冷等離子體處理對飼用苦瓜嫁接苗成活率的影響

摘 要： 為探討冷等離子體種子處理技術(shù)對飼用苦瓜嫁接苗成活率及后期長勢的影響，通過冷等離子體技術(shù)對飼用苦瓜砧穗組合進(jìn)行處理，研究了冷等離子體種子處理對飼用苦瓜砧穗組合的傷面愈合、成活率、長勢、抗性和商品性等的影響，調(diào)查隔離層和愈傷組織形成的天數(shù)、處理后飼用苦瓜砧穗組合的成活率和生長量數(shù)據(jù)、飼用苦瓜嫁接苗定植成活率、飼用苦瓜抗病情況及飼用苦瓜果肉厚度的情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。結(jié)果表明，合適工藝處理砧穗組合可以縮短愈合時間1～2 d，接穗成活率顯著提高，接穗生長量提高1.17%～7.62%，果皮厚度增加1.75%～8.77%。該處理方式克服了現(xiàn)有飼用苦瓜嫁接苗傷口愈合慢、傷口二次感染等缺陷，定植后植株發(fā)病率降低、抗逆性增強及商品性提高，因此具有良好的使用和推廣價值。

關(guān)鍵詞：冷等離子體；飼用苦瓜；砧穗組合；嫁接苗；傷面愈合；成活率

中圖分類號：S129 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）06-0050-06

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.06.009

0 引言

苦瓜（Momordica charantia L.）為葫蘆科苦瓜屬植物，一年生攀援狀柔弱草本，隨著人們對飼用苦瓜食用價值和藥用價值的重新認(rèn)識，苦瓜種植面積逐年擴(kuò)大[1]?？喙先~和次品苦瓜是苦瓜種植過程中收獲的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，含有大量番苦瓜堿、氨基酸等豐富的營養(yǎng)成分，以天然農(nóng)副產(chǎn)品苦瓜葉為主的復(fù)合飼料添加劑，能夠促進(jìn)家畜的健康、快速生長，無毒副殘留，幫助家畜抵抗疾病。該添加劑提高了農(nóng)副產(chǎn)品的價值，降低了成本，節(jié)約能源、減少對糧食的占用，苦瓜葉子和次品苦瓜的需求量十分巨大[2]。然而，多年種植難免重茬連作，土壤中病菌基數(shù)增多，病蟲害也愈加嚴(yán)重，尤其是枯萎病的發(fā)生逐年加重。飼用苦瓜枯萎病一般發(fā)病率10%～50%，有的田塊甚至達(dá)到100%，嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和收益，致使農(nóng)民種植積極性受挫，種植面積銳減，已嚴(yán)重地影響到飼用苦瓜產(chǎn)量的提高及飼用苦瓜種植面積的擴(kuò)大[3]。嫁接栽培是克服土壤連作障礙和防控土傳病害最有效的措施之一，一般嫁接栽培死亡率1%～3%[4-5]。飼用苦瓜嫁接栽培技術(shù)在生產(chǎn)上的應(yīng)用，從根本上克服了重茬連作障礙，能夠降低飼用苦瓜枯萎病發(fā)生率，有效地防止了枯萎病危害，增強飼用苦瓜的抗逆性；可以更有效地吸收土壤中的水和養(yǎng)分，防止植株早衰，延長采收期，增產(chǎn)20%～60%，減少農(nóng)藥用量[6-7]。嫁接栽培技術(shù)為飼用苦瓜的規(guī)?；a(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了條件，促進(jìn)飼用苦瓜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，在畜牧業(yè)生產(chǎn)上具有廣闊前景[8]。

目前，在飼用苦瓜生產(chǎn)上，一般選用靠接法、插接法和劈接法等嫁接方式，不論采取什么嫁接方式，目的都是把砧木和接穗完美地結(jié)合在一起，使兩個本不是一棵的植株苗，生長成為一顆完整的植株，需要接口處達(dá)到完全愈合，植株外觀完好，以及內(nèi)部組織部分結(jié)合緊密，營養(yǎng)水分疏導(dǎo)暢通[9]。飼用苦瓜嫁接操作中無論采用何種方法，接穗和砧木嫁接后，都出現(xiàn)較大傷面，影響水分、養(yǎng)分的流通，而傷面愈合的速度直接影響了飼用苦瓜接穗的長勢和嫁接的成活率[10]。

冷等離子體是物質(zhì)存在的第4 種狀態(tài)，即物質(zhì)第4 態(tài)，是一種能量更高的物質(zhì)聚集態(tài)。冷等離子體中含有大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)的分子原子、自由基及紫外光等活性粒子，是一種分子、原子、自由基電子等活性粒子的混合體，使生物大分子產(chǎn)生能量的躍遷，即由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，從而使種子產(chǎn)生積極的生物學(xué)效應(yīng)，比一般情況下的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的活性粒子種類更多、活性更強，更易于和所接觸的材料表面發(fā)生反應(yīng)，因此其被用來對材料表面進(jìn)行改性處理及殺菌等[11]。等離子體的表面改性機(jī)理，可以促進(jìn)傷口愈合，小鼠的模擬試驗得到了驗證[12-13]。廖非等[14] 運用大氣壓低溫等離子體（cold atmospheric plasma，CAP）對大鼠化膿性感染傷口愈合的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，適當(dāng)照射劑量的CAP 可以增加化膿性感染性傷口組織中生長因子的含量，控制感染病灶，加速傷口愈合。冷等離子體中大量存在的活性粒子能夠作用于植物，引起某些性狀的改變 [15]，近年來，有冷等離子體在處理種子方面的應(yīng)用，主要是通過冷等離子體處理種子獲得有益的生物學(xué)性狀[16]，等離子體處理對種子萌發(fā)[17]、產(chǎn)量[18]、抗性[19-20] 和育種[21-22] 等方面的研究也有涉及。將等離子體處理應(yīng)用于嫁接技術(shù)較少，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)[23] 提供了一種采用冷等離子體優(yōu)化番茄嫁接的方案，采用冷等離子體處理番茄接穗品種種子和砧木品種種子，通過對種子本身進(jìn)行處理，提高了番茄嫁接苗成活率。

現(xiàn)有研究中通常采用冷等離子體處理種子[24] 及接穗[25]（穩(wěn)定的母本枝條），作物的部位具有較厚的種皮或韌皮組織，可以承受促使作物性狀改變的輻射劑量。而有些作物需要采用幼苗或幼枝作為接穗進(jìn)行嫁接，如飼用苦瓜嫁接，幼苗和嫩枝難以承受冷等離子體輻射，并且幼苗中水分、養(yǎng)分的運輸系統(tǒng)并不完善，面臨著更高的嫁接失敗率，無法直接應(yīng)用上述冷等離子體處理手段。針對這種幼苗嫁接成活率低的技術(shù)缺陷，本研究首先將幼苗嫁接至砧木并用嫁接夾固定后，再通過冷等離子體處理，可以有效地提高幼苗耐受輻射的劑量，并且起到愈合時間縮短、成活率提高的效果[26]。將上述嫁接方式應(yīng)用于飼用苦瓜幼苗的嫁接，不僅能夠有效地提高飼用苦瓜嫁接成活率，獲得的健康飼用苦瓜嫁接苗，還能夠提高飼用苦瓜果實皮厚及經(jīng)濟(jì)價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選擇南瓜作為砧木，飼用苦瓜作為接穗。本試驗供試砧木品種為山東省種子有限公司的自育品種藜木砧1 號，該品種莖稈柔韌、嫁接期長、成活率高、長勢健壯、耐低溫、低溫下坐瓜性好及抗病能力強，對苗期白粉病、結(jié)瓜期枯萎病有一定抗性，油亮一致性高達(dá)98% 以上，是飼用苦瓜工廠化育苗的理想品種。本研究供試接穗品種為山東省種子有限公司的自育品種麗都1 號，該品種生物產(chǎn)量高，含有生物堿、膽堿、類胡蘿卜素、蕓香甙（蘆丁）及氨基酸等豐富的營養(yǎng)成分，是制作苦瓜葉復(fù)合飼料添加劑的優(yōu)秀品種。

1.2 處理設(shè)備

冷等離子體處理設(shè)備選用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王德成教授實驗室搭建的試驗平臺。采用頻率10～50 kHz、電壓幅值10～30 kV 和時間5～30 s 的冷等離子體處理飼用苦瓜砧穗組合。通過高頻高壓電源介質(zhì)阻擋放電的方式，在大氣壓開放式條件下產(chǎn)生冷等離子體，砧穗組合通過傳輸帶進(jìn)入處理環(huán)境，實現(xiàn)冷等離子體處理。該設(shè)備易于操作、處理成本低、可靠性高。

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1 嫁接

砧木選用營養(yǎng)缽育苗，接穗選用凈土育苗，謹(jǐn)防土傳病害感染。將用作接穗的飼用苦瓜種子置于55～60 °C 溫水中浸種15～25 min，浸種過程中不斷攪拌使種子充分吸水，然后用70%～80% 的百菌清或45%～55% 多菌靈浸種25～35 min；浸種后的種子清洗后在28～32 °C 條件下催芽，當(dāng)種子60%～80% 露白后轉(zhuǎn)移至穴盤中播種[27]。用作砧木的南瓜種子不需處理，直接置于營養(yǎng)缽中育苗，砧木種子早于飼用苦瓜種子8～12 d 播種。當(dāng)砧木子葉平展，長出第1 片真葉后進(jìn)行嫁接得到砧穗組合。將砧穗組合置于冷等離子體環(huán)境中處理10～20 s，將冷等離子體處理后的砧穗組合進(jìn)行溫室培育，獲得嫁接苗。嫁接后前3 d 需要遮光，溫度應(yīng)保持在20～35 °C，最好是25～30 °C，有利于砧穗組合愈合和生長[28]。定植前5 d，將夜溫降到10 °C左右，進(jìn)行低溫鍛煉，提高定植后的成活率及對外界低溫的適應(yīng)能力。

1.3.2 砧穗處理方案

先將幼苗嫁接至砧木并用嫁接夾進(jìn)行固定后，再通過冷等離子體處理，處理頻率14 kHz、處理電壓12 kV，處理時間5～30 s 設(shè)6 個處理，分別為A1 處理5 s、A2 處理10 s、A3 處理15 s、A4 處理20 s、A5 處理25 s 和A6 處理30 s。每個處理設(shè)3 次重復(fù)，每個重復(fù)100 株。設(shè)置對照處理（CK 處理），即未作任何處理的組合。

1.3.3 測定項目及方法

1.3.3.1 砧穗愈合過程組織學(xué)觀察

利用光學(xué)顯微鏡觀察不同砧穗組合不同時期的切片，對砧穗愈合切面組織、結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察比較，研究砧穗愈合階段的組織學(xué)和細(xì)胞學(xué)差異，比較處理間的傷面愈合速度[29]。

1.3.3.2 接穗成活率和生長量調(diào)查

將處理后的苦瓜砧穗進(jìn)行接穗成活率和生長量的調(diào)查[30]。在嫁接后第5 天調(diào)查接穗成活率，在嫁接后第10 天調(diào)查接穗成活率。每個處理隨機(jī)選10 株調(diào)查接穗平均生長量。

1.3.3.3 田間定植成活率調(diào)查

嫁接苗全部定植大田，調(diào)查嫁接苗田間定植成活率。將嫁接苗進(jìn)行煉苗，7～10 d 后定植，選擇晴朗無風(fēng)的下午進(jìn)行，選擇適合飼用苦瓜生長的土地，確保土壤肥沃且排水良好。清理土地，去除雜草和其他障礙物，定植前施足基肥，施優(yōu)質(zhì)腐蝕農(nóng)家肥或商品有機(jī)肥15 000～22 500 kg/hm2、復(fù)合肥375 kg/hm2；再進(jìn)行深翻整地， 整成畦寬150 cm、畦高25 cm、溝寬20 cm，單行定植。在土地上挖洞并逐個定植嫁接苗，要求株距1.5～1.8 m、行距1.5 m 及3 750～4 500 株/hm2，確保每株苗都被妥善安置、根系完整、避免損傷。定植后及時澆定根水，嫁接苗定植覆土高度應(yīng)低于嫁接口1～2 cm，預(yù)防苦瓜接穗基部長不定根伸入土壤而感染土傳病害[31]。在3 周后通過檢查嫁接苗的生長狀態(tài)和數(shù)量，進(jìn)行成活率調(diào)查評估，記錄存活和死亡幼苗的數(shù)量，確保土壤狀況、天氣條件、管理措施等一致，以減少成活率的影響因素。

1.3.3.4 病害調(diào)查

在植株生長過程中，定期巡視田間，觀察每種處理的嫁接苗是否出現(xiàn)白粉病、枯萎病和病毒病的癥狀。按照白粉病和枯萎病病害分級標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 2354—2013《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南——飼用苦瓜》），具體如表1 和表2 所示。記錄每種病害的發(fā)生狀況、嚴(yán)重程度和影響范圍，根據(jù)記錄的病害發(fā)生情況，分析不同處理組之間的差異和趨勢。收集數(shù)據(jù)，包括不同處理組的病害發(fā)生率、癥狀特征等，以便后續(xù)分析和比較。

1.3.3.5 果肉厚度調(diào)查

在結(jié)實盛期，針對每個處理組隨機(jī)選擇10 個有代表性的飼用苦瓜商品果進(jìn)行調(diào)查。需要嚴(yán)格的樣本選擇和測量操作，確保選取的飼用苦瓜樣本代表性強，這些樣本代表整個處理組合的一般特性。使用游標(biāo)卡尺，測量選取的飼用苦瓜商品果的果肉厚度。針對每個樣本記錄測量值，并計算出每個處理組的果肉厚度平均值。

1.4 計算公式和數(shù)據(jù)分析

1.4.1 成活率和生長量

成活率和生長量按式（1）和式（2）計算。

S成=（N成／N總）×100% （1）

S生=L1-L2 （2）

式中 S成——成活率，%

N成——成活數(shù)，株

N總——總株數(shù)，株

S生——生長量，cm

L1——第10 天接穗長度，cm

L2——嫁接時接穗長度，cm

1.4.2 數(shù)據(jù)分析

用Excel2016 軟件處理試驗數(shù)據(jù)并做統(tǒng)計分析，利用 SAS8.2 方差分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素隨機(jī)區(qū)組試驗方差分析，圖和表中的不同小寫字母表示在5%水平上差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼用苦瓜嫁接苗傷面愈合情況

在嫁接后2～12 d 每天取砧穗組合嫁接愈合部位，用甲醛?乙酸?乙醇固定液（FAA 液）固定，酒精脫水，透蠟，再經(jīng)過包埋、切片、烘干和染色的步驟，石蠟切片制作流程參照文獻(xiàn)[32]，利用光學(xué)顯微鏡對不同砧穗組合不同時期的切片進(jìn)行砧穗愈合切面組織、結(jié)構(gòu)變化的觀察。

嫁接后砧木和接穗結(jié)合部位的薄壁細(xì)胞大量分裂，形成愈傷組織。不斷增加的愈傷組織充滿砧木和接穗間的空隙，并使兩者的愈傷組織結(jié)合成一體[33]。在植物體的創(chuàng)傷部分，愈傷組織可幫助傷口愈合，嫁接中可由新生的維管組織使砧木和接穗愈合。由表3 可知，冷等離子體處理影響飼用苦瓜砧穗組合愈傷組織形成和隔離層消失。A4 處理愈傷組織最先形成，飼用苦瓜接穗和砧木嫁接而成的幼苗比CK 處理愈傷組織形成提前1 d，隔離層消失提前2 d，即處理時間20 s 時，對于砧穗組合的傷面愈合最佳。A3 處理的隔離層比CK處理提前1 d 消失，而A1、A2 和 A5 處理隔離層消失的天數(shù)不變，A6 處理比CK 處理延遲1 d 消失，A6 處理已經(jīng)抑制了隔離層的消失，影響傷口愈合。處理時間影響砧穗組合的愈合速度，處理時間20 s 為促進(jìn)砧穗組合愈合的最佳時間。

2.2 飼用苦瓜嫁接苗成活率和生長量情況

2.2.1 嫁接苗成活率和定植成活率

由表4 可知，冷等離子體處理影響接穗成活率，A4 處理飼用苦瓜接穗和砧木嫁接而成的幼苗比CK 處理接穗成活率提高，產(chǎn)生顯著差異；A2 和A3 處理嫁接苗接穗成活率與CK 處理無差異；A1 處理嫁接苗接穗成活率低于CK 處理，方差分析有差異，但差異不顯著；A5 和A6 處理嫁接苗接穗成活率降低，并且產(chǎn)生顯著差異。飼用苦瓜嫁接苗定植成活率均在99.5% 以上，冷等離子體處理對飼用苦瓜定植成活率沒顯著影響。

2.2.2 嫁接苗生長量

由表5 可知，A1、A2、A3、A4 和A5 處理嫁接苗生長量均高于CK 處理，分別提高1.17%、2.34%、2.73%、7.62% 和3.91%；A4 處理嫁接苗生長量最高，比CK 處理高7.62%，產(chǎn)生顯著差異；A1、A2、A3 和A5 處理嫁接苗生長量較CK 處理均有提高，有差異但不顯著；A6 處理嫁接苗生長量比CK 處理降低1.95%，沒有顯著差異。

2.3 飼用苦瓜抗病性調(diào)查

由表6 可知，不同冷等離子體處理均能降低白粉病、枯萎病和病毒病的發(fā)病率，不同處理的飼用苦瓜嫁接苗間的抗病性不同。A4 處理嫁接苗枯萎病和白粉病的發(fā)病率最低，抗性最好；A3 處理病毒病的抗性最好；A2、A3 和A4 處理均可顯著降低白粉病、枯萎病和病毒病發(fā)病率。田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，白粉病和枯萎病發(fā)病株的病害分級降低1～2 級，冷等離子體處理飼用苦瓜嫁接苗的方式，提高了相同管理條件下嫁接苗田間生長的抗病性。

2.4 飼用苦瓜果肉厚度情況

由圖1 可知，冷等離子體處理影響飼用苦瓜商品果的肉厚，A1、A3、A4、A5 和A6 處理均高于CK 處理的飼用苦瓜肉厚，肉厚提高比例在1.75%～8.77%，促進(jìn)了飼用苦瓜商品性的提高。

3 討論

（1）利用冷等離子體處理飼用苦瓜嫁接砧穗組合，采用播種后的幼苗作為接穗，將其直接采用冷等離子體處理，短時間處理時，性狀不發(fā)生改變；長時間冷等離子體處理時，飼用苦瓜嫁接砧穗組合幼苗會發(fā)生萎靡無法成活，整個過程中，重點是對冷等離子體處理的時間參數(shù)和效果進(jìn)行精準(zhǔn)控制和使用。

（2）冷等離子體處理飼用苦瓜嫁接苗，可以為飼用苦瓜嫁接提供一種新的處理方式，以確保嫁接后飼用苦瓜接穗的成活率、田間定植抗病性和商品性。冷等離子體處理時間人為可控，此技術(shù)應(yīng)用于飼用苦瓜嫁接技術(shù)尚屬于新的研究領(lǐng)域。對于其他品種的應(yīng)用，有待于進(jìn)一步研究，需要精準(zhǔn)掌握冷等離子體的處理時間，防止操作失誤，造成不必要的損失。

（3）為了提高處理效率，需要研發(fā)更大處理量的裝置。新設(shè)備的研發(fā)涉及工程設(shè)計、技術(shù)研發(fā)、試驗驗證和工業(yè)化生產(chǎn)等多個環(huán)節(jié)。首先，需要確定處理的飼用苦瓜嫁接苗數(shù)量和處理時間，以及對等離子體處理的特定參數(shù)要求；根據(jù)需求分析，制定裝置的處理能力、功率、尺寸和其他技術(shù)規(guī)格，以確保能夠處理更大規(guī)模的嫁接苗。其次，需要對更大處理量的飼用苦瓜嫁接苗進(jìn)行測試，驗證新裝置處理的效果和穩(wěn)定性；觀察處理后飼用苦瓜嫁接苗的狀況和生長表現(xiàn)，確認(rèn)處理效果是否符合預(yù)期。要確保新裝置能夠滿足大規(guī)模飼用苦瓜嫁接生產(chǎn)的要求，并在實際應(yīng)用中取得良好的效果，讓更多的飼用苦瓜種植者或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者使用，提高飼用苦瓜嫁接生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

4 結(jié)束語

（1）當(dāng)處理時間20 s 時，飼用苦瓜接穗和砧木嫁接而成的幼苗比對照處理愈傷組織形成提前1 d，隔離層消失提前2 d，說明此處理促進(jìn)了砧穗的傷面愈合速度。

（2）當(dāng)處理時間20 s 時，飼用苦瓜嫁接苗的生長量提高7.62%，接穗成活率明顯提高，經(jīng)過方差分析差異顯著。冷等離子處理能促進(jìn)飼用苦瓜嫁接苗成活，嫁接后接穗能更快生長。

（3）經(jīng)過冷等離子體處理的飼用苦瓜肉厚提高1.75%～8.77%，促進(jìn)了飼用苦瓜商品性的提高。

（4）本研究提供了適合飼用苦瓜幼苗作為接穗的處理方式，將接穗與砧木插接或靠接形成砧穗組合，對嫁接后的砧穗組合進(jìn)行冷等離子體處理。這種方式處理后，幼苗不僅不會發(fā)生萎靡，還能有效促進(jìn)創(chuàng)面的愈合，處理后的飼用苦瓜接穗成活率和生長量均提高，抗病性增強，飼用苦瓜果實厚度增加，提高了商品性。

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