叢枝菌根真菌對黃瓜雙斷根嫁接苗生長發育的影響

楊凡 郭家彤 馬凱

摘? ? 要：通過在育苗基質中接種叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）菌劑，研究AMF對黃瓜雙斷根嫁接苗生長發育的影響。結果表明，接種菌劑后明顯提高了黃瓜嫁接苗的莖粗、根長、干質量、鮮質量、根冠比和壯苗指數，控制了植株徒長;通過對POD、MDA、可溶性蛋白質、根系活力等進行測定，表明叢枝菌根真菌可以縮短黃瓜嫁接傷口愈合時間3～5 d、促進生長和壯苗等，壯苗指數提高95.6%，商品苗出售時間提前7～10 d。

關鍵詞：黃瓜;叢枝菌根真菌;嫁接

中圖分類號：S642.2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2020）12-061-05

Abstract：Through inoculating Arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） in seedling substrate， the effects of AMF on the growth and development of cucumber graft seedlings were studied. Results showed that the stem diameter， root length， dry mass， fresh mass， root-cap ratio and seedling index of cucumber grafted seedlings were significantly increased after inoculation， and the plant height was controlled. Through the determination of POD， MDA， soluble protein and root activity， the results showed that arbuscular mycorrhizal fungi could shorten the healing time of grafting wound of cucumber by 3-5 days， and promote the growth and seedling vigor， etc.， and the seedling vigor index increased by 95.6%， and the selling time of commercial seedlings was 7-10 days earlier.

Key words： Cucumber; Arbuscular mycorrhizal fungi; Grafting

黃瓜（Cucumis sativus L.）為葫蘆科一年生蔓生或攀援草本植物，也稱胡瓜、青瓜，是全世界普遍栽培的蔬菜品種，也是目前全球重要的、設施栽培最大、經濟效益最高的蔬菜作物之一[1]。2017年我國設施黃瓜播種面積約63萬hm2，而河南省常年黃瓜播種面積約17萬hm2[2]。隨著農業產業結構的調整，我國設施蔬菜栽培面積不斷增加，設施蔬菜生產呈規模化、專業化和工廠化發展趨勢。由于受耕地數量、氣候條件的限制及對高產高效的追求，設施蔬菜種植品種相對單一，難以做到土地輪作倒茬，土壤有害微生物不斷積累，土傳病害逐年加劇[3]。尤其是黃瓜枯萎病、根結線蟲病、根腐病等毀滅性病害，對黃瓜生產造成嚴重威脅，以致失去生產意義。

嫁接是提高黃瓜抗逆性、預防土傳病蟲害的有效措施，已被應用于黃瓜生產[4]。但對嫁接砧木、嫁接方法、栽培條件和品質控制缺乏系統研究，導致嫁接存活率較低，死棵、爛棵現象較嚴重，遠不能適應嫁接苗產業化生產的需要[5]。

叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）可以和陸地上80%以上的植物形成共生關系[6]，通過菌絲體、代謝產物、病程相關蛋白等，增加根系對水分和礦質元素的吸收，促進植物生長，提高養分吸收率，促進生態系統養分循環，改善植物營養條件，增強植物抗病性和抗逆性。筆者旨在利用黃瓜雙斷根嫁接技術配合接種AMF后，研究其促進嫁接苗生長的相關指標，為進一步分析其對嫁接傷口愈合的效應提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

黃瓜品種為‘博杰616，由天津德瑞特河南辦事處河南省慶發種業有限公司提供，砧木為黑籽南瓜。

1.2 試驗設計

2019年1—4月，在河南現代農業研究開發基地育苗中心進行叢枝菌根真菌誘導黃瓜嫁接傷口快速愈合試驗。試驗設3個處理，處理1：育苗基質接種叢枝菌根真菌菌劑（孢子數量為109·g-1，V基質∶V菌劑=1 000∶1）;處理2：育苗基質添加4%聚谷氨酸增效劑（V基質∶V聚谷氨酸增效劑=1 000∶1）;處理3：育苗基質（對照）。15張穴盤（每張穴盤40穴）為1重復，共3次重復，即每個處理45張，1 800棵嫁接苗。黑籽南瓜為砧木，子葉完全展開且剛現真葉時進行嫁接。接穗黃瓜為‘博杰616，當黃瓜幼苗子葉完全展平即可嫁接。育苗基質為自配基質，草炭購自歐博亞10 mm草炭，珍珠巖和蛭石購自市場。V草炭∶V珍珠巖∶V蛭石=6∶3∶1。嫁接前，砧木和接穗所用基質為對照基質，嫁接后將嫁接苗分別扦插于3個試驗處理基質中，完全隨機排列于育苗床上，進行統一管理。

1.3 嫁接方法

采用雙斷根貼接法。一般在砧木2片子葉展平剛長出真葉、接穗2片子葉展平時開始嫁接。先用刀片從砧木莖稈向生長點方向向下75°斜切去掉生長點和另一片子葉，切口長7～10 mm;再用刀片將砧木從莖基部切斷，切口離生長點5～6 cm為宜，切下后的砧木要保濕，并盡快進行嫁接。接穗在子葉下方5 mm處將胚軸向下削切成相應的斜面。砧木與接穗切面對齊，貼靠在一起，用嫁接夾固定緊即可。

1.4 測試項目與方法

嫁接成活率調查：嫁接后10 d統計嫁接苗成活率。判斷嫁接黃瓜幼苗成活的標準為：砧木長出4～6條新根，接穗第1片真葉初現。

隨機選取嫁接后15 d的嫁接苗各100株，采用游標卡尺測定黃瓜接穗莖粗（黃瓜子葉下方0.2 cm處）;采用直尺測定最大側根的長度;采用千分之一天平測定地上部鮮質量、地下部鮮質量及其干質量，并計算壯苗指數[壯苗指數=（莖粗/株高+地下部干質量/地上部干質量）×全株干質量]和根冠比（根冠比=地下部干質量/地上部干質量）。

在嫁接后0、2、4、6、8、10 d，分別取20株砧木和接穗結合部莖段測定生化指標。采用愈創木酚法測定過氧化物酶（POD）活性;采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量;采用考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白質含量。取嫁接15 d的砧木根系，采用TTC染色法測定根系活力[7]。

2 結果與分析

2.1 嫁接苗的生長狀況

2.1.1 嫁接成活率 嫁接后10 d統計嫁接苗的成活率（圖1），各處理平均成活率達89%以上。接種叢枝菌根真菌的基質，黃瓜嫁接成活率為95.2%;添加聚谷氨酸增效劑的基質，黃瓜嫁接成活率為91.5%;對照基質，黃瓜嫁接成活率為89.9%。接種叢枝菌根真菌處理和添加聚谷氨酸處理嫁接成活率分別比對照提高5.9%和1.8%。接種叢枝菌根真菌菌劑與添加聚谷氨酸增效劑兩者之間對黃瓜成活率的影響差異不顯著，但接種叢枝菌根真菌菌劑與對照相比差異顯著。這表明接種叢枝菌根真菌可以有效提升黃瓜雙斷根嫁接技術在工廠化育苗中的應用價值。

2.1.2 嫁接苗的生長發育 從圖2可以看出，接種叢枝菌根真菌基質和添加聚谷氨酸基質的嫁接黃瓜莖粗分別比對照高出30.8%和15.4%，株高分別比對照降低38.2%和21.4%，最大側根長分別比對照高出98.5%和37.0%，地上部鮮質量分別比對照增加33.4%和14.4%，地上部干質量分別比對照增加36.2%和15.5%，地下部鮮質量分別比對照增加39.2%和15.2%，地下部干質量分別比對照增加49.2%和19.0%。不同處理黃瓜嫁接苗地上部干鮮質量、地下部干鮮質量及莖粗、株高、最大側根長均有差異。在嫁接后同一時間，添加叢枝菌根真菌或聚谷氨酸的育苗基質嫁接苗的莖粗、最大側根長、地上部干鮮質量、根系干鮮質量及最大側根長均高于對照育苗基質嫁接苗。嫁接后15 d，添加叢枝菌根真菌或聚谷氨酸的基質促進黃瓜根系生長，增粗砧木莖稈，延緩砧木生長過旺，有效控制接穗徒長。

2.1.3 嫁接苗的健壯程度 根冠比和壯苗指數是衡量幼苗健壯程度的指標，其中根冠比主要用于衡量幼苗地上部生長與地下部生長的協調性;壯苗指數是衡量幼苗素質高低的綜合指標之一。從圖3可以看出，接種叢枝菌根真菌或添加聚谷氨酸基質的嫁接苗，幼苗生長量增加，壯苗指數分別比對照提高95.6%和34.9%，表明接種叢枝菌根真菌或聚谷氨酸的基質有助于黃瓜嫁接苗壯苗。接種叢枝菌根真菌基質和添加聚谷氨酸基質的嫁接苗根冠比分別比對照基質嫁接苗的根冠比高出9.54%和3.06%，表明叢枝菌根真菌能有效促進黃瓜根部生長，控制地上部生長。

2.2 POD活性的變化

不同處理基質對嫁接苗結合部POD活性影響的結果見圖4。隨著時間的延長，各處理POD活性呈現先上升后下降的趨勢，酶活性在嫁接第3天達到最大值，隨后逐漸降低。添加叢枝菌根真菌基質的黃瓜嫁接苗POD活性在嫁接3 d的時候達到最大值，隨后急劇下降，然后趨于平穩，說明在嫁接后5 d，傷口已趨于愈合。而添加聚谷氨酸基質的和對照，直到10 d以后，POD活性才低于10 U·min-1·g-1。

接種叢枝菌根真菌基質的黃瓜嫁接苗在嫁接3 d時POD活性比對照高出20.0%，可能是叢枝菌根真菌菌絲開始侵入根部，植物發生相關過敏反應，導致活性升高。而聚谷氨酸則可以直接被植物吸收，幫助植物抵抗逆境，故POD活性低于對照3.9%。嫁接5 d后，接種叢枝菌根真菌基質的黃瓜苗POD活性比對照下降了42.0%，說明叢枝菌根真菌可以協助植物吸收養分、抵抗逆境等。

2.3 MDA含量的變化

MDA是脂質過氧化的產物，在一定程度上MDA可以表示細胞膜脂過氧化的程度和植物對逆境條件反應的強弱。不同處理基質對嫁接苗結合部MDA影響的結果見圖5。隨著處理時間的延長，MDA含量呈下降趨勢。說明嫁接苗在嫁接后的生長過程中，植物細胞逐漸修復，傷口不斷愈合，抗逆性也逐漸增強。接種叢枝菌根真菌基質的黃瓜嫁接苗MDA含量在嫁接3 d的時候分別高于添加聚谷氨酸基質的和對照基質的嫁接苗6.74%和4.40%，這可能是叢枝菌根真菌侵染植物根部，導致過敏性反應發生。嫁接3 d后接種叢枝菌根真菌基質的黃瓜嫁接苗MDA含量卻一直是最低的，說明叢枝菌根真菌有助于提高植物免疫力，增強抗逆性。

2.4 可溶性蛋白質含量的變化

接種叢枝菌根真菌、添加聚谷氨酸及對照基質嫁接苗在嫁接后1～10 d的可溶性蛋白質含量變化結果見圖6。可溶性蛋白質含量變化可能和嫁接苗傷口愈合時間有關，隨著嫁接后時間的延長，黃瓜嫁接苗結合部可溶性蛋白質含量呈先下降后上升的趨勢。接種叢枝菌根真菌基質的黃瓜嫁接苗可溶性蛋白質含量在嫁接7 d后已經回升，超過嫁接5 d的含量，而添加聚谷氨酸和對照基質黃瓜嫁接苗可溶性蛋白質含量回升較晚，說明叢枝菌根真菌可以促進嫁接苗傷口愈合，縮短傷口愈合時間。添加聚谷氨酸基質的嫁接苗可溶性蛋白質含量高于對照基質嫁接苗，表明聚谷氨酸對可溶性蛋白質的產生可能有一定的促進作用，但對縮短傷口愈合時間方面與對照沒有顯著差異。

2.5 嫁接苗根系活力的變化

從圖7可以看出，接種叢枝菌根真菌、添加聚谷氨酸基質的嫁接苗15 d后，根系活力分別比對照提高43.8%和11.4%。叢枝菌根真菌可以侵入南瓜根部形成共生根，促進植物吸收養分和水分，同時可能產生相關代謝產物促進根系活力增強。聚谷氨酸可以直接被植物根部吸收，從而促進根系生長發育。

3 討論與結論

目前黃瓜設施種植面積已占黃瓜種植總面積的42%左右[8]。嫁接技術是解決設施內土傳病害的有效方法，但黃瓜嫁接成活率一般只有60%～80%[9]，而雙斷根嫁接的種苗，新根（須根）數量多，根系活力強，可以有效控制砧木徒長，與自根系相比，根系面積大，對水分和養分的吸收能力強，定植后緩苗快。

AMF菌絲的延伸和擴張可以增強和擴大植物根系的吸收能力和范圍[10]，促進植物生長、提高養分吸收率，保護植物抵御不良環境脅迫[11]。任強等[12]研究表明，接種AMF能夠顯著提高桑扦插苗的成活率，主根長度、須根長度、須根數量、地下部分鮮質量和干質量都顯著高于對照。李姣竹等[13]研究表明，嫁接苗接種Gi后，幼苗株高和莖粗比自根苗增加了24.5%、33.2%。Gi對根系的侵染率達到了75.81%。耿廣東等[14]和任志雨等[15]研究也證明了含有AMF的有機基質可以大幅度增加黃瓜幼苗的壯苗指數。本試驗研究結果表明，添加AMF的嫁接苗成活率、最大側根長度、根系活力、根冠比、生物量和壯苗指數都明顯高于對照，這與前人的研究結果一致。只有株高受到了一定程度抑制，有效避免了黃瓜接穗徒長而導致結合部位不牢固，不易發生斷頭現象，從而提高了商品苗率和育苗效率。

POD酶屬于保護酶系統，有研究表明，在形成貫通接穗和砧木的維管束橋時，接合部的過氧化物酶活性較高，這說明POD在維管組織木質化過程中有重要的作用[5]。筆者在本研究中得出了類似的結論，即嫁接后1～5 d，也就是砧木和接穗中管狀分子開始分化和形成的時期，POD活性較高。接種叢枝菌根真菌基質的黃瓜嫁接后5 d，傷口已趨于愈合，相比對照提前了5 d，說明叢枝菌根真菌在黃瓜嫁接過程中可以提高POD活性，促進黃瓜傷口快速愈合。

MDA在一定程度上可以表示細胞膜脂過氧化的程度和植物對逆境條件反應的強弱[16]。呂星光等[17]研究表明，AMF可以提高西瓜嫁接苗超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性和過氧化氫酶（CAT）活性，降低MDA含量。低溫脅迫下，接種AMF可以延緩可溶性蛋白質含量的下降，并且使MDA含量保持相對較低的水平[18]。接種AMF能顯著增加西瓜自根苗和嫁接苗的生物量，提高根系活力，降低根系膜透性和MDA含量[19]。本研究結果表明，隨著嫁接傷口的愈合，MDA含量也逐漸降低，趨于穩定，這與前人結果一致。因此，添加AMF能激活黃瓜雙斷根嫁接苗與抗逆性有關的防御性酶反應，使黃瓜嫁接苗對逆境產生快速反應，從而加快嫁接苗傷口愈合進程。從本試驗結果可以看到，可溶性蛋白質含量呈現先下降后上升的趨勢，和POD活性變化趨勢正好相反。接種AMF基質的嫁接苗不管是傷口愈合期還是愈合后生長期，可溶性蛋白質含量都高于對照，說明AMF可以誘導可溶性蛋白質的產生。

綜上所述，接種AMF對黃瓜雙斷根嫁接苗的生長效應顯著，能促進嫁接苗生長，使傷口愈合提前3～5 d，商品苗出售提早7～10 d。可見將AMF應用到黃瓜雙斷根嫁接育苗環節將為黃瓜的高產優產提供新的途徑。目前對AMF促進黃瓜傷口愈合機制還不清晰，相關報道也較少，還有待進一步研究。至于AMF對嫁接處理后黃瓜的生長、產量以及果實品質方面的影響是否積極還需要深入研究。

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