弱光脅迫對不同砧木西瓜嫁接苗生長及生理指標的影響

陳文明　鮑婉雪　廖建杰　陽燕娟　于文進

摘要：【目的】分析不同砧木西瓜嫁接苗在弱光脅迫下的生長及生理指標差異，為篩選耐弱光西瓜嫁接砧木提供參考依據。【方法】選擇4份葫蘆（編號分別為H07、H08、H09和H10）和1份野生西瓜（編號為X02）為砧木，以黑公子西瓜為接穗，在正常光照（8000 lx）和兩種弱光（4000和2000 lx）條件下，測定接穗自根嫁接苗（XZ）和砧木嫁接苗的接穗高度、莖粗、葉面積、葉綠素含量、葉片過氧化物酶（POD）活性及葉片丙二醛（MDA）含量等生長、生理指標，用隸屬函數法和聚類分析法對不同砧木嫁接苗的耐弱光性進行綜合評價。【結果】弱光處理后14 d，不同砧木西瓜嫁接苗的生長、生理指標表現不同，其中H07和H10嫁接苗生長較健壯，葉片POD活性和MDA含量顯著高于其他砧木嫁接苗和XZ（P<0.05，下同），葉片質膜氧化程度較低；X02的嫁接苗生長較弱，葉片POD活性低、MDA含量高。在4000 lx弱光條件下，不同砧木西瓜嫁接苗的耐弱光性排序為H10>H07>H08>H09>X02；在2000 lx弱光條件下，不同砧木西瓜嫁接苗的耐弱光性排序為H07>H10>H09>H08>X02。【結論】不同砧木西瓜嫁接苗的耐弱光性差異明顯，葫蘆砧木嫁接苗的耐弱光性優于野生西瓜砧木，其中H10和H07因其嫁接苗的耐弱光性表現最佳，可作為西瓜耐弱光砧木或耐弱光瓜類砧木育種種質資源使用。

關鍵詞： 西瓜嫁接苗；弱光脅迫；耐弱光砧木；生長特性；生理特性

中圖分類號： S651 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）03-0424-06

0 引言

【研究意義】西瓜[Citrullus lanatus （Thunb.）Matsum. et Nakai]是葫蘆科西瓜屬一年生草本植物，起源于非洲熱帶地區，喜溫喜光照，生長溫度一般要求20～32 ℃，最低溫度18 ℃，最高溫度35 ℃（Korkmaz and Dufault，2001），光補償點4000 lx，光飽和點80000 lx（王學梅等，2011）。我國南方地區多數在早春季節種植西瓜，而該季節的連續低溫寡日照不良天氣常制約該區域西瓜產業發展。在設施栽培中，光照不足也是影響西瓜生產的主要環境因素之一（喻景權，2011）。采用嫁接栽培提高抗逆性是解決西瓜生產上光照不足的有效途徑之一（鄭楠等，2009），但生產上至今沒有西瓜耐弱光專用砧木品種。因此，篩選或選育耐弱光性強的嫁接砧木，對促進我國南方西瓜產業發展具有重要意義。【前人研究進展】關于瓜類耐弱光性研究已有較多報道。田雪梅（2011）研究發現，云南黑籽南瓜、鐵力砧作為黃瓜嫁接砧木在5 ℃、100 μmol/m2·s光照條件下其耐低溫弱光能力較強。徐心誠（2012）研究低溫弱光對黃瓜幼苗過氧化物酶（POD）同工酶和丙二醛（MDA）含量的影響，篩選出1個抗性良好的黃瓜品種。王紅梅（2012）開展耐弱光西瓜品種篩選研究，篩選出6個耐弱光性較強的西瓜品種。郭尚等（2014）研究發現，全時段遮光的西瓜幼苗出現徒長現象，植株高度、葉片長寬度和葉柄長均大于間斷遮光處理及全天光照處理，葉綠素含量降低。【本研究切入點】葫蘆是西瓜生產上廣泛應用的嫁接砧木（陽燕娟等，2015），但目前對砧用葫蘆的耐弱光性特別是弱光對不同砧木西瓜嫁接苗影響的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】選擇4份葫蘆和1份野生西瓜作西瓜嫁接砧木，用3種光照強度對西瓜嫁接苗進行光照處理，比較西瓜嫁接苗的形態指標和生理指標，分析不同砧木西瓜嫁接苗在弱光條件下的生長和生理反應，為篩選耐弱光西瓜嫁接砧木和鑒定耐弱光砧木種質提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試砧木葫蘆H07、H08、H09、H10和野生西瓜X02為本課題組從日本引進保存的種質資源，供試接穗黑公子由廣西農業科學院提供，為小果型極早熟品種。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 嫁接育苗 供試砧木種子經浸種催芽露白后，點播于裝有泥炭基質的54穴苗盤，置于溫室內育苗，白天溫度保持25～28 ℃，夜間保持20～22 ℃。砧木種子出土時開始培育西瓜接穗苗，接穗種子經浸種播于裝有珍珠巖的平盤中，置于25～28 ℃光照培養箱中催芽育苗。在砧木子葉展平、第一真葉即將展開（兩葉一心），接穗出土但子葉未展平時采用頂插法嫁接。嫁接后置于25 ℃光照培養箱中密閉保濕促進嫁接口愈合。

1. 2. 2 光照處理 嫁接后14 d，將成活的嫁接苗單株移栽到10 cm×10 cm、裝有泥炭基質的營養缽中，在溫室中進行栽培管理。當嫁接苗接穗長至3片真葉時，分別置于3個人工氣候箱內培養，箱內環境設定為每天光照18 h、光照強度8000 lx、晝溫28 ℃，光源為白熾燈；黑暗6 h、夜溫20 ℃。培養5 d后，將其中2個人工氣候箱的光照強度分別降低為4000和2000 lx進行弱光處理，在相同光照時間和晝夜溫度條件下處理14 d，定期統一供應水肥。在3種不同光照強度下5種砧木嫁接苗和接穗自根嫁接苗（XZ）各處理24株，3次重復。

1. 2. 3 指標測定 不同光照強度處理14 d后，分別測定嫁接苗的接穗高度、莖粗、葉長、葉寬及葉面積等生長指標，同時取樣測定葉片的葉綠素含量、POD活性及MDA含量等生理指標。

生長指標測定：接穗高度指接穗子葉至生長點的高度，用直尺測量。接穗莖粗指接穗子葉下方0.5 cm處的下胚軸直徑，用游標卡尺測定。葉片長度和寬度用直尺測量，并參考潘艷花等（2012）的方法估算葉面積。

葉面積=0.7926×葉長×葉寬-0.0618

生理指標測定：處理14 d時，取接穗第4～5片功能葉，參考王晶英等（2003）的方法測定各處理嫁接苗葉片葉綠素含量、POD活性及MDA含量。

1. 2. 4 耐弱光性綜合評價 參考但忠等（2013）的方法，運用SPSS 18.0、Excel 2007軟件對嫁接苗的生長指標和生理指標進行隸屬函數值計算和聚類分析，綜合評價不同砧木西瓜嫁接苗的耐弱光性。

隸屬函數值r（xI）=（xI-xmin）/（xmax-xmin）。式中，xI為某一指標測定值，xmax、xmin分別為某一指標的最大值和最小值。如果為負相關，則用反隸屬函數進行轉換，計算式：r（xI）=1-（xI-xmin）/（xmax-xmin）。

2 結果與分析

2. 1 弱光脅迫對西瓜嫁接苗接穗高度的影響

由圖1可以看出，4000 lx處理H07、H08、H09和H10嫁接苗的接穗高度均顯著高于XZ（P<0.05，下同），分別高210.59%、248.24%、85.88%和454.12%；2000 lx處理H07、H08和H10嫁接苗的接穗高度顯著高于XZ，分別高274.13%、41.31%和38.61%，而H09和X02嫁接苗的接穗高度與XZ無顯著差異（P>0.05，下同）。H08和H10的嫁接苗，以4000 lx處理的接穗高度高于2000和8000 lx處理；H07的嫁接苗，則是2000 lx處理的接穗高度高于4000和8000 lx處理；X02和H09嫁接苗的接穗高度受弱光影響相對較小。說明弱光引起西瓜嫁接苗徒長，但不同砧木嫁接苗對弱光的反應不同。

2. 2 弱光脅迫對西瓜嫁接苗接穗莖粗的影響

從圖2可以看出，4000和2000 lx脅迫處理后，各砧木西瓜嫁接苗的接穗莖粗均比8000 lx處理小，但均顯著大于XZ；H07和H10嫁接苗在兩種弱光脅迫下的接穗莖粗與8000 lx處理比，降幅均比其他3種砧木嫁接苗小，其中4000 lx處理H07和H10嫁接苗的接穗莖粗分別比8000 lx處理降低10.34%和8.20%，X02、H08和H09嫁接苗的降幅分別為11.37%、12.99%和11.82%；2000 lx處理H07和H10嫁接苗的接穗莖粗分別比8000 lx處理降低20.53%和13.71%，X02、H08和H09嫁接苗的降幅分別為29.86%、31.32%和28.18%。說明H07和H10嫁接苗的接穗莖粗受弱光影響相對較小。

2. 3 弱光脅迫對西瓜嫁接苗葉面積的影響

從圖3可以看出，8000 lx處理的各砧木西瓜嫁接苗葉面積最大，其次為4000 lx處理，2000 lx處理的葉面積最小；同一處理不同砧木嫁接苗葉面積不同，8000 lx處理各砧木嫁接苗的葉面積均顯著大于XZ，且H07、H09和H10嫁接苗的葉面積顯著大于X02嫁接苗；4000 lx處理的H07和H10嫁接苗葉面積顯著大于XZ，H07 嫁接苗的葉面積顯著大于X02嫁接苗；2000 lx處理的H07、H09和H10嫁接苗葉面積顯著大于X02嫁接苗和XZ。說明弱光脅迫引起西瓜葉面積減小，但不同砧木嫁接苗對弱光的反應不同，其中H10和H07嫁接苗忍受弱光能力相對較強，進一步說明H10和H07忍受弱光能力相對較強。

2. 4 弱光脅迫對西瓜嫁接苗葉片葉綠素含量的影響

從圖4可以看出，兩種弱光脅迫處理H07、H08、H09和H10西瓜嫁接苗的葉片葉綠素含量均低于8000 lx處理，但均顯著高于XZ；在3種光照強度處理中，葉綠素含量最高的均是H10嫁接苗，其次為H07嫁接苗；4000和2000 lx處理H10嫁接苗的葉綠素含量分別比8000 lx 處理低28.55%和57.25%；4000和2000 lx處理H07嫁接苗的葉綠素含量分別比8000 lx處理低31.35%和59.17%；H08、H09和X02嫁接苗在弱光脅迫下的葉綠素含量均比H10和H07低，且降幅較大。說明H10和H07嫁接苗的葉綠素含量受弱光影響相對較小，進一步說明H10和H07耐弱光性較強。

2. 5 弱光脅迫對西瓜嫁接苗葉片POD活性的影響

從圖5可以看出，兩種弱光脅迫下，H07、H08、H09和H10嫁接苗葉片的POD活性均顯著高于X02嫁接苗和XZ，H07和H10嫁接苗葉片的POD活性顯著高于H08和H09嫁接苗；4000 lx處理H07嫁接苗葉片的POD活性顯著高于H10嫁接苗；2000 lx處理H10嫁接苗葉片的POD活性顯著高于H07嫁接苗。說明4種葫蘆砧木嫁接苗對弱光有不同程度的耐性，其葉片中的POD活性增強以抵御逆境對細胞的傷害，其中以H07和H10的嫁接苗表現最佳，進一步說明H07和H10耐弱光性強。

2. 6 弱光脅迫對西瓜嫁接苗葉片MDA含量的影響

MDA是植物抗逆生理的一種代謝產物，其含量越高表示細胞受逆境脅迫損傷程度越大，含量越低表示細胞受損傷程度越小，同一逆境條件下，MDA含量越低表示抗逆性越強。從圖6可以看出，4000和2000 lx兩種弱光處理各砧木西瓜嫁接苗葉片的MDA含量均比8000 lx處理高，但均顯著低于XZ，而且H07和H10嫁接苗葉片的MDA含量均顯著低于其他砧木嫁接苗，說明H07和H10嫁接苗受弱光脅迫的傷害程度最小，表現較強的耐弱光性，進一步說明H07和H10耐弱光性強。

2. 7 西瓜嫁接砧木耐弱光性的綜合評價

2. 7. 1 隸屬函數值及其均值對比 兩種弱光脅迫處理各砧木嫁接苗各項生長指標、生理指標的隸屬函數值及其均值大小見表1。由表1可知，4000 lx處理嫁接苗的耐弱光性排序為H10>H07>H08>H09>X02，2000 lx處理嫁接苗的耐弱光性排序為H07>H10>H09>H08> X02，以H10和H07嫁接苗的綜合耐弱光性較強。

2. 7. 2 聚類分析結果 從圖7可以看出，在歐式距離為10處，可將5種砧木嫁接苗耐弱光性分為3類，其中，4000 lx處理的H07嫁接苗為耐弱光，H10和H08嫁接苗為較耐弱光，X02和H09嫁接苗為不耐弱光；2000 lx處理的H07嫁接苗為耐弱光，H10嫁接苗為較耐弱光，X02、H08和H09嫁接苗為不耐弱光。綜合兩種弱光脅迫處理的聚類分析結果，可判定H07和H10嫁接苗的耐弱光性較強，即H07和H10耐弱光性較強。

3 討論

王紅梅（2012）研究發現，西瓜植株在弱光脅迫下莖粗變細，莖長增加，葉面積減小，總葉綠素含量降低，POD活性增加，本研究結果與其相似，弱光下不同砧木西瓜嫁接苗的接穗高度增加，莖粗減小，葉面積減小。本研究中，X02嫁接苗的接穗高度、莖粗及葉面積均比XZ差，葉片POD活性低，MDA含量高，表現耐弱光性較差，不宜作為西瓜嫁接砧木使用；H07、H08、H09和H10嫁接苗的耐弱光性均優于X02嫁接苗，其中H07和H10嫁接苗的表現又優于H08和H09嫁接苗，表明H07和H10的耐弱光性強于H08和H09，更適宜作為西瓜嫁接砧木使用。

種培芳（2003）研究認為，在逆境光照條件下，植物POD活性、MDA含量及葉綠素含量等均會發生變化。周艷虹等（2003）研究表明，黃瓜幼苗在低溫弱光處理后POD活性上升。候偉等（2015）研究表明，低溫弱光下西瓜幼苗葉片POD活性先升高后降低，葉片MDA含量增加。本研究結果與上述研究結果相似，弱光脅迫下各砧木西瓜嫁接苗葉片的MDA含量顯著增加，細胞膜脂出現不同程度損害，POD活性增強，說明西瓜嫁接苗的葉片在弱光脅迫下抗氧化酶活性升高，自由基清除能力增強，對細胞膜和光合系統在一定程度上起到保護作用。其中H07和H10嫁接苗葉片的POD活性高于其他砧木嫁接苗和XZ，而MDA含量低于其他砧木嫁接苗和XZ，說明H07和H10嫁接苗在弱光脅迫下的細胞膜脂化程度較小，自由基清除能力較強，且葉綠素含量也高于其他砧木嫁接苗和XZ，表現較強的耐弱光性。

李雪（2013）研究認為，植物耐弱光性是一個受多因素影響的復雜數量性狀，且不同植物的耐弱光機制也不相同。本研究中的隸屬函數法分析結果表明，H10和H07嫁接苗較耐4000和2000 lx弱光，聚類分析結果也進一步說明H10和H07嫁接苗較耐弱光。因此，本研究中H10和H07是最佳的西瓜嫁接砧木。

王薇薇（2014）研究表明，弱光處理下不同西瓜品種的株高、葉面積、POD活性及MDA含量等參數變化明顯，可用這些參數作為鑒定西瓜耐弱光性的指標。本研究以5份不同砧木西瓜嫁接苗的接穗高度、莖粗、葉面積、葉片葉綠素含量、POD活性及MDA含量為指標，采用隸屬函數法和聚類分析法評價不同砧木的耐弱光性，可供快速篩選耐弱光西瓜嫁接砧木和鑒定耐弱光砧木種質參考。但本研究僅在室內可控條件下對不同砧木西瓜嫁接苗的耐弱光性進行了評價，對自然弱光條件下不同砧木嫁接苗的田間生長發育、果實產量和品質表現有待后續研究探討。

4 結論

本研究結果表明，以葫蘆和野生西瓜為砧木的西瓜嫁接苗其耐弱光性差異明顯，葫蘆砧木嫁接苗的耐弱光性優于野生西瓜砧木，其中H10和H07因其嫁接苗的耐弱光性綜合表現最佳，可作為西瓜耐弱光砧木或耐弱光砧木育種種質資源利用。

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（責任編輯 思利華）