高溫會影響花卉類作物營養生長與生殖生長之表現，可利用於花壇植物品種 間耐熱程度之比較，耐熱之三色菫栽培於高溫時，花會較小但花色較濃、分枝數 多、枝梢乾重較重，且根/枝梢比例低 (Warner and Erwin, 2006)；較耐熱之非洲鳳
仙花栽培於35/30℃時，植株覆蓋範圍會較大、枝梢乾重較高，且花徑較不易因高
溫而變小，可作為非洲鳳仙花之耐熱指標 (Lee et al., 1990)。
林 (2006) 指出，不同栽培溫度會影響矮牽牛之營養生長，隨栽培溫度由 16 ℃ 升高至27 ℃，耐熱品種 ‘Tidal Wave Silver’ 與 ‘Wave Blue’ 之分枝數下降較少，
熱敏感品種 ‘Primetime Carmine’ 則顯著下降；栽培溫度由 16 ℃升高至 27 ℃，耐 熱品種 ‘Tidal Wave Silver’ 之枝梢乾重與根乾重皆會顯著上升，不易因高溫對根系 造成不良影響，但熱敏感品種 ‘Primetime Carmine’ 之根乾重則會顯著下降，由此 可知，對高溫適應性不同之矮牽牛品種於高溫之表現隨其耐熱性而不同，且可利 用分枝數、枝梢乾重與根乾重作為矮牽牛品種間耐熱程度之鑑定。栽培溫度之提 高亦會影響矮牽牛之生殖生長，栽培溫度由16 ℃升高至 33 ℃，不同品種矮牽牛 之花朵直徑皆會降低，因此並不是可靠的耐熱篩選指標。因此將利用高溫造成矮 牽牛分枝數、枝梢乾重與根乾重之影響，來鑑別矮牽牛不同品種之耐熱性
四、 常用之耐熱選拔指標
(一) 花粉選拔花粉篩選具有下列優點：體積小，可同時進行多項性狀鑑定；數量多，可節 省育種空間 (Frankel and Galun, 1977; Heslop-Harrison, 1979)；花粉為單倍體，隱性 基 因 與 突 變 基 因 不 易 受 顯 性 基 因 所 影 響 (Murphy and Mulcahy, 1987; Zamir, 1983)；篩選速度快 (Ottaviano and Mulcahy, 1986) 、離體培養容易、非破壞性測試、
不需昂貴儀器或是困難技術 (Hormaza and Herrero, 1992; 1996)，因此可有效利用於
育種。而花粉篩選之理論基礎在於孢子體和配子體世代之基因表現有重疊，提高 花粉之競爭力，可提高後代之活力，且孢子體和配子體對許多外在因子之反應相 同 (Hormaza and Herrero, 1992; 1996)，因此可利用花粉形態、花粉釋放量、花粉活 力與萌芽率等重要特性進行作物耐逆境之選育。而其測定方法又可分為化學染色 法、花粉之萌芽測定可於體內 (in vivo) 或體外 (in vitro) 測定 (Shivanna and Rangaswamy, 1992)。目前將花粉篩選利用於作物對溫度逆境育種之研究已不少，
例如利用於耐寒育種之作物有小藜豆 (Cicer arietinum L.) (Clarke et al., 2004) 與番 茄 (Lycopersicon esculentum Mill.) (Domíınguez et al., 2005)，而在耐熱育種方面，
則已利用於玉米 (Zea mays Linn.) (Frova et al., 1995; Petolino et al., 1990)。
不同物種之花粉進行體外萌芽測定時，適合其萌芽之培養基所需添加之成分 會不同，而大部分之物種之花粉於添加硼酸 (H3BO3) 與蔗糖之培養基中即可萌芽 (Shivanna and Rangaswamy, 1992)；而有少數物種之花粉置於蒸餾水中即可萌芽，
如菸草 (Nicotinana tabacun L.) 與山茶 (Thea sinensis L.)，萌芽率與置於添加有蔗 糖者相同 (Loo and Hwang, 1944)。
於 花 粉 萌 芽 培 養 基 中 添 加 蔗 糖 ， 可 作 為 滲 透 壓 調 節 物 質 (Adhikari and Campbell, 1998; Martin, 1913; O’Kelly, 1955)，當培養基之滲透壓低於花粉之滲透 壓，培養基中之去離子水會進入花粉粒，當花粉粒之細胞壁無法承受此多餘之壓 力時，會導致花粉管爆裂 (bursting)，而當培養基中之蔗糖濃度過高或過低時，皆 會因滲透壓而導致花粉管爆裂 (Adhikari and Campbell, 1998; Brink, 1924)；蔗糖亦 可作為花粉管於體外萌芽時之養分提供，花粉管萌芽時，會進行自我催化作用 (autocatalytic reaction)，因此必須消耗蔗糖作為碳源之提供 (Brink, 1924)，但若於 培養基中添加大量存在於植物體中之碳水化合物，如果糖，則會抑制花粉管生長。
O’Kelly (1955) 利用 C14追蹤技術，指出花粉管萌芽時，會吸收蔗糖利用於呼吸作 用，產生大量之二氧化碳釋放至培養基中。培養基中添加蔗糖是某些作物花粉萌 芽之必要條件 (Shivanna and Rangaswamy, 1992)，不同物種所需之蔗糖濃度未必相
同 (Shivanna and Rangaswamy, 1992)，適合添加 5%蔗糖者有彩葉芋 (Caladium
×hortulanum Birdsey) (Deng and Harbaugh, 2004)；適合添加 10%蔗糖者有袋鼠爪花 (Anigozanthos manglesii) (Sukhvibul and Considine, 1993) 與 帝 王 花 (Protea magnifica) (van der Walt and Littlejohn, 1996)；適合添加 15%蔗糖者有山龍眼科植物
(Banksia menziesii) (Maguire and Sedgley, 1997)、飛燕草屬植物 (Delphinium) (Honda et al., 2002)、與美國石竹 (Dianthus barbatus L.) (彭，2007)；適合添加 20%蔗糖者 則有大白菜 (Brassica rapa L. ssp. Pekinensis) (Sato et al., 1998)、觀賞鳳梨科植物 (Bromeliaceae) (Parton et al., 2002)、大花山茱萸 (Cornus florida L.) (Craddock et al., 2000)、巴陵石竹 (D. palinensis S.S. Ying) (彭，2007) 與玫瑰 (Rosa hybrida) (Voyiatzi, 1995)。不同品種之花粉所適合添加之蔗糖濃度亦不同，玫瑰花 ‘Ferry Porche’、‘ Ferry Porche’、‘ Queen Elizabeth’ 與 ‘John FKennedy’ 品種之花粉於添 加15%蔗糖者萌芽率最好，而玫瑰花 ‘ Lady X ’ 之花粉則以添加 20%蔗糖者最適 合其萌芽 (Voyiatzi, 1995)，因此在進行溫度逆境對花粉萌芽之影響時，須先尋找 花粉萌芽所適合之蔗糖濃度，以利之後選拔。
不同物種間之基因差異會影響其花粉萌芽之最適溫度 (Luza and Polito, 1985)，原生於北溫帶 (North temperate zone) 至北寒帶 (North frigid zone) 地區之 飛燕草屬植物，其花粉培養於15-20 ℃間萌芽率最高，平均萌芽率可達 58%，但當 培養溫度為30 ℃時，萌芽率則降至 15% (Honda et al., 2002)；而原生於熱帶亞熱帶 台灣之鵝鑾鼻燈籠草 (Kalanchoe garambiensis Kudo) 及其紫葉變種，花粉則於 20-25 ℃萌芽率最好，當培養溫度升至 30 ℃，花粉萌芽率仍可達 27% (侯，2003)。
同屬不同種植物之花粉對溫度之適應性可能不同 (Stern, 1998)，原生台灣之鵝 鸞鼻燈籠草及其紫葉變種之花粉於 35 ℃水浴中培養 2 小時後，萌芽率可維持在 20%左右，而由丹麥 Kund Jepsen a/s 公司所育出之長壽花 (Kalanchoe blossfeldiana Poelln. ‘Isabella’) 於 35 ℃培養者之萌芽率僅剩 3% (侯，2003)；當水浴培養溫度大
於35 ℃時，由日本福花園種苗公司所生產耐熱性差之美國石竹花粉已無法正常萌
芽，但耐熱性佳且於台灣可周年開花之巴陵石竹與瞿麥 (Dianthus superbus L. var.
superbus (Masamune) Lin & Ying) 在水浴溫度為 40 ℃時仍具有萌芽能力 (彭，
2007)。
不 同 耐 熱 程 度 的 品 種 ， 其 花 粉 萌 芽 對 溫 度 的 反 應 會 有 差 異 ， 耐 熱 辣 椒 (Capsicum annuum L.) 品種花粉之最適萌芽溫度較高，因此可藉此作為辣椒屬植株 耐熱性之鑑別標準 (Reddy and Kakani, 2007)；玉米耐熱品系 ‘A641’ 之花粉經高溫 35 ℃短暫處理 3-5 分鐘後，仍具萌芽能力且花粉管生長正常，但熱敏感品 ‘MK386’
與teosinte 經 35 ℃處理 3 分鐘後，萌芽率即顯著下降，且花粉管長度變短 (Lyakh et al., 1991)。
品種特性與栽培溫度亦會影響花粉之萌芽，番茄熱敏感品系 ‘NC 8288＇栽植 於32/26℃時，因高溫栽培導致絨氈層 (tapetum) 提早崩解，無法繼續供應養分至 花粉發育，花粉呈不規則形，因此無法撐開花藥囊正常釋放花粉，導致花粉釋放 量下降，且花粉萌芽率亦下降 (Sato and Peet, 2005)。草莓 (Fragaria ×ananassa Duch.) 耐熱品種 ‘Nyoho’ 栽培於 23/18 ℃和 30/25 ℃，利用體內培養觀察花粉管 於柱頭內之生長，皆可觀察到花粉粒於柱頭上萌芽、穿過花粉管並抵達胚珠；而 不耐熱品種 ‘Toyonoka’ 栽培於 30/25 ℃之花粉無法在花柱內正常生長、亦無法到 達胚珠受精成功 (Ledesma and Sugiyama, 2005)。花生 (Arachis hypogaea L.) 栽培 於28 ℃下之花粉萌芽率可達 75%，但若於開花前 6 天給予 39 ℃之高溫，花粉萌 芽率有顯著下降之情形，僅剩20%-40%，尤以開花前 4 天與開花當天給予高溫所 造成之萌芽率降低最顯著；栽培高溫除造成花粉萌芽率下降，亦會使結果率下降，
栽培於 28 ℃之結果率平均 60%，但栽培於 39 ℃之高溫會使結果率降至 20%
(Prasad et al., 2001)。顯示在花粉培養溫度與植株栽培溫度提高下，耐熱品種之花 粉除能正常表現，且於高溫下具授粉優勢，結種率可提高，综上所述，花粉之耐 熱特性可供為高溫適應性之篩選指標。
(二) 細胞膜熱穩定性
高溫逆境會植物破壞蛋白質穩定性，並使活性氧族 (activated oxygen species, AOS) 生 成 ， 進 而 破 壞 細 胞 膜 之 半 透 性 (Basaga, 1989) ， 使 細 胞 膜 之 流 動 性 (membrane fluidity) 與 滲 透 性 (permeability) 會 改 變 (Ismail and Hall, 1999;
Sangwan et al., 2002)，因細胞膜由雙層磷脂質、蛋白質與醣類構成，遇高溫時，雙 層磷脂質之鍵結會改變，因此細胞膜之滲透性會增加，進而導致電解質之滲漏，
因此可藉測定葉片經短暫高溫處理後之電解質滲漏率或相對熱傷害值 (relative injury, RI) 來檢測植物之細胞膜熱穩定性 (cell membrane thermostability, CMT)，以 提供快速且有效之作物耐熱性鑑定方法。細胞膜熱穩定性為植物遇高溫逆境時最 敏感之反應之ㄧ (Marcum et al., 1998; Raison et al., 1980)，利用細胞膜熱穩定性檢 測植物之耐熱性，具檢測快速、便宜、敏感、空間需求小，可有效反應植株之耐 熱性且可同時檢測大量物種或品種 (Marcum et al., 1998)。
利用高溫會造成細胞膜滲透性改變，造成電解質滲漏之原理，將葉片置於高 溫水浴中處理，測定高溫處理後溶液之電導度 (Ti)，並測定葉片經高溫高壓完全 破壞後之電導度 (Tf)，代入下列公式後即可得相對熱傷害值 (Martineau et al., 1979;
Yeh and Lin, 2003)。
RI (%) = Ti / Tf × 100
為避免每次測量環境不同所造成之變因，可利用下列公式經室溫25 ℃水浴後
所得之電導度 (Ci)，即其經完全破壞後所得之電導度 (Cf) 做校正 (Martineau et al., 1979; Yeh and Lin, 2003)。
RI (%) = { 1 - [ ( 1 – Ti / Tf ) / ( 1 – Ci / Cf ) ] }
相對傷害值會受高溫水浴溫度上升或高溫水浴時間增加而呈 S 形曲線上升，
因此可藉達到相對熱傷害值 50%所需之溫度及時間作為評估細胞膜熱穩定性之方
法，分別為熱致死溫度 (heat-killing time, Temp50) 及熱致死時間 (heat-killing time, Time50)，利用熱致死溫度與熱致死時間可將細胞膜熱穩定性量化 (Marcum et al.,
1998)。
不同物種間之細胞膜對高溫之適應性而不同，豆科植物中，較耐熱之落花生 (Arachis hypogaea L.) 以 54 ℃為其熱致死溫度，熱敏感之小黎豆 (Cicer arietinum L.) 則於 44.3 ℃即達熱致死之溫度；而不同品種間對高溫之適應性亦會影響其細 胞膜熱穩定性，耐熱性佳之維吉尼亞系統落花生經45 ℃水浴加熱 15 分鐘後，相 對熱傷害值約為50%，而西班牙系統熱敏感之落花生經高溫 45 ℃水浴加熱 15 分 鐘後之相對熱傷害值則約 70%；小黎豆原生於南印度之 ‘Annigeri’ 品種與原生於 敘利亞之 ‘ILC 482’ 品種較耐熱，經 45 ℃水浴加熱 15 分鐘後，相對熱傷害值約 45%，而原生於中印度之 ‘K 850’ 品種之相對熱傷害值則高達 60% (Srinivasan et al, 1996)。
植物除具有其原有之耐熱性 (basal thermotolerance) 可供其渡過高溫逆境，亦 也 可 藉 由 逐 漸 提 高 栽 培 溫 度 ， 但 不 可 超 過 其 致 死 溫 度 之 溫 度 以 誘 導 耐 熱 性 (acquired thermotolerance)，所利用之機制有產生熱休克蛋白 (heat shock protein, HSP) (Vierling, 1991) 或使蛋白質變性 (denature) (Lee and Vierling, 2000)，但此熱 馴化之溫度範圍較小，大於植物所能接受的熱馴化溫度，將不會再提高其耐熱性，
反而將造成傷害 (Chen et al., 1982; Li et al., 1991)。
菜豆 (Phaseolus vulgaris L.)耐熱品種‘BBL-415-1’與熱敏感品種 ‘BBL-47’ 栽 培於20/15 ℃時，經 50 ℃水浴處理葉圓片，熱致死時間皆為 5 分鐘，但若栽培於 40/30 ℃，耐熱品種 ‘BBL-415-1’ 之熱致死時間則顯著增加為 85 分鐘，而熱敏感 品種則僅增加至50 分鐘 (Chen et al., 1982)，顯示不同品種間可誘導出之耐熱性依 其本身對高溫之適應性而不同。珍珠栗 (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.) 熱敏感品 種 ‘ICMV 155’ 實生小苗未經 40 ℃熱馴化兩小時，熱致死溫度為 47 ℃，但若經
菜豆 (Phaseolus vulgaris L.)耐熱品種‘BBL-415-1’與熱敏感品種 ‘BBL-47’ 栽 培於20/15 ℃時，經 50 ℃水浴處理葉圓片，熱致死時間皆為 5 分鐘，但若栽培於 40/30 ℃，耐熱品種 ‘BBL-415-1’ 之熱致死時間則顯著增加為 85 分鐘，而熱敏感 品種則僅增加至50 分鐘 (Chen et al., 1982)，顯示不同品種間可誘導出之耐熱性依 其本身對高溫之適應性而不同。珍珠栗 (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.) 熱敏感品 種 ‘ICMV 155’ 實生小苗未經 40 ℃熱馴化兩小時，熱致死溫度為 47 ℃，但若經