黃瓜幼苗下胚軸響應弱光脅迫的研究

鄒士成+李丹丹+孫博華等

摘 要：該試驗選取了耐弱光黃瓜品系M22和不耐弱光品系M14作為研究材料，選取子葉平展和1葉1心時期進行弱光處理，設置了5個不同的弱光脅迫天數（1d、3d、5d、7d和9d），對黃瓜幼苗在弱光脅迫下幼苗的下胚軸性狀進行研究，以期闡述黃瓜幼苗植株如何通過下胚軸變化來應答弱光脅迫。結果表明：短時間內弱光處理對黃瓜植株的生長影響不明顯，弱光處理5d、7d后對黃瓜幼苗形態發生變化，如隨著弱光時間的延長，弱光對黃瓜植株的影響逐漸增大。這說明在短時間弱光處理下，對植株產生的傷害較輕，而隨著弱光時間的延長，弱光對植株的傷害也就逐漸增加，嚴重時可抑制植株的生長甚至可造成植株的死亡。

關鍵詞：黃瓜；弱光脅迫；處理天數；形態變化；抑制

中圖分類號 S63 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）19-29-02

黃瓜（Cucumis sativus.L）是世界性的重要蔬菜之一，是一種喜光植物，但對弱光又有一定的耐受性[1]。由于我國北方陰天、雪天較多，日照較短，加之栽培設施遮蔭，冬春季黃瓜生產常遭受弱光逆境[2]。弱光對黃瓜的生長發育有明顯的抑制作用，主要表現為植株生長緩慢、莖蔓纖細、落花、多畸形瓜、化瓜多等，導致減產甚至絕產[3]。弱光已成為北方黃瓜保護地栽培特別是冬春季節生產的主要限制因子。黃瓜幼苗通過自身生長發育及體內生理生化代謝來響應弱光脅迫[4]，幼苗可以通過植株徒長獲取更多的光能來維持正常的光合作用[5]。下胚軸是黃瓜幼苗時期重要的生長指標，是幼苗植株徒長主要部位，李丹丹等（2009）指出下胚軸性狀可以作為壯苗因子結合耐弱光指數進行黃瓜耐弱光性鑒定篩選。近年來，有關弱光脅迫后黃瓜幼苗下胚軸性狀的遺傳及QTL研究多有報道[6，7]，但關于弱光脅迫后下胚軸時如何通過表型響應弱光脅迫的研究未見報道。本研究對不同幼苗時期黃瓜幼苗進行弱光處理，調查幼苗下胚軸的變化，進而闡述幼苗通過下胚軸性狀來響應弱光脅迫的特征，為進一步揭示黃瓜耐弱光機理提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料 本試驗采用高代黃瓜自交系M14（不耐弱光品系）和M22（耐弱光品系），于2015年3月進行穴盤播種。幼苗長至1片真葉時，移植到8cm×8cm營養缽中，待長至1葉1心時進行遮光處理。

1.2 方法

1.2.1 弱光處理 在光照培養箱進行弱光處理，光強設為3級（約40μmol·m-2·s-1）、日平均溫度為25℃/15℃（白/晝），分別處理1d、3d、5d、7d、9d后除去邊株，隨機取樣。對照日平均光強300μmol·m-2·s-1，日平均溫度為28℃/18℃。

1.2.2 指標測定 游標卡尺測定下胚軸粗；直尺測定下胚軸長。

1.2.3 數據分析 采用Excel軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 子葉平展期不同弱光脅迫天數對黃瓜幼苗下胚軸性狀的影響 圖1-a表明，不同耐性品系幼苗的下胚軸粗增長幅度均較對照小，弱光處理3d時，兩品系下胚軸粗增加幅度最大，耐弱光品系M22增加達22.5%，弱光處理5～7d時，下胚軸粗的增加速度逐漸降低。不耐弱光M14受弱光脅迫后其下胚軸粗變化不顯著，說明M14的黃瓜幼苗生長明顯受到弱光的影響。圖1-b表明，弱光脅迫后黃瓜幼苗下胚軸長增加，不同耐性品系增加速度不同，耐弱光品系M22弱光處理3d后下胚軸長增加明顯，不耐弱光品系M14的黃瓜下胚軸長增加不顯著，說明M22在弱光條件下下胚軸伸長。

圖1 子葉平展弱光處理對黃瓜幼苗下胚軸的影響

2.2 不同弱光處理天數對1葉1心時期幼苗下胚軸性狀的影響 從圖2-a可以看出，1葉1心幼苗經弱光處理后下胚軸粗隨著弱光處理天數的增加而增加，耐弱光品系M22幼苗下胚軸粗增加幅度較大，在弱光處理第5d時增加幅度達26.20%。不耐弱光品系M14，弱光處理和對照的下胚軸粗變化不顯著。由圖2-b可以看出，在不同弱光脅迫天數處理下不耐弱光品系M14黃瓜幼苗下胚軸長的變化不顯著。耐弱光品系M22在弱光處理第3d后其下胚軸長開始增加，第7d增加幅度最大達45.71%。

圖2 1葉1心時期弱光處理對黃瓜幼苗下胚軸的影響

3 結論與討論

黃瓜雖然是一種喜光植物，但對弱光有一定的耐受性，即在弱光脅迫不是很強的情況下，黃瓜植株仍能保持較好的生長狀態[8]。在相同的弱光條件下，不同的黃瓜品種有不同的生長反應，關于弱光脅迫對黃瓜形態生長發育的影響多有報道[8-9]，但關于弱光脅迫對幼苗下胚軸的影響少有報道。本研究對2個不同時期黃瓜幼苗進行不同弱光處理天數對下胚軸性狀影響的研究，結果表明，子葉時期開始進行弱光處理后黃瓜幼苗隨時間延長植株下胚軸粗增加，在弱光條件下隨著時間的延長，下胚軸粗增加的速度先增加然后逐漸趨于恒定。弱光脅迫后黃瓜幼苗下胚軸長增加，耐弱光品系下胚軸長增加明顯，不耐弱光品系下胚軸長增加不顯著，這可能是耐弱光品系通過伸長下胚軸來獲得更多光能，以抵抗弱光的脅迫，這與王興銀（2005）研究結果一致。1葉1心幼苗經弱光處理后下胚軸粗隨著弱光處理天數的增加而增加，耐弱光品系幼苗下胚軸粗增加幅度較大，不耐弱光品系經弱光處理后和對照的下胚軸粗變化不顯著。這說明短期內弱光照射導致黃瓜下胚軸粗增加，而隨著弱光處理時間的延長，下胚軸粗增加速度越小，最后趨于恒定或下降。本研究結果將有利于黃瓜耐弱光性鑒定篩選與品種選育。

參考文獻

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[2]李丹丹，司龍亭，牛海臣，等.黃瓜耐弱光性的多元統計分析[J].園藝學報，2009，36（4）：501-506.

[3]王美平.弱光對苗期黃瓜形態和生理生化特性的影響[D].鄭州：河南農業大學，2003.6

[4] Dan Dan Li. Quantitative trait loci analysis for chlorophyll content of cucumber（Cucumis sativus L.）[J].seedlings under low-light stress African Journal of Biotechnology，26 July 2010，9（30）：4692-4699.

[5]王興銀，張福墁.弱光對日光溫室黃瓜光合產物分配的影響[J].中國農業大學學報，2005（5）：36-41.

[6] 李丹丹，司龍亭，羅曉梅，等.弱光脅迫下黃瓜苗期下胚軸性狀的遺傳分析[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2009，3711：113-119.

[7]張冠英，司龍亭，李丹丹.弱光脅迫下黃瓜幼苗下胚軸性狀QTL分析[J].園藝學報，2011，38（2）：295-302.

[8]王惠哲，龐金安，李淑菊，等.弱光對春季溫室黃瓜生長發育的影響[J].華北農學報，2005，20（1）：55-58.

[9]李長纓，朱其杰.光強對黃瓜光合特性及亞適溫下生長的影響[J].園藝學報，1997，24（1）：97-99.

[14]余紀柱等.低溫弱光對不同生態型黃瓜苗期若干測定指標及光合特性的影響[J].上海農業學報，2003，19（4）：46-50.

（責編：吳祚云）