不同倍性龍葵砧木嫁接對(duì)樹番茄幼苗硒積累的影響

胡容平，范中菡，陳慶華，廖慧蘋，李洪浩，陳 松，林立金

（1四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610066；2四川華勝農(nóng)業(yè)股份有限公司，四川綿竹 618200；3四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬研究所，成都 611130）

0 引言

硒(Se)是一種非重金屬元素，是人類和動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素之一[1]。中國(guó)是典型的缺硒國(guó)家，超過50%的人口存在著不同程度的硒攝入不足的現(xiàn)象[2]。適當(dāng)增加硒攝入對(duì)增強(qiáng)國(guó)民抵抗力，有效預(yù)防缺硒造成的疾病有重要的影響[3]。目前，通過土壤補(bǔ)硒的方式增加作物體內(nèi)硒含量的研究較多，但也有研究指出，大部分農(nóng)產(chǎn)品為非硒富集類植物，對(duì)硒富集和轉(zhuǎn)運(yùn)的能力較差[4-5]。通過適宜的栽培技術(shù)或農(nóng)藝措施來(lái)提高作物硒富集的能力有現(xiàn)實(shí)意義。

嫁接是將砧木與接穗連接起來(lái)，通過愈傷組織的形成而發(fā)育成新植株的無(wú)性繁殖技術(shù)。由于其具有恢復(fù)樹種、促進(jìn)生長(zhǎng)繁育無(wú)病毒良種等優(yōu)勢(shì)，在栽培中運(yùn)用廣泛[6-7]。除保持母本的優(yōu)良特性外，嫁接還能增強(qiáng)植物的抗蟲[8]、抗病[9]、抗旱[10]、抗寒[11]等能力。近年來(lái)，許多研究表明，采用不同砧木進(jìn)行嫁接可影響接穗對(duì)礦質(zhì)元素的吸收[12]。張秀芝等[13]研究發(fā)現(xiàn)，采用矮化砧嫁接可促進(jìn)蘋果對(duì)磷、鉀、鈣和銅元素的吸收；季萌萌等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在低磷的條件下，以富平楸子為砧木嫁接蘋果，有利于提高蘋果的磷吸收效率及利用效率；黃科文等[15]研究發(fā)現(xiàn)，以西蘭花為砧木嫁接豆瓣菜之后扦插，可以促進(jìn)豆瓣菜對(duì)硒的積累。由此可見，通過不同的砧木嫁接可以改變植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，在一定程度上也能夠改變對(duì)硒元素的吸收與積累。

龍葵(Solanum nigrum)和少花龍葵(Solanum photeinocarpum)均是茄科茄屬的一年生草本植物，抗逆性強(qiáng)，對(duì)硒有較強(qiáng)的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)能力[16-17]。龍葵是六倍體，少花龍葵是二倍體，且龍葵是由少花龍葵進(jìn)化而來(lái)的[18-20]。樹番茄(Cyphomandra betacea)為茄科樹番茄屬的多年生常綠灌木，其果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富、酸甜多汁，具有較高的觀賞及食用價(jià)值[21]。筆者以少花龍葵（二倍體）、少花龍葵經(jīng)秋水仙素誘導(dǎo)的四倍體后代和龍葵（六倍體）為砧木，以樹番茄為接穗進(jìn)行嫁接，研究不同倍性的龍葵嫁接對(duì)樹番茄硒積累的影響，以期篩選出可以有效促進(jìn)樹番茄生長(zhǎng)和硒積累的砧穗組合，為富硒樹番茄生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

樹番茄種子于2019年9月采集于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)(30°71′N，103°87′E)的一株5年生的結(jié)果樹。少花龍葵（2倍體）和龍葵（6倍體）種子采集于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)周邊農(nóng)田。4倍體龍葵為2倍體少花龍葵幼苗經(jīng)秋水仙素誘導(dǎo)獲得的后代。土壤取自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)周邊農(nóng)田，為潮土，其基本理化性質(zhì)為pH7.58、有機(jī)質(zhì)28.02g/kg、全氮1.44g/kg、全磷0.43g/kg、全鉀24.55g/kg、堿解氮58.68mg/kg、速效磷19.23mg/kg、速效鉀58.33 mg/kg、全硒含量0.35 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 嫁接處理 2019年9月，將樹番茄和不同倍性龍葵種子直接撒播于濕潤(rùn)的基質(zhì)（珍珠巖:蛭石=1:1）中，放置于溫室中，白天保持光照時(shí)間14 h，光照強(qiáng)度4000 lx，溫度25℃，相對(duì)濕度75%；夜晚時(shí)間10 h，光照強(qiáng)度0 lx，溫度20℃，相對(duì)濕度95%。待出苗后每3天澆灌一次霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。待樹番茄和不同倍性龍葵長(zhǎng)至10 cm高時(shí)進(jìn)行嫁接。

將不同倍性龍葵從離地約6 cm處剪斷后的下部作為砧木，取4 cm長(zhǎng)的樹番茄上部苗作為接穗進(jìn)行嫁接。嫁接均采用劈接法，采用寬1 cm的塑料薄膜綁縛，使砧木與接穗的結(jié)合部分牢牢地貼在一起。嫁接后用地膜覆蓋保濕。10天后逐步移除地膜和遮陽(yáng)網(wǎng)煉苗，并取下綁縛的塑料薄膜，摘除砧木萌發(fā)的所有幼芽。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2019年9月，將土壤風(fēng)干、粉碎，過6.72 mm（3目）篩后裝入15 cm×18 cm（高×直徑）塑料圓形花盆中，每盆裝土3.0 kg，并將硒以Na2SeO3形式加入土壤中，混勻，使土壤硒濃度為5 mg/kg。之后，保持土壤濕潤(rùn)，使其含水量為土壤田間持水量的80%左右，自然放置平衡1個(gè)月，不定期翻土混合，保證土壤充分混合均勻。待嫁接苗成活后，將健壯且生長(zhǎng)一致的樹番茄幼苗移栽至盆中，每盆移栽4株。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理（未嫁接、2倍體龍葵砧木嫁接、4倍體龍葵砧木嫁接、6倍體龍葵砧木嫁接），每個(gè)處理重復(fù)3盆。在嫁接苗的整個(gè)生長(zhǎng)過程中經(jīng)常澆水以保持盆中土壤濕潤(rùn)，同時(shí)不定期地交換盆與盆的位置以減弱邊際效應(yīng)，并及時(shí)去除雜草、防治病蟲害。嫁接苗移栽后40天收獲，采集所有樹番茄根系、莖稈和葉片樣品用于相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

選取樹番茄成熟葉片（從上往下數(shù)第5片葉）分別用于測(cè)定光合色素（葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素）含量。光合色素含量采用乙醇-丙酮混合液浸提法提取，分別在663、645、652、470 nm測(cè)定葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量和類胡蘿卜素含量[22]。之后，將樹番茄整株收獲，先用自來(lái)水沖洗干凈，再用去離子水沖洗3次，將植株根系、砧木莖、接穗莖及接穗葉片（移栽時(shí)砧木已無(wú)葉片，未嫁接的砧木莖取與嫁接苗相同高度的下部分莖計(jì)）分開后于110℃殺青15 min，80℃烘干至恒重，稱重測(cè)定各器官干重，粉碎，稱取1.000 g樣品加入硝酸-高氯酸（體積比為4:1），放置12 h消化至溶液透明，過濾，定容至50 mL，用iCAP6300型ICP光譜儀(Thermo Scientific，USA)測(cè)定出樹番茄各器官硒含量，計(jì)算硒積累量[式(1)][23]。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0進(jìn)行方差分析，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄干重的影響

由表1可知，與未嫁接相比，以四倍體和六倍體龍葵為砧木顯著提高了樹番茄砧木莖稈、接穗莖稈、接穗葉片和整個(gè)接穗的干重，但對(duì)樹番茄根系無(wú)顯著影響，其中以六倍體龍葵為砧木的嫁接處理使砧木莖稈、接穗莖稈、接穗葉片和整個(gè)接穗的干重最大，分別較未嫁接提高了 86.27%(P＜0.05)、57.39%(P＜0.05)、71.83%(P＜0.05)和69.54%(P＜0.05)。以二倍體龍葵做砧木進(jìn)行嫁接處理對(duì)接穗莖稈、接穗葉片和整個(gè)接穗的干重?zé)o顯著影響，但顯著降低樹番茄根系的干重，較未嫁接降低了33.00%(P＜0.05)。

2.2 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄光合色素含量的影響

由表2可以看出，以二倍體龍葵、四倍體龍葵和六倍體龍葵為砧木嫁接后，樹番茄的葉綠素a、葉綠素b葉綠素總量均顯著高于未嫁接，并在以六倍體龍葵為砧木嫁接時(shí)達(dá)到最大，分別較未嫁接提高了49.76%(P＜0.05)、51.20%(P＜0.05)和50.11%(P＜0.05)。與未嫁接相比，只有以二倍體龍葵做砧木的嫁接處理對(duì)樹番茄的類胡蘿卜素含量無(wú)顯著影響，其余嫁接處理均顯著提高了樹番茄的類胡蘿卜素含量。就樹番茄的葉綠素a/b而言，各處理間均無(wú)顯著差異。

2.3 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄硒含量的影響

由表3可知，3種砧木均能使樹番茄根系、接穗莖稈、接穗葉片和整個(gè)接穗的硒含量顯著增加，其含量由大到小為六倍體龍葵砧木＞四倍體龍葵砧木＞二倍體龍葵砧木＞未嫁接。四倍體龍葵砧木和六倍體龍葵砧木可顯著增加樹番茄砧木莖稈的硒含量，分別較未嫁接增加了 69.56%(P＜0.05)和 120.57%(P＜0.05)。由此可以看出，以六倍體龍葵作砧木嫁接，對(duì)樹番茄各部位硒含量增加效果最好。

表1 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄干重的影響 g/株

表2 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄光合色素含量的影響

表3 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄硒含量的影響 mg/kg

2.4 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄硒積累量的影響

由表4可知，只有以二倍體龍葵作砧木嫁接處理顯著降低了樹番茄根系的硒積累量，其它處理對(duì)樹番茄根系的硒積累量均具有顯著提升的作用。用3種不同倍性的龍葵作砧木均提高了樹番茄砧木莖稈，接穗莖稈，接穗葉片和整個(gè)接穗的硒積累量，其中以六倍體龍葵砧木嫁接處理的效果最好，分別較未嫁接提高了310.82%(P＜0.05)、205.56%(P＜0.05)、157.52%(P＜0.05)和165.17%(P＜0.05)。

3 結(jié)論與討論

嫁接作為一種傳統(tǒng)的農(nóng)藝措施，對(duì)于提高植物的產(chǎn)量、提高抗逆性、改變其物質(zhì)吸收與積累的特性等具有重要的應(yīng)用價(jià)值[24-25]。嫁接對(duì)于植物生長(zhǎng)的影響很大程度上與砧木的選擇有關(guān)，選擇適宜的砧木可有效提高嫁接苗的生物量[26-27]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，采用不同倍性的龍葵做砧木進(jìn)行嫁接處理均在不同程度上對(duì)樹番茄的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，且這種影響因砧木龍葵倍性的不同表現(xiàn)出一定的差異。采用四倍體和六倍體的龍葵作砧木進(jìn)行嫁接能顯著提高樹番茄砧木莖稈、接穗莖稈、接穗葉片和整個(gè)接穗的干重，但對(duì)樹番茄根系干重?zé)o顯著影響，表明四倍體和六倍體的龍葵作砧木嫁接有利于樹番茄地上部分的生長(zhǎng)。這可能與多倍體砧木的莖部加粗、葉片加厚、植株更加健壯，促進(jìn)了嫁接苗的生長(zhǎng)有關(guān)[28-29]。

表4 不同倍性龍葵對(duì)樹番茄硒積累量的影響 μg/株

光合色素是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)，選擇適宜的砧木有助于提高嫁接苗的光合色素含量，植物通過光合作用將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成，用于植物的生長(zhǎng)發(fā)育[26]。在本試驗(yàn)中，以四倍體和六倍體的龍葵為砧木嫁接均顯著提高樹番茄葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，且當(dāng)砧木為六倍體龍葵時(shí)，樹番茄各部位生物量和光合色素量均達(dá)到最大，表明嫁接對(duì)樹番茄的影響可能與光合色素含量有關(guān)。這也與前人在黃瓜[30]、西瓜[31]和辣椒[32]的嫁接試驗(yàn)結(jié)果一致。

就硒含量而言，本試驗(yàn)結(jié)果表明，用不同倍性的龍葵作砧木進(jìn)行嫁接對(duì)樹番茄硒的含量與積累有不同程度的影響，采用四倍體和六倍體龍葵作砧木嫁接均提高了根系、砧木莖稈、接穗莖稈、接穗葉片和整個(gè)接穗的硒含量，說(shuō)明四倍體龍葵和六倍體龍葵之間的砧穗互作效應(yīng)促進(jìn)了樹番茄對(duì)硒的吸收和積累。這可能與不同砧木嫁接影響了樹番茄硒轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)和樹番茄體內(nèi)硒代謝途徑有關(guān)[15]。硒積累量反映了植物對(duì)土壤硒的富集能力，與植物的生長(zhǎng)和硒吸收能力密切相關(guān)[15,17]，與未嫁接相比，只有采用二倍體龍葵砧木嫁接降低了樹番茄根系的硒積累量，其余嫁接處理均提高了樹番茄根系的硒積累量。采用不同倍性的龍葵砧木嫁接均能增加樹番茄砧木莖稈、接穗莖稈、接穗葉片和整個(gè)接穗的硒積累量。尤其以六倍體龍葵砧木效果最好，這可能是由于龍葵作為硒富集植物[16]增強(qiáng)了樹番茄接穗的生長(zhǎng)和硒的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，該研究結(jié)果也與黃科文等[15,33]用不同砧木嫁接后扦插的豆瓣菜硒積累結(jié)果類似。

綜合本試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，不同的砧穗組合影響樹番茄的生長(zhǎng)與硒積累，以六倍體龍葵作砧木嫁接砧木對(duì)樹番茄各部位干重、光合色素含量、硒含量和硒積累量增加的作用效果最好，可為富硒樹番茄的栽培提供一定的參考。然而，有關(guān)嫁接對(duì)樹番茄硒富集的機(jī)理本研究還未涉及，有待今后進(jìn)一步探討。