南瓜砧木嫁接對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及鎘積累特性的影響

楊和連 張煜廣 郭衛(wèi)麗 陳碧華李新崢 周俊國(guó)

（河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003）

隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中化肥、農(nóng)藥的大量使用，重金屬鎘（cadmium，Cd）通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤，造成環(huán)境鎘污染日趨嚴(yán)重（黃益宗和朱永官，2004）。鎘作為毒性較強(qiáng)的重金屬，具有降解難、可移動(dòng)性強(qiáng)、隱蔽性高、毒性大等特點(diǎn)（田丹 等，2018；陳佳和包蓉，2020），不僅會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，也會(huì)通過(guò)食物鏈對(duì)人類(lèi)健康造成威脅（Satarug et al.，2003；Liu et al.，2018）。

黃瓜（L）是我國(guó)重要的蔬菜作物之一，當(dāng)土壤中的鎘含量過(guò)高時(shí)，黃瓜種子萌發(fā)率降低，根系生長(zhǎng)受阻（陳新紅 等，2009），植株矮小，葉片失綠，光合速率下降（馮建鵬 等，2009；劉勁松 等，2011）。將南瓜作為砧木嫁接黃瓜可以防止土傳病害的發(fā)生（梁增文 等，2021），提高黃瓜品質(zhì)和產(chǎn)量（鄭秀 等，2019），增強(qiáng)植株抗逆性和抗非生物脅迫的能力（張紅梅 等，2019），但有關(guān)篩選耐鎘砧木的研究較少。河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院南瓜研究團(tuán)隊(duì)的前期試驗(yàn)結(jié)果表明，在9 個(gè)砧用南瓜材料中，鎘砧1 號(hào)可以把鎘固定在根部，向地上部轉(zhuǎn)移鎘的能力較低，表現(xiàn)出較好的耐鎘特性（孟凡茹 等，2021）。因此本試驗(yàn)以鎘砧1 號(hào)為研究對(duì)象，以其母本360-3、父本041-1 及黑籽南瓜為對(duì)照，用插接法嫁接津耘301黃瓜幼苗，研究在一定濃度的鎘脅迫下不同砧木黃瓜嫁接苗的生長(zhǎng)情況及砧木接穗不同部位的鎘積累特性，為選育耐鎘南瓜砧木提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試南瓜砧木包括J-母（360-3）、J-父（041-1）、J-雜（鎘砧1 號(hào)，360-3 × 041-1），均由河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院提供；生產(chǎn)上常用南瓜砧木J-黑（黑籽南瓜），購(gòu)自山東省壽光市金凱種業(yè)有限公司。黃瓜接穗品種為津耘301，購(gòu)自天津市耕耘種業(yè)有限公司。J-母、J-父、J-雜、J-黑、津耘301 的主要特征特性見(jiàn)表1。

表1 參試南瓜砧木及黃瓜接穗材料的主要特征特性

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020 年10—12月在河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院栽培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。用硫酸鎘溶液與基質(zhì)充分?jǐn)嚢瑁够|(zhì)鎘含量為10 mg·kg。10月1日將南瓜種子溫湯浸種催芽后播在營(yíng)養(yǎng)缽中，每個(gè)品種播30 粒，黃瓜比南瓜晚播種4 d，播種200 粒。

1.2.1 嫁接苗成活率的測(cè)定 10月26日采用插接法嫁接，此時(shí)南瓜第1 片真葉展開(kāi)，黃瓜子葉剛剛展平。去掉南瓜生長(zhǎng)點(diǎn)，用與黃瓜莖粗相當(dāng)?shù)闹窈炘谀瞎嫌覀?cè)子葉主葉脈向另一側(cè)子葉方向朝下斜插3～4 mm，角度為35°，黃瓜在子葉下1 cm 處切斷，削成楔形緊插到南瓜幼苗孔內(nèi)，與南瓜子葉呈“十”字形。嫁接后遮陰、保濕7 d，之后逐漸見(jiàn)光，10 d 后正常管理。嫁接后14 d 測(cè)定嫁接苗成活率。

1.2.2 株高、莖粗、葉片數(shù)、葉綠素相對(duì)含量（SPAD）、生物量的測(cè)定 11月30日，用卷尺測(cè)量嫁接苗地面高度，游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗（莖基部至兩片子葉1/2 處），觀察統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)量，每個(gè)處理設(shè)置3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 株幼苗。采用便攜式葉綠素儀SPAD-502 測(cè)定嫁接苗葉綠素相對(duì)含量，每株幼苗分別選取自下而上第2 片真葉、第4 片真葉、第6 片真葉共3 片真葉進(jìn)行測(cè)定，取平均值，每個(gè)處理設(shè)置3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 株幼苗。將嫁接苗先用自來(lái)水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗3 次，吸水紙吸干水分后，將根、莖、葉剪開(kāi)（嫁接苗從嫁接口分開(kāi)，自根苗從根頸部分開(kāi)，地下部分為根，地上部分去掉葉為莖），分別稱(chēng)量其鮮質(zhì)量，然后放至烘箱105 ℃下殺青30 min，70 ℃烘干至恒重，再分別稱(chēng)量根、莖、葉干質(zhì)量，每個(gè)處理設(shè)置3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 株幼苗。

1.2.3 嫁接苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率、抗氧化酶活性及丙二醛（MDA）含量的測(cè)定 12月12—20日，選取嫁接苗頂部向下第2 片真葉進(jìn)行葉片相對(duì)電導(dǎo)率及MDA 含量的測(cè)定，選取嫁接苗頂部向下第3 片真葉進(jìn)行超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性測(cè)定，每個(gè)處理3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3 株幼苗。相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定參照Dresler 等（2014）的方法；SOD、POD、CAT、APX 活性的測(cè)定參照Nakano和Asada（1981）的方法，略有改進(jìn)；MDA 含量的測(cè)定參照李合生（2000）的方法，略有改進(jìn)。

1.2.4 根系活力的測(cè)定 11月30日采用TTC 法測(cè)定嫁接苗根系活力（李合生，2000），每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1 株幼苗。

1.2.5 嫁接苗各器官鎘含量及轉(zhuǎn)移系數(shù)的測(cè)定 12月26—28日，分別稱(chēng)取嫁接苗根、莖和葉的烘干樣品各0.2 g 左右于研缽中研磨，在消解罐中加入7 mL 濃硝酸和2 mL 雙氧水，置于消解儀中（165 ℃ 5 W）消解30～60 min，消解至澄清、無(wú)雜質(zhì)后，將消解完成的溶液轉(zhuǎn)移至50 mL 的聚四氟乙烯燒杯中，在電熱板上（170 ℃）趕酸，除去氯氣，趕酸至近干后用0.5%硝酸定容至10 mL，利用Optima 2100 DV 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定樣品中的鎘含量，并計(jì)算鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)（陳碧華 等，2012）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

試驗(yàn)結(jié)果采用DPS 7.55 和Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗成活率的影響

由表2 可知，鎘脅迫下，J-父和J-雜嫁接苗成活率最高，達(dá)到92.86%；其次是J-母嫁接苗，成活率為88.46%；J-黑嫁接苗成活率最低，為88.24%。

表2 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗成活率的影響

2.2 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2.1 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗株高、莖粗、葉片數(shù)及葉綠素相對(duì)含量的影響 由表3 可知，鎘脅迫下，J-母、J-父和J-雜嫁接苗的生長(zhǎng)受抑制程度小，植株能夠正常生長(zhǎng)，各項(xiàng)指標(biāo)均高于J-黑嫁接苗和黃瓜自根苗，其中莖粗、葉片數(shù)與黃瓜自根苗的差異達(dá)到顯著水平。

表3 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗株高、莖粗、葉片數(shù)及葉綠素相對(duì)含量的影響

2.2.2 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗不同器官鮮、干質(zhì)量的影響 由表4 可知，鎘脅迫下，不同砧木黃瓜嫁接苗的根、莖和葉的鮮、干質(zhì)量均高于黃瓜自根苗，其中以J-雜嫁接苗的增加幅度最大，與黃瓜自根苗的差異均達(dá)到顯著水平。

表4 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗不同器官鮮、干質(zhì)量的影響

2.3 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗生理指標(biāo)的影響

2.3.1 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗根系活力的影響 由圖1 可知，鎘脅迫下，不同砧木黃瓜嫁接苗均表現(xiàn)出較強(qiáng)的根系活力，其中J-雜和J-黑嫁接苗的根系活力顯著高于黃瓜自根苗。

圖1 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗根系活力的影響

2.3.2 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗葉片膜脂過(guò)氧化的影響 由表5 可知，鎘脅迫下，不同砧木黃瓜嫁接苗的葉片相對(duì)電導(dǎo)率、MDA 含量均顯著低于黃瓜自根苗。不同砧木黃瓜嫁接苗和黃瓜自根苗葉片的SOD 活性差異不顯著；J-雜嫁接苗葉片的POD、CAT、APX 活性相比其他材料均表現(xiàn)出較高水平，其中POD 活性顯著高于J-母嫁接苗和黃瓜自根苗，CAT 活性顯著高于J-父、J-黑嫁接苗，APX活性顯著高于黃瓜自根苗。綜合來(lái)看，在鎘脅迫下，J-雜嫁接苗的葉片各抗氧化酶活性較高，清除活性氧能力較強(qiáng)。

表5 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗葉片膜脂過(guò)氧化的影響

2.4 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗不同器官鎘含量及轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響

由表6 可知，鎘脅迫下，不同砧木黃瓜嫁接苗及黃瓜自根苗的不同器官中鎘含量存在顯著差異，整體來(lái)看，不同器官的鎘含量分布規(guī)律為：根＞ 莖＞葉。其中J-雜嫁接苗根中的鎘含量顯著高于其他嫁接苗和黃瓜自根苗，莖和葉片中的鎘含量低于J-母、J-黑嫁接苗和黃瓜自根苗。

表6 鎘脅迫對(duì)黃瓜嫁接苗不同器官鎘含量及轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響

不同砧木黃瓜嫁接苗的鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)均小于1，黃瓜自根苗的鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)大于1，且顯著高于不同砧木黃瓜嫁接苗。其中J-雜嫁接苗的轉(zhuǎn)移系數(shù)最低，表明與其他南瓜砧木嫁接苗相比，J-雜嫁接苗的根系將基質(zhì)中較多的鎘積累在根部，向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的鎘較少。

3 結(jié)論與討論

一般嫁接親和性好的材料愈合也會(huì)較好，嫁接成活率較高（周俊國(guó)，2008）。本試驗(yàn)中，在鎘脅迫下，J-父和J-雜嫁接苗的成活率最高，達(dá)到92.86%，說(shuō)明J-父和J-雜作為砧木時(shí)和津耘301黃瓜的嫁接親和性較好。

嫁接對(duì)植株生長(zhǎng)的影響很大程度上與砧木的選擇有關(guān)，適宜的砧木可有效提高嫁接苗的生物量（譚明明 等，2014；袁軍偉 等，2019）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鎘脅迫下，J-雜嫁接苗的根、莖、葉片的干、鮮質(zhì)量均較高，說(shuō)明砧木J-雜對(duì)重金屬鎘有一定的耐受性。

本試驗(yàn)中不同砧木黃瓜嫁接苗的根系活力均高于黃瓜自根苗，其中J-雜和J-黑嫁接苗的根系活力與黃瓜自根苗的差異達(dá)到顯著水平，表明一定濃度鎘脅迫對(duì)嫁接苗的根系活力影響較小，這與李雯琳等（2020）的研究結(jié)果一致。

本試驗(yàn)中，在鎘脅迫下，不同砧木黃瓜嫁接苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA 含量均顯著低于黃瓜自根苗，J-雜嫁接苗葉片的POD 活性和APX 活性均顯著高于黃瓜自根苗，表明J-雜嫁接苗膜脂過(guò)氧化程度較黃瓜自根苗輕，這與李小紅等（2018）的研究結(jié)果一致。

本試驗(yàn)中，不同砧木黃瓜嫁接苗及黃瓜自根苗的不同器官中鎘含量分布規(guī)律為：根＞莖＞葉。所有嫁接苗的鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)均小于1，黃瓜自根苗的鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)大于1，且J-雜嫁接苗的鎘積累在根部，向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)鎘的能力低于J-母、J-父和J-黑嫁接苗。

綜合來(lái)看，在鎘脅迫下，鎘砧1 號(hào)作為黃瓜嫁接砧木，有較好的生長(zhǎng)勢(shì)，能將較多鎘積累在根部，減少鎘對(duì)地上部的危害，可作為耐鎘南瓜砧木材料在生產(chǎn)上應(yīng)用推廣。