低溫弱光對葫蘆苗期生長發(fā)育的影響

付玉婧，邢乃林，張蕾琛，嚴(yán)蕾艷，黃蕓萍，王毓洪

(寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 寧波 315040)

葫蘆，屬葫蘆科、葫蘆屬，一年生攀緣草本植物，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常用嫁接材料。西瓜對低溫敏感，容易遭受低溫冷害。而葫蘆具有較好的低溫耐性，嫁接親和性較南瓜和野生西瓜高，對西瓜品質(zhì)影響較小，連作障礙及病蟲害抗性較強，常被用作西瓜嫁接的砧木[1-2]。早春的低溫弱光環(huán)境是目前作物設(shè)施生產(chǎn)的主要障礙之一，提高作物耐低溫弱光的能力已成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)研究中亟待解決的重要課題[3-4]。選育耐低溫弱光的葫蘆類型西瓜砧木對優(yōu)良砧木品種選育及西瓜生產(chǎn)的良好發(fā)展具有重要意義[5]，可采用形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)等評價低溫弱光對其的影響，并逐步建立完善的鑒定體系[6]。本實驗以24份不同類型葫蘆砧木為研究對象，通過對其下胚軸長、莖粗、相對葉綠素含量等10項指標(biāo)的考察，采用相關(guān)性分析和R型因子聚類分析方法篩選出具有代表性的性狀，從而分析低溫弱光對葫蘆苗期生長發(fā)育的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本實驗所用24份葫蘆砧木材料均由寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。材料編號及來源等信息見表1。實驗于2017年12月—2018年1月在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院瓜菜育種重點實驗室進行。

表1 24份葫蘆材料信息

1.2 方法

每份葫蘆材料均取成熟、飽滿、完整的種子，室溫浸種18 h后撈出，用濕毛巾包裹放入28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽48 h，出芽后每份材料的處理和對照均按3次重復(fù)播種，每重復(fù)5～6粒，采用隨機區(qū)組設(shè)計播入32孔穴盤內(nèi)，基質(zhì)為杭州康成農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的瓜菜育苗基質(zhì)。材料培養(yǎng)基處理均在RDN型人工氣候箱(寧波東邦電器有限公司生產(chǎn))進行。白天溫度24 ℃，時長16 h，光照強度24 000 lx，相對濕度60%；夜晚溫度16 ℃，時長8 h，相對濕度70%。1葉1心期時開始進行低溫弱光處理，共處理10 d。處理條件為白天溫度8 ℃，時長16 h，光照為6 000 lx，相對濕度60%；夜晚溫度6 ℃，時長8 h，相對濕度70%。對照條件不變。處理完成后，考察處理和對照的相對葉綠素含量、莖粗、葉厚、下胚軸長、子葉長、子葉寬、地上部鮮重、相對電導(dǎo)率、含水量、保水力十項指標(biāo)。相對葉綠素含量使用SPAD-502葉綠素含量測定儀測定，相對電導(dǎo)率、葉片含水量與葉片保水力的測定參照潘華等[7]的方法。去掉異常值后，分3次重復(fù)計算平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016對實驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析和處理，方差分析采用單因素方差分析；采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)V 16.05進行R型因子聚類分析(類平均法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 性狀表現(xiàn)

對24份葫蘆材料的性狀表現(xiàn)進行分析，結(jié)果表明，處理后24份材料總體表現(xiàn)為莖粗、下胚軸長、子葉長、子葉寬、葉片含水量、地上部鮮重等6個性狀降低，葉厚、相對葉綠素含量、葉片保水力、相對電導(dǎo)率等4個性狀升高(表2)。與對照相比，處理材料的10個性狀中莖粗、葉厚等6個性狀的變異系數(shù)降低，相對電導(dǎo)率、葉片含水量等4個性狀的變異系數(shù)提高。對照中變異系數(shù)最大的為地上部鮮重，為29.1%，其變異范圍為1.74～5.48 g；最小的為葉片含水量，為1.3%，其變異范圍為89.86%～94.08%。處理材料中變異系數(shù)最大的為相對電導(dǎo)率，為26.6%，變異范圍為16.71%～40.39%；葉片含水量的變異系數(shù)最小，為1.4%，變異范圍為86.09%～90.77%?？傮w表明，葉厚、子葉長、相對葉綠素含量、葉片含水量及相對電導(dǎo)率性狀的變異較??；而莖粗、下胚軸長、葉片保水力、地上部鮮重等性狀的變異則較大。

2.2 相關(guān)分析

對24份材料10個性狀處理前后變化的相關(guān)性進行分析，結(jié)果表明，保水力與相對電導(dǎo)率及子葉長之間分別呈顯著的負(fù)相關(guān)和正相關(guān)(表3)。莖粗與葉厚之間呈顯著正相關(guān)，與下胚軸長之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，與子葉長、子葉寬之間均呈極顯著正相關(guān)。地上部鮮重與莖粗、葉厚、子葉長和子葉寬之間均呈極顯著正相關(guān)，與下胚軸長之間呈顯著負(fù)相關(guān)。子葉長與子葉寬之間呈極顯著正相關(guān)。

表2 24份葫蘆砧木材料的性狀表現(xiàn)

表3 不同葫蘆品種各性狀之間的相關(guān)性分析

注：*和**分別表示顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)。

2.3 聚類分析

利用24份材料10個性狀處理前后的變化程度進行R型因子聚類分析，對所考察的10個性狀進行歸類，選出具有代表性的性狀進行分析[4]。R型因子聚類分析結(jié)果顯示：可將10個性狀分為4類，第一類包括葉厚和下胚軸長2個性狀；第二類包括子葉寬、子葉長、地上部鮮重和莖粗4個性狀；第三類包括相對電導(dǎo)率和葉片保水力2個性狀；第四類包括含水量和葉綠素含量2個性狀。綜合各性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果，選擇下胚軸長、地上部鮮重、葉厚與葉片含水量4個性狀進行分析(圖1)。

圖1 對10個性狀的R型因子聚類分析結(jié)果

對24份材料低溫弱光處理前后下胚軸長、地上部鮮重、葉厚與葉片含水量的變化程度進行分析，24份材料的地上部鮮重均下降，葉厚均上升；P06、P12、P15、P27與P30五份材料下胚軸長上升，其余材料均下降；P02與P18兩份材料葉片含水量上升，其余材料均下降。

下胚軸長變化程度最高為P30的4.9%，最低為P24的-27.8%，平均為-10.5%。地上部鮮重變化程度最高為P17的-28.9%，最低為P26的-76.4%，平均為-50.3%。葉厚變化程度最高為P29的35.9%，最低為7.9%，平均為22.1%。葉片含水量變化程度最高為0.8%，最低為-7.0%，平均為-3.0%。其中，P30、P12、P11、P25等7份材料的3個性狀降低程度較小，低溫弱光耐性較好(圖2)。

圖2 低溫弱光對24份葫蘆材料的下胚軸長等4個性狀變化程度的影響

3 小結(jié)與討論

越冬和早春早熟栽培是設(shè)施瓜類栽培的主要茬次，然而在瓜類生產(chǎn)過程中，低溫弱光脅迫對植株幼苗造成了生理傷害，影響了植株的正常生長，導(dǎo)致果實產(chǎn)量和品質(zhì)下降[8]。王喜慶等[9]通過葫蘆砧木嫁接西瓜的低溫脅迫研究證明，葫蘆砧木嫁接西瓜具有低溫抗性增強的作用。本研究結(jié)果表明，在低溫弱光的影響下大部分葫蘆材料地上部鮮重、下胚軸長與葉片含水量表現(xiàn)為不同程度的降低，說明低溫弱光抑制了葫蘆幼苗地上部的生長，這與前人在甜瓜上的報道一致[8]；各材料葉厚不同程度升高，這可能是因為低溫弱光刺激了植物體內(nèi)某種生理反應(yīng)，通過升高葉厚來減弱低溫弱光造成的傷害；部分材料葉片保水力的上升，說明葫蘆幼苗通過提高葉片保水力，增強細(xì)胞原生質(zhì)膠體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而進一步提高細(xì)胞對低溫脅迫的耐受性；部分材料葉片相對葉綠素含量上升，可能是弱光脅迫激活了植物自身的保護機制，說明植物需要通過提高對光能的利用率來彌補低溫弱光造成的光合作用下降。李明玉等[10]通過對不同黃瓜幼苗進行低溫脅迫的研究發(fā)現(xiàn)，在低溫處理下，不同材料具有不同的低溫抗感性，與本研究的結(jié)果一致。

本研究運用R型因子聚類分析，結(jié)合各性狀間的相關(guān)性，把10個性狀簡化為4個性狀對24份材料的低溫弱光耐性進行分析，所得分析結(jié)果與各材料的實際表現(xiàn)基本一致，表明此方法可提高指標(biāo)鑒定體系的簡明有效性。