外源抗壞血酸對網(wǎng)紋甜瓜抗早衰和果實品質(zhì)的影響

周鐸航， 陳艷麗， 王 敏， 楊 雨， 劉金偉， 王玲鈺， 張旭陽

(1.海南大學(xué)園藝學(xué)院/海南省熱帶園藝作物品質(zhì)調(diào)控重點實驗室， ?？?570228；2.海南省農(nóng)科院蔬菜研究所， ?？?571100)

甜瓜(CucumismeloL.)屬于葫蘆科甜瓜屬，網(wǎng)紋甜瓜屬厚皮甜瓜亞種網(wǎng)紋甜瓜變種。網(wǎng)紋甜瓜果實營養(yǎng)豐富、甘甜爽口、風(fēng)味獨特，是世界公認(rèn)的十大健康水果之一。我國是重要的甜瓜生產(chǎn)國之一，全國廣泛種植[1]。2018年我國甜瓜的收獲面積、產(chǎn)量分別為35.45萬hm2、1 272.73萬t，分別占全球的33.85%、46.54%[2]。甜瓜也是海南樂東、陵水、三亞和東方等市縣的優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)，尤其是網(wǎng)紋甜瓜，是海南省反季節(jié)瓜菜栽培中重要的經(jīng)濟(jì)作物之一[3]。但是在網(wǎng)紋甜瓜膨瓜后，由于果實的迅速膨脹，植株易出現(xiàn)早衰，果實成熟期的葉片出現(xiàn)嚴(yán)重失綠焦枯現(xiàn)象，呈現(xiàn)大量褐色壞死斑，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，并對果實品質(zhì)造成不良影響[4]。因此，研究外源物質(zhì)對網(wǎng)紋甜瓜抗早衰的影響，對提高網(wǎng)紋甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要參考意義。

研究表明，不同的坐瓜節(jié)位對葉片衰老及果實品質(zhì)有影響，高節(jié)位坐果能夠有效延緩植株地上部的整體衰老，利于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培[5]；對于不同葉位葉片來說，甜瓜坐果節(jié)位及其附近的葉片衰老速度最快[6]。在生產(chǎn)中，隨著甜瓜植株坐果數(shù)的增多，葉片衰老加快，而通過甜瓜嫁接可以增強(qiáng)植株長勢，能夠有效延緩植株早衰[7]。關(guān)于AsA在提高植物抗氧化性上已有許多報道。馬春花等[8]研究表明，噴施外源AsA后，有效提高了蘋果離體葉片衰老過程中胞內(nèi)AsA的再生能力，抑制了膜脂過氧化。在甜瓜葉面噴施適宜濃度抗壞血酸溶液可以加速抗氧化酶系統(tǒng)對活性氧的清除，促進(jìn)葉片的光合作用[9]。在獼猴桃[10]、圣女果[11]等植物上，AsA對植物抗逆、抗氧化也有類似報道。

關(guān)于葉面噴施AsA減緩植物脅迫作用已有許多研究，但是外源AsA對甜瓜植株早衰以及果實品質(zhì)的影響研究卻鮮見報道，本試驗旨在研究葉面噴施不同濃度的外源AsA對甜瓜生長情況、抗早衰、果實品質(zhì)以及礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的影響，明確最佳外源AsA濃度，為海南冬春季節(jié)甜瓜生產(chǎn)中延緩早衰、提高產(chǎn)量、品質(zhì)等提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為耀瓏25號甜瓜，由海南富友種苗公司提供。供試抗壞血酸為分析純。

1.2 試驗方法

本試驗于2020年10—12月在海南省樂東黎族自治縣佛羅鎮(zhèn)田頭村文昌坡甜瓜種植基地進(jìn)行?；赝寥李愋蜑樯橙劳?，0～60 cm土層含有機(jī)質(zhì)0.603%，水解性氮65.75 mg/kg，有效磷224.83 mg/kg，速效鉀49.27 mg/kg，交換性鈣707.26 mg/kg，交換性鎂24.00 mg/kg，有效硅93.34 mg/kg，pH值7.62。

田間試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每小區(qū)定植25株，小區(qū)面積為18.9 m2。在留瓜子蔓雌花開放當(dāng)天，進(jìn)行全株葉面噴施AsA處理，濃度分別為1、3、5、7、9 mmol/L，依次用V1、V2、V3、V4、V5表示，以清水為對照(ck)，每隔7 d噴施一次，共噴施3次，處理液噴至葉面有液滴滴下為標(biāo)準(zhǔn)。每處理25株，重復(fù)3次。留瓜子蔓雌花開花授粉至果實采收期間，每隔7 d取坐果節(jié)位葉樣用于指標(biāo)測定。

1.3 測定項目及方法

1.3.1生長指標(biāo)測定

在授粉后28 d測量主蔓長度，用SYATEK電子數(shù)顯卡尺測量植株莖粗，卷尺測最大葉片長度、寬度。

1.3.2生理指標(biāo)測定

葉綠素含量采用手持式葉綠素儀器間接反映，采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶(POD)，采用氮藍(lán)四唑法測定超氧化物歧化酶(SOD)，采用紫外吸收法測定過氧化氫酶(CAT)，采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛(MDA)含量，采用G-250考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量。上述生理生化指標(biāo)的測定均參照李合生[12]的方法。

1.3.3果實品質(zhì)指標(biāo)測定

果實成熟后每個處理小區(qū)隨機(jī)采摘9個果實，單果重量用精度為0.01 kg的電子天平測量。可溶性固形物含量使用手持式折射儀(Atago PAL-1)測定，用凱氏定氮法測定粗蛋白含量，使用2,6-二氯靛酚滴定法測定維生素C含量，可滴定酸含量使用pH計測定[13]。

1.3.4果實礦質(zhì)營養(yǎng)元素測定

取成熟期果實(在相同部位取樣)，置于液氮中保存，帶回實驗室，采用原子吸收分光光度計法[14]測定礦質(zhì)元素含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進(jìn)行平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差統(tǒng)計分析，采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行顯著性方差及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度外源AsA對網(wǎng)紋甜瓜生長指標(biāo)的影響

由表1可知，通過不同濃度外源AsA處理，在授粉后28 d，V5處理下甜瓜坐果節(jié)位葉片最大葉寬、最大葉長及株高均顯著高于ck，分別比ck提高12.26%，10.85%，4.64%。各處理之間莖粗和平均節(jié)間長差異不明顯。表明噴施適宜濃度的外源AsA可在一定程度上促進(jìn)甜瓜植株的生長發(fā)育。

表1 授粉后28 d葉面施用不同濃度AsA對網(wǎng)紋甜瓜生長指標(biāo)的影響Table 1 Effects of foliar application of different concentrations of ascorbic acid on growth indexes of netted melon 28 days after pollination

2.2 不同濃度的外源AsA對網(wǎng)紋甜瓜坐果節(jié)位葉片葉色值的影響

從圖1可知，通過不同濃度外源AsA處理，在授粉14 d時，V5處理下甜瓜坐果節(jié)位葉片SPAD值顯著高于ck，較ck提高10.53%；在授粉21 d時，V4處理下甜瓜坐果節(jié)位葉片SPAD值顯著高于ck，較ck提高16.89%；授粉后28 d時，V3處理SPAD值顯著(p<0.05)高于ck，較ck提高25.46%。表明葉面噴施適宜濃度外源AsA可以在一定程度上提高網(wǎng)紋甜瓜葉片SPAD值。

圖1 施用不同濃度AsA對網(wǎng)紋甜瓜坐果節(jié)位葉片葉色值的影響Fig.1 Effects of different concentrations of ascorbic acid on leaf color value of netted melon at fruit setting node

2.3 不同濃度的外源AsA對網(wǎng)紋甜瓜葉片可溶性蛋白質(zhì)的影響

由圖2可知，通過不同濃度外源AsA處理，在授粉后14～42 d，甜瓜坐果節(jié)位葉片中可溶性蛋白含量呈先升高后降低的趨勢，并在施藥后28 d到達(dá)峰值。在各時期中，V3處理均顯著(p<0.05)高于ck，分別為16.4%、25.0%、21.8%、34.8%、32.0%。結(jié)果表明，葉面噴施5 mmol/L濃度的外源AsA可以延緩葉片可溶性蛋白降解，使葉片保持一定生理活性。

圖2 施用不同濃度AsA對甜瓜坐果節(jié)位葉片可溶性蛋白的影響Fig.2 Effects of different concentrations of ascorbic acid on leaf soluble protein content of netted melon at fruit setting node

2.4 不同濃度的外源AsA對網(wǎng)紋甜瓜葉片MDA含量的影響

由圖3可知，甜瓜坐果節(jié)位葉片中MDA含量呈逐漸升高的趨勢，授粉后21 d開始，各組之間差異增大。在授粉后各個期間內(nèi)，V2、V3處理均顯著低于ck，分別為19.0%～34.1%、21.5%～34.5%。授粉后21～42 d，V4和V5處理MDA含量也顯著低于ck。表明葉面噴施適宜濃度的外源AsA可以減緩MDA含量的增加，降低坐果節(jié)位葉片的膜脂過氧化水平。

圖3 施用不同濃度AsA對甜瓜坐果節(jié)位葉片MDA含量的影響Fig.3 Effects of different concentrations of ascorbic acid on leaf MDA content of netted melon at fruit setting node

2.5 不同濃度的外源AsA對網(wǎng)紋甜瓜葉片抗氧化酶活性的影響

從圖4可知，在不同濃度外源AsA處理下，甜瓜坐果節(jié)位葉片中的SOD、POD和CAT的活性均呈先升后降的趨勢。CAT活性在授粉后35～42 d時，V1處理均顯著(p<0.05)高于ck，分別為7.0%、16.6%，V3處理效果次之；對于POD活性，在授粉后28～42 d時，V3處理顯著(p<0.05)高于ck,分別為46.9%、59.5%、43.5%；對于SOD活性，在14 d以及28～42 d時，V3處理均顯著(p< 0.05)高于ck，分別為44.3%、26.0%、57.7%、63.7%。表明噴施適宜濃度的外源AsA可以顯著提高坐果節(jié)位葉片中的抗氧化酶活性。

圖4 噴施不同濃度AsA對甜瓜葉片SOD、POD和CAT活性的影響Fig.4 Effects of spraying with different concentrations of ascorbic acid on SOD,POD and CAT activities in the leaves of netted melon

2.6 不同濃度的外源AsA對網(wǎng)紋甜瓜果實品質(zhì)以及礦質(zhì)元素含量的影響

由表2可知，經(jīng)過不同濃度外源AsA處理，在產(chǎn)量與果實形態(tài)上，各處理與ck無顯著差異。在果實品質(zhì)上，V2處理的中心可溶性固形物、維生素C和粗蛋白含量均顯著(p<0.05)高于ck，分別為9.93%、34.22%、45.33%。在果實礦質(zhì)元素含量方面，鈣含量和鎂含量各處理之間無顯著差異，但V2處理在鉀、磷含量上顯著(p<0.05)高于ck，分別為92.8%、3.6%。表明噴施外源AsA可以改善果實品質(zhì)，且以V2處理效果最佳。

表2 葉面施用不同濃度AsA對網(wǎng)紋甜瓜果實形態(tài)及產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of different concentrations of ascorbic acid on fruit morphology and yield of netted melon

3 討 論

葉片衰老是一種復(fù)雜的代謝過程，受許多內(nèi)外因子的共同調(diào)控[15]。葉片衰老最直觀的表現(xiàn)就是伴隨著葉綠素的不斷降解，葉片逐漸失綠，因此葉綠素含量及其降解速率在一定程度上反映了葉片衰老的程度[16]。研究表明，抗壞血酸能夠降低葉綠體中參與光合作用部位的損害，提高光合能力，延緩衰老[17-18]。在本試驗條件下，葉面噴施適宜濃度的AsA可以顯著提高耀瓏25號甜瓜植株株高，坐果節(jié)位葉片的葉寬和葉長，提高坐果節(jié)位葉片葉綠素含量，促進(jìn)甜瓜植株的生長發(fā)育，說明合理的外源AsA處理對延緩早衰有一定積極作用。

蛋白質(zhì)是植物的重要組成成分，可溶性蛋白的降解是葉片衰老的基本特征之一，Rubisco作為可溶性蛋白的重要組成部分，主要存在于葉綠體中，是植物光合作用過程中固定CO2的關(guān)鍵酶，在生物質(zhì)合成中起到重要作用。魏燕霞等[19]研究表明，噴施AsA可以有效減少水稻葉片中Rubisco的降解，提高可溶性蛋白的含量，從而緩解了水稻葉片的早衰。在本試驗中，葉面噴施不同濃度的AsA可以在不同程度上減緩可溶性蛋白降解速率，進(jìn)而延緩衰老。

表3 葉面施用不同濃度AsA對網(wǎng)紋甜瓜果實品質(zhì)的影響Table 3 Effects of different concentrations of ascorbic acid by foliar spraying on fruit quality of netted melon

表4 葉面施用不同濃度AsA對網(wǎng)紋甜瓜果實礦質(zhì)營養(yǎng)元素的影響Table 4 Effects of foliar application of different concentrations of ascorbic acid on mineral nutrients in netted melon fruits

葉片衰老時活性氧逐漸積累，自由基代謝失調(diào)并加劇膜脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生MDA，損害細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。隨著葉片衰老，植物葉片內(nèi)的SOD、POD和CAT活性逐漸下降，同時MDA含量逐漸上升[20]。AsA作為一種重要的抗氧化劑，可以直接清除植物體內(nèi)因氧代謝、光合作用及環(huán)境脅迫等產(chǎn)生的活性氧，并且植物細(xì)胞內(nèi)AsA含量的增加, 能增強(qiáng)植物抵抗高光強(qiáng)、冷害、干旱、水澇、鹽堿、紫外輻射及臭氧等逆境的能力從而延緩衰老[21-22]。研究表明，植物缺失抗壞血酸會誘導(dǎo)ABA、水楊酸和乙烯等促進(jìn)衰老的內(nèi)源激素含量升高，進(jìn)而促進(jìn)衰老相關(guān)基因(sensecence-associated gene，SAG)的表達(dá)，導(dǎo)致植株早衰[23]。本研究中，葉面噴施AsA處理顯著降低甜瓜坐果節(jié)位葉片中MDA含量，提高不同時期SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性，表明噴施外源AsA可通過增強(qiáng)抗氧化酶活性緩解氧化損傷，降低膜脂過氧化，使葉片保持一定的生理活性，從而減緩甜瓜植株的早衰。

陳嬌等[24]研究表明，一定濃度的外源AsA處理抑制香蕉果實色澤值的降低，減緩了果肉硬度和維生素C含量的下降，延緩了TSS積累。除此之外，外施AsA能夠有效地延緩菠蘿果實Vc和TA(可溶性滴定酸)等含量的減少，保持果實品質(zhì)[25]。在本試驗條件下，外源AsA顯著提高了甜瓜粗蛋白、維生素C、可溶性固形物以及礦質(zhì)元素含量。其機(jī)理可能是AsA適當(dāng)延緩了坐果節(jié)位葉片衰老，提高光合器官的活力，從而增強(qiáng)了光合同化物向甜瓜果實的輸送能力，調(diào)節(jié)了可溶性糖等代謝產(chǎn)物的合成，并且促進(jìn)了礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收與平衡，從而提高了果實品質(zhì)。

4 結(jié) 論

本試驗研究條件下，葉面噴施一定濃度的外源AsA對網(wǎng)紋甜瓜的葉長、葉寬和株高均有促進(jìn)作用，且低濃度AsA對甜瓜坐果節(jié)位葉片植株抗早衰以及果實品質(zhì)確實存在積極影響。綜合甜瓜生長、抗氧化酶活性和果實品質(zhì)等因素認(rèn)為，在海南冬春季網(wǎng)紋甜瓜適宜抗早衰葉面噴施外源AsA濃度為5 mmol/L。