邢乃林，付玉婧，王迎兒，黃蕓萍，王毓洪

(寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 寧波市瓜菜育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315040)

0 引言

西瓜是世界五大水果之一，2016年我國(guó)的西瓜種植面積為189萬(wàn)hm2，產(chǎn)量約42萬(wàn)t，居世界首位。目前我國(guó)西瓜主要為冬春設(shè)施栽培及露地栽培，由于枯萎病等連作障礙問(wèn)題及低溫、陰雨等環(huán)境影響，以及市場(chǎng)對(duì)西瓜上市時(shí)間的需求，西瓜大面積采用嫁接栽培。而西瓜嫁接主要采用葫蘆、南瓜及野生西瓜等類型的砧木，其中葫蘆類型砧木因低溫等方面的耐性及對(duì)西瓜品質(zhì)影響方面的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用[1-2]。為滿足精品農(nóng)業(yè)等方面的需要，瓜類生產(chǎn)多需要進(jìn)行嫁接集約化育苗。而在冬春季節(jié)，瓜類生產(chǎn)區(qū)域特別是南方種植區(qū)面臨連續(xù)的寡照陰雨天氣的影響，嚴(yán)重影響了西瓜栽培種植及嫁接集約化育苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。因此篩選耐弱光的葫蘆類型西瓜砧木對(duì)優(yōu)良砧木品種選育及西瓜生產(chǎn)的健康發(fā)展具有重要作用。

光照是植物生長(zhǎng)的重要能量源泉，目前已有大量針對(duì)植物光照方面的機(jī)理研究。西瓜等作物面對(duì)弱光脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列的變化進(jìn)行應(yīng)對(duì)，主要有生長(zhǎng)速度變緩、根系活力下降、營(yíng)養(yǎng)吸收降低、節(jié)間變短、地上和地下部比重降低、花期改變、果實(shí)中部分成分改變等。弱光對(duì)作物株高、莖粗、光合作用效率、產(chǎn)量、種子及果實(shí)發(fā)育等均有影響[4-7]。在不同的弱光處理時(shí)間中，隨著絲瓜苗期遮光強(qiáng)度延長(zhǎng)，弱光對(duì)幼苗株高、莖粗、株重、葉面積、根冠比等性狀的影響均表現(xiàn)為逐步上升的趨勢(shì)[8]。在葫蘆科黃瓜、西瓜、甜瓜等作物中，弱光下作物生長(zhǎng)速度及光合作用均受到一定程度的抑制，抗氧化酶活性均顯著升高，但不同材料、不同性狀表現(xiàn)存在一定差異[9-12]。但弱光對(duì)葫蘆類型砧木苗期的影響尚不清楚。因此研究弱光對(duì)葫蘆砧木的影響，并進(jìn)行弱光耐性鑒定，對(duì)耐弱光的葫蘆種質(zhì)資源鑒定和相關(guān)品種選育具有重要意義。

本研究通過(guò)對(duì)30份葫蘆砧木種質(zhì)資源材料進(jìn)行苗期的弱光處理，考察了莖粗、相對(duì)葉綠素含量、地上部鮮重等性狀；通過(guò)對(duì)種質(zhì)資源材料各考察性狀表現(xiàn)及弱光對(duì)各考察性狀影響程度的R型因子聚類分析和系統(tǒng)聚類分析，進(jìn)而研究了各種質(zhì)資源的弱光耐性及弱光對(duì)葫蘆類型砧木苗期的影響。

1 試驗(yàn)材料與方法

本研究所用材料為收集的30份用于瓜類砧木育種的葫蘆材料，均由寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。材料編號(hào)及來(lái)源等信息見(jiàn)表1。試驗(yàn)于2017年12月～2018年1月在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院瓜菜育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

表1 30份葫蘆材料信息

選擇成熟、飽滿、完整的種子進(jìn)行溫湯浸種，55 ℃浸種10 min，然后常溫浸種24 h。撈出后用濕毛巾包裹，置于28 ℃培養(yǎng)箱進(jìn)行催芽，4 d后種子發(fā)芽，進(jìn)行播種。試驗(yàn)設(shè)對(duì)照及處理，各3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)播種8株。播種采用32孔穴盤(pán)，基質(zhì)為杭州康成農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的瓜菜育苗基質(zhì)。材料培養(yǎng)及處理在寧波東邦電器有限公司生產(chǎn)的RDN-1000型智能人工氣候箱中進(jìn)行。白天溫度24 ℃，時(shí)長(zhǎng)16 h，光照強(qiáng)度30000 lx，相對(duì)濕度75%；夜晚溫度16 ℃，時(shí)長(zhǎng)8 h，相對(duì)濕度85%。待幼苗生長(zhǎng)至1葉1心期，選擇其中3次重復(fù)進(jìn)行弱光處理。處理?xiàng)l件為白天溫度24 ℃，時(shí)長(zhǎng)16 h，光照強(qiáng)度6000 lx，相對(duì)濕度75%；夜晚溫度16 ℃，時(shí)長(zhǎng)8 h，相對(duì)濕度85%。對(duì)照條件不變，處理7 d?？疾烨o粗、子葉相對(duì)葉綠素含量、真葉相對(duì)葉綠素含量、地上部鮮重。其中相對(duì)葉綠素含量利用SPAD-502 葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)量。

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010進(jìn)行相關(guān)性分析等及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)處理，用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)V16.05的R型因子聚類(類平均法)和系統(tǒng)聚類分析(離差平方和法)[13]。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

對(duì)30份材料的莖粗等考察性狀表現(xiàn)的變異系數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，對(duì)照和處理材料的變異系數(shù)最大的性狀均為地上部鮮重，分別為20.81%和25.84%，其變異范圍分別為1.55～3.82 g和1.25～3.85 g(表2、圖1)。對(duì)照變異系數(shù)最小的為真葉相對(duì)葉綠素含量，為7.59%，其變異范圍為38.18%～57.20%。處理變異系數(shù)最小的為莖粗，為7.16%，其變異范圍為3.00～4.24 cm?？傮w除地上部鮮重外，變異幅度均低于10%，子葉相對(duì)葉綠素含量高于真葉。除地上部鮮重外，其余3個(gè)性狀的處理材料中的變異系數(shù)均小于對(duì)照。表明弱光增加了地上部鮮重的多樣性，降低了莖粗、子葉和真葉相對(duì)葉綠素含量的多樣性。另外，弱光總體上使葫蘆砧木莖粗增加，地上部鮮重降低，子葉和真葉相對(duì)葉綠素含量降低。

而對(duì)于弱光影響程度，變異系數(shù)最大的性狀同樣為地上部鮮重，為54.87%，其變異范圍為-52.82%～36.41%(表2、圖2)。最小的為真葉相對(duì)葉綠素含量，為41.15%，其變異范圍為-32.73%～-0.51%。其中弱光影響最大的為真葉相對(duì)葉綠素含量，然后依次為莖粗、地上部鮮重和子葉相對(duì)葉綠素含量。除莖粗總體為升高外，其余3個(gè)性狀均表現(xiàn)為降低?？傮w上，30份材料間的弱光耐性差異顯著。

表2 弱光對(duì)葫蘆砧木材料各性狀的影響

圖1 30份材料的莖粗等4個(gè)性狀的表現(xiàn)

對(duì)對(duì)照材料的4個(gè)考察性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示莖粗與真葉相對(duì)葉綠素含量之間相關(guān)性達(dá)到顯著性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.43；莖粗與地上部鮮重間為極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.59。對(duì)于4個(gè)性狀受弱光影響程度間的相關(guān)性而言，僅莖粗與地上部鮮重之間達(dá)到極顯著水平的正相關(guān)，為0.81。對(duì)4個(gè)性狀受弱光影響程度進(jìn)行R型因子聚類分析的結(jié)果顯示，4個(gè)性狀分為兩組(圖3)，其中莖粗和地上部鮮重為一組，子葉和真葉相對(duì)葉綠素含量為一組。

表3 各性狀間的相關(guān)性

注：“/”前為弱光影響程度，“/”后為對(duì)照表現(xiàn)。

圖3 4個(gè)性狀受弱光影響程度的R型因子聚類圖

利用系統(tǒng)聚類方法，對(duì)30份材料的4個(gè)性狀受弱光影響程度進(jìn)行聚類分析，可以將這些材料分為2個(gè)大類(圖4)。第一大類包含14份材料，第二大類有16份材料，每個(gè)大類均可分為2個(gè)亞類。其中第一大類的兩個(gè)亞類分別包含9份和5份材料，第二大類的兩個(gè)亞類分別包含4份和12份材料。依次名為第一亞類、第二亞類、第三亞類、第四亞類。

第一和第二亞類4個(gè)性狀受弱光影響程度總體高于第三和第四亞類(表4)。其中第一亞類總體上莖粗表現(xiàn)為上升，而其余3個(gè)性狀則表現(xiàn)為下降；第二亞類則為4個(gè)性狀均表現(xiàn)為下降；第三亞類莖粗和地上部鮮重上升，子葉和真葉相對(duì)葉綠素含量則表現(xiàn)為下降；第四亞類除真葉相對(duì)葉綠素含量表現(xiàn)為下降外，其余3個(gè)性狀均為上升。對(duì)于各亞類4個(gè)性狀的變異系數(shù)，第一亞類除莖粗較高外，其余3個(gè)性狀均相對(duì)較低；第二亞類則地上部鮮重和子葉相對(duì)葉綠素含量相對(duì)較低；第三和第四亞類莖粗和地上部鮮重相對(duì)較低。結(jié)合各材料的性狀表現(xiàn)，第三和第四亞類的弱光耐性相對(duì)較強(qiáng)，其中第三亞類的弱光耐性強(qiáng)于第四亞類(表4、圖1、圖2)。第二亞類的弱光耐性弱于第一亞類，其中對(duì)照品種神通力歸為第三亞類，相對(duì)較耐弱光。

表4 4個(gè)亞類各性狀受弱光影響程度表現(xiàn)

圖4 30份材料受弱光影響程度的系統(tǒng)聚類分析

3 討論

弱光是瓜類早春設(shè)施栽培，特別是南方地區(qū)嫁接西瓜的葫蘆砧木育苗期間的重要問(wèn)題，對(duì)植株整體生長(zhǎng)，以及優(yōu)質(zhì)種苗培育均有影響。弱光可使植株株高上升，莖粗降低，葉綠素含量降低，阻礙葉片和根系生長(zhǎng)，但部分植物在適當(dāng)弱光下反而生長(zhǎng)加快，且同一作物不同材料間存在一定差異[7，10-12]。本研究中弱光處理后，耐性較好的材料總體表現(xiàn)為莖粗、地上部鮮重顯著上升，子葉及真葉相對(duì)葉綠素含量下降，而耐性較差的材料總體表現(xiàn)為4個(gè)性狀均下降。與前人研究結(jié)果相似，但存在一定的差異，可能是因?yàn)椴牧鲜褂眉疤幚頃r(shí)間和處理程度的原因[10-11]。與本團(tuán)隊(duì)在前期對(duì)葫蘆砧木苗期低溫和低溫弱光處理結(jié)果也不盡相同，表明低溫弱光對(duì)植物苗期的影響與低溫或弱光單一因素的影響不同[14-15]。

弱光對(duì)不同材料影響程度不同，在本研究中弱光處理后，30份材料地上部鮮重的變異系數(shù)增加，而莖粗等3個(gè)性狀的變異系數(shù)均表現(xiàn)為降低。其中地上部鮮重變異系數(shù)最大，然后是子葉相對(duì)葉綠素含量和莖粗，這與南瓜中的研究結(jié)果一致[16]。了解不同材料在弱光下的反應(yīng)，對(duì)弱光機(jī)理研究和后續(xù)的耐弱光種質(zhì)篩選及相關(guān)品種選育具有重要的指導(dǎo)作用。