葫蘆砧木低溫處理鑒定方法研究

王迎兒　邢乃林　馬凱慧等

摘要：對(duì)2個(gè)具有低溫抗性差異的葫蘆砧木A12、A05及西瓜TRM進(jìn)行低溫處理，試驗(yàn)結(jié)果表明，葫蘆幼苗（0.43～0.71）的低溫抗性顯著高于西瓜（1.0），4℃條件下A12的耐低溫性高于A05，6℃條件下相反；3葉期2個(gè)砧木間冷害指數(shù)差異顯著，且葉綠素含量變化均達(dá)極顯著，葉綠素含量變化程度與冷害指數(shù)具有顯著正相關(guān)（R²=0.65），因此，葉綠素含量可以作為耐低溫葫蘆砧木材料選擇的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，且3葉1心期6℃為相對(duì)較好的低溫處理?xiàng)l件。

關(guān)鍵詞：葫蘆；西瓜；低溫；冷害指數(shù)；葉綠素含量

中圖分類號(hào)：S642.9；S651 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-3547（2016）08-0079-03

西瓜是葫蘆科西瓜屬一年生草本蔓生植物，起源于非洲，屬于典型的喜溫性瓜果。栽培面積和產(chǎn)量位列世界十大水果之一。我國(guó)是世界上最大的西瓜生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，2012年我國(guó)西瓜產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的50%以上：2014年浙江省西瓜種植面積為7.07萬(wàn)hm²，產(chǎn)量為214萬(wàn)t，西瓜是浙江省重要的特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一。近年來(lái)西瓜早春設(shè)施栽培發(fā)展迅速，但是西瓜對(duì)低溫敏感，在早春設(shè)施栽培和秋延后露地栽培時(shí)經(jīng)常遭遇低溫冷害，嚴(yán)重影響了反季節(jié)西瓜的生產(chǎn)。目前我國(guó)選育的西瓜品種大多耐低溫性不高，耐冷種質(zhì)資源匱乏，且對(duì)西瓜耐低溫性研究較少，特別是耐低溫性的鑒定方法及機(jī)理仍不清楚。

大量研究表明，嫁接可以提高西瓜的耐低溫性能。目前西瓜嫁接所用砧木主要為葫蘆和南瓜及野生西瓜3類。其中葫蘆與西瓜均為葫蘆科西瓜屬，因此具有嫁接親和性高、不影響西瓜品質(zhì)、連作障礙及病蟲害抗性較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。西瓜、黃瓜、甜瓜等葫蘆科作物中均有研究表明，低溫處理可改變?nèi)~片細(xì)胞膜系統(tǒng)及光合作用，并使幼苗葉片葉綠素含量發(fā)生顯著變化。因此，葉片葉綠素含量被認(rèn)為是一個(gè)有效的耐低溫性能指標(biāo)。同時(shí)，在玉米、水稻等作物中研究發(fā)現(xiàn)，幼苗低溫處理后，植株生長(zhǎng)停滯或緩慢，葉片的葉綠素含量降低。但是關(guān)于嫁接提高接穗耐低溫性的機(jī)理仍不清楚，同時(shí)對(duì)于葫蘆砧木嫁接西瓜的耐低溫性鑒定的時(shí)期及溫度還不確定，而且冷害程度與低溫脅迫后葉綠素含量變化之間的關(guān)系仍不明確。

本研究通過(guò)對(duì)葫蘆及西瓜苗期不同階段進(jìn)行低溫處理，測(cè)定冷害指數(shù)及葉片葉綠素含量，以確定葫蘆砧木嫁接西瓜的低溫處理?xiàng)l件，并探索葫蘆中低溫脅迫后的葉綠素含量變化與冷害指數(shù)之間的關(guān)系，為葫蘆砧木低溫篩選及嫁接西瓜的耐低溫嫁接機(jī)理研究提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

葫蘆材料為田間表現(xiàn)較耐低溫的A12和較不耐低溫的A05，西瓜材料為TRM，均由寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.2試驗(yàn)方法

①材料種植 試驗(yàn)于2014年11月在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院進(jìn)行。分別挑選大小一致、飽滿的西瓜和葫蘆種子，室溫浸種，葫蘆為24 h，西瓜為6 h。28～30℃催芽，西瓜為36 h，葫蘆為48 h。每隔2 d播種1批，共3批。每一批材料均按9次重復(fù)播種，其中4℃、6℃處理及20℃對(duì)照各3次重復(fù)。每重復(fù)10株，50孔穴盤播種。

②低溫處理 3批材料在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院人工氣候室中種植，分別長(zhǎng)至約1葉1心（1葉期），2葉1心（2葉期），3葉1心（3葉期）時(shí)放進(jìn)RXZ型智能人工氣候箱（寧波江南儀器廠生產(chǎn)）進(jìn)行低溫處理，光照和黑暗均為12 h，處理2 d后考察。

③性狀考察 冷害級(jí)數(shù)調(diào)查參照王喜慶等的方法，根據(jù)葫蘆及西瓜冷害狀況分為6級(jí)，0級(jí)：無(wú)癥狀；1級(jí)：葉片稍有萎蔫；2級(jí)：1/3葉片萎蔫下垂；3級(jí)：2/3葉片萎蔫下垂；4級(jí)：所有葉片萎蔫下垂；5級(jí)：幼苗死亡。處理2 d后進(jìn)行冷害級(jí)數(shù)考察。同時(shí)采用SPAD-502葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)定幼苗真葉的相對(duì)葉綠素含量，每個(gè)處理選擇8～10株，每株檢測(cè)3次，去掉異常值后，計(jì)算平均值。

④數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)采用其數(shù)據(jù)分析中的單因素方差分析及相關(guān)系數(shù)分析。

冷害指數(shù)計(jì)算公式如下：冷害指數(shù)=（冷害級(jí)數(shù)×該級(jí)株數(shù)）÷（調(diào)查株數(shù)×最大冷害級(jí)數(shù)）。

2結(jié)果與分析

2.1耐低溫等級(jí)

低溫處理后，西瓜和葫蘆幼苗均表現(xiàn)出不同程度的低溫脅迫。4℃和6℃處理2 d后的西瓜幼苗的冷害等級(jí)均為5級(jí)：而4℃處理2 d后的葫蘆幼苗的冷害等級(jí)為3～4級(jí)，主要為3級(jí)，6℃處理后表現(xiàn)為2-3級(jí)，主要為2級(jí)，葫蘆幼苗較西瓜幼苗耐冷。對(duì)于2份葫蘆材料，不同處理時(shí)期，6℃處理后的冷害指數(shù)均低于4℃，4℃條件下A12的耐低溫性高于A05，而6℃條件下則相反。6℃條件下，1葉期、3葉期A05的冷害指數(shù)均顯著低于A12，而TRM的冷害指數(shù)均極顯著高于A12，表明6℃條件下1葉期、

3葉期較合適判定不同砧木的耐低溫性。

2.2葫蘆葉綠素含量

由于低溫處理后的西瓜幼苗死亡，未測(cè)定其葉綠素含量。對(duì)于葫蘆，4℃和6℃處理后，不同處理時(shí)期的葉片葉綠素含量較對(duì)照均有一定程度的提高（圖1）。除2葉期A05在6℃的處理外，其余處理與對(duì)照相比，葉片葉綠素含量均具顯著或極顯著提高。4℃處理后葉片葉綠素含量提高最大的為1葉期的A12，為17.00%；最低的為2葉期的A12，為9.45%。6℃處理后葉片葉綠素含量提高最大的為3葉期的A12，為14.14%；最低的為2葉期的A05，為4.17%。除2葉期的A12外，4℃處理葉片葉綠素含量均高于6℃處理，且3個(gè)處理時(shí)期中A12的葉片葉綠素含量均高于A05，總體上2個(gè)材料2葉期的葉片葉綠素含量低于1葉期和3葉期，且在一定范圍內(nèi)隨著溫度降低，葉片葉綠素含量隨之提高，其中3葉期2個(gè)砧木材料的葉片葉綠素含量在2個(gè)低溫處理后均達(dá)極顯著水平，表明3葉期較1葉期和2葉期更適合作為葫蘆砧木低溫處理時(shí)期。

通過(guò)冷害指數(shù)與葉綠素含量變化之間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，兩者之間表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.65，表明葉綠素含量變化與冷害指數(shù)具有一定的相關(guān)性。

3討論與結(jié)論

隨著西瓜設(shè)施栽培面積的不斷增加及種植范圍的擴(kuò)大，廣適性的西瓜品種培育及合適的栽培措施已成為當(dāng)前西瓜育種面臨的重要問(wèn)題，其中嫁接是促進(jìn)西甜瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方式，但是相對(duì)于日韓等國(guó)，我國(guó)的嫁接育種產(chǎn)業(yè)還有一定的差距。而且由于我國(guó)地域廣闊、生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，低溫抗性是特別需要重視的一個(gè)方面。劉慧英等研究表明，嫁接苗耐冷性明顯高于實(shí)生苗，同時(shí)通過(guò)對(duì)活性氧系統(tǒng)SOD等活性檢測(cè)，認(rèn)為其與嫁接導(dǎo)致的低溫抗性增強(qiáng)有關(guān)。王喜慶等通過(guò)葫蘆砧木嫁接西瓜的低溫脅迫研究證明葫蘆嫁接西瓜具有低溫抗性增強(qiáng)作用。而本研究中，葫蘆低溫抗性在4℃和6℃均高于西瓜，表明葫蘆的強(qiáng)低溫抗性。

不同植物材料在不同的溫度脅迫下，相對(duì)抗性會(huì)表現(xiàn)出一定的差異。王代軍等研究不同溫度下不同草坪草品種的溫度脅迫抗性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)品種Nublue的抗寒性和耐熱性均高于品種Cindy，但是Nublue的抗寒性高于品種Targ et，而耐熱性則低于品種Targ et。而對(duì)于低溫脅迫，李明玉等在4℃、6℃、8℃下處理不同黃瓜幼苗，結(jié)果不同材料的多個(gè)冷害相關(guān)生理指標(biāo)在不同溫度下的變化順序不同，此結(jié)果與本研究中4℃下A12耐低溫性高于A05，而6℃下A12耐低溫性低于A05這一結(jié)果一致，表明不同低溫處理下，不同材料具有不同的相對(duì)抗感性，不同的低溫抗性材料具有不同的最佳低溫抗性范圍。

低溫脅迫影響的一個(gè)主要方面就是葉綠素及其相關(guān)物質(zhì)含量的變化。張國(guó)民等在6℃和10℃下分別對(duì)玉米品種吉單159進(jìn)行處理，測(cè)定葉綠素含量發(fā)現(xiàn)，低溫處理后葉片葉綠素含量總體呈下降趨勢(shì)，但6℃處理下3片真葉處理3 d后的葉綠素含量均表現(xiàn)為一定程度的上升，且溫度越低，葉綠素含量變化越大。本研究中低溫處理后葉綠素含量顯著上升，且4℃處理的葉片葉綠素含量變化程度大于6℃的結(jié)果與其基本一致。因此，葉綠素含量的升高可能是植株面對(duì)低溫脅迫的反應(yīng)，而后期的降低可能是長(zhǎng)期低溫對(duì)葉綠素合成系統(tǒng)的破壞。

葉綠素含量與低溫脅迫相關(guān)性的研究上，主要是關(guān)于葉綠素含量的變化以及冷害指數(shù)表現(xiàn)，少有研究涉及葉綠素含量與冷害指數(shù)之間的相關(guān)性。而本研究發(fā)現(xiàn)，葫蘆葉片葉綠素含量的變化與冷害指數(shù)具有顯著相關(guān)性，表明可以通過(guò)葉綠素含量變化來(lái)選擇耐低溫葫蘆砧木種質(zhì)資源。