李海倫 王琰 趙衛(wèi)星 常高正 李曉慧 康利允 梁慎 徐小利 高寧寧

摘? ? 要： 為利用組培技術進行甜瓜遺傳育種提供科學支撐，對F1代薄皮甜瓜‘15F9的組培苗和實生苗生長過程中若干生理生化指標進行比較分析。結果表明，薄皮甜瓜組培苗與實生苗在生長過程中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、葉綠素（Chl）、可溶性蛋白（Pr）和丙二醛（MDA）的變化趨勢基本一致。SOD和POD活性總體變化先降后升，CAT活性變化呈先上升后下降趨勢，Chl含量變化呈緩慢上升趨勢，Pr含量變化曲線呈“W”型，MDA含量呈直線升高。果實單果質量實生苗為945.84 g大于組培苗子代的878.96 g，果實中心可溶性固形物含量組培苗子代為14.83%高于實生苗12.28%。綜合對比分析認為，組培苗的生長勢和品質較好于實生苗。

關鍵詞： 甜瓜; 組培苗; 生理指標

Comparative study on the physiological and biochemical indexes of tissue culture and seeded seedling of oriental melon

LI Hailun， WANG Yan， ZHAO Weixing， CHANG Gaozheng， LI Xiaohui， KANG Liyun， LIANG Shen， XU Xiaoli， GAO Ningning

（Horticulture Research Institute， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， Henan， China）

Abstract： In order to provide scientific support for oriental melon genetic breeding via tissue culture technique， some physiological and biochemical indexes of tissue culture plantlets and seeded seedling of oriental melon F1 ‘15F9 were compared and analyzed. The results showed that the variation trend of activities or contents of oxygen dismutase （SOD）， peroxidase （POD）， catalase （CAT）， chlorophyll （Chl）， soluble protein （Pr） and malondialdehyde （MDA） were basically consistent during the development of tissue culture plantlets and seedling. The changes of SOD and POD activities first decreased and then increased， CAT activity showed a tend from rising to decline， chlorophyll content was slowly increased， changing curve of soluble protein content presented “W” type， and MDA content went up linearly. The single fruit weight of seeded seedling （945.84 g） was larger than that of tissue culture plantlets （878.96 g）， while the content of the fruit center soluble solids of tissue culture plantlets （14.83%） was higher than that of the seeded seedling （12.28%）. Comprehensive analysis showed that the growth potential and quality of tissue culture plantlets were better than those of melon seeded seedlings.

Key words： Melon; Tissue culture plantlets; Physiological index

甜瓜是世界十大公認的健康水果之一，含有豐富的營養(yǎng)和藥用價值。隨著生活水平的提高，消費者對甜瓜的品質要求越來越多，培育出高產優(yōu)質的甜瓜，成為甜瓜育種工作者亟待解決的重要課題。傳統(tǒng)的育種方式耗時長，離體組織培養(yǎng)技術是一條快速高效的育種途徑，甜瓜再生體系的建立，對于基因功能等的生物學研究十分必要，運用分子生物學手段對甜瓜品種進行遺傳改良，能夠加速育種進程。目前，甜瓜離體組織培養(yǎng)技術已經取得了很大的進展[1-5]，但是有關組培苗生育期生理生化指標的研究較少，在牛角瓜、蘿卜和蘇鐵[6-8]上有報道。筆者分析比較組培苗與實生苗在不同生育期的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、葉綠素（Chl）、可溶性蛋白（Pr）、丙二醛（MDA）的生理生化指標的變化以及甜瓜果實品質，為利用組織培養(yǎng)技術進行甜瓜新品種選育和改良提供有力的科學依據。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為F1代薄皮甜瓜‘15F9的組培苗和實生苗，由河南省農業(yè)科學院園藝所西甜瓜課題提供。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集 2018年4月15日實生苗播種，組培苗生根馴化。于河南省農業(yè)科學院園藝研究所原陽試驗基地設施大棚內采用地膜覆蓋栽培，且整個試驗過程中栽培管理，溫光水肥管理[9]均保持一致，于5月5日定植，5月11日第1次取樣，各隨機選取3株，3次重復，之后每隔1周取樣，共取樣5次，第1次取最新展開葉，其余4次皆取功能葉，采無病蟲害的健康葉片，且保持葉片的長勢、葉齡相似;甜瓜成熟后各隨機選取3個果實，重復3次，測其品質。

1.2.2 葉片生理數據測定 酶活性測定[10]：超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑（NBT）法測定，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測定;衰老相關指標測定[10]：葉綠素（Chl）含量采用95%乙醇法測定，可溶性蛋白（Pr）含量采用考馬斯亮藍法測定，丙二醛（MDA）含量采用分光光度計法測定。

1.2.3 果實生理數據測定 可溶性糖采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法測定[10];維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測，可滴定酸含量采用NaOH滴定法測定[11];測定果實的縱徑和橫徑、糖度、單果質量。果形指數為果實的縱徑與橫徑之比。

2 結果與分析

2.1 超氧化物歧化酶（SOD）活性測定結果

超氧化物歧化酶（SOD）是活性氧清除系統(tǒng)中第一個發(fā)揮作用的抗氧化酶，能消除生物體在新陳代謝過程中產生的有害物質，其活性能夠體現植物生長發(fā)育的狀況。SOD測定結果圖1表明，組培苗與實生苗SOD活性的變化的趨勢一致，SOD活性都是先變弱，在5月25日活性最低，這個時期甜瓜植株生長旺盛，細胞內產生的活性陽離子較少，相對應的清除超氧陰離子自由基O2-的SOD活性也偏低，5月25日之后甜瓜處于坐果期，SOD活性又開始上升，但變化幅度較小，表明甜瓜生長后期，植株細胞內活性氧增加，SOD活性也隨之上升。SOD活性曲線總體呈正“V”型變化，薄皮甜瓜實生苗比組培苗的變化幅度稍偏大。

2.2 過氧化物酶（POD）活性測定結果

過氧化物酶（POD）是植物細胞的一種抗氧化的保護酶，其主要作用是將細胞毒性物質H2O2進一步分解為無毒的H2O和O2，減輕自由基對細胞的傷害。如圖2所示，5月25日之前甜瓜處于伸蔓期組培苗與實生苗的POD活性變化趨勢一致，并且保持在較低的水平，6月1日甜瓜坐果期POD活性驟然上升且達到最大值。6月1日后POD活性開始下降。甜瓜組培苗和實生苗的POD活性在生長前期差異不大，后期差異明顯，但變化趨勢一致，均先升后降，且組培苗POD活性總體高于實生苗。

2.3 過氧化氫酶（CAT）活性測定結果

過氧化氫酶（CAT）是植物體內的一種酶類清除劑，清除植物內的H2O2，使細胞免受毒害。圖3表明，甜瓜伸蔓期，組培苗與實生苗CAT活性呈上升的趨勢。6月1日甜瓜坐果期CAT活性變化急劇下降，之后較平穩(wěn)。甜瓜植株在生長的整個過程中，實生苗CAT活性高于組培苗，生長前期差異明顯，后期差異較小，總體變化一致呈先上升后下降的趨勢。

2.4 葉綠素（Chl）含量測定結果

葉綠素（Chl）是植物光合作用的參與者，是衡量植物光合性能的一個標志。圖4顯示，甜瓜組培苗整個生長期Chl含量一直處于上升趨勢，實生苗Chl含量先降低后升高，伸蔓期到開花期降低，開花期到坐果期Chl含量上升?？傮w上實生苗的Chl含量高于組培苗。

2.5 可溶性蛋白含量（Pr）測定結果

植株可溶性蛋白含量可以反映植株生理活性的強弱。由圖5可以看出，甜瓜實生苗和組培苗可溶性蛋白含量的變化曲線呈“W”型。甜瓜伸蔓期組培苗可溶性蛋白含量在實生苗之上，甜瓜坐果之后，組培苗可溶性蛋白含量低于實生苗。甜瓜植株在5月18日之前生長過程中需要消耗大量蛋白質，可溶性蛋白含量下降;到5月25日植株趨于木質化生長，植株體內木質素逐漸增加，蛋白質的生產量大于消耗量，可溶性蛋白呈上升趨勢;再到6月1日，甜瓜植株坐果，需要積攢營養(yǎng)，對蛋白的消耗量增加，可溶性蛋白含量下降;到果實成熟前期，植株體內蛋白消耗量減弱，可溶性蛋白含量則呈現上升趨勢。

2.6 丙二醛（MDA）含量測定結果

丙二醛（MDA）能夠反映植株細胞膜脂過氧化程度，是植物器官衰老的一個常用的指標。由圖6明顯的可以看出，MDA含量是線性上升的趨勢，其含量隨植株生長勢的減弱而逐漸增加，且實生苗MDA含量變化曲線始終在組培苗的上方，表明甜瓜實生苗的衰老速度比組培苗的快。

2.7 甜瓜果實相關指標測定

甜瓜果實成熟采摘后果品的基本測定指標如表1所示，實生苗果實的單果質量、橫徑、可滴定酸測定數值均高于組培苗。而決定甜瓜品質的幾個重要指標，組培苗均高于實生苗，組培苗果實的中心可溶性固形物，維生素C含量、可溶性蛋白、可溶性糖分別是實生苗的1.2、1.08、1.04、1.29倍。結果表明，組培苗甜瓜果實的營養(yǎng)品質略好于實生苗甜瓜果實。

3 討論與結論

植物的實生苗比組培苗的生命活力和適應環(huán)境的能力強，但是組培苗的繁殖系數遠遠超過實生苗，而且明顯的縮短生長周期[12]。本研究通過測定‘15F9薄皮甜瓜組培苗與實生苗的若干生理生化指標，來對比分析組培苗和實生苗對環(huán)境的適應能力。

POD、SOD、CAT均為植物體內的抗氧化酶，能夠清除自由基及不利植株生長的氧化產物，保證植物的正常生長代謝[13-14]。該試驗得出，POD、SOD含量組培苗高于實生苗，表明相同條件下，組培苗比實生苗易受外界環(huán)境因素的影響，植株體內有害氧化物產生較多，保護酶的活性升高，這與張莉等[15]的在嫁接甜瓜上的研究結果一致。CAT含量的變化實生苗高于組培苗，這與唐軍榮等[6]的在牛角瓜生長過程中CAT的變化一致，先升高，后下降，之后略微上升。甜瓜植株移栽到設施大棚里，為適應環(huán)境生長，在伸蔓期甜瓜體內CAT含量急劇上升，在坐果后含量下降，在果實膨大期，果實與葉片競爭養(yǎng)分，從而導致葉片CAT含量微微上升。SOD、POD、CAT在植株體內協(xié)調互作，維持植物體內氧化還原平衡[12]。

葉綠素含量、可溶性蛋白含量、MDA含量與植株生長勢息息相關，其含量反映了植物器官衰老以及遭受逆境傷害程度[16-20]。本試驗結果顯示，甜瓜組培苗整個生長期葉綠素含量一直呈上升趨勢，從伸蔓期到坐果期植株需要的光照強度不斷增加，因此葉片光合色素含量增加，這與前人的報道不一致[21]。實生苗葉綠素含量先降低后升高，伸蔓期到開花期降低，開花期到坐果期葉綠素含量上升，這與孫玉萍等[14]的研究結果一致?？傮w上組培苗葉綠素含量和實生苗上升，實生苗的葉綠素含量高于組培苗，這可能與甜瓜的生長勢有關，具體原因還要進一步深入研究。可溶性蛋白含量的變化與植株的新陳代謝密切相關，本試驗中可溶性蛋白含量變化曲線呈“W”型，甜瓜伸蔓期組培苗可溶性蛋白含量高于實生苗，甜瓜坐果之后，組培苗可溶性蛋白含量低于實生苗，表明組培苗坐果后對蛋白質的消耗量高于實生苗，可溶性蛋白含量的總趨勢是下降的，這與植株的生長過程中對可溶性蛋白的需求是相符的，這跟李成軍等[21]的研究結果吻合。MDA是植株衰老或在逆境條件下的重要產物之一，其含量的高低決定著植株的衰老程度。本研究中MDA含量呈直線上升趨勢，其含量與植株衰敗的程度成正比，其結果與前人的研究一致[21]，實生苗含量高于組培苗，表明實生苗的衰老速度比組培苗的快。

筆者通過對比甜瓜組培苗和實生苗的生理生化的若干指標得出，組培苗與實生苗的生理指標變化趨勢一致，僅在變化幅度上存在差異。通過對比品質指標得出，甜瓜組培苗的可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量均高于實生苗，表明甜瓜組培苗的果實品質較實生苗好。綜合對比分析認為，組培苗生長勢和品質較好于實生苗，組培苗可以用于甜瓜組培苗生產、栽培和育種等方面，為今后甜瓜遺傳選育及科學研究提供參考。

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