不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗生長和生理特性的影響

華斌，黃遠，萬正杰，孔秋生，李靜，亢敏，別之龍

（華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院/園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢，430070）

不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗生長和生理特性的影響

華斌，黃遠，萬正杰，孔秋生，李靜，亢敏，別之龍

（華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院/園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢，430070）

為確定西瓜斷根嫁接苗成活后的最佳夜溫，研究了不同夜溫下西瓜斷根嫁接苗形態(tài)和生理參數(shù)的變化。試驗結(jié)果表明，夜溫從18℃降低至15℃對西瓜斷根嫁接苗的生長影響較小，僅葉面積降低了26.5%，葉片中的MDA含量升高了34.9%，但嫁接苗的根系活力提高了50%，育苗的加溫成本降低了10%；而12℃的夜溫顯著抑制了西瓜斷根嫁接苗的生長，嫁接苗質(zhì)量下降。綜合考慮嫁接苗質(zhì)量和育苗成本，低溫季節(jié)西瓜斷根嫁接苗成活后的最佳夜溫為15℃。關(guān)鍵詞：西瓜；斷根嫁接；夜溫

近年來我國西瓜早春設施栽培發(fā)展迅速，栽培面積和經(jīng)濟效益均在西瓜產(chǎn)業(yè)中占有很大比重。為了克服連作障礙，西瓜早春設施栽培多采用嫁接進行生產(chǎn)，所需嫁接苗均在冬春低溫季節(jié)進行育苗。但西瓜是一種喜溫作物，生長最適溫度為20～30℃，冬春季節(jié)進行西瓜嫁接苗生產(chǎn)，需要進行人工加溫，加溫費用在育苗總成本中的比例高達20%左右。由于能源價格的上漲和世界各國對二氧化碳排放的重視，如何提高能源效率已經(jīng)成為設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的一個重要問題，而降低溫室的氣溫，在亞適宜溫度下作物進行生產(chǎn)是提高能源效率最簡單有效的措施[1]。

目前已有關(guān)于亞適宜溫度下番茄、黃瓜、甜瓜等園藝作物生長發(fā)育特性的研究[1～4]，但在西瓜嫁接苗上還鮮有報道。對于西瓜嫁接苗來說，嫁接后7 d左右為嫁接苗的愈合期，需要較高的溫度條件，降低溫度會導致成活率下降。而從嫁接苗成活到出圃這段時期，砧木和接穗已經(jīng)充分接合，嫁接苗對溫度的適應性增強，是降低溫度的適宜時期。從晝夜情況來看，白天通過太陽輻射來提高溫室內(nèi)氣溫，能基本滿足西瓜嫁接苗生產(chǎn)的需要，僅在陰雨天需要人工加溫；冬春季節(jié)的夜長為13～14 h/d，并且沒有太陽輻射，只能通過人工加溫來提高溫室的氣溫，夜間的加溫費用約占總加溫費用的70%。因此，降低西瓜斷根嫁接苗成活后的夜間溫度是提高能源利用效率，降低加溫成本的關(guān)鍵措施。

斷根嫁接和插接是目前西瓜嫁接苗工廠化生產(chǎn)中應用最廣的2種嫁接方法，已有的研究表明，斷根嫁接具有發(fā)根多、根系活力強、成活率和嫁接工效高等突出優(yōu)點[5～7]。作為一種新型的嫁接方法，目前對于斷根嫁接育苗技術(shù)的研究還比較少，加強斷根嫁接育苗技術(shù)研究對于西瓜嫁接苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。司亞平等[6]的研究表明，嫁接成活后，西瓜斷根嫁接苗根際溫度保持在17～21℃有利于壯苗的形成，而種苗工廠多將18℃作為西瓜嫁接苗的下限溫度，因此本試驗以18℃夜溫為對照，研究嫁接成活后不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗生長和生理特性的影響，旨在確定西瓜斷根嫁接苗生產(chǎn)的最佳夜溫，為西瓜斷根嫁接苗的夜溫管理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試接穗為西瓜品種早佳84-24，砧木為葫蘆品種將軍，均購自上?；莺头N業(yè)有限公司。育苗基質(zhì)為草炭和珍珠巖（體積比為2∶1）。

1.2 試驗方法

試驗于2009年3～4月在華中農(nóng)業(yè)大學連棟玻璃溫室以及園藝植物生物學教育部重點實驗室進行。砧木和接穗種子經(jīng)55℃溫湯浸種后在恒溫箱中催芽，發(fā)芽后播于育苗穴盤中，其中砧木3月14日播種，采用50孔穴盤，每孔1粒；接穗3月20日播種，采用72孔穴盤，每孔4粒。3月24日當砧木第一片真葉展開、接穗子葉展平時嫁接，嫁接操作和苗期管理參照朱進等[8]的方法。4月2日將嫁接成活的西瓜苗移入全智能人工氣候箱（P1500GS-B型，武漢瑞華儀器設備有限責任公司）進行處理，設置18、15、12℃3個不同的夜溫處理，光周期12 h，每個處理設3次重復，每重復1盤西瓜斷根嫁接苗（50株）。其他環(huán)境因子均相同，分別為晝溫25℃，相對濕度75%，光照強度130 μmol·m-2·s-1，光照時數(shù)12 h。

1.3 測定指標與方法

4月22日當嫁接苗3葉1心時，隨機取6株嫁接苗，每處理18株，用于形態(tài)指標的測定。另從每盤中隨機取8株嫁接苗，每處理共24株，用于生理指標的測定，3次重復。

將西瓜嫁接苗從上至下分為接穗、砧木莖（包括砧木子葉）和根3部分，分別測定莖高、莖粗、干鮮質(zhì)量，根冠比=根干質(zhì)量/（砧木莖干質(zhì)量+接穗干質(zhì)量），壯苗指數(shù)=（接穗莖粗/接穗高度）×全株干質(zhì)量。采用LI-3100C葉面積儀（美國LI-COR）測定展開真葉的葉面積。根系活力采用TTC染色法測定，葉片可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，葉片脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測定，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測定[9]，葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性測定參照陳建勛等[10]的方法進行。顯著性檢驗采用鄧肯式新復極差法（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗生長的影響

表1顯示，西瓜斷根嫁接苗接穗高度隨著夜溫的降低呈下降趨勢，夜溫12℃處理的嫁接苗接穗高度較18℃處理降低了17.1%，但差異未達到顯著水平。不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗砧木莖的高度、莖粗和接穗的莖粗沒有顯著影響。隨著夜溫的降低，西瓜斷根嫁接苗的真葉數(shù)和葉面積逐漸減小，夜溫12℃處理的真葉數(shù)較18℃處理顯著降低了22.2%，夜溫15℃和12℃處理的葉面積顯著低于夜溫18℃處理，分別減小了26.5%和37.1%。西瓜斷根嫁接苗的壯苗指數(shù)隨著夜溫降低而增大，但差異未達顯著水平，不同夜溫下嫁接苗的根冠比沒有顯著變化。

2.2 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗干物質(zhì)積累的影響

圖1表明，不同夜溫處理對西瓜斷根嫁接苗全株干質(zhì)量的影響不顯著，但對干物質(zhì)在嫁接苗各部分的分配影響顯著。砧木莖干質(zhì)量隨著夜溫的降低而增加，夜溫12℃處理的砧木莖干質(zhì)量較18℃和15℃處理顯著增加了20.0%和14.4%。隨著夜溫的降低，接穗干質(zhì)量逐漸下降，夜溫12℃處理的接穗干質(zhì)量較18℃處理顯著減少了近20%。不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗的根干質(zhì)量沒有顯著影響。不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗全株和各部分的干物質(zhì)含量影響較為一致，隨著夜溫降低，干物質(zhì)含量均呈升高趨勢，其中根的干物質(zhì)含量在夜溫降低到15℃時已顯著高于18℃處理，而砧木莖、接穗和全株的干物質(zhì)含量均在夜溫降低到12℃時才達到顯著水平。

2.3 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗生理特性的影響

不同夜溫處理對西瓜斷根嫁接苗的根系活力影響顯著，夜溫15℃和12℃處理的根系活力較夜溫18℃處理提高了50%。西瓜斷根嫁接苗葉片和根系中的丙二醛含量受不同夜溫的影響顯著，葉片中丙二醛的含量變化幅度大于根系中丙二醛。15℃和12℃夜溫處理下，嫁接苗葉片中丙二醛的含量分別比18℃處理增加了34.9%和55.3%，差異均達到顯著水平，而根系中的丙二醛含量只在夜溫為12℃處理下才顯著升高。

表1 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗生長的影響

脯氨酸（Pro）、可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的滲透勢，維持水分平衡，還可以保護細胞內(nèi)許多重要代謝活動所需酶類的活性[11]。隨著夜溫的降低，葉片中可溶性糖的含量顯著升高，15℃和12℃夜溫處理的可溶性糖含量分別比18℃處理增加了20.0%和30.0%。與夜溫18℃處理相比，15℃處理的嫁接苗葉片中脯氨酸的含量沒有顯著增加，夜溫12℃時葉片中的脯氨酸含量顯著增加了34.4%。

圖1 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗干物質(zhì)積累的影響

2.4 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗抗氧化酶活性的影響

SOD、POD和CAT是清除活性氧的關(guān)鍵酶，SOD是清除O2-的專用酶，通過催化O2-的歧化反應清除O2-，同時產(chǎn)生H2O2[12]，從而對生物膜的功能和結(jié)構(gòu)起保護作用，而POD和CAT能催化H2O2產(chǎn)生H2O和分子氧[13]。隨著夜溫的降低，西瓜斷根嫁接苗葉片中SOD和POD的活性呈下降趨勢。夜溫12℃處理的嫁接苗葉片SOD活性較18℃處理降低了13.4%，差異達到顯著水平。12℃夜溫下，嫁接苗葉片中POD活性顯著低于夜溫18℃和15℃處理，下降14%。不同夜溫下西瓜斷根嫁接苗葉片中CAT活性的變化趨勢與SOD和POD不同，夜溫從18℃降低至15℃，CAT活性顯著升高了32.2%，夜溫進一步降低至12℃，CAT的活性卻出現(xiàn)了下降趨勢。

表2 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗生理特性的影響

3 討論與結(jié)論

本試驗中，隨著夜溫的降低，西瓜斷根嫁接苗的生長受到了不同程度的抑制。隨著夜溫降低，西瓜斷根嫁接苗的接穗高度逐漸下降，壯苗指數(shù)升高，但各處理間差異沒有達到顯著水平，而砧木莖高度、莖粗和接穗莖粗沒有明顯變化。較低的夜溫延緩了西瓜斷根嫁接苗葉片的生長，導致葉片數(shù)和葉面積顯著減小。西瓜斷根嫁接苗的全株干質(zhì)量沒有受到夜溫的顯著影響，但干物質(zhì)在嫁接苗不同部分間的分配發(fā)生了顯著變化。夜溫12℃處理下，嫁接苗的砧木莖干質(zhì)量顯著增加，而接穗干質(zhì)量顯著降低，說明較多的干物質(zhì)被分配到了砧木部分。由于葫蘆的耐低溫能力強于西瓜，較低夜溫條件下，接穗部分的生長受到限制，而砧木部分依然能夠正常生長，使得較多的同化產(chǎn)物運往砧木部分。隨著夜溫降低，西瓜斷根嫁接苗各部分的干物質(zhì)含量均顯著升高，這可能是植物對低溫的一種適應性反應，通過降低含水量來降低細胞的滲透勢，以抵御低溫的傷害。

圖2 不同夜溫對西瓜斷根嫁接苗抗氧化酶活性的影響

根系活力是通過根系的呼吸作用強弱來判斷根系的吸收能力。本試驗中，夜溫15℃和12℃處理的根系活力顯著高于18℃處理，這可能是較低的夜溫條件下，西瓜斷根嫁接苗根系具有較強的呼吸作用，而保持較高的呼吸作用有利于植物防御低溫傷害[14]。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，它在植物細胞內(nèi)的含量直接反映了植物受害的情況[15]。夜溫為15℃時，葉片中的丙二醛含量已顯著高于18℃處理，而根系中的丙二醛含量在12℃處理下才顯著升高，這是由于葫蘆砧木的耐低溫能力強于西瓜，15℃的夜溫處理已經(jīng)對接穗部分產(chǎn)生了一定的傷害，而砧木部分在夜溫為12℃時才受到傷害。植物為了抵抗脅迫，在體內(nèi)產(chǎn)生一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來調(diào)節(jié)滲透平衡[16]。夜溫15℃處理下，西瓜斷根嫁接苗葉片中的可溶性糖含量已顯著增加，而葉片中的脯氨酸含量在夜溫降低到12℃時才顯著增加。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的增加，間接地說明了嫁接苗生長受到了抑制。

低溫、高溫、干旱等多種逆境條件下，植物容易產(chǎn)生活性氧（ROS），如果不及時清除，就會引發(fā)脂質(zhì)的過氧化和蛋白的交聯(lián)，進而損害細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性[17]，導致MDA含量增加，質(zhì)膜透性增大。植物體內(nèi)本身存在著酶促和非酶促兩類防御活性氧毒害的保護系統(tǒng)，能夠清除不斷產(chǎn)生的有害活性氧，保護光合器官、膜及生物功能分子等[18]，其中SOD、POD和CAT是植物體內(nèi)清除活性氧起主要作用的保護酶類。本試驗中，18℃和15℃夜溫處理下，葉片中SOD和POD活性沒有顯著差異，而12℃處理下葉片中的SOD和POD活性顯著低于18℃和15℃夜溫處理。SOD和POD活性的變化趨勢與劉慧英等[18]的研究結(jié)果較為一致，導致這種結(jié)果猜測是較低的夜溫（12℃）削弱了西瓜斷根嫁接苗防御活性氧有關(guān)的酶促保護系統(tǒng)能力。隨著夜溫的降低，CAT活性出現(xiàn)先升高再降低的趨勢，可能是15℃夜溫處理下，西瓜斷根嫁接苗開始受到低溫的脅迫，葉片中MDA含量升高，嫁接苗通過提高葉片中CAT活性來抵御活性氧的傷害，隨著夜溫的進一步降低，低溫對嫁接苗的影響超出了植物的適應范圍，導致CAT活性降低。

與18℃夜溫相比，15℃夜溫對西瓜斷根嫁接苗生長的影響較小，僅葉面積降低了26.5%，葉片中的MDA含量升高了34.9%，但嫁接苗的根系活力提高了近50%，育苗的加溫成本降低了10%左右。按照低溫季節(jié)生產(chǎn)西瓜斷根嫁接苗200萬株的規(guī)模計算，將嫁接成活后的夜溫從18℃降低至15℃可使育苗工廠節(jié)省加溫費用3萬～4萬元。而12℃的夜溫顯著抑制了西瓜斷根嫁接苗的生長，導致嫁接苗MDA含量增加，葉片抗氧化酶的活性降低，嫁接苗質(zhì)量下降，育苗周期延長。綜合考慮嫁接苗質(zhì)量和加溫成本，低溫季節(jié)西瓜斷根嫁接苗成活后的最佳夜溫為15℃。

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Effects of Different Night Temperatures on Growth and Physiological Characteristics of Root-cutting Watermelon Grafted Seedlings

HUA Bin,HUANG Yuan,WAN Zhengjie,KONG Qiusheng,LI Jing,KANG Min,BIE Zhilong
(College of Horticulture and Forestry Sciences,Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Horticultural Plant Biology,Ministry of Education,Wuhan 430070)

To ensure the optimal night temperature for root-cutting watermelon grafted seedlings,we investigated the growth and physiological changes of grafted seedlings under different night temperatures.The results showed that,when the night temperature was decreased from 18℃ to 15℃,the growth of grafted watermelon seedlings changed slightly, though the leaf area was reduced by 26.5%and the MDA content of leaves was increased by 34.9%,the root activity was increased by 50%and the heating costs was reduced by about 10%.When the night temperature was 12℃,the growth of grafted watermelon seedlings was significantly inhibited and the quality of grafted seedlings was declined.Considered both the quality of grafted seedlings and production cost,the optimum night temperature was 15℃for root-cutting watermelon grafted seedlings in the low temperature season.

Watermelon;Root-cutting grafting;Night temperature

S651

A

1001-3547（2014）02-0028-05

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.02.008

國家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-26-16），公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201303014）資助

華斌（1983-），男，碩士研究生，主要從事工廠化育苗研究，E-mail：86912482@qq.com

別之龍（1970-），男，通信作者，博士，教授，博士生導師，研究方向為設施蔬菜和西甜瓜生長發(fā)育調(diào)控，E-mail：biezl@mail.hzau.edu.cn

2013-12-09