不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及瓜氨酸代謝的影響

馬燕萍， 賴逸云， 應(yīng)泉盛， 方春英， 鄭佳雯， 朱祝軍， 何 勇

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江杭州 311300； 2.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江寧波 315040)

我國(guó)西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與農(nóng)民收入提高中占重要地位[1]。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO)統(tǒng)計(jì)，2016年全國(guó)西瓜播種面積為189.08萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量為 7 940萬(wàn)t[2]。連作障礙是影響設(shè)施西瓜可持續(xù)生產(chǎn)的重要限制性因子[3]，而嫁接是緩解西瓜連作障礙的有效方法之一。近年來(lái)，有研究認(rèn)為嫁接會(huì)影響西瓜果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。劉潤(rùn)秋等發(fā)現(xiàn)，黑籽南瓜、N-型西瓜砧、將軍、超豐F1等砧木嫁接后西瓜果實(shí)中可溶性蛋白質(zhì)含量顯著降低[4]。陳暉等研究表明，南瓜類(lèi)砧木黑籽南瓜、南砧一號(hào)、新土佐嫁接后西瓜果實(shí)中維生素C含量顯著低于自根苗，葫蘆類(lèi)砧木京欣砧一號(hào)、航興砧一號(hào)、好伙伴F1嫁接后西瓜果實(shí)中維生素C含量顯著高于自根苗[5]。關(guān)立穎利用南瓜、葫蘆、瓠子和野生西瓜進(jìn)行嫁接，4種砧木嫁接后西瓜果實(shí)中番茄紅素含量無(wú)顯著差異[6]。這些研究多側(cè)重于外觀與口感以及可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、番茄紅素含量等方面，對(duì)瓜氨酸含量影響的研究較少[7]。本試驗(yàn)研究了南瓜、葫蘆2種主要類(lèi)型的砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)重要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及瓜氨酸代謝的影響，以期為優(yōu)質(zhì)西瓜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

西瓜接穗品種為早佳8424，砧木品種共4個(gè)，分別是2個(gè)南瓜類(lèi)砧木YZ7和YZ10、葫蘆類(lèi)砧木P26和P10，均由寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供；以早佳8424自根苗為對(duì)照。試驗(yàn)于2018年在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院塑料大棚內(nèi)進(jìn)行，于西瓜開(kāi)花后30 d采摘西瓜果實(shí)，每處理3次重復(fù)。

1.2 試驗(yàn)方法

果實(shí)成熟后按小區(qū)采摘，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)標(biāo)記10株，依次稱(chēng)質(zhì)量，計(jì)算產(chǎn)量。

1.2.1 果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量的測(cè)定 維生素C含量采用2，6-二氯靛酚鈉鹽滴定法[8]測(cè)定；番茄紅素含量采用分光光度法[9]測(cè)量；可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[10]測(cè)定。

1.2.2 瓜氨酸含量的測(cè)定 參照程志強(qiáng)等的方法[11]測(cè)定。稱(chēng)取 10 g 西瓜瓤鮮樣進(jìn)行研磨，加入15 mL甲醇-6 mol/L HCl(體積比9 ∶1)，在55 ℃下水浴20 min，用活性炭脫色并過(guò)濾，每1 mL濾液中添加7 mL的蒸餾水進(jìn)行稀釋?zhuān)靹颉Ｈ? mL稀釋液加入4 mL蒸餾水、2 mL硫酸-磷酸(體積比 1 ∶3)混合液和0.25 mL 30 g/L二乙酰一肟，充分搖勻，避光煮沸 30 min。冷卻到室溫后，在波長(zhǎng) 490 nm 下測(cè)定吸光度。

1.2.3 鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(OCT)活性的測(cè)定 參照張一兵等的方法[12]測(cè)定。稱(chēng)取西瓜瓤鮮樣2 g放入研缽中，加入10 mL的Tris-HCl緩沖液，冰浴研磨成勻漿。4 ℃條件下靜置4 h，10 000 r/min，離心 20 min。取0.15 mL的酶粗提液，1.5 mL的R1溶液，0.35 mL 的R2溶液，測(cè)D340 nm變化率，根據(jù)消光系數(shù)[6.22 L/(mmol·cm)]計(jì)算活性，每單位活性(U)是指在25 ℃下 1 min 內(nèi)使1 μmol NADH轉(zhuǎn)化為NAD+所需要OCT的微摩爾數(shù)。其中R1溶液為0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH值=7.2)、12 mol/L α-酮戊二酸、0.7 kU/L谷氨酸脫氫酶、0.4 mol/L NADH和4 mol/L ADP；R2溶液為0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH值=7.2)和2 mol/L瓜氨酸。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法(least significant difference)進(jìn)行顯著性分析，使用Excel軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同砧木嫁接對(duì)西瓜單果質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

由表1可知，4種砧木嫁接后西瓜單果質(zhì)量均顯著提高(P<0.05)，P10嫁接西瓜的單果質(zhì)量最大，達(dá)7.20 kg，較對(duì)照提高了46.0%；4種砧木嫁接西瓜產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，P10嫁接后西瓜產(chǎn)量最高，達(dá)到38 925 kg/hm2，與對(duì)照相比增產(chǎn)63.21%。

表1 不同砧木嫁接對(duì)西瓜單果質(zhì)量、產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量影響因砧木類(lèi)型而異(圖1)，與對(duì)照相比，P10、YZ10嫁接果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量顯著(P<0.05)下降，其值為55.63、44.39 mg/100 g FW，分別降低了12.7%、30.3%，YZ7和P26嫁接對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量無(wú)顯著影響。

2.3 不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)維生素C含量的影響

由圖2可以看出，砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)中維生素C含量影響存在品種依賴性，YZ10、P10嫁接后西瓜果實(shí)維生素C含量顯著提高(P<0.05)，達(dá)到18.7 、 16.83 mg/100 g·FW，分別提高了130.9%、107.8%。YZ7和P26嫁接后西瓜果實(shí)中的維生素C含量顯著(P<0.05)降低，為4.74、1.78 mg/100 g·FW，分別降低了41.5%、78.0%。

2.4 不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)番茄紅素含量的影響

與對(duì)照相比，4種砧木嫁接均顯著，降低了西瓜果實(shí)番茄紅素含量(P<0.05)。YZ7、P26砧木嫁接后西瓜果實(shí)中番茄紅素含量顯著低于其他砧木嫁接(P<0.05)，其值為0.52、0.64 mg/100 g FW，分別比對(duì)照降低了70.2%、63.2%(圖3)。

2.5 不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)瓜氨酸含量的影響

由圖4可知，不同砧木嫁接對(duì)果實(shí)中瓜氨酸含量影響不同。南瓜類(lèi)砧木YZ10、YZ7嫁接后西瓜果實(shí)中的瓜氨酸含量顯著高于其他砧木(P<0.05)，達(dá)到1.33、1.06 g/kg FW，分別比對(duì)照提高了111.1%、68.3%，葫蘆類(lèi)砧木P26和P10嫁接后無(wú)顯著影響。

2.6 不同砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)OCT活性的影響

南瓜類(lèi)砧木YZ10、YZ7的OCT活性顯著高于未嫁接和葫蘆砧木嫁接西瓜(P<0.05)，達(dá)到 0.025 4、0.024 8 U/g FW，分別比對(duì)照增加63.9%、59.7%，葫蘆類(lèi)砧木P26和P10與對(duì)照沒(méi)有顯著差異(圖5)。

2.7 西瓜果實(shí)中瓜氨酸含量與OCT活性的相關(guān)性分析

經(jīng)F檢驗(yàn)，P<0.05，表明西瓜果實(shí)中瓜氨酸含量與OCT活性間相關(guān)系數(shù)r達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)r=0.935(表2)。

3 討論

單果質(zhì)量是西瓜產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素。張兆輝等發(fā)現(xiàn)，不同砧木嫁接西瓜平均單瓜質(zhì)量增加 0.45 kg 以上；嫁接西瓜的產(chǎn)量均達(dá)到47000.0 kg/hm2，增產(chǎn)10%以上[13]。劉國(guó)棟等研究表明，與自根苗相比，超豐F1、散葫蘆砧木嫁接后產(chǎn)量分別降低了5%和3%，京欣砧1號(hào)砧木嫁接后產(chǎn)量提高了8%[14]。本試驗(yàn)表明，4種不同砧木嫁接西瓜的單果質(zhì)量和產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照，與張兆輝等的研究結(jié)果[13]一致，這說(shuō)明選用適當(dāng)?shù)恼枘炯藿涌梢蕴岣呶鞴蠁喂|(zhì)量和產(chǎn)量。

表2 瓜氨酸含量與OCT活性相關(guān)性

注：*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

可溶性蛋白質(zhì)是西瓜中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。林葉等以京欣砧3號(hào)等12個(gè)南瓜類(lèi)砧木嫁接西瓜早佳8424，發(fā)現(xiàn)南瓜類(lèi)砧木嫁接均顯著增加了西瓜果實(shí)中可溶性蛋白質(zhì)含量[15]。施先鋒等研究表明，H22砧木嫁接后果實(shí)中可溶性蛋白質(zhì)含量顯著低于自根苗，XTZ和H08-6砧木嫁接對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量無(wú)顯著影響[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，YZ10和P10砧木嫁接后西瓜果肉的可溶性蛋白質(zhì)含量顯著低于對(duì)照，YZ7和P26砧木嫁接西瓜中的可溶性蛋白質(zhì)含量與對(duì)照相比無(wú)顯著性差異，這說(shuō)明砧木品種是影響嫁接后西瓜果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量的重要因素。

番茄紅素是一種天然色素，有抗癌、抗氧化、預(yù)防心血管疾病等生理功能[17-18]。Proietti等發(fā)現(xiàn)，南瓜雜交種PS1313作為砧木嫁接后西瓜果實(shí)中番茄紅素含量增加 40.5%[19]。關(guān)立穎利用南瓜、葫蘆、瓠子和野生西瓜進(jìn)行嫁接，發(fā)現(xiàn)4種砧木嫁接后均未引起番茄紅素含量的顯著變化[6]。施先鋒等研究表明，以優(yōu)秀砧1號(hào)嫁接小型果西瓜萬(wàn)福來(lái)、極品春玉王，與自根苗相比，嫁接組合植株果實(shí)中的番茄紅素含量大幅度降低[20]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)嫁接西瓜果實(shí)中的番茄紅素含量顯著降低，與施先鋒等的研究結(jié)果[20]相一致。這說(shuō)明砧木嫁接對(duì)西瓜果實(shí)中番茄紅素含量的影響存在砧木品種依賴性。

維生素C是西瓜果實(shí)中的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，是人體中的高效抗氧化劑[21]。劉潤(rùn)秋等發(fā)現(xiàn)，以南瓜、葫蘆、西瓜本砧為砧木嫁接早佳西瓜后，各嫁接組合植株果實(shí)的維生素C含量與自根苗無(wú)顯著差異[4]。Proietti等研究發(fā)現(xiàn)，將南瓜雜交種PS1313作為砧木進(jìn)行嫁接，嫁接植株果實(shí)中的總維生素C含量比自根苗西瓜提高了7%[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，YZ10與P10砧木嫁接西瓜可顯著提高果肉中的維生素C含量，這與Proietti等的研究結(jié)果[19]一致，但P26與YZ7砧木嫁接西瓜中維生素C含量顯著低于對(duì)照，這可能是由砧木品種差異造成的。

瓜氨酸是西瓜果實(shí)中重要的次生代謝物質(zhì)。李蒙蒙研究表明，南瓜類(lèi)砧木9904和SBD黑嫁接后西瓜果實(shí)瓜氨酸含量分別提高了14.0%和63.0%[22]。Kyriacou等研究也表明，和自根苗相比，南瓜雜交種TZ148砧木嫁接后西瓜果實(shí)中瓜氨酸含量增加12.5%[7]。本試驗(yàn)表明，南瓜類(lèi)砧木YZ7、YZ10嫁接后西瓜果實(shí)中瓜氨酸含量顯著高于對(duì)照，葫蘆類(lèi)砧木P26、P10與對(duì)照相比無(wú)顯著性差異。這說(shuō)明部分南瓜類(lèi)砧木嫁接后可以提高西瓜果實(shí)中瓜氨酸的含量。

OCT是瓜氨酸合成代謝的關(guān)鍵酶，催化鳥(niǎo)氨酸和氨基甲酰磷酸合成瓜氨酸[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，南瓜類(lèi)砧木YZ10、YZ7嫁接后顯著提高了西瓜果肉中的OCT活性。4種不同砧木嫁接西瓜中OCT活性與瓜氨酸含量顯著正相關(guān)(r=0.935)，這說(shuō)明南瓜類(lèi)砧木嫁接可能通過(guò)提高OCT活性促進(jìn)西瓜果實(shí)中瓜氨酸的積累。

4 結(jié)論

砧木嫁接能顯著提高西瓜果實(shí)的產(chǎn)量，對(duì)西瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響因砧木品種不同而異。砧木P10和YZ10嫁接降低了西瓜果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量，提高了西瓜果實(shí)維生素C含量。南瓜類(lèi)砧木YZ7和YZ10嫁接提高了西瓜果實(shí)中瓜氨酸代謝關(guān)鍵酶鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶活性，促進(jìn)了功能成分瓜氨酸的積累。