高溫脅迫下西瓜嫁接苗耐熱性和保護(hù)酶活性的研究

劉成靜 王崇啟 焦自高 張志忠 王艷艷 董玉梅 肖守華

（1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建福州，350002；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院）

高溫脅迫下西瓜嫁接苗耐熱性和保護(hù)酶活性的研究

劉成靜1王崇啟2焦自高2張志忠1王艷艷3董玉梅2肖守華2

（1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建福州，350002；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院）

研究了西瓜金星、春秀自根苗和以萊砧一號、黑籽南瓜、全能鐵甲、葫蘆、圣砧一號為砧木的嫁接苗的耐熱性及保護(hù)酶的變化趨勢。研究結(jié)果表明，高溫脅迫下，嫁接苗的耐熱性高于自根苗，表現(xiàn)為：圣砧一號/金星＞萊砧一號/金星＞黑籽南瓜/金星＞葫蘆/金星＞全能鐵甲/金星＞金星；圣砧一號/春秀＞黑籽南瓜/春秀＞萊砧一號/春秀＞葫蘆/春秀＞全能鐵甲/春秀＞春秀。此外嫁接苗和自根苗均表現(xiàn)為葉片過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性先下降后升高，然后再下降。

西瓜 嫁接苗 耐熱性 保護(hù)酶

嫁接換根是當(dāng)前瓜類栽培克服連作障礙、防止枯萎病、提高抗性的一項行之有效的措施。小型西瓜作為春夏設(shè)施高效栽培的主要蔬菜作物之一，生產(chǎn)上已采用了嫁接技術(shù)。近些年，有關(guān)西瓜嫁接的研究主要集中于嫁接砧木選擇、嫁接方法、抗病性和營養(yǎng)生理方面[1～2]。高溫逆境是西瓜夏秋栽培的主要限制因子，而對嫁接西瓜耐熱性的研究很少。前人通過抗熱性鑒定試驗研究，選育出了優(yōu)良的抗（耐）熱品種，在大白菜、甘藍(lán)、黃瓜、蘿卜等作物上取得較大成果[3]，而在西瓜上的研究較少。本文旨在研究高溫下不同砧木西瓜嫁接苗耐熱性的生理機(jī)制，以期為嫁接西瓜耐熱性鑒定及嫁接技術(shù)在西瓜高溫季節(jié)栽培中的應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2008年8～10月在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所日光溫室中進(jìn)行，供試材料為5個小型西瓜砧木，接穗為金星和春秀，砧木為：①萊砧一號，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)選育；②黑籽南瓜，山東農(nóng)科院蔬菜所提供；③全能鐵甲，得高蔬菜種苗研究所選育；④葫蘆（大葫蘆1號），山東農(nóng)科院蔬菜所提供；⑤圣砧一號，沈陽圣地亞種業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗處理

5個砧木與金星、春秀2個接穗組合成10個嫁接苗處理，以自根苗金星和春秀為對照。營養(yǎng)土育苗。待砧木苗長至1葉1心，接穗苗子葉展平時，采用插接法嫁接。

幼苗長至3葉1心時，選形態(tài)長勢基本一致的幼苗，移入FPQ型人工氣候箱中進(jìn)行高溫處理，晝/夜溫度為40℃/20℃，光照為40 000 lx，光照時數(shù)為12 h。每次處理9株，重復(fù)3次。

金星及其嫁接苗的表示為：萊砧一號/金星、黑籽南瓜/金星、全能鐵甲/金星、葫蘆/金星、圣砧一號/金星；春秀及其嫁接苗表示為：萊砧一號/春秀、黑籽南瓜/春秀、全能鐵甲/春秀、葫蘆/春秀、圣砧一號/春秀。

1.3 耐熱性的調(diào)查

以熱害指數(shù)（HI）表示耐熱程度高低。分別于幼苗放入FPQ型氣候箱后3，6，9，12，15 d調(diào)查熱害指數(shù)。

熱害分級標(biāo)準(zhǔn)為：0級，無熱害癥狀；1級，植株1～2片葉1/2變黃；2級，植株3～4片葉變黃；3級，植株1～2片葉萎蔫；4級，整株萎蔫。

計算公式：熱害指數(shù)＝Σ（各級株數(shù)×級數(shù)）/（最高級數(shù)×總株數(shù)）。

1.4 保護(hù)酶的測定

分別于幼苗放入FPQ型氣候箱后3，6，9，12，15 d，取樣測定保護(hù)酶POD，SOD，CAT活性。

稱取0.5 g葉片鮮樣，用pH值7.8，0.05 mol/L的磷酸緩沖液冰浴研磨，勻漿于0～4℃，12 000 r/min離心15 min，上清液供SOD，POD，CAT活性測定。

POD活性用愈創(chuàng)木酚法測定。取直徑1 cm比色杯2只，在1只中加入50 μL酶液,再加反應(yīng)混合液（0.02 mol/L，pH值6.0磷酸緩沖液50 mL，H2O20.019 mL、愈創(chuàng)木酚0.028 mL）3 mL，立即讀取OD470值并記錄時間，以不加酶液另1只比色杯為對照，每隔1 min記錄1次，酶活性以△OD470·(g·min)-1表示。

CAT活性用過氧化氫法測定。3 mL反應(yīng)液（0.01mol/L，pH值7.0的磷酸緩沖液20mL與0.1 mol/L的H2O25 mL）中加入100 μL酶液，立即讀取OD240變化值，每隔1min記錄1次，活性以△OD240·(g·min)-1表示。

SOD采用NBT還原法。2.95 mL反應(yīng)混和液（水∶磷酸∶Met∶NBT∶EDTA-Na2∶FD=5∶30∶6∶6∶6∶6）加50 μL酶液，搖勻，在60 μmoL·(m2·s)-1光照下反應(yīng)30 min，560 nm下比色，以抑制NBT光化還原50%為1個酶活性單位。

圖1 高溫脅迫對西瓜自根苗及其嫁接苗POD的影響

圖2 高溫脅迫對西瓜自根苗及其嫁接苗CAT的影響

表1 高溫脅迫對西瓜嫁接苗與自根苗葉片熱害指數(shù)的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片的熱害指數(shù)

葉片熱害指數(shù)能直接從外觀上反映高溫脅迫對幼苗葉片的傷害程度[4]。熱害指數(shù)達(dá)到4時，則幼苗萎蔫死亡；熱害指數(shù)越小，幼苗受害越輕。由表1所示，嫁接苗的熱害指數(shù)明顯低于自根苗的熱害指數(shù)。5種砧木的嫁接苗均表現(xiàn)出一定的耐熱性，并且不同砧木嫁接苗的耐熱性表現(xiàn)出一定的差異；接穗不同，相同的砧木耐熱性也不盡相同。耐熱性的強(qiáng)弱表現(xiàn)為：圣砧一號/金星＞萊砧一號/金星＞黑籽南瓜/金星＞葫蘆/金星＞全能鐵甲/金星＞金星；圣砧一號/春秀＞黑籽南瓜/春秀＞葫蘆/春秀＞萊砧一號/春秀＞全能鐵甲/春秀＞春秀。

2.2 高溫脅迫對植株葉片酶活性的影響

①高溫脅迫對嫁接苗POD的影響 由圖1中可以看出，金星及其嫁接苗POD的活性先降低然后再升高，然后再降低；春秀及其嫁接苗POD的變化趨勢與金星基本一致，自根苗及其嫁接苗均是先降低，然后迅速升高，隨著高溫脅迫時間的延長，又降低。在處理15 d時POD酶活性由大到小依次是：圣砧一號/金星＞萊砧一號/金星＞黑籽南瓜/金星＞葫蘆/金星＞全能鐵甲/金星＞金星；圣砧一號/春秀＞黑籽南瓜/春秀＞葫蘆/春秀＞萊砧一號/春秀＞全能鐵甲/春秀＞春秀。說明高溫脅迫下，嫁接苗POD酶活性要比自根苗酶活性高，這也驗證了嫁接苗比自根苗的耐熱性要強(qiáng)。

②高溫脅迫對西瓜嫁接苗CAT的影響 由圖2可以看出，在高溫脅迫初期，供試西瓜嫁接苗葉片的CAT酶活性均降低，隨著高溫脅迫時間的延長，各砧木的嫁接苗CAT又迅速升高，至處理9 d時達(dá)到最大，之后，CAT呈現(xiàn)下降趨勢，15 d時，圣砧一號/金星的CAT活性最高，其次是萊砧一號/金星，自根苗金星CAT活性最低，其余的居中；春秀及其嫁接苗中，圣砧1號/春秀的CAT酶活性最高，自根苗春秀CAT活性最低。

③高溫脅迫對西瓜自根苗及其嫁接苗SOD的影響 圖3表明，高溫處理初期，金星及其嫁接苗和春秀及其嫁接苗SOD活性先降低，在高溫脅迫6 d時達(dá)到最低，隨后SOD又迅速升高，在處理9 d時達(dá)到最高，隨著高溫脅迫處理時間的延長，SOD的活性降低。金星及其嫁接苗至15 d時，圣砧一號/金星的SOD活性最高，其次是萊砧一號/金星，自根苗金星最低；春秀及其嫁接苗至15 d時，圣砧一號/春秀的SOD活性最高，其次是黑籽南瓜/春秀，自根苗春秀最低。

圖3 高溫脅迫對西瓜自根苗及其嫁接苗SOD的影響

3 小結(jié)與討論

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）等具有清除自由基的能力，是植物酶促防御系統(tǒng)的重要保護(hù)酶，因而成為植物抗熱性生理基礎(chǔ)之一[5～6]。本試驗結(jié)果表明，高溫脅迫下，嫁接苗和自根苗的保護(hù)酶均是先下降后上升，然后再下降，SOD，POD，CAT活性的變化結(jié)果表明，高溫脅迫初期，由于西瓜幼苗驟然受到高溫影響，其適應(yīng)性較差，使保護(hù)酶的活性下降，隨后酶活性上升，反映了西瓜幼苗對高溫發(fā)生了適應(yīng)性變化，但繼續(xù)高溫處理，使西瓜幼苗高溫脅迫加重，自身內(nèi)部難以進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致酶活性降低。但嫁接苗保護(hù)酶均比自根苗保護(hù)酶的活性要高，說明嫁接能提高西瓜幼苗的耐熱性。且嫁接苗的耐熱性可能與其對應(yīng)砧木的耐熱性有直接的關(guān)系，它們之間的關(guān)系還有待于進(jìn)一步的試驗論證。從本試驗中可以得出，圣砧一號，萊砧一號為提高西瓜耐熱性的較好的砧木材料。

[1]頓寶祥，馬紅.大棚西瓜嫁接育苗技術(shù)及適合宜砧木選擇研究[J].中國蔬菜，1990（3）：11-13.

[2]凌志杰，田與光，于愛民.不同砧木對西瓜生長結(jié)實和抗枯萎病的影響[J].中國西瓜甜瓜，1996（4）：18-19.

[3]尹賢貴，羅慶熙.我國蔬菜作物抗熱性鑒定研究概況[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2000，13（4）：102-107.

[4]沈征言.植物抗寒性及抗熱性的生理指標(biāo)及其方法測定[J].中國蔬菜，1983（1）：48-50.

[5]吳俊華，侯雷平，李梅蘭.蔬菜高溫逆境研究進(jìn)展[J].北方園藝，2006（1）：50-51.

[6]陳少裕.膜酶過氧化與植物逆境脅迫[J].植物學(xué)通報，1989，6（4）：211-217.

Study on Heat Resistance and Protective Enzyme of Grafted Watermelon Seedlings under High Temperature Stress

LIU Chengjing1,WANG Chongqi2,JIAO Zigao2,ZHANG Zhizhong2,
WANG Yanyan3,DONG Yumei2,XIAO Shouhua2
(1.College of Horticulture,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002; 2.Vegetable Research Institute,Shandong Academy of Agriculture Sciences;
3.College of Horticultural Science and Technology,Shandong Agricultural University)

Heat resistance and protective enzyme tendency of own-rooted seedlings and grafted watermelon seedlings of Jinxing,Chunxiu,Laizhen No.1,Heizi pumpkin,Quannengtiejia,Hulu,Shengzhen No.1 were studied.The results showed that heat resistance of grafted seeding is higher than that of own-rooted seedling.The order of resistance to heat is as following:Shengzhen No.1/Jinxing＞Laizhen No.1/Jinxing＞Heizi pumpkin/Jinxing＞Hulu/Jinxing＞Quanengtiejia/Jinxing＞Jinxing;Shengzhen No.1/Chunxiu＞Heizi pumpkin/Chunxiu＞Laizhen No.1/Chunxiu＞Hulu/Chunxiu＞Quannengtiejia/Chunxiu＞Chunxiu.POD,CAT,SOD of both grafted seedlings and own-rooted seedlings were first decreased then increased,and then decreased.

Watermelon;Grafted seeding;Heat resistance;Protective enzyme

10.3865/j.issn.1001-3547(x).2009.02.015

劉成靜（1982-），女，在讀碩士，研究方向為設(shè)施蔬菜與無土栽培，電話：13695413400。E-mail：wangchongqi@126.com

2008-12-03