南瓜砧木促進西瓜嫁接苗的氮利用效率研究

汪亮明 焦妍妍 陳晨 趙良 梅孟軍 余云龍 別之龍 黃遠

目的與意義：氮是植物生長發(fā)育所必需的大量營元素，其主要以硝酸根（NO3-）的形式被植物所吸收。嫁接作為克服土傳病害，消除連作障礙的一項有效技術(shù)措施，在西瓜生產(chǎn)上已得到廣泛應(yīng)用。然而，關(guān)于嫁接西瓜氮效率的研究較少。本文以南瓜砧木為材料，研究砧木對西瓜接穗氮利用效率的影響，并探討其中的生理機制。

材料與方法： 以西瓜‘早佳8424為接穗，南瓜‘青研砧1號為砧木，進行自嫁（西瓜/西瓜）和異嫁（西瓜/南瓜）。嫁接苗成活后，2個嫁接組合分別在9 mmol·L-1（正常氮）和0.2 mmol·L-1（低氮）的氮水平下培養(yǎng)。在不同氮水平處理后第11天和第22天進行采樣，分析砧木和接穗干重及氮含量，計算氮利用效率（NUE）;同時，觀察葉片的組織形態(tài)與葉綠素（SPAD值）之間的聯(lián)系;對細胞分裂素中的玉米素核苷（ZR）和異戊烯腺苷（iPA）在根和葉中的濃度進行測定;最后運用實時熒光定量PCR對接穗中的硝酸還原酶（NR）與亞硝酸還原酶（NiR）基因進行定量表達分析。

結(jié)果與分析： （1）南瓜砧木能顯著提高嫁接苗的生長，但不同氮水平對嫁接苗的生長量（全株干重）在11 d影響不顯著，在22 d影響顯著。（2）對氮處理22 d的SPAD和葉片形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)兩種氮水平下，南瓜砧木嫁接增加了西瓜葉片柵欄薄壁組織、海綿薄壁組織和葉肉組織的厚度，顯著提高葉片SPAD值，但在低氮水平下，顯著性更強。因此推測在低氮條件下，接穗葉片的柵欄細胞與海綿狀薄壁組織之間的空間增大，為CO2吸收提供了更大的表面積，從而促進葉片光合作用。（3）對嫁接苗接穗和砧木中的離子含量進行測定，發(fā)現(xiàn)在正常氮水平下，南瓜砧木提高了接穗在11 d（9.7%）和22 d（16.6%）的氮含量，而低氮水平下，處理11 d后，接穗氮含量略微降低，22 d后無顯著差異。南瓜砧木中的氮含量在11 d和22 d均明顯降低，但總氮積累量較自嫁降低幅度小。（4）對2個嫁接組合在不同氮水平下氮吸收和氮利用效率進行分析，發(fā)現(xiàn)處理11 d和22 d后，自嫁和異嫁氮吸收和利用效率在不同氮水平下均顯著提高，但異嫁提高的幅度更大。（5）對根和葉中ZR和iPA含量進行分析，發(fā)現(xiàn)南瓜砧木能提高正常和低氮處理下根系和葉片的ZR水平。在低氮和正常氮水平下，嫁接苗根系中iPA含量增加。同時，在低氮處理下，葉片iPA含量升高，而在正常氮處理下iPA含量降低。（6）運用實時熒光定量PCR技術(shù)，對硝酸還原酶相關(guān)基因的表達量進行分析，發(fā)現(xiàn)處理11 d后硝酸還原酶（NR）基因（Cla002791和Cla023145）在2種氮水平的南瓜嫁接苗中均有較強的表達，在自嫁西瓜中則無明顯表達。而Cla002791和Cla023145是促進南瓜植株氮同化的標(biāo)記基因。同時，南瓜砧木對接穗亞硝酸鹽還原酶基因（Cla0013062）的相對表達量較自嫁略有增加，但差異不顯著。因此南瓜砧木可能通過增加NR基因在西瓜接穗葉片中的表達，來促進硝酸鹽的還原，從而提高硝酸鹽的吸收和氮利用效率。

結(jié)? ? 論： 南瓜砧木通過提高氮的吸收、增加細胞分裂素的供應(yīng)、上調(diào)接穗NR基因的表達、增加?xùn)艡诤秃＞d狀薄壁組織的厚度、增加葉綠素含量等途徑提高了‘早佳（8424）西瓜的氮利用效率。