不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗生長和生理特性的影響

華斌，黃遠，萬正杰，孔秋生，李靜，亢敏，別之龍（華中農業大學園藝林學學院/園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢，430070）

不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗生長和生理特性的影響

華斌，黃遠，萬正杰，孔秋生，李靜，亢敏，別之龍
（華中農業大學園藝林學學院/園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢，430070）

為確定西瓜斷根嫁接苗成活后的最佳晝溫和光照強度，研究了不同晝溫和光照條件下，西瓜斷根嫁接苗生長和生理特性的變化。試驗結果表明，180 μmol·m-2·s-1光照強度處理下的西瓜斷根嫁接苗質量顯著優于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理，說明在一定的范圍內，增加光照強度能顯著提高西瓜斷根嫁接苗的質量。24℃晝溫處理下的西瓜斷根嫁接苗的生長速率略低于28℃和32℃晝溫處理，但是該處理下的嫁接苗較為健壯，積累了較多的干物質，具有較高的根冠比和壯苗指數，受到的傷害較小，更符合西瓜嫁接壯苗的標準。

西瓜；斷根嫁接；晝溫；光照強度；生長；生理特征

設施西瓜生產中，枯萎病等土傳病害發生嚴重，已成為制約西瓜產業實現可持續發展的瓶頸，嫁接栽培是目前克服西瓜土傳病害的有效措施。斷根嫁接和插接是目前西瓜嫁接苗工廠化生產中應用最廣的兩種嫁接方法，已有研究表明，斷根嫁接具有發根多、根系活力強、成活率和嫁接工效高等突出優點[1]。作為一種新型的嫁接方法，目前關于斷根嫁接育苗技術的研究還比較少，加強斷根嫁接育苗技術研究對于西瓜嫁接苗產業的發展具有重要的意義。目前西瓜嫁接苗生產中對晝溫和光照強度等環境因子的調控還很粗放，多以經驗型管理為主，缺少精確的量化管理，而關于晝溫和光照強度對西瓜嫁接苗生長影響的研究仍未見報道，因此本試驗研究了嫁接成活后不同晝溫和光照強度下西瓜斷根嫁接苗生長和生理特性的變化，旨為明確晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗的影響，為西瓜斷根嫁接育苗的環境調控提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試接穗為西瓜品種早佳84-24，砧木為葫蘆品種將軍，均購自上海惠和種業有限公司。育苗基質為草炭∶珍珠巖=2∶1（體積比）。

1.2 試驗時間和地點

試驗于2009年6～7月在華中農業大學連棟玻璃溫室及園藝植物生物學教育部重點實驗室進行。

1.3 試驗方法

砧木和接穗種子經55℃溫湯浸種后在恒溫箱中催芽，發芽后播種于育苗穴盤中，砧木6月6日播種，采用50孔穴盤育苗，每孔播1粒；接穗6月13日播種，采用72孔穴盤育苗，每孔播4粒，播種后覆蓋1 cm左右厚的蛭石。6月16日當砧木第一片真葉展開、接穗子葉展平時進行嫁接，嫁接操作和苗期管理按本課題組提出的西瓜斷根嫁接方法進行[2]。6月24日將嫁接成活的西瓜苗移入全智能人工氣候箱（P1500GS-B型，武漢瑞華儀器設備有限責任公司）中進行處理，設置24℃、28℃、32℃3個不同的晝溫水平和100、180 μmol·m-2·s-12個不同的光照強度水平，一共6個處理組合，每處理設置4個重復，每個重復25株西瓜斷根嫁接苗。其他環境因子均相同，光照時數12 h，夜溫15℃，相對濕度75%。

1.4 測定指標與方法

7月11日當西瓜嫁接苗長至3葉1心時，從每重復中隨機選取5株嫁接苗，每處理共20株，用于形態指標的測定。另從每重復中隨機取6株嫁接苗，每處理共24株，用于生理指標的測定，4次重復。

將西瓜嫁接苗從上至下分為接穗、砧木莖（包括砧木子葉）和根3部分，分別測定莖高、莖粗、干鮮質量，然后計算根冠比和壯苗指數。根冠比=根干質量/（砧木莖干質量+接穗干質量）；壯苗指數=接穗莖粗/接穗高度×全株干質量。采用SPAD-502葉綠素計（日本Konica Minolta）測定第2片真葉的相對葉綠素含量，采用LI-3100C葉面積儀（美國LICOR）測定展開真葉的葉面積。根系活力采用TTC染色法測定，葉片可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，葉片脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測定，葉片丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測定[3]，葉片抗氧化物酶 （SOD）、過氧化物酶 （POD）、過氧化氫酶（CAT）活性的測定參照陳建勛等[4]的方法進行。

方差分析采用SAS軟件的ANOVA過程處理。

2 結果與分析

2.1 不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗生長的影響

如表1顯示，不同的光照強度對嫁接苗株高和莖粗的影響較大，180 μmol·m-2·s-1光照強度處理下，西瓜斷根嫁接苗的砧木莖高和接穗高均顯著低于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理，而接穗莖粗顯著大于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理。不同光照強度對砧木莖粗、根冠比影響不顯著。不同的光照強度對西瓜嫁接苗的葉片數、葉面積及壯苗指數影響顯著，較高的光照強度處理下嫁接苗具有較多的葉片數、較大的葉面積和較高的壯苗指數。

表1 不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗生長的影響

不同的晝溫對西瓜斷根嫁接苗的接穗莖粗影響達到顯著水平，隨著晝溫的升高，接穗莖粗逐漸減小，而接穗高度和砧木莖高度、莖粗受晝溫的影響不顯著。不同的晝溫顯著影響了西瓜嫁接苗的葉片數，隨著晝溫的升高，嫁接苗的葉片數呈逐漸增大的趨勢，但不同的晝溫并未造成葉面積的顯著變化。隨著晝溫的升高，西瓜斷根嫁接苗的根冠比和壯苗指數均顯著降低。增加光照強度，僅使嫁接苗的壯苗指數顯著升高，而根冠比沒有顯著變化。

2.2 不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗干物質積累的影響

圖1 不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗干物質積累的影響

如圖1顯示，不同晝溫和光照強度顯著影響了西瓜斷根嫁接苗的干物質積累，24℃晝溫下嫁接苗的全株干質量大于其他2個晝溫處理，增加光照強度能使嫁接苗的全株干質量顯著增加。從嫁接苗各部分的干質量來看，隨著晝溫的升高，根干質量和砧木莖干質量呈下降的趨勢，而接穗的干質量沒有顯著變化。180 μmol·m-2·s-1光照強度處理下，嫁接苗的根干質量、砧木莖干質量和接穗干質量顯著大于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理。

2.3 不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗生理特性的影響

由表2可知，180 μmol·m-2·s-1光照強度處理下，西瓜斷根嫁接苗的相對葉綠素含量（SPAD值）和根系活力均顯著大于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理。隨著晝溫的升高，嫁接苗的相對葉綠素含量呈增加趨勢，根系活力呈下降的趨勢，2種光照強度下32℃處理的根系活力均最低。

表2 不同晝溫和光照強度對西瓜斷根嫁接苗生理特性的影響

光照強度對葉片中丙二醛含量的影響不顯著。晝溫對西瓜斷根嫁接苗葉片丙二醛（MDA）含量影響顯著，180 μmol·m-2·s-1光照強度處理下丙二醛含量隨夜溫的升高而增加，100 μmol·m-2·s-1光照強度處理下28℃處理的丙二醛含量顯著高于另2個晝溫處理。

西瓜斷根嫁接苗葉片中可溶性糖和脯氨酸的含量在不同晝溫下的變化趨勢與丙二醛含量變化趨勢相似，180 μmol·m-2·s-1光照強度處理下可溶性糖和脯氨酸（Pro）的含量隨晝溫的升高而增加，100 μmol·m-2·s-1光照強度處理下28℃處理的可溶性糖和脯氨酸的含量顯著高于另2個晝溫處理。增加光照強度，嫁接苗葉片的可溶性糖含量顯著增加，而脯氨酸含量僅在晝溫32℃時顯著增加。

本試驗中，不同光照強度下葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）的活性無顯著變化，不同晝溫顯著影響了葉片POD、CAT活性。不同光照強度下晝溫對葉片POD活性影響不同，100 μmol·m-2·s-1光照強度下32℃晝溫處理的POD活性顯著高于24℃和28℃處理，而180 μmol·m-2·s-1光照強度下28℃處理的POD活性顯著低于另2個處理。2種光照強度下，西瓜斷根嫁接苗葉片中CAT活性均隨著晝溫的升高而增加。

3 討論與結論

本試驗中，光照強度對西瓜斷根嫁接苗的生長影響顯著，180 μmol·m-2·s-1光照強度下西瓜斷根嫁接苗的砧木莖高和接穗高顯著低于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理，接穗的莖粗、葉片數、葉面積和壯苗指數顯著高于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理，此光照強度下嫁接苗積累了較多的干物質，嫁接苗的質量顯著優于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理。這主要是由于100 μmol·m-2·s-1光照強度是一種弱光條件，不能滿足西瓜斷根嫁接苗生長的需要，導致嫁接苗的光合產物下降，植株為了捕獲更多的光能而朝上部伸長，這種適應性反應的結果就是嫁接苗發生徒長。隨著晝溫的升高，西瓜斷根嫁接苗的接穗莖粗和壯苗指數均逐漸減小，而葉片數呈現增大的趨勢。與28℃和32℃晝溫處理相比，24℃晝溫處理的嫁接苗積累了較多的干物質，其中根部干質量的增加幅度大于砧木莖干質量和接穗干質量的增加幅度，嫁接苗的根冠比大于另2個處理，說明隨著晝溫的升高，西瓜斷根嫁接苗的生長速度加快，較多的光合產物被用于植株生長所需的呼吸代謝等，積累的干物質較少，嫁接苗的質量有所下降。

與100 μmol·m-2·s-1光照強度處理相比，在180 μmol·m-2·s-1光照強度下西瓜斷根嫁接苗具有較高的相對葉綠素含量和根系活力。晝溫升高使葉片的相對葉綠素含量升高，但也導致根系活力下降，根系活力的變化幅度要顯著高于相對葉綠素含量的變化幅度。丙二醛是膜脂過氧化的最終產物，它在植物細胞內的含量直接反映了植物受害的情況[5]。不同光照強度下，晝溫對西瓜斷根嫁接苗葉片丙二醛的含量影響不同，但24℃晝溫處理的丙二醛含量均最低，說明該處理下嫁接苗受到的傷害最小，而光照強度對葉片中丙二醛的含量沒有顯著的影響。植物為了抵抗脅迫，在體內產生一些滲透調節物質來調節滲透平衡，脯氨酸（Pro）、可溶性糖是植物體內重要的滲透調節物質，可調節細胞內的滲透勢，維持水分平衡，還可保護細胞內許多重要代謝活動所需酶類的活性[6]。增加光照強度，引起西瓜斷根嫁接苗葉片中可溶性糖含量的增加，同時也引起32℃晝溫下葉片中脯氨酸含量的顯著增加。不同晝溫下西瓜斷根嫁接苗葉片中可溶性糖和脯氨酸含量的變化趨勢與丙二醛含量的變化趨勢一致，其中丙二醛含量和脯氨酸含量的相關系數達到顯著水平（≤0.01），說明葉片中脯氨酸含量的增加主要是由丙二醛含量增加導致，脯氨酸含量的增加可以在一定程度上緩解丙二醛含量增加所帶來的傷害。

低溫、高溫、干旱等多種逆境條件下植物易產生活性氧（ROS），如不及時清除，會引發脂質過氧化和蛋白交聯，進而損害細胞膜結構和功能的完整性，導致MDA含量增加，質膜透性增大[7]。植物體內存在酶促和非酶促兩類防御活性氧毒害的保護系統，能夠清除不斷產生的有害活性氧，保護光合器官、膜及生物功能分子等，其中SOD、POD和CAT是植物體內清除活性氧起主要作用的保護酶類[8]。光照強度對西瓜斷根嫁接苗葉片中SOD、POD和CAT活性無顯著影響，而晝溫顯著影響了POD和CAT的活性。不同晝溫下POD活性的變化趨勢較復雜，但總體上看，32℃晝溫下葉片POD活性均最高。CAT的活性變化幅度顯著大于POD，是本試驗中關鍵的抗氧化酶，隨著夜溫的增加，CAT的活性顯著升高。CAT活性的變化趨勢與丙二醛含量的變化趨勢相似，這可能是西瓜斷根嫁接苗通過提高CAT活性來清除多余的活性氧，以減少丙二醛的產生。

綜上所述，在本試驗條件下，180 μmol·m-2·s-1光照強度下，西瓜斷根嫁接苗在生長和生理活性上均顯著優于100 μmol·m-2·s-1光照強度處理，說明在一定范圍內，增加光照強度能提高嫁接苗質量。24℃晝溫處理的西瓜斷根嫁接苗雖然生長速率略小于28℃和32℃處理，但該處理下嫁接苗較健壯，積累了較多的干物質，具有較大的根冠比和壯苗指數，受到的傷害較小，更符合西瓜嫁接壯苗的標準。

[1]許勇，宮國義，劉國棟，等.西瓜嫁接新技術——斷根嫁接法[J].中國西瓜甜瓜，2002（4）：33-34.

[2]朱進，別之龍，許傳波，等.小西瓜斷根插接穴盤育苗技術[J].長江蔬菜，2007（11）：18-19.

[3]李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2000.

[4]陳建勛，王曉峰.植物生理學實驗指導[M].廣州：華南理工大學出版社，2002.

[5]李明，王根軒.干旱脅迫對甘草幼苗保護酶活性及脂質過氧化作用的影響[J].生態學報，2002，22（4）：503-507.

[6]陳淑芳，朱月林，劉友良，等.NaCl脅迫對番茄嫁接苗保護酶活性、滲透調節物質含量及光合特性的影響[J].園藝學報，2005，32（4）：609-613.

[7]劉慧英，朱祝軍，呂國華.低溫脅迫對嫁接西瓜耐冷性和活性氧清除系統的影響[J].應用生態學報，2004，15（4）：659-662.

[8]Alscher R G,Erturk N,Heath L S.Role of superoxide dismutases(SODs)in controlling oxidative stress in plants[J]. J Exp Bot,2003,53:1 131-1 341.

Effects of Different Daytime Temperatures and Light Intensities on Growth and Physiological Characteristics of Root-pruning Grafted Watermelon Seedlings

HUA Bin,HUANG Yuan,WAN Zhengjie,KONG Qiusheng,LI Jing,KANG Min,BIE Zhilong

To find out the optimal daytime temperature and light intensity for root-pruning grafted watermelon seedlings, we investigated the growth and physiological changes of grafted seedlings under different daytime temperatures and light intensities.The results showed that,the quality of root-pruning grafted watermelon seedlings was significantly better under 180 μmol·m-2·s-1light intensity than those under 100 μmol·m-2·s-1light intensity,indicating the quality of root-pruning grafted watermelon seedlings could be improved significantly when the light intensity was increased in a certain range. Although the growth rate of grafted watermelon seedlings under 24℃daytime temperature was slightly lower than those under 28℃and 32℃daytime temperature,the seedlings under 24℃daytime temperature had more dry matter,as well as higher root-shoot ratio and vigor index,which were more conformed to the standard of strong seedling.

Watermelon;Root-pruning grafting;Daytime temperature;Light intensity;Growth;Physiological characteristics

S651；S616

：A

：1001-3547（2014）04-0027-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.04.011

國家西甜瓜產業技術體系（CARS-26-16），公益性行業（農業）科研專項（201303014）

華斌（1983-），男，碩士，主要從事工廠化育苗研究，

E-mail：86912482@qq.com

別之龍（1970-），男，通信作者，博士，教授，博士生導師，研究方向為設施蔬菜和西甜瓜生長發育調控，

E-mail：biezl@mail.hzau.edu.cn

2013-12-09