不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥在抑制甜瓜早衰過程中的應用

代岳宸，董連新，淦靜怡，張小燕

（新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院，新疆烏魯木齊 830052）

甜瓜（Cucumis melo L.）屬葫蘆科（Cucurbitaceae）甜瓜屬（Cucumis），具有極為特殊香氣。該物種具有高度的形態(tài)多樣性，在其生育期果實的外觀、品質(zhì)、風味、營養(yǎng)特性和抗逆性生理等方面存在很大的變異性[1-4]。目前甜瓜主要分厚皮甜瓜與薄皮甜瓜2 種，本研究對象為厚皮甜瓜。

甜瓜作為營養(yǎng)豐富的果蔬，其含有可溶性糖、大量可溶性固形物、Vc 等物質(zhì)，甜瓜的果實品質(zhì)主要由這些物質(zhì)所決定[5]。甜瓜的甜度也就是其可溶性固形物含量是用來評判其生產(chǎn)價值的重要因素。因甜瓜具有獨特的芳香氣味，所以芳香物質(zhì)含量也決定了其所帶來經(jīng)濟效益的高低。這種芳香類物質(zhì)主要包括醛類、酮類、醇類、菇類及含硫化合物等，這些成分中有的氣味濃烈，有的氣味微弱，有的無味，而當它們以特定比例組合到一起時，則產(chǎn)生了甜瓜的獨特氣味[6]。每100g甜瓜瓤肉內(nèi)含脂肪0.lg、蛋白質(zhì)0.4g、碳水化合物6.2g、鈣29mg、磷10mg、鐵0.2mg、胡蘿卜素0.03mg、硫胺素0.02mg、核黃素0.02mg、尼克酸0.3mg、抗壞血酸13mg，是一種脂肪含量極少卻含有多種人體所必需營養(yǎng)物質(zhì)的食品。此外，甜瓜中還含有可以將不溶性蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成可溶性蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化酶，有利于人體的吸收以及本身的生長發(fā)育[7]。

衰老是植物生長發(fā)育進程中不可避免也極為重要的過程，它是受植物自身遺傳程序控制的一個生長階段，同時也是一種對環(huán)境的適應與調(diào)節(jié)，衰老機理也是目前眾多專家學者爭相研究的熱點問題[8]。衰老在植物的生命進程中屬于一種嚴格受DNA 調(diào)控的過程，在這個進程內(nèi)，受到多種因素的共同調(diào)控作用[9]，外源控制因素主要有溫濕度、滲透壓強、病原物侵害、光照時間及汲取的營養(yǎng)等；同樣，內(nèi)源控制因素也承擔著較為重要的責任，而在眾多內(nèi)源控制因素中，植物激素則是調(diào)控葉片衰老的重中之重。通過分子生物與遺傳學以及生物信息學等多種手段的試驗中發(fā)現(xiàn)，多種激素均參與[9]對衰老的調(diào)控過程。而在整個植物的生命進程中，早衰則是一種特殊的衰老情況。早衰是指植物仍處于正常生育期時，便于提前正常生長發(fā)育的植株開始衰老進程，這樣會導致其在本應繼續(xù)汲取養(yǎng)分的發(fā)育期過早地停止吸收養(yǎng)分，造成果實的質(zhì)量與產(chǎn)量大幅度下降，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與應用上帶來巨大損失[8]。

早衰引起的內(nèi)源細胞分裂素水平的降低最早在香石竹（Dianthus caryophyllus）花瓣衰老過程中被發(fā)現(xiàn)，通過對自然衰老的葉片中細胞分裂素含量進行測量后得出結(jié)論：在葉片伸展期時，隨著葉片的伸展，內(nèi)源細胞分裂素含量會不斷上升，葉片定型時，達到峰值，當葉片定型后，隨著葉片的自然衰老，內(nèi)源細胞分裂素含量不斷下降。促進植物葉片衰老的植物激素主要包括脫落酸、乙烯、水楊酸、油菜素甾醇、茉莉酸和獨角金內(nèi)酯[10]，抑制植物衰老的植物激素則主要是細胞分裂素和赤霉素。

在蔡興[11]的研究中，對不同品種煙葉的上部鮮煙葉和根系的生理生化指標進行了探究，研究發(fā)現(xiàn)：早衰的煙葉SOD 活性下降、MDA 含量提高；葉綠素酶和淀粉酶的活性、微量元素含量、淀粉、總糖、還原糖、鉀含量均低于正常煙葉和營養(yǎng)過旺煙葉，不在適宜范圍內(nèi)。在該研究中，主要對煙葉有機物的含量進行了重點分析，對包括POD 活性可溶性蛋白在內(nèi)的指標未進行分析與討論。

在王復標[12]的研究中，通過對水稻葉片的早衰突變體衰老過程中的動態(tài)取樣結(jié)果進行研討，發(fā)現(xiàn)早衰的水稻有機物含量與野生品種相比明顯降低、SOD 活性明顯低于野生對照。通過參考前人研究結(jié)果和總結(jié)自己的研究結(jié)果，探討出早衰突變體葉片衰老進程中的SOD 活性降低主要源于Mn-SOD 同工型的降低，從而使SOD 抗氧化保護酶系統(tǒng)崩潰，并最終導致葉片的加速衰老；而POD 活性卻有提高現(xiàn)象，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，POD 可能在衰老過程中主要起氧化損傷作用，而不是起抗氧化保護酶的功能。

近年來，有關(guān)于植物衰老的研究已取得不少成果，衰老最初主要是以葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量、活性氧、自由基的累積、保護酶、抗氧化物質(zhì)和光合速率等作為測定項目[13]。本試驗采取不同濃度植物激素及葉面肥處理甜瓜，測定處理后葉綠素相對含量、POD 活性、SOD 活性、可溶性蛋白含量及MDA 含量，以期進一步研究甜瓜早衰的機理，為提高甜瓜種植效益提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2020 年5 月－2020 年9 月在昌吉回族自治州昌吉市佃壩鎮(zhèn)（87°19′48″E、1°3′3″N）進行，海拔428m，屬溫帶大陸性氣候，夏季氣溫16～32℃，無霜期170～185d，年日照時數(shù)約2833h，晝夜溫差范圍在14～20℃，年降水量183mm。試驗區(qū)為砂壤土，施肥、灌溉等管理條件一致。

選用‘西州密十七號’為試驗材料；處理試劑選用外源赤霉素（GA3）產(chǎn)自上海源葉生物有限公司，多效唑由四川國光實業(yè)公司生產(chǎn)，6-BA 由上海源葉生物有限公司生產(chǎn)，KT 產(chǎn)自福州飛凈有限公司，氨基酸硒由衡水市格美微量元素有限公司生產(chǎn)，考馬斯亮藍、2－硫代巴比妥酸、植物過氧化物酶（POD）檢測試劑盒、總超氧化物歧化酶（SOD）檢測試劑盒均購自上海源葉生物有限公司。

1.2 試驗方法

厚皮甜瓜于5 月4 日播種，按照每畦栽2 行，株距45cm，每小區(qū)10 株，隨機區(qū)組設計進行點播，每穴點播2～3 粒。根據(jù)實驗設計的梯度，對每個處理進行相同的施肥、填土、滴灌帶鋪設以及覆膜處理，每個處理插桿掛牌進行標記。整枝方式采用單蔓整枝，將第8 節(jié)以下所有側(cè)蔓摘除，留第8 節(jié)作為坐瓜節(jié)位，花期進行人工授粉，授粉后將8 節(jié)以上側(cè)蔓全部摘除，當葉片長至25 片時進行掐頭，所有處理田間管理方法一致。

在甜瓜幼苗生長至雌花開花時，采用6-BA（20mg/L、30mg/L、40mg/L）、KT（20mg/L、30mg/L、40mg/L）、氨基酸硒（10mg/L、15mg/L、20mg/L）、多效唑（100mg/L、150mg/L、200mg/L）、外源赤霉素（100mg/L、150mg/L、200mg/L）以及CK（清水對照）共16 種處理方式，隔5d 后再次噴施，共噴施3 次，每個處理10 株，采用單因素隨機排列，重復3 次，為防止每個處理相互影響，每行行距3m，一共種植210 株。通過分析葉綠素相對含量、SOD 活性、POD 活性、MDA 含量、可溶性蛋白含量5 項指標的變化，推斷出噴施不同試劑對延緩甜瓜早衰現(xiàn)象的影響。

葉綠素相對含量：使用SPAD-502 手持葉綠素儀，測定第5 片真葉葉綠素相對含量（SPAD）；SOD 活性：鄰苯三酚自氧化法測定；POD 活性：愈創(chuàng)木酚法測定；MDA 含量：硫代巴比妥酸顯色法測定；可溶性蛋白含量：考馬斯亮藍G-250 比色法測定。

1.3 統(tǒng)計分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS19.0 軟件進行方差分析，利用WPS 軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對葉綠素相對含量的影響

由圖1 可知，不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥處理后，對甜瓜的葉綠含量均有不同的影響。其中，氨基酸硒隨著濃度的增加，甜瓜的葉綠素含量呈上升趨勢，各處理間差異極顯著，且均極顯著高于CK；6-BA、KT 隨著濃度的增加，甜瓜的葉綠素含量也呈上升趨勢，但低濃度會降低甜瓜的葉綠素含量，只有高濃度才能促進葉綠素含量增加；多效唑、赤霉素隨著濃度的增加，甜瓜的葉綠素含量均呈現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，但多效唑整體促進效果一般，而赤霉素整體促進效果理想。在所有處理中，赤霉素150mg/L 處理甜瓜的葉綠素含量最高，較CK 處理提高了55.74%，極顯著高于其他處理；其次為赤霉素200mg/L、氨基酸硒20mg/L，兩者旗鼓相當，較CK 處理分別提高了48.87%、48.36%，也極顯著高于除赤霉素150mg/L 外的其他處理。

圖1 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對葉綠素相對含量的影響

2.2 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對MDA 含量的影響

由圖2 可知，各處理濃度甜瓜的MDA 含量均比對照低，且除赤霉素外，其余各處理均呈現(xiàn)隨著濃度的增加，甜瓜的MDA 含量下降的趨勢；而赤霉素隨著濃度的增加，甜瓜的MDA 含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。在所有處理中，以赤霉素150mg/L 濃度處理后甜瓜的MDA 含量最低，較CK 處理降低了34.41%，與KT 40mg/L 濃度處理的甜瓜的MDA 含量差異不顯著，與其他各處理濃度均差異顯著。經(jīng)多效唑3 種濃度處理后的甜瓜MDA 含量與CK 處理差異不顯著。

圖2 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對MDA 含量的影響

2.3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對可溶性蛋白含量的影響

由圖3 可知，所有試劑處理后，可溶性蛋白含量均比CK 對照組有所提高，且氨基酸硒、6-BA、KT、多效唑處理均呈現(xiàn)隨著處理濃度的升高而甜瓜可溶性蛋白含量增加的趨勢，而外源赤霉素處理則呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。其中，經(jīng)KT 40mg/L 處理后，甜瓜的可溶性蛋白含量最高，為9.58mg/g，比CK 處理提高了66.32%，與其他各處理差異顯著；其次為6-BA 40mg/L和氨基酸硒20mg/L，分別比CK 提高了64.58%、53.13%。經(jīng)外源赤霉素處理的效果比其他試劑處理偏低，濃度為150mg/L 處理后可溶性蛋白含量比CK 提高了30.68%。

圖3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對可溶性蛋白含量的影響

2.4 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對SOD 活性的影響

由圖4 可知，所有試劑處理后，SOD 活性均比CK對照組有所提高，且氨基酸硒、6-BA、KT、多效唑處理均呈現(xiàn)隨著處理濃度的增加而SOD 活性升高的趨勢，而外源赤霉素處理則呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。其中，以氨基酸硒濃度為20mg/L 時SOD 活性最高，為39.66U/g，相較于CK 處理提高了62.41%；其次為外源赤霉素濃度為150mg/L，比CK 提高了56.82%；兩者各處理濃度均與CK 處理差異顯著，而多效唑?qū)OD 活性的影響均不顯著。

圖4 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對SOD 活性的影響

2.5 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對POD 活性的影響

由圖5 可知，所有試劑處理后，POD 活性均比CK對照組有所提高，且氨基酸硒、6-BA、KT、多效唑處理均呈現(xiàn)隨著處理濃度的增加POD 活性升高的趨勢，而外源赤霉素處理則呈現(xiàn)出POD 活性先升高后降低的趨勢。其中，以外源赤霉素濃度為150mg/L 處理后甜瓜POD 活性最高，為1.44U/g，比CK 提高80.11%，與CK及其他處理濃度均呈顯著差異；其次為20mg/L 氨基酸硒濃度，為1.29U/g，比CK 提高了61.44%，與其他各處理濃度也差異顯著；多效唑處理效果不明顯，各濃度與CK 處理均不顯著。

圖5 不同植物生長調(diào)節(jié)劑及葉面肥對POD 活性的影響

3 結(jié)論

由于植物衰老進程會導致葉綠素相對含量大幅減少，導致光合作用逐漸減弱，POD、SOD 活性及可溶性蛋白含量大幅度下降，MDA 含量大幅度提高。本研究就這4 個指標進行研究，發(fā)現(xiàn)除多效唑外，其他4 種試劑均對延緩植物衰老進程起到顯著作用，經(jīng)分析后，在外源赤霉素濃度為150mg/L 時，會顯著提高葉綠素相對含量與POD 活性以及降低MDA 含量，與CK 相比，葉綠素相對含量提高了50.63%，POD 活性提高了80.11%，MDA 含量降低了34.41%，SOD 活性提高56.82%，可溶性蛋白含量提高了30.68%，差異顯著。綜合分析，雖然在提高可溶性蛋白含量方面，外源赤霉素的表現(xiàn)不如其他的處理方式，但外源赤霉素其他幾種指標顯著優(yōu)于其他處理，綜合考量下，外源赤霉素150mg/L 為最優(yōu)處理方式。6-BA 濃度為40mg/L 時，對可溶性蛋白含量的提高了64.52%，MDA 含量降低了31.21%，與CK 差異顯著，但其他指標無顯著性差異。創(chuàng)新性運用氨基酸硒后分析發(fā)現(xiàn)，氨基酸硒20mg/L 處理后的表現(xiàn)雖略低于外源赤霉素150mg/L，但氨基酸硒對各項指標的影響與對照相比均有著顯著性差異，葉綠素相對含量提高了38.96%、SOD 活性提高了62.41%、POD 活性提高了61.44%、MDA 含量降低了31.79%、可溶性蛋白含量提高了53.19%。因此，經(jīng)外源赤霉素噴施處理后的甜瓜會顯著延緩甜瓜的衰老進程，氨基酸硒作為首次施用于甜瓜生產(chǎn)實踐中，對延緩甜瓜衰老進程同樣具有顯著性差異。在之后的試驗中，可以適當提高氨基酸硒的濃度，分析能否達到更優(yōu)的處理效果。