瓜类作物响应高温逆境的研究进展

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0608

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (12): 26-33.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0608

瓜类作物响应高温逆境的研究进展

吴红霏¹^,²(), 施招婉¹, 王瑞¹, 涂攀峰², 曹海顺¹, 郭金菊¹, 张长远¹, 谭德龙¹, 王茹芳¹, 王云龙¹, 袁余¹, 吴廷全¹()

¹ 广东省农业科学院设施农业研究所，广州 510640
² 仲恺农业工程学院，广州 510225

收稿日期:2024-09-26 修回日期:2025-03-21 出版日期:2025-04-25 发布日期:2025-04-24
通讯作者:
吴廷全，男，1976年出生，安徽定远人，研究员，博士研究生，从事蔬菜设施逆境研究及健康管理。通信地址：510630 天河区白石岗街2号广东省农业科学院设施农业研究所，Tel：020-38812692，E-mail：tingquanwu@sina.com。
作者简介:
吴红霏，女，2000年出生，黑龙江嫩江人，在读硕士研究生，从事瓜类设施逆境研究。Tel：020-38812692，E-mail：whf79832@163.com。
基金资助:
2024年省级乡村振兴战略专项资金种业振兴行动项目“利用野生资源创制突破性苦瓜新品种”(2024-NPY-00-023); 广州市科技计划项目（重点研发计划）“基于基因编辑的高抗疫病黄瓜育种技术研究及应用”(2024B03J1271)

Research Progress on Response of Melon Crops to High Temperature Stress

WU Hongfei¹^,²(), SHI Zhaowan¹, WANG Rui¹, TU Panfeng², CAO Haishun¹, GUO Jinju¹, ZHANG Changyuan¹, TAN Delong¹, WANG Rufang¹, WANG Yunlong¹, YUAN Yu¹, WU Tingquan¹()

¹ Institute of Facility Agriculture, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640
² Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225

Received:2024-09-26 Revised:2025-03-21 Published:2025-04-25 Online:2025-04-24

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 瓜类作物, 高温逆境, 分子机理, 耐热, 表型, 热激蛋白, 基因资源

Abstract:

This article narrated the effects of high temperature on seed germination, growth and development, reproductive growth, respiration and photosynthesis, membrane thermal stability and antioxidant system, protein content, endogenous hormone content, etc. of melon crops. And it reviewed the identification and research progress of heat tolerance related genes, as well as the technical measures to improve the heat tolerance of melon crops. Based on a comprehensive understanding of previous research on high temperature stress in melons, the author believes that there is currently a lack of efficient, accurate, and standardized heat tolerance assessment techniques and genetic resources in this field, as well as insufficient research depth. It’s predicted that the future research direction of heat tolerance in melon crops will focus on the collection and screening of heat tolerance germplasm resources, the construction of accurate evaluation technology systems, the mining of heat tolerance gene resources, and the analysis of heat tolerance regulation molecular networks.

Key words: melon crops, high temperature stress, molecular mechanisms, heat tolerance, phenotype, heat shock protein, gene resources

吴红霏, 施招婉, 王瑞, 涂攀峰, 曹海顺, 郭金菊, 张长远, 谭德龙, 王茹芳, 王云龙, 袁余, 吴廷全. 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.

WU Hongfei, SHI Zhaowan, WANG Rui, TU Panfeng, CAO Haishun, GUO Jinju, ZHANG Changyuan, TAN Delong, WANG Rufang, WANG Yunlong, YUAN Yu, WU Tingquan. Research Progress on Response of Melon Crops to High Temperature Stress[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(12): 26-33.

图/表 1

参考文献 60

[1]	徐伟君. 高温胁迫对黄瓜幼苗抗坏血酸代谢影响的研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2007.
[2]	田婧, 郭世荣. 黄瓜的高温胁迫伤害及其耐热性研究进展[J]. 中国蔬菜, 2012(18):43-52.
[3]	孟焕文, 张彦峰, 程智慧, 等. 黄瓜幼苗对热胁迫的生理反应及耐热鉴定指标筛选[J]. 西北农业学报, 2000, 9(1):96-99.
[4]	陈雪倩. 黄瓜耐热相关基因的鉴定及其热响应作用的初步分析[D]. 泰安: 山东农业大学, 2020.
[5]	张永平, 陈幼源, 杨少军. 高温胁迫对不同甜瓜品种幼苗生长和生理特性的影响[J]. 上海农业学报, 2011, 27(2):71-76.
[6]	洪嘉骏. 高温对黄瓜雌花数目、开放时间和产量的影响研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2022.
[7]	梁肇均, 林毓娥, 黄河勋. 黄瓜的高温伤害及耐热性研究进展[J]. 广东农业科学, 2006(1):21-23.
[8]	缪旻珉, 李权, 曹碚生, 等. 高温对黄瓜生殖生长及产量形成的影响[J]. 园艺学报, 2000(6):412-417.
[9]	汪俏梅, 曾广文, 蒋有条. 温度和光周期对苦瓜性别表现的影响[J]. 中国蔬菜, 1997(1):3-6.
[10]	HUVE K, BICHELE I, RASULOV B, et al. When it is too hot for photosynthesis: heat-induced instability of photosynthesis in relation to respiratory burst, cell permeability changes and H₂O₂ formation[J]. Plant, cell & environment, 2011, 34(1):113-126.
[11]	YAMAMOTO Y. Quality control of photosystem II: The mechanisms for avoidance and tolerance of light and heat stresses are closely linked to membrane fluidity of the thylakoids[J]. Frontiers in plant science, 2016, 7. DOI:10.3389/fpls.2016.01136.
[12]	孙永江, 王琪, 邵琪雯, 等. 高温胁迫对植物光合作用的影响研究进展[J]. 植物学报, 2023, 58(3):486-498. doi: 10.11983/CBB22079
[13]	陈中钐, 杜文丽, 许端祥, 等. 苦瓜苗期耐热性综合评价及其鉴定指标的筛选[J]. 江西农业学报, 2022, 34(3):1-7.
[14]	周小燕, 罗剑宁, 李金月, 等. 有棱丝瓜苗期耐热性及其对热胁迫的生理响应[J]. 热带亚热带植物学报, 2017, 25(4):357-369.
[15]	付丽军, 李聪晓, 苏胜宇, 等. 黄瓜苗期耐热种质筛选与耐热性评价体系构建[J]. 植物生理学报, 2020, 56(7):1593-1604.
[16]	CRAFTS-BRANDNER S J, SALVUCCI M E. Rubisco activase constrains the photosynthetic potential of leaves at high temperature and CO₂[J]. Proceedings of the national academy of sciences, 2000, 97(24):13430-13435.
[17]	CRAFTS-BRANDNER S J, SALVUCCI M E. Sensitivity of photosynthesis in a C4 plant, maize, to heat stress[J]. Plant physiology, 2002, 129(4):1773-1780.
[18]	孙胜楠, 王强, 孙晨晨, 等. 黄瓜幼苗光合作用对高温胁迫的响应与适应[J]. 应用生态学报, 2017, 28(5):1603-1610.
[19]	姜振升, 孙晓琦, 艾希珍, 等. 低温弱光对黄瓜幼苗Rubisco与Rubisco活化酶的影响[J]. 应用生态学报, 2010, 21(8):2045-2050.
[20]	李建建. 高温胁迫对黄瓜幼苗生理生化特性影响及其生理机制的研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2006.
[21]	范雪莲, 张庆, 顾见勋, 等. 温度对黄瓜栽培生理的影响[J]. 上海蔬菜, 2010(5):49-50.
[22]	蒋晶晶, 张建华, 雷建军. 黄瓜耐热的生理、遗传及其分子机制研究进展[J]. 广东农业科学, 2014, 41(13):29-34.
[23]	朱德宁, 刘素娜, 赵绮微, 等. 有棱丝瓜耐热性种质资源筛选与耐热生理响应[J]. 江苏农业科学, 2021, 49(9):132-137.
[24]	徐海, 宋波, 顾宗福, 等. 植物耐热机理研究进展[J]. 江苏农业学报, 2020, 36(1):243-250.
[25]	李建建, 郁继华, 常雅君, 等. 高温胁迫对黄瓜幼苗叶片质膜透性及保护酶活性的影响[J]. 长江蔬菜, 2007(9):59-61.
[26]	郭培国, 李荣华, 夏岩石, 等. 高温胁迫对苦瓜生理特性影响的分析[J]. 广州大学学报, 2013, 12(3):24-29.
[27]	YAMADA K, FUKAO Y, HAYASHI M, et al. Cytosolic HSP90 regulates the heat shock response that is responsible for heat acclimation in Arabidopsis thaliana[J]. Journal of biological chemistry, 2007, 282(52):37794-37804.
[28]	何晓明, 林毓娥, 陈清华, 等. 高温对黄瓜幼苗生长、脯氨酸含量及SOD酶活性的影响[J]. 上海交通大学农业学报(农业科学版), 2002, 20(1):30-33.
[29]	王立涵, 王翔, 李世斌, 等. 高温胁迫下外源物质对黄瓜幼苗叶绿素素荧光和抗氧化酶活性的影响[J]. 安徽农学通报, 2019, 25(10):20-22.
[30]	MILLER G, MITTLER R. Could heat shock transcription factors function as hydrogen peroxide sensors in plants?[J]. Annals of botany, 2006, 98(2):279-288. doi: 10.1093/aob/mcl107 pmid: 16740587
[31]	庞金安, 马德华, 张延军. 高温处理对黄瓜幼苗蛋白质含量的影响[A].//纪念天津科润黄瓜研究所建所二十五周年论文摘要集(2001—2010)[C].天津市黄瓜研究所,山东省德州市蔬菜局,2010:1.
[32]	杨寅桂, 李为观, 娄群峰, 等. 黄瓜耐热性研究进展[J]. 中国瓜菜, 2007(5):30-34.
[33]	薛思嘉, 杨再强, 朱丽云, 等. 黄瓜花期高温胁迫对叶片衰老特性和内源激素的影响[J]. 生态学杂志, 2018, 37(2):409-416.
[34]	桑勤勤. 外源亚精胺对高温胁迫下番茄幼苗叶片蛋白质组和抗氧化系统的影响[D]. 南京: 南京农业大学, 2017.
[35]	ROJAS A, ALMOGUERA C, JORDANO J. Transcriptional activation of a heat shock gene promoter in sunflower embryos: synergism between ABI3 and heat shock factors[J]. The plant journal, 1999, 20(5):601-610.
[36]	SHI Q, BAO Z, ZHU Z, et al. Effects of different treatments of salicylic acid on heat tolerance, chlorophyll fluorescence, and antioxidant enzyme activity in seedlings of Cucumis sativa L.[J]. Plant growth regulation, 2006, 48(2):127-135.
[37]	KAWANO T, SAHASHI N, TAKAHASHI K, et al. Salicylic acid induces extracellular superoxide generation followed by an increase in cytosolic calcium ion in tobacco suspension culture: the earliest events in salicylic acid signal transduction[J]. Plant and cell physiology, 1998, 39(7):721-730.
[38]	SAIDI Y, FINKA A, GOLOUBINOFF P. Heat perception and signaling in plants: a tortuous path to thermotolerance[J]. New phytologist, 2011, 190(3):556-565.
[39]	SNIDER J L, OOSTERHUIS D M, KAWAKAMI E M. Mechanisms of reproductive thermotolerance in Gossypium hirsutum: the effect of genotype and exogenous calcium application[J]. Journal of agronomy and crop science, 2011, 197(3):228-236.
[40]	XUAN Y, ZHOU S, WANG L, et al. Nitric oxide functions as a signal and acts upstream of AtCaM3 in thermotolerance in Arabidopsis seedlings[J]. Plant physiology, 2010, 153(4):1895-1906.
[41]	鞠冠华, 崔丽洁, 张书, 等. 植物耐热性的分子机制研究进展[J]. 长江蔬菜, 2012(24):5-11.
[42]	于拴仓, 王永健. 黄瓜耐热性遗传规律的研究[J]. 华北农学报, 2003, 18(3):87-89. doi: 10.3321/j.issn:1000-7091.2003.03.024
[43]	庄影. 黄瓜耐热性遗传及QTL初步定位[D]. 扬州: 扬州大学, 2015.
[44]	陈中钐, 许端祥, 杜文丽, 等. 苦瓜苗期耐热性遗传规律研究[J]. 福建农业学报, 2020, 35(7):731-738.
[45]	DONG S, ZHANG S, WEI S, et al. Identification of quantitative trait loci controlling high-temperature tolerance in cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings[J]. Plants, 2020, 9(9):1155.
[46]	杨迪菲. 黄瓜耐热性QTL定位的研究[D]. 哈尔滨: 东北农业大学, 2006.
[47]	陈飞雪, 张桂华, 钱文成, 等. 与黄瓜耐高温QTL连锁的分子标记分析[J]. 南开大学学报(自然科学版), 2008(4):49-54.
[48]	SONG H, HUANG Y, GU B. QTL-Seq identifies quantitative trait loci of relative electrical conductivity associated with heat tolerance in bottle gourd (Lagenaria siceraria)[J]. Plos one, 2020, 15(11):e0227663.
[49]	KOTAK S, LARKINDALE J, LEE U, et al. Complexity of the heat stress response in plants[J]. Current opinion in plant biology, 2007, 10(3):310-316. doi: 10.1016/j.pbi.2007.04.011 pmid: 17482504
[50]	VON KOSKULL-DӧRING P, SCHARF K D, NOVER L. The diversity of plant heat stress transcription factors[J]. Trends in plant science, 2007, 12(10):452-457.
[51]	王灿. 黄瓜CsHSFA1功能鉴定及DREB家族生物信息学分析[D]. 泰安: 山东农业大学, 2022.
[52]	陈雪倩, 韩静, 任仲海. 黄瓜响应高温胁迫转录组分析[J]. 分子植物育种, 2021, 19(12):3905-3914.
[53]	李为观, 杨寅桂, 魏跃, 等. 热胁迫下黄瓜幼苗生理生化指标变化及CSHSP₇₀基因表达[J]. 南京农业大学学报, 2010, 33(3):47-50.
[54]	胡艳平, 周扬, 杨春, 等. 南瓜热激蛋白相关基因CmHSP70-5的克隆和高温胁迫下的表达分析[J]. 中国蔬菜, 2019(8):28-33.
[55]	LIANG Y, YANG C, MING F, et al. A bHLH transcription factor, CsSPT, regulates high-temperature resistance in cucumber[J]. Horticultural plant journal, 2024, 10(2):503-514.
[56]	TAO M Q, JAHAN M S, HOU K, et al. Bitter melon (Momordica charantia L.) rootstock improves the heat tolerance of cucumber by regulating photosynthetic and antioxidant defense pathways[J]. Plants, 2020, 9(6):692.
[57]	XU Y, YUAN Y, DU N, et al. Proteomic analysis of heat stress resistance of cucumber leaves when grafted onto Momordica rootstock[J]. Horticulture research, 2018, 5(1):53.
[58]	LI H, AHAMMED G J, ZHOU G, et al. Unraveling main limiting sites of photosynthesis under below- and above-ground heat stress in cucumber and the alleviatory role of luffa rootstock[J]. Frontiers in plant science, 2016(12):1-15.
[59]	ZHANG J, LI D M, SUN W J, et al. Exogenous p-hydroxybenzoic acid regulates antioxidant enzyme activity and mitigates heat stress of cucumber leaves[J]. Scientia horticulturae, 2012, 148:235-245.
[60]	徐晨潇, 张晓宇, 刘超越, 等. 外源褪黑素与钙离子互作对高温胁迫下高瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应[J]. 应用生态学报, 2022, 33(10):2725-2735. doi: 10.13287/j.1001-9332.202210.010

瓜类作物响应高温逆境的研究进展

Research Progress on Response of Melon Crops to High Temperature Stress

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[1]	李静, 李海霞, 李正华, 郭成博, 王艳敏, 孙培琳, 白卉. 丁香种质资源表型性状遗传多样性分析[J]. 中国农学通报, 2025, 41(4): 74-83.
[2]	骆秦湘, 姚研强, 杨佳丽, 张荣, 蒋锋, 王章英. 9个冬种甘薯不同发育时期品质变化[J]. 中国农学通报, 2025, 41(3): 9-17.
[3]	史庆玲, 张静雯, 张鑫悦, 霍冰, 董永彬. 玉米植株性状的分离特征研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(1): 8-12.
[4]	江珊, 吴龙英, 赵宝生, 黄佳惠, 蒋宇喆, 焦元, 黄进. 植物耐受高温胁迫的分子机制研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(9): 132-138.
[5]	欧阳子龙, 贾湘璐, 李超群, 尹婷辉, 任路明, 龚理, 徐婷, 滕维超, 韦妙琴. 宫粉梅花性状的关联分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(7): 64-71.
[6]	李渊, 唐洋, 吴云飞, 蒋敏, 陈京都. 水稻对高温逆境的响应机制及防御措施研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(33): 1-10.
[7]	万丽丽, 王转茸, 汤谧, 张学军, 任俭, 曾红霞, 张娜, 卫佳琪, 熊建顺. 瓜类作物CGMMV-VIGS体系的优化研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(30): 40-47.
[8]	刘晓敏, 孙志广, 迟铭, 邢运高, 徐波, 李景芳, 刘艳, 卢百关, 王宝祥, 徐大勇. 一个新的水稻黄绿叶突变体ygl-9108的鉴定与基因定位[J]. 中国农学通报, 2024, 40(26): 22-29.
[9]	马道承, 韦晟珠, 杨有兴, 易标, 庞艳萍, 莫艺莛, 王凌晖. 国内四地赤苍藤种质表型多样性分析及评价[J]. 中国农学通报, 2024, 40(19): 24-32.
[10]	顿春垚, 李双龙, 吴代坤, 李春霖, 胡钧恩, 吴家刚. ‘鄂选1号’山桐子组培无性系种苗调查分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(19): 19-23.
[11]	曹永庆, 王开良, 汪舍平, 姚小华, 陈新建. 基于叶片表型和矿质元素含量特征的油茶品种判别分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(19): 12-18.
[12]	陈伊航, 唐朝臣, 张荣, 姚祝芳, 金晶炜, 王章英. 132份甘薯地方种质遗传多样性和群体结构分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(18): 22-30.
[13]	杨帅, 张征锋, 张方玉, 万星, 刘燚, 肖本泽. 长江上游国家水稻区试品种耐热性鉴定与评价[J]. 中国农学通报, 2024, 40(15): 1-8.
[14]	王金鑫, 宋佳宝, 许北华, 史宝胜. 热胁迫对5个品种观赏桃叶片叶绿素含量和叶绿素荧光的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(13): 47-54.
[15]	杨小霞, 严加坤. 干旱胁迫对不同年代谷子苗期根系表型的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(7): 24-32.