呂星光　周夢迪　李　敏

（青島農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山東青島266109）

低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗生長及生理特性的影響

呂星光周夢迪李敏*

（青島農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山東青島266109）

以4種白籽南瓜為砧木，以甜寶甜瓜為接穗，對嫁接苗和自根苗進行15 ℃/5 ℃（晝/夜）連續(xù)5d低溫處理，統(tǒng)計嫁接苗成活率，并進行生長指標及抗冷相關生理指標的測定。結果表明，低溫脅迫后嫁接苗株高、莖粗、地上部鮮質量、根鮮質量的相對生長量均高于自根苗，根系活力、可溶性糖含量、脯氨酸（Pro）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性亦不同程度高于自根苗，而丙二醛（MDA）含量則顯著低于自根苗。嫁接顯著提高了甜瓜的耐冷性，低溫脅迫后甜砧嫁接苗的生長指標以及抗冷相關生理指標幾乎全部優(yōu)于其他3種砧木嫁接苗及自根苗，更適合在甜瓜耐低溫生產(chǎn)中推廣應用。

甜瓜；嫁接；低溫脅迫；生長；生理指標

甜瓜（Cucumismelo L.）是我國北方設施內主栽作物之一。甜瓜喜溫耐熱不耐寒，苗期是甜瓜對溫度最敏感、影響最大的時期之一（劉鴻先等，1981），適宜溫度為20～25 ℃，10 ℃甜瓜幼苗停止生長，7.4 ℃發(fā)生寒害（王秀峰，2011），而甜瓜在我國北方設施內的越冬生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到溫度低于10 ℃的情況，5～8 ℃的夜間低溫也時有發(fā)生，并伴有一定的持續(xù)期（和紅云，2008）。因此，低溫脅迫已成為限制我國北方地區(qū)設施內越冬甜瓜優(yōu)質、高產(chǎn)的因素之一。

低溫常導致植物生長受抑制、根系活力下降（王克安等，2000）、滲透勢降低（董緒兵等，2011），同時抗氧化酶活性降低、自由基積累、膜脂過氧化嚴重（蔡志全等，2003；陳青君等，2005）。嫁接能顯著提高瓜類耐冷性，并減輕低溫脅迫對其生長和生理的不良影響（劉慧英等，2003；魏宏賀和高崇娟，2006；高俊杰等，2009 a， 2009 b；孫勝等，2009）。

本試驗旨在研究低溫脅迫下，不同甜瓜砧木嫁接苗和自根苗在生長和生理方面的變化，初步探討抗冷機制，以期為嫁接甜瓜耐冷鑒定和甜瓜的越冬設施栽培提供理論和實踐依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試甜瓜品種為甜寶，由河南省新鄉(xiāng)市科達種子有限公司提供。供試甜瓜砧木4種，分別為全能鐵甲（德高蔬持種苗研究所提供）、青研1號（青島市農(nóng)業(yè)科學院提供）、甜砧（金媽媽農(nóng)業(yè)科技有限公司提供）、鎧甲1號（昌邑市砧木研究所提供），均為雜交白籽南瓜。

1.2試驗處理

1.2.1嫁接育苗 試驗于2015年6～8月在青島農(nóng)業(yè)大學日光溫室內進行。6月18日，將砧木種子浸泡、催芽，6月20日播種于50孔穴盤中；6月23日，將接穗種子浸泡、催芽，6月24日播種于50孔穴盤中。6月27日砧木一葉一心、接穗子葉平展時，采用頂插接法嫁接，并于7月7日統(tǒng)計嫁接成活率。7月10日，選取長勢一致的嫁接苗和自根苗移栽至20Cm×13Cm的塑料盆中，每品種18盆，每盆1株。所有栽培基質均由蛭石和土壤按照1 V：2 V的比例配制而成。幼苗生長期間適當補充Hoagland營養(yǎng)液，其他按常規(guī)管理。

1.2.2低溫處理 8月10日，每品種分別選取12盆嫁接苗和自根苗放入HPG_280B光照培養(yǎng)箱中進行低溫前預處理，參數(shù)設定為白天25 ℃/12 h、夜間15 ℃/12 h，光照強度為12 000 lx。3d后任選6盆進行低溫處理，參數(shù)設定為白天15 ℃/12 h、夜間5 ℃/12 h，光照強度為12 000 lx，處理5d。其余6盆為對照，參數(shù)仍為白天25 ℃/12 h、夜間15℃/12 h，光照強度為12 000 lx。

1.3測定項目與方法

1.3.1生長指標 8月10日低溫處理前，各嫁接苗和自根苗選6盆測定生長指標：株高、莖粗、地上部鮮質量、根鮮質量，結果記作t。8月18日，測定低溫處理后嫁接苗及自根苗的生長指標，結果記作T1；測定各對照植株的上述生長指標，結果記作T0，計算相對生長量。相對生長量=〔（T1_t）/（T0_t）〕×100%。

1.3.2生理指標 8月18日，測定生長指標的同時測定生理指標。取根尖處1Cm，采用TTC法測定根系活力。分別取所有植株頂部向下第1、2、3片完全展開功能葉片的相同部位測定可溶性糖、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）含量；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用茆三酮比色法測定Pro含量，采用硫代巴比妥酸法測定MDA含量。隨機取3株植株頂部向下第4、5、6片完全展開功能葉片的相同部位，分別測定超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性；采用氮藍四唑光化還原法測定SOD活性，采用愈創(chuàng)木酚法測定POD活性，采用紫外吸收法測定CAT活性（王學奎，2006）。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計及處理

采用MiCrosoft ExCel 2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用DPS 7.05軟件進行方差顯著性分析（LSD法）。

2　結果與分析

2.1砧木品種對嫁接苗成活率的影響

不同砧木嫁接苗成活率差異明顯。甜砧嫁接苗成活率最高，為96.00%，與鎧甲1號嫁接苗（92.00%）差異不顯著，但顯著高于全能鐵甲嫁接苗（82.67%）、青研1號嫁接苗（86.67%），表明甜砧與甜寶甜瓜嫁接親和性較好。

2.2低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗生長的影響

相對生長量可反映不同砧木嫁接苗遭受低溫脅迫后保持原有生長勢的能力，相對生長量越大，耐低溫能力越強，反之，耐低溫能力越弱。由表1可以看出，嫁接苗的相對生長量均高于自根苗，株高方面，甜砧嫁接苗相對生長量最大，顯著高于全能鐵甲嫁接苗、青研1號嫁接苗、甜寶自根苗；莖粗方面，甜砧嫁接苗顯著高于其他砧木嫁接苗及甜寶自根苗；地上部鮮質量及根鮮質量方面，甜砧嫁接苗優(yōu)于鎧甲1號嫁接苗、青研1號嫁接苗，顯著高于全能鐵甲嫁接苗、甜寶自根苗。

表1　低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗生長的影響

2.3低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗生理特性的影響

2.3.1低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗根系活力及滲透調節(jié)作用的影響 從圖1可以看出，嫁接顯著提高了甜寶甜瓜的根系活力。低溫脅迫后嫁接苗及自根苗的根系活力均顯著下降，但嫁接苗的根系活力仍高于自根苗，說明采用嫁接栽培能提高甜瓜根系的耐低溫能力，其中甜砧嫁接苗低溫脅迫后的根系活力最高，為54.50mg·g_1·h_1。

低溫脅迫后，嫁接苗及自根苗的可溶性糖含量均顯著上升，說明嫁接苗和自根苗均對低溫做出了積極的反應。低溫脅迫后嫁接苗的可溶性糖含量增幅較大，其中青研1號嫁接苗增幅最大，上升了155.42%，甜寶自根苗上升了53.32%。低溫脅迫后嫁接苗可溶性糖含量均顯著高于自根苗，其中，甜砧嫁接苗的可溶性糖含量最高，達到1.16%（圖1）。

從圖1可以看出，低溫脅迫后，嫁接苗及自根苗的Pro含量均顯著上升，嫁接苗的Pro含量增幅較大，其中甜砧嫁接苗的Pro含量增幅最大，上升了147.37%，甜寶自根苗上升了50.00%。低溫脅迫后嫁接苗的Pro含量顯著高于自根苗，其中，甜砧嫁接苗的Pro含量最高，達到0.004 7%。

圖1　低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗根系活力及滲透調節(jié)作用的影響

2.3.2低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗膜脂過氧化的影響 從圖2可以看出，嫁接苗和自根苗經(jīng)低溫脅迫后MDA含量均顯著增加，但脅迫后嫁接苗的MDA含量增幅均小于甜寶自根苗，低溫脅迫后，全能鐵甲嫁接苗的MDA含量較對照上升了96.61%，青研1號嫁接苗上升了172.17%，甜砧嫁接苗上升了137.28%，鎧甲1號嫁接苗上升了205.88%，甜寶自根苗上升了209.01%。低溫脅迫后嫁接苗的MDA含量均顯著低于自根苗，其中，甜砧嫁接苗脅迫后的MDA含量最低，僅為14.43nmol·g_1。

圖2　低溫脅迫對甜瓜嫁接苗和自根苗膜脂過氧化的影響

從圖2可以看出，低溫脅迫后，嫁接苗及自根苗的SOD活性均顯著上升，嫁接苗的SOD活性顯著高于自根苗。其中，甜砧嫁接苗低溫脅迫后的SOD活性最高且增幅最大，達到271.00 U·g_1，顯著高于其他嫁接苗及甜寶自根苗。

從圖2可以看出，低溫脅迫后，嫁接苗及自根苗的POD活性均顯著上升，嫁接苗的POD活性增幅較大，增幅最大的甜砧嫁接苗比對照上升了133.47%，甜寶自根苗上升了22.21%。低溫脅迫后嫁接苗的POD活性顯著高于自根苗，甜砧嫁接苗POD活性最高，達到555.67 U·g_1。

從圖2可以看出，嫁接苗及自根苗的CAT活性經(jīng)低溫脅迫后均顯著下降，鎧甲1號嫁接苗的CAT活性最高，為34.33 U·g_1，甜砧嫁接苗次之，為31.67 U·g_1，且降幅最小，二者間差異不顯著，但均顯著高于全能鐵甲嫁接苗、青研1號嫁接苗嫁接苗及甜寶自根苗。

3　結論與討論

低溫脅迫對植物最直觀的影響表現(xiàn)在外部形態(tài)上（高志杰和王國華，2002），低溫脅迫下的植物分生組織細胞膨壓降低，細胞分裂速度減慢或停止，同時細胞伸長受到抑制，生長速度明顯減慢。本試驗條件下的嫁接苗及自根苗在15 ℃/5 ℃（晝/夜）低溫脅迫下，株高、莖粗、地上部鮮質量、根鮮質量均受到抑制，這與沈火林等（2006）在芹持上的研究結果類似。低溫脅迫下，甜瓜幼苗的根系活力會呈現(xiàn)先升后降的趨勢，說明甜瓜幼苗根系對低溫脅迫作出了積極的響應，但隨著脅迫時間延長，根系的適應調節(jié)能力受到抑制，根系活力持續(xù)下降（和紅云，2008）。本試驗條件下，脅迫后嫁接苗和自根苗的根系活力顯著低于正常溫度條件下的對照，說明低溫脅迫已對根系的自身調節(jié)產(chǎn)生抑制，導致根系活力下降。

一定脅迫條件下，某些植物會在細胞內積累可溶性糖、脯氨酸等滲透調節(jié)物質，以調節(jié)滲透勢，維持膨壓及其原有代謝過程。本試驗結果表明，嫁接苗和自根苗的可溶性糖含量在低溫脅迫后均上升，顯著高于對照可溶性糖含量，這與孫勝等（2009）在西瓜嫁接苗、袁淑珍等（2005）在螺旋藻體上的研究結果類似。前人在脯氨酸含量與耐冷性的關系方面已進行了許多研究。Bornman和Jansson（1980）指出，脯氨酸含量的增加可以提高煙草的耐冷性；劉慧英等（2003）研究指出，低溫脅迫下西瓜嫁接苗的脯氨酸含量明顯增加。本試驗的數(shù)據(jù)表明，低溫脅迫后嫁接苗和自根苗的脯氨酸含量均顯著高于對照，與前人的研究結果相同，說明葉片內脯氨酸含量的高低可作為衡量甜瓜的耐寒性指標。

自由基傷害學說由MCCord和FridoviCh（1969）首先提出。低溫等逆境條件下，植物細胞中自由基和活性氧的產(chǎn)生及清除這種平衡狀態(tài)被破壞，自由基積累致使細胞膜系統(tǒng)首先遭受傷害，造成膜脂過氧化，膜結構被破壞。MDA是膜脂過氧化分解的主要產(chǎn)物，故常用來表示細胞膜脂過氧化程度，同時反映植物遭受逆境脅迫的程度大小。本試驗結果表明，低溫脅迫后的嫁接苗及自根苗的MDA含量均顯著高于對照，說明低溫脅迫已造成細胞膜系統(tǒng)損傷；脅迫后自根苗MDA含量顯著高于4種嫁接苗，說明自根苗受傷害程度較深，這與王洪濤等（2010）的研究結果相似。SOD、POD和CAT是3種保護細胞膜系統(tǒng)避免過氧化傷害的重要酶，本試驗中低溫脅迫后嫁接苗的SOD、POD活性均顯著高于自根苗，這與劉慧英等（2004）在西瓜嫁接苗上的研究結果類似。與正常溫度處理的對照相比，低溫脅迫后的嫁接苗和自根苗的SOD、POD活性均顯著上升，說明SOD、POD酶系統(tǒng)保持良好，而CAT活性均顯著下降，這是因為低溫脅迫下，植物體內導致細胞膜損傷及細胞內物質滲漏的H2O2并不完全由CAT清除，其他清除機制如抗壞血酸過氧化物酶（APX）催化等也起著重要作用，當CAT不足時，葉綠體中H2O2主要依賴于APX及相應的ASA_GSH循環(huán)系統(tǒng)來清除（NoCtor & Foyer，1998）。低溫脅迫后嫁接苗的SOD、POD活性顯著高于自根苗，可能是由于抗氧化酶基因表達量增加所致，故下一步試驗將在基因轉錄和酶活性水平，研究低溫脅迫下甜瓜嫁接苗和自根苗葉片基因表達和酶活性變化及其與抗冷性的關系，以進一步探索嫁接增強甜瓜抗冷性的分子機制。

綜上所述，低溫脅迫會引起甜瓜生長速度減慢甚至停止，并對其生理活動產(chǎn)生不良影響。低溫脅迫后4種嫁接苗的根系活力、滲透調節(jié)物質含量、抗氧化酶活性顯著高于或優(yōu)于自根苗，膜脂過氧化物丙二醛含量顯著低于自根苗，表明采用耐低溫砧木嫁接栽培甜瓜能明顯提高其耐冷性，有利于甜瓜的耐低溫生產(chǎn)。甜砧嫁接苗在各項指標中幾乎全部優(yōu)于其他嫁接苗和自根苗，綜合考妞，甜砧更適合在甜瓜的耐低溫生產(chǎn)中作為砧木推廣應用。

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Effects of Low Temperature Stress ongrowth and Physiological Characteristics ofgrafted and Own Rootmelon Seedlings

LYU Xing_guang，ZHOUmeng_di，LImin*
（College of Horticulture，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong，China）

Taking 4 speCies of white seed pumpkin as rootstoCk and ‘Tianbao’melon as sCion，this study treated the root_stoCks and own rootmelon seedlings with low temperature （15 ℃/5 ℃，day/night，for 5days）；Counted the survival rate ofgrafting and tested thegrowth and physiologiCal indexes related to low temperature stress. The results indiCated that after low temperature stress plant height，stemdiameter，shoot FW and root FW ofgrafting seedlings were higher than that of own rootmelon seedlings；and the root aCtivity，soluble sugar Content，proline （Pro） Content，SOD aCtivity，POD aCtivity，CAT aCtivity ofgrafting seedlings were also higher than that of own rootmelon seedlings，bydifferentdegree. While themDA Content was remarkably lower than that of own rootmelon seedlings. It was ConCluded thatgrafting signifiCantly improved the Chilling toleranCe ofmelon；and low temperature stressmade thegrowth index and physiologiCal index related to Chilling resistanCe of ‘Tianzhen’grafted seedlings all better than that of the other 3 rootstoCks and own rootmelon seedlings. Therefore，‘Tianzhen’is suitable to be popularized and applied in low temperature produCtion ofmelon.

Melon；Graft；Low temperature stress；Growth；PhysiologiCal index

呂星光，男，碩士研究生，主要從事蔬持栽培生理方面的研究，E_mail：1335396662@qq.Com

（Corresponding author）：李敏，女，教授，碩士生導師，主要從事蔬持栽培生理方面的研究，E_mail：minli@qau.edu.Cn

2015_12_29；接受日期：2016_03_27

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD05B03），山東省科技發(fā)展計劃項目（2013GNC11014）