甜瓜野生資源PI420145耐冷性的自然低溫鑒定

陳靜 柯思佳 任琴琴 錢春桃

摘要：甜瓜為喜溫作物，低溫脅迫是影響甜瓜正常生長(zhǎng)的主要障礙因子之一。為鑒定甜瓜野生資源PI420145對(duì)秋冬季自然低溫的耐受性，以栽培種白皮脆為對(duì)照，在苗期和成株期進(jìn)行自然低溫鑒定。結(jié)果表明，在自然低溫下，苗期野生資源PI420145的冷害指數(shù)為0.05，恢復(fù)生長(zhǎng)后，成活率為100%，有較強(qiáng)的耐寒性，對(duì)自然低溫的耐受性好。

關(guān)鍵詞：甜瓜;自然低溫;野生資源;耐冷性;冷害級(jí)別;冷害指數(shù);葉片干枯率;存活率

中圖分類號(hào)： S652.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）05-0135-04

收稿日期：2019-03-06

基金項(xiàng)目：江蘇省農(nóng)業(yè)重大新品種創(chuàng)制項(xiàng)目（編號(hào)：PZCZ201718）;鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)科技項(xiàng)目（編號(hào)：NY2018006）。

作者簡(jiǎn)介：陳?靜（1995—），女，河北邯鄲人，碩士研究生，主要從事遺傳育種與生物技術(shù)研究。E-mail：2018104067@njau.edu.cn。

通信作者：錢春桃，博士，副教授，主要從事遺傳育種與生物技術(shù)研究。E-mail：chuntaoq@njau.edu.cn。

甜瓜是葫蘆科（Cucurbitaceae）甜瓜屬（Cucumis）一年生蔓性草本植物，是一種世界性的經(jīng)濟(jì)作物。甜瓜起源于非洲（初生中心）和亞洲（次生中心）[1]，是典型的非冷馴化植物，對(duì)低溫較為敏感。甜瓜幼苗的生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求較高，生長(zhǎng)適溫為28～32 ℃，溫度為13 ℃以下時(shí)發(fā)育遲緩，10 ℃以下時(shí)停止生長(zhǎng)，7.4 ℃以下時(shí)發(fā)生冷害[2];成株期植株在13 ℃地溫條件下，連續(xù)受害16 d后全部死亡[3]。在設(shè)施栽培中，甜瓜在育苗期及定植初期、結(jié)果后期常受到低溫冷害侵襲，影響甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)[4]。

我國(guó)蘇南（江蘇南部）地區(qū)冬春季溫度可低至-5 ℃以下，春提早栽培進(jìn)行育苗容易發(fā)生低溫冷害;晚秋或初冬（成株期后期）夜溫低至6～8 ℃，不利于甜瓜果實(shí)膨大及種子發(fā)育。甜瓜野生資源PI420145為薄皮甜瓜，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，易坐果，果實(shí)為短橢圓形，果皮為墨綠色，果肉為淺綠色，單株可收獲3～5個(gè)瓜，抗蔓枯病[5]，與栽培種雜交時(shí)親和性較強(qiáng)，可作為改良栽培種的優(yōu)良抗性資源。但有關(guān)PI420145對(duì)低溫冷害的耐性還未見(jiàn)報(bào)道。有關(guān)甜瓜耐低溫脅迫的研究大多數(shù)是在人工模擬條件下進(jìn)行的，試驗(yàn)重復(fù)性好，但與生產(chǎn)實(shí)踐仍有差異[6-7]。本研究以甜瓜栽培種白皮脆為對(duì)照，在苗期和成株期分別利用秋冬季自然低溫條件，進(jìn)行甜瓜資源PI420145的耐冷性初步評(píng)價(jià)，旨在為利用和發(fā)掘野生種PI420145的優(yōu)良性狀（如抗逆境脅迫性）、改良甜瓜品種提供一定技術(shù)支持。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

供試材料為甜瓜野生資源PI420145，對(duì)照組為栽培種白皮脆，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2?試驗(yàn)方法

苗期耐冷性試驗(yàn)在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選擇籽粒飽滿無(wú)傷的PI420145和白皮脆各10粒種子，在55 ℃下溫湯浸種4 h后，置于28 ℃的恒溫箱中催芽，直至有 2～3 mm 白色胚根出現(xiàn)后，將種子播種于長(zhǎng)×寬×高為9.3 cm×8.0 cm×6.5 cm的育苗穴盤(pán)中，育苗基質(zhì)配方為草炭 ∶蛭石=3 ∶1（體積比），之后在光照培養(yǎng)箱（晝夜溫度25 ℃/18 ℃）內(nèi)育苗，常規(guī)管理，直至展開(kāi)2張子葉。2018年11月6日將幼苗置于小冷棚內(nèi)，于自然低溫下處理3 d，11月9日置于光照培養(yǎng)箱（晝夜溫度25 ℃/18 ℃）中，觀察恢復(fù)情況。

2018年秋季將PI420145和白皮脆各10株幼苗種植于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)白馬教學(xué)科研基地網(wǎng)室內(nèi)，株距為60 cm，行距為120 cm，采用吊蔓栽培的方式進(jìn)行栽培，單蔓整枝，施肥、排灌、除草等采用常規(guī)管理標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)11月下旬自然低溫后，于2018年12月觀察PI420145和白皮脆的生長(zhǎng)狀況并拍照。

1.3?冷害等級(jí)測(cè)定

1.3.1?甜瓜苗期冷害分級(jí)方法?對(duì)任儉等的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]進(jìn)行修改，根據(jù)子葉受害情況對(duì)甜瓜苗期冷害情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，將受害情況劃分為0～4級(jí)（表1）。根據(jù)冷害指數(shù)計(jì)算公式計(jì)算各材料的冷害指數(shù)，并統(tǒng)計(jì)恢復(fù)正常條件后的成活率和不同日期真葉的生長(zhǎng)狀況。冷害指數(shù)的計(jì)算公式如下：

冷害指數(shù)=∑冷害等級(jí)×該級(jí)株數(shù)NT。

式中：N為冷害級(jí)數(shù)，T為調(diào)查的總株數(shù)。

1.3.2?統(tǒng)計(jì)成株期甜瓜生長(zhǎng)狀況?統(tǒng)計(jì)秋冬季自然低溫下2種材料的葉片干枯率（干枯葉片數(shù)目/全部葉片數(shù)目）和植株存活率，并拍照。

2?結(jié)果與分析

2.1?產(chǎn)生自然冷害的溫度變化情況

由圖1可見(jiàn)，在2018年11月6—8日的3 d處理時(shí)間內(nèi)，低于7.4 ℃的時(shí)間持續(xù)6 h，可對(duì)植株產(chǎn)生低溫冷害脅迫。由圖2可見(jiàn)，在甜瓜生長(zhǎng)后期（11月20日至12月5日），夜間溫度均低于13 ℃，不利于成株期植株的生長(zhǎng)，植株產(chǎn)生冷害癥狀。

2.2?甜瓜苗期受冷害情況

由表2可知，在11月6—8日的自然低溫下，PI420145植株只存在0～1級(jí)2個(gè)受害級(jí)別，其中0級(jí)植株的子葉表面生長(zhǎng)正常，顏色正常，無(wú)受害癥狀;1級(jí)植株的子葉彎曲不平展，未干枯。PI420145植株整體冷害指數(shù)為0.050，表明其對(duì)冷害有較強(qiáng)的耐性。白皮脆的冷害指數(shù)達(dá)到0.425，其中冷害級(jí)別為 0～2級(jí)的幼苗有7株，它們的子葉有受害癥狀發(fā)生，但生長(zhǎng)點(diǎn)完好，恢復(fù)正常生長(zhǎng)條件后可以繼續(xù)生長(zhǎng)，3～4級(jí)的幼苗有3株，其子葉受損情況較為嚴(yán)重。

2.3?受冷害的幼苗恢復(fù)后生長(zhǎng)狀況

由表3可見(jiàn)，在恢復(fù)生長(zhǎng)階段中，經(jīng)過(guò)11月9—13日5 d的培養(yǎng)，PI420145成活率（100%）高于白皮脆（70%）。PI420145的0級(jí)和1級(jí)植株都能夠恢復(fù)正常生長(zhǎng)。白皮脆冷害級(jí)別為3、4級(jí)的幼苗未能成活，它們的2張子葉都受損嚴(yán)重，不能為植株生長(zhǎng)發(fā)育提供足夠營(yíng)養(yǎng)。冷害級(jí)別為0、1、2級(jí)的植株能夠存活并進(jìn)行后期生長(zhǎng)，受害程度越輕恢復(fù)生長(zhǎng)情況越好，其中0級(jí)植株真葉發(fā)生較早、生長(zhǎng)速度最快、葉面積較大;1級(jí)植株生長(zhǎng)點(diǎn)完好，恢復(fù)生長(zhǎng)速度較快;2級(jí)植株1張子葉的缺失影響了其生長(zhǎng)，真葉發(fā)生時(shí)間較晚，且葉面積小于0級(jí)和1級(jí)植株。隨著恢復(fù)時(shí)間的增加，受害程度不同的幼苗后期生長(zhǎng)情況趨于一致。

2.4?成株期冷害脅迫情況

由表4可見(jiàn)，白皮脆在生長(zhǎng)后期遭遇低溫的情況下，植株葉片干枯率為100%，存活率為0，植株已全部死亡。PI420145葉片干枯率為83%，存活率為60%，其中有6株幼苗的上部葉片仍可保持綠色。PI420145在生長(zhǎng)后期對(duì)低溫的耐受性較強(qiáng)，有利于后期果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育。

3?討論

魯秀梅通過(guò)掃描電鏡研究發(fā)現(xiàn)，PI420145的蠟質(zhì)層多于白皮脆[9]，植物表皮蠟質(zhì)厚則對(duì)低溫的耐受性高[10]，這從組織結(jié)構(gòu)上解釋了本研究發(fā)現(xiàn)的對(duì)自然低溫耐受性高的部分原因。此外，有研究者發(fā)現(xiàn)，PI420145葉片內(nèi)茉莉酸和水楊酸含量顯著高于白皮脆[11]，而較高水平的外源茉莉酸和水楊酸可增強(qiáng)甜瓜幼苗對(duì)低溫的耐受性[12-13]，這從代謝途徑上進(jìn)一步解釋了PI420145對(duì)自然低溫耐受性較高的原因。

葉綠體是對(duì)低溫敏感的細(xì)胞器，易受冷凍傷害。通常常綠闊葉植物在越冬季的葉色越亮綠，其抗寒性越強(qiáng)，受凍害程度越輕，因此，低溫時(shí)期葉片是否能夠保持綠色在一定程度上可以反映植物耐冷性的強(qiáng)弱[14]。PI420145在低溫下葉片仍有綠色，表明其具有一定的耐冷性。

本研究在苗期和成株期分別利用自然低溫對(duì)PI420145進(jìn)行了耐冷性初步鑒定，基本可鑒定出其苗期和成株期耐冷性強(qiáng)弱，反映其在自然條件下適應(yīng)低溫的能力，為甜瓜耐冷育種研究提供參考。但是，本試驗(yàn)不足之處在于鑒定指標(biāo)僅包含冷害指數(shù)和成活率，還需進(jìn)一步鑒定發(fā)芽期、開(kāi)花期及結(jié)果期的耐冷性情況，以便更全面深入地揭示PI420145耐冷性情況。

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