、标准化的耐热性鉴评技术和基因资源，以及深度研究不足等问题，提出了建立新的综合评价体系、广泛收集筛选种质资源等对策。未来瓜类作物耐热研究将围绕耐热种质资源收集筛选、精准鉴评技术体系的构建、耐热基因资源挖掘及耐热调控分子网络解析等展开，以提升瓜类作物高温逆境理论研究水平和育种技术，推动瓜类产业持续发展。
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朱亚迪, 王慧琴, 王洪章, 等. 不同夏玉米品种大喇叭口期耐热性评价和鉴定指标筛选[J]. 作物学报, 2022, 48(12):3130-3143.
目前, 我国平均气温逐年递增、高温发生时间前移、持续时间延长, 导致夏玉米大喇叭口期极易遭受高温胁迫。大喇叭口期正值夏玉米雌、雄穗分化的关键时期, 对温度敏感, 此期遭遇高温胁迫将导致产量显著下降。建立耐热性能鉴定指标体系,对品种进行耐热性评价筛选是缓解高温热害胁迫经济有效的措施。本试验以近年来黄淮海地区35个主推夏玉米品种为试验材料, 采用大田种植人工增温的方式, 在大喇叭口期设置持续7 d的高温处理,依据产量和雌、雄穗形态等多组性状, 采用相关性分析以及主成分分析、模糊隶属函数法、聚类分析、逐步回归分析和灰色关联度分析等多元分析方法, 对其大喇叭口期的耐热性进行评价和分类, 确定夏玉米大喇叭口期耐热性能鉴定指标。结果显示, 大喇叭口期高温胁迫降低雄穗小穂数量、密度、总散粉量; 改变果穗形态, 减少花丝数量和穗粒数, 降低结实率, 且粒重的增加无法弥补穗粒数下降带来的负面效应, 从而导致籽粒产量降低。通过聚类分析, 筛选出耐热型品种登海111、强盛339、鲁单9088、登海605、德瑞88和登海533。综合逐步回归分析、相关性分析和灰色关联度分析, 确定籽粒产量、穗粒数、结实率、穗长、穗粗、雄穗主轴着生小穂长度和雄穗分枝长度可作为夏玉米大喇叭口期耐热能力的鉴定指标。多元统计分析是评价玉米耐热性的有效方式, 本文筛选出的耐热品种和鉴定指标可为今后耐热玉米品种的选育提供依据。
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雷刚, 方荣, 周坤华, 等. 辣椒种质资源苗期耐热性综合评价体系的建立[J]. 中国农业科技导报, 2025, 27(3):60-70.
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芦娟, 柴春山, 王子婷, 等. 黑果枸杞种子萌发及幼苗生长效应研究[J]. 甘肃林业科技, 2023, 48(4):39-44,51.
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