不同砧木嫁接對苦瓜幼苗抗冷性的影響

杜卓濤　朱白婢　賴彩余　商桑等

摘 要 為了提高苦瓜抗冷性，篩選出抗冷性好的苦瓜嫁接砧木，探討不同砧木嫁接對苦瓜抗冷性的影響，以翠柳2號苦瓜為接穗，以絲瓜、南瓜等5個品種為嫁接砧木，以翠柳二號苦瓜自根苗和自嫁苗為對照，在晝/夜8 ℃下進行低溫脅迫。結果表明，低溫脅迫下，嫁接苗的地上部分和地下部分生長指標、生長速率、根系活力均高于自根苗、自嫁苗，其中中原共榮、苦砧2號、根無敵等南瓜砧木的嫁接苗表現(xiàn)較好，且均顯著高于對照；嫁接苗的冷害指數(shù)、細胞膜滲透率均低于對照，其中中原共榮、苦砧2號、根無敵嫁接苗的冷害指數(shù)顯著低于對照。這說明嫁接能明顯提高苦瓜幼苗的耐冷性，減少低溫脅迫對苦瓜幼苗生長的影響。研究認為，5個砧木品種的嫁接苗的生長勢和抗冷性均優(yōu)于自根苗、自嫁苗，其中中原共榮、苦砧2號、根無敵3個砧木品種綜合表現(xiàn)較優(yōu)異，在生產上可以作為苦瓜耐低溫砧木。

關鍵詞 苦瓜；嫁接；低溫脅迫；抗冷性

中圖分類號 S642.5 文獻標識碼 A

嫁接是一種提高蔬菜作物產量、改善品質、克服連作障礙的最簡便易行的方法[1-2]。近年來，嫁接在提高蔬菜作物抗逆性，包括抵抗生物脅迫、溫度脅迫、干旱脅迫、水分脅迫、重金屬脅迫等方面的研究，已有很多報道[3]。通過嫁接來提高作物抗冷性的研究也較多，其中茄果類蔬菜作物中的茄子、番茄及瓜類作物中西瓜、黃瓜嫁接幼苗抗冷及抗病的機理研究多有報道[4-6]。如閆立英等[5]通過研究低溫脅迫下不同南瓜砧木嫁接黃瓜幼苗生理生化的變化，篩選出了抗冷性好的黃瓜砧木。國內研究嫁接砧木的篩選較多，國外文獻大多集中在關于嫁接分子機制的研究[7-9]，如Stegemann等[9]通過研究嫁接煙草發(fā)現(xiàn)，嫁接可以實現(xiàn)遺傳信息在不同物種之間的傳遞。

苦瓜（Momordica charantia L.）為葫蘆科苦瓜屬一年生草本植物，有豐富的營養(yǎng)價值和很高的藥用功效，隨著人們對苦瓜食用和藥用價值的認識，苦瓜生產發(fā)展迅速，栽培面積逐年擴大[10]。關于苦瓜嫁接砧木的篩選已有較多報道[11-13]。伍壯生等[11]篩選出了適合海南屯昌地區(qū)的苦瓜砧木品種。李大忠等[13]通過觀察絲瓜、南瓜砧木的嫁接親和性和抗病性，篩選出了有效防治枯萎病的苦瓜嫁接砧木。

苦瓜耐熱、喜光，但是在冬春季生產時常遭遇連續(xù)低溫弱光，從而影響苦瓜幼苗的生長。若是在結果期遭遇低溫還會造成大量化瓜，嚴重降低產量。為解決這個問題進行品種選育，對于起源于熱帶地區(qū)不耐冷的苦瓜來說，很難取得顯著效果，而建溫室大棚又不適合大面積推廣和降低生產成本。程世強等[14]、楊靜等[15]、孫奉良等[16]已進行了苦瓜耐低溫生理的研究。也有很多利用外源物質緩解苦瓜低溫脅迫的報道[17]，但是未見采用相對更簡便有效的嫁接技術提高苦瓜抗冷性，同時還可以避免苦瓜連作障礙的研究報道。因此本研究通過比較不同砧木嫁接對苦瓜幼苗抗冷性及生長的影響，篩選出耐低溫的苦瓜嫁接砧木，培育出抗冷性較好的嫁接苗，對提高苦瓜的耐低溫性具有重要的實踐意義，還可以為嫁接在蔬菜作物抗逆栽培上的推廣應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試接穗為翠柳二號苦瓜，種子由海南大學園藝園林學院苦瓜課題組提供，該品種豐產性好，品質優(yōu)，但不耐冷。供試砧木品種為苦砧1號（普通無棱絲瓜）、苦砧2號（黃籽南瓜）、中原共榮（白籽南瓜）、根無敵（白籽南瓜）、南瓜1號（黑籽南瓜），種子購于?？谑薪鹩袢A種子公司。

1.2 方法

本試驗于 2015年11月在海南大學農科實踐教學基地大棚和海南大學設施系實驗室進行。種子經溫湯浸種催芽后，一穴一粒播于育苗穴盤。采用無土基質進行培育，基質配方為：草炭 ∶ 珍珠巖 ∶ 蛭石 ∶ 椰糠=2 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1，多菌靈消毒。砧木長至子葉展開，真葉顯露，接穗第一真葉始露時采用靠接法進行嫁接。自根苗是翠柳二號苦瓜自然生長的苦瓜苗。自嫁苗是以翠柳二號苦瓜苗為砧木，采用靠接法將砧木和接穗嫁接在一起。采用隨機區(qū)組設計，試材包括作對照的自根苗、自嫁苗和5個砧木品種的嫁接苗，待2葉1心時選取整齊一致的幼苗放入光照培養(yǎng)箱中預培養(yǎng)2 d，晝夜溫度為28 ℃/20 ℃，光期14 h，暗期10 h，光照強度2 000 lx。預處理結束后，低溫處理組控制晝/夜溫度為8 ℃（經過預實驗，將低溫脅迫溫度設定在8 ℃），光期14 h，暗期10 h，光照強度2 000 lx。常溫處理組培養(yǎng)箱條件設置與預處理相同。一共14個處理（常溫+自根苗、低溫+自根苗、常溫+自嫁苗、低溫+自嫁苗、常溫+苦砧1號、低溫+苦砧1號、常溫+苦砧2號、低溫+苦砧2號、常溫+中原共榮、低溫+中原共榮、常溫+根無敵、低溫+根無敵、常溫+南瓜1號、低溫+南瓜1號），每處理30株，重復3次，低溫脅迫5 d。

嫁接10 d后統(tǒng)計各砧木品種的嫁接成活率，測量各處理的株高和莖粗。接穗株高是用電子游標卡尺測量嫁接苗從嫁接切口以上部位的高度，莖粗是測量嫁接切口部位的直徑。低溫脅迫結束后，將14個處理的每個重復各30株完整植株用清水洗凈，將根部附著的基質土壤等去除。每重復隨機抽取10棵長勢一致的單株，測量各處理組株高、莖粗、鮮重、干重、葉片數(shù)、葉面積、根體積、根鮮重、根干重。葉面積是每株選取充分展開的真葉2片，用YMJ-C活體葉面積測定儀進行測定；根體積使用EPSON EXPERSSION 1680臺式掃描儀及圖象分析軟件WinRHIZO測量，以上指標均取平均值。用電子天平稱量鮮重，105 ℃“殺青”15 min，85 ℃烘至恒重后稱量干重。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高）×地上部干重。

低溫脅迫處理的每天記錄7個低溫處理組的冷害指數(shù)。冷害指數(shù)參照王孝宣等[18]的標準對每一幼苗冷害癥狀進行分級，0級：生長正常，未受冷害；1級：僅少數(shù)葉片邊緣有輕度的皺縮萎蔫；2級：半數(shù)以下的葉片萎蔫死亡；3級：半數(shù)以上的葉片萎蔫死亡；4級：植株全部死亡。冷害指數(shù)=（1×S1+2×S2+3×S3+4×S4+0×S0）/（低溫脅迫總株數(shù)×4）×100%，式中S為相應冷害級的苗數(shù)，每處理取20株進行統(tǒng)計。

參考李合生[19]的方法測定常溫處理和低溫處理的0，1，2，3，5 d共14個處理的根系活力指數(shù)，四氮唑還原強度=四氮唑還原量/（根重×時間）[根重以鮮重（FW）計]，mg/（g·h）。

生長速率=株高增加量/時間，cm/d。

變化率=[（低溫脅迫下幼苗的某指標值-常溫下同一品種幼苗的某指標值）/常溫下同一品種幼苗的某指標值]×100%，正值即為增幅，負值即為降幅。

參考李合生[19]的方法在處理第5天測定常溫、低溫處理組的細胞膜滲透率。細胞膜滲透率=處理電導率/煮沸電導率×100%。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進行統(tǒng)計，處理后的結果用SPSS（17.0）軟件按照Duncan新復極差法分析差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同砧木的嫁接成活率

由表1可知，5種砧木品種的嫁接成活率相差較大，其中苦砧2號的嫁接成活率最高，達96.02%，其次是根無敵和中原共榮，苦砧1號砧木嫁接成活率最低。說明供試砧木品種苦砧2號、根無敵、中原共榮與苦瓜嫁接的親合性較好，苦砧1號嫁接親合性最差。

2.2 低溫脅迫對不同砧木嫁接幼苗冷害指數(shù)的影響

由表2可知，5個砧木品種嫁接苗的冷害指數(shù)在低溫脅迫1，2，3，4，5 d均低于或顯著低于自根苗、自嫁苗雙對照。其中低溫脅迫1 d時苦砧2號、中原共榮、根無敵、苦砧1號的嫁接幼苗無明顯冷害，而自根苗冷害指數(shù)達21.01%。低溫脅迫2～5 d嫁接苗的冷害指數(shù)逐漸升高，自嫁苗的冷害指數(shù)達到最高，為53.2%；5個砧木嫁接幼苗的冷害指數(shù)均低于自根苗，第5天時冷害指數(shù)最小的是苦砧2號，僅為8.54%。

根據(jù)嫁接苗的冷害指數(shù)的差異，各幼苗抗冷性強弱的順序依次為：苦砧2號>中原共榮>根無敵>苦砧1號>南瓜1號>自根苗>自嫁苗。

2.3 低溫脅迫對不同砧木嫁接幼苗根系活力的影響

由表3可知，低溫處理第0，1，2，3，5天，根無敵、中原共榮、苦砧2號3個品種嫁接苗的根系活力均高于自根苗、自嫁苗，且有極顯著差異。在低溫處理的過程中，嫁接苗和對照的根系活力均有不同程度的降低。低溫脅迫1 d后，南瓜1號的根系活力顯著低于自根苗。在低溫脅迫第2天自根苗根系活力下降最多，比常溫下降了56.20%，中原共榮下降最少，僅29.95%。第5天時根系活力下降較少的分別是中原共榮、根無敵、苦砧2號，與常溫處理組相比分別下降39.91%、51.90%、53.64%。

2.4 低溫脅迫對不同砧木嫁接幼苗生長指標的影響

2.4.1 低溫脅迫對不同砧木嫁接幼苗根部指標的影響

由表4可知，低溫脅迫下嫁接苗的根體積、根鮮重、根干重均比常溫處理組有所下降。其中根體積下降最多的是自根苗，與常溫相比下降了27.54%，而中原共榮、苦砧2號的下降最少，僅8.7%、9.81%；自根苗的根鮮重下降19.93%，其次自嫁苗17.00%，中原共榮5.65%；根干重自根苗下降最大，達18.64%，下降較少的是中原共榮、苦砧2號、根無敵，分別下降6.87%、8.17%、12.85%。低溫脅迫下，僅南瓜1號的根體積和根鮮重均低于自根苗和自嫁苗，說明南瓜1號砧木在低溫脅迫下表現(xiàn)最差。與常溫相比，中原共榮、苦砧2號、根無敵的根體積、根鮮重、根干重的變化率均比自根苗、自嫁苗低，且有顯著差異。說明中原共榮、苦砧2號、根無敵嫁接苗具有較好的抗冷性。

2.4.2 低溫脅迫對不同砧木嫁接幼苗地上部分形態(tài)指標的影響 由表5、表6可知，低溫脅迫下不同砧木嫁接苗的大葉片數(shù)和幼葉片數(shù)均無顯著差異，大葉片沒有增加，幼葉片數(shù)最少的是自根苗，僅2片/株?？嗾?號、中原共榮、根無敵與其他嫁接苗相比幼葉片數(shù)較多，均為2.33片/株，與常溫幼葉片數(shù)相差也較小。嫁接苗葉片數(shù)均比自根苗的多，說明嫁接可以減小低溫脅迫對苦瓜葉片生長的影響。

低溫脅迫下不同砧木嫁接苗的葉面積均大于自根苗、自嫁苗，其中中原共榮的葉面積最大，與自根苗相比有極顯著差異。中原共榮、苦砧2號、根無敵的葉面積較大，與常溫相比變化率較低。

低溫脅迫下，5種砧木嫁接苗的株高均顯著高于自根苗、自嫁苗，其中中原共榮、苦砧2號、根無敵嫁接苗株高均極顯著高于自嫁苗、自根苗。中原共榮的株高最高，與常溫相比下降9.24%，平均達到15.26 cm/株，比自根苗高出5.26 cm。其次為根無敵和中原共榮。自根苗的株高僅為10 cm/株，與常溫相比下降達24.87%。

低溫脅迫下中原共榮、苦砧2號、根無敵、苦砧1號的接穗莖粗均顯著高于自嫁苗、自根苗，其中中原共榮莖粗最大，達0.40 cm，中原共榮>苦砧2號>根無敵，且與常溫相比變化率顯著低于自根苗、自嫁苗。

低溫脅迫下5種砧木嫁接苗的單株干重均極顯著高于自嫁苗、自根苗，且與常溫相比下降顯著低于對照。說明嫁接降低低溫脅迫對苦瓜幼苗生長的影響。中原共榮、苦砧2號、根無敵的單株干重均顯著高于自嫁苗、自根苗，且中原共榮>苦砧2號>根無敵，說明苦瓜嫁接幼苗生長狀況與砧木品種密切相關。

從5個指標的綜合分析，可以看出5個砧木品種的嫁接苗在嫁接成活后，其葉片數(shù)、葉面積、株高、接穗莖粗、單株干重均高于自根苗，與常溫相比下降也均小于自根苗。說明在生長勢方面嫁接苗比自根苗表現(xiàn)好。綜合上述性狀，中原共榮、根無敵、苦砧2號這3個砧木品種的嫁接苗生物學性狀最優(yōu)，抗冷性表現(xiàn)最好。

2.4.3 低溫脅迫對各砧木嫁接苗生長速率的影響

由表7可知，低溫脅迫下嫁接苗的生長速率均顯著高于自根苗、自嫁苗。與常溫相比嫁接苗的生長速率均比自根苗、自嫁苗顯著降低，其中中原共榮、苦砧2號的生長速率降低最少，僅17.70%、17.90%。說明低溫脅迫對嫁接苗接穗生長速率的影響要小于對自嫁苗對照的影響。

2.5 低溫脅迫對不同砧木嫁接幼苗細胞膜滲透率的影響

由表8可知，在低溫脅迫5 d時5個砧木品種嫁接苗的葉片細胞膜滲透率均低于自根苗、自嫁苗雙對照。其中苦砧2號、中原共榮極顯著低于對照和其他砧木嫁接苗，且變化率僅為32.74%、61.51%。說明低溫脅迫對苦砧2號、中原共榮嫁接苗細胞膜透性的影響，要顯著小于對其他嫁接苗和雙對照的影響。

3 討論

苦瓜嫁接幼苗的健壯與否，直接關系到苦瓜幼苗能否抵御外界低溫逆境條件，同時也影響其整個生育期的生長及發(fā)育狀況乃至最后的產量[20]，而健壯的幼苗需要強勁的地下部分作為基礎。嫁接后，砧木發(fā)達的根系取代了植物的自身根系，提高了幼苗根系吸收和運輸水肥的能力[21]，植株長勢健壯，因此抵御外界低溫逆境的能力增強，本研究結果與黃瓜的研究結果基本相同。根系活力直接影響地上部的營養(yǎng)狀況，且與植物抗逆性有密切關系[22]。一般來講根系活力越高，植株的耐冷力越強。本研究也充分驗證了上述結論。

冷害指數(shù)是一種方便快捷的鑒定方法，可以用于耐冷性鑒定[23]。劉慧英等[24]發(fā)現(xiàn)不同砧木西瓜嫁接苗的冷害指數(shù)均低于自根苗。本研究發(fā)現(xiàn)幾種砧木嫁接后，苦瓜的冷害指數(shù)都小于自嫁苗和自根苗，說明嫁接提高了植株苗期的耐冷性。王克安等[25]發(fā)現(xiàn)，低溫對植株形態(tài)指標的影響缺乏明確的數(shù)量概念，但有定量發(fā)展的趨勢。鄭陽霞等[26]通過嫁接茄子的田間調查，認為嫁接茄子較對照生長健壯，株高、莖粗、葉片數(shù)、開展度、根鮮重、冠鮮重都比對照有所增加，且大多數(shù)嫁接幼苗的各項指標顯著高于對照。本試驗也說明了嫁接對苦瓜的生長發(fā)育也發(fā)生了類似影響。即使在低溫脅迫下，各項形態(tài)指標的數(shù)值顯著高于對照。植物在遭受低溫脅迫后，通過測定細胞膜滲透率，即相對電導率可以推測細胞膜的受傷害程度和抗冷性的強弱[27]。Lyons J M[28]研究認為，低溫脅迫后耐低溫性強的細胞或組織透性的增加較小，而且膜透性的變化較易恢復正常。本研究也驗證了嫁接使接穗保持較穩(wěn)定的質膜系統(tǒng)，從而提高了接穗的耐冷性。

本研究中發(fā)現(xiàn)自嫁苗的嫁接成活率較低，這可能有以下幾個原因，首先由于苦瓜下胚軸較細，砧木和接穗的形成層貼合部分面積小，接合不夠緊密，新生維管束發(fā)生較少，在斷根后容易死苗；其次可能因為該品種苦瓜下胚軸中空時間較早，愈傷組織形成較差；再次可能因為砧木苗的生長勢弱，下胚軸水分含量高，嫁接時傷口濕度較大易感染病害，導致死苗。

綜合以上，本研究發(fā)現(xiàn)嫁接明顯提高了苦瓜幼苗的耐冷性，降低了低溫脅迫對苦瓜幼苗生長的不利影響。5個砧木品種的嫁接苗的生長勢和抗冷性均優(yōu)于自根苗、自嫁苗，其中中原共榮、苦砧2號、根無敵3個砧木品種綜合表現(xiàn)較優(yōu)異，在生產上可以作為苦瓜耐低溫砧木。

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