金 凱，陳 超，高青海*

(1安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100;2.蒙城縣立倉農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)站，安徽 蒙城 233500)

適宜水分供給是滿足作物生長發(fā)育的先決條件，過多水分即澇害脅迫不僅影響根系的呼吸代謝，降低根系對水分和礦質(zhì)營養(yǎng)吸收能力，同時(shí)也抑制了作物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)[1-3]。近幾年來我國各地洪澇災(zāi)害發(fā)生頻繁，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受很大影響。淹水脅迫是一種非生物性脅迫，其脅迫傷害主要是由于土壤含水量過大，引起的土壤中含氧量過低造成的。在缺氧環(huán)境條件下，根系變短、側(cè)根變稀疏、根系活力降低，地上部葉片萎蔫，落花落果，最后造成植株衰老死亡[4-6]。研究表明，淹水脅迫下，作物為了應(yīng)對淹水脅迫，細(xì)胞內(nèi)會(huì)積累大量滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和提高抗氧化酶活性[7-8]，積累的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可以緩解淹水脅迫；同時(shí)通過關(guān)閉氣孔減少蒸騰，降低了葉綠素含量和光合速率，根系活力顯著降低等，進(jìn)而影響到作物的生長[9]。

西瓜(CitrulluslanatusL.)原產(chǎn)于非洲，在世界上很多國家廣泛栽培，是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的水果型蔬菜。西瓜由于具有強(qiáng)大的根系，因此表現(xiàn)較強(qiáng)的耐旱特性。西瓜主要生長在夏季，夏季南方高溫多雨，澇害對西瓜的生產(chǎn)造成不利影響。為了解在淹水脅迫下不同砧木對西瓜生理特性的影響，本研究以不同砧木嫁接西瓜幼苗，進(jìn)行淹水脅迫處理，從光合指標(biāo)、形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)等多方面探討嫁接提高耐澇機(jī)制，為提高西瓜嫁接幼苗耐澇害提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 1.1實(shí)驗(yàn)材料

本試驗(yàn)采用的西瓜砧木為安徽合肥等4個(gè)地區(qū)生產(chǎn)的種子，砧木均屬于葫蘆科。砧木種子均為2017年生產(chǎn)的種子，種子飽滿，種性一致，無病蟲害。具體信息詳見表1。

表1 供試西瓜砧木品種及產(chǎn)地

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

本試驗(yàn)于2018年2～6月在安徽科技學(xué)院種植科技園園藝實(shí)習(xí)基地進(jìn)行。首先選擇飽滿砧木種子，浸種24 h后放進(jìn)28 ℃的光照培養(yǎng)箱進(jìn)行催芽。待種子露白，即可播種在鋪滿基質(zhì)的營養(yǎng)缽里，育苗基質(zhì)保持85%的濕度，蓋上薄膜，待到砧木出芽，揭開薄膜，進(jìn)行正常培養(yǎng)。然后進(jìn)行西瓜育苗，品種為“8424”，待西瓜幼苗長至3～5 cm左右時(shí)，每份砧木幼苗選取150株進(jìn)行嫁接處理，嫁接采取插接進(jìn)行，嫁接后保持空氣相對濕度95%以上，溫度28～30 ℃，待嫁接愈傷期結(jié)束，嫁接成活的西瓜苗長出3～4片新葉，開始進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)選取5個(gè)水箱(40 cm×60 cm)，每組挑選40株長勢好的幼苗放入水箱，水箱灌滿水，水面高出育苗營養(yǎng)缽3 cm，確保西瓜嫁接苗根系全部淹水。根據(jù)每天的變化時(shí)刻調(diào)整水箱的水量，保持每組處于淹水脅迫狀態(tài)。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.1 西瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的測定 淹水脅迫處理7 d后，取出處理完的植株，每組6株，使用清水將根部清洗干凈，然后用吸水紙將表面的水吸干后進(jìn)行測量。稱量地上部和地下部的鮮重；然后進(jìn)行殺青，在85 ℃條件下用烘箱烘干，再用萬分之一天平稱量；重復(fù)3次，取平均值。

1.2.2 西瓜幼苗葉綠素含量和光合參數(shù)測定 淹水脅迫處理7 d后，取出處理好的植株測量，選取植株上數(shù)第2片葉，利用葉綠素儀(Spad 502-plus)進(jìn)行測定，重復(fù)3次，取平均值；利用CIRAS-2型光合儀在晴天的上午9時(shí)測量，測定時(shí)的最大光照強(qiáng)度為800±30 μmol·m-2·s-1，溫度28±2 ℃。

1.2.3 西瓜幼苗生理指標(biāo)的測定 淹水脅迫處理8 d后，取相同的嫁接西瓜幼苗第2片葉，清洗干凈后，取樣進(jìn)行SOD和POD酶活性的測定；嫁接西瓜根系活力的測定利用TTC法[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹水脅迫下不同砧木嫁接對西瓜幼苗生物量的影響

由圖1和2可以看出，淹水脅迫下，與自根苗相比，西瓜幼苗通過嫁接可以促進(jìn)其生長，不同砧木嫁接的西瓜幼苗生長差異較大；其中“青花斑”砧木嫁接的西瓜幼苗生長勢較好，其地上部鮮重、根系鮮重分別達(dá)到28.4、4.56 g·plant-1，地上部干重、根系干重分別比自根苗提高了38.5%、45.5%。其次為“日本雪松”和“早生西砧”砧木，表現(xiàn)較差的砧木為“砧冠”。由此說明，淹水脅迫下，通過嫁接可以提高西瓜幼苗的生物量，其中'青花斑'砧木嫁接西瓜苗生物量最高。

2.2 淹水脅迫下不同砧木嫁接對西瓜幼苗葉片葉綠素含量和光合速率的影響

由圖3和4可以看出，淹水脅迫下，與自根苗相比，西瓜幼苗通過嫁接可以促進(jìn)其生長，提高西瓜幼苗葉綠素含量和葉片凈光合速率，不同砧木嫁接的西瓜幼苗生長差異較大；尤其是“青花斑”砧木嫁接的西瓜幼苗，其葉片凈光合速率和葉綠素含量分別達(dá)到10.4 μmol·m-2·s-1和48.5 SPAD，分別比自根苗提高了85.7%、15.1%。其次為“日本雪松”和“早生西砧”砧木，表現(xiàn)較差的砧木為“砧冠”。由此說明，淹水脅迫下，通過嫁接可以提高西瓜幼苗的光合作用。

2.3 淹水脅迫下不同砧木嫁接對西瓜幼苗葉片胞間CO2濃度和根系活力的影響

由圖5～6可以看出，淹水脅迫下，與自根苗相比，西瓜幼苗通過嫁接可以改變胞間CO2濃度和根系活力，不同砧木嫁接的西瓜幼苗生長差異較大；其中'青花斑'砧木嫁接的胞間CO2濃度較低，根系活力較高，其地根系活力達(dá)到54.2(g·g-1·h-1FW)，其次“日本雪松”和“早生西砧”砧木分別為50.1和46.4 (g·g-1·h-1FW)，表現(xiàn)較差的砧木為'砧冠'根系活力僅為42.3 (g·g-1·h-1FW)。由此說明，淹水脅迫下，通過嫁接可以提高西瓜幼苗的耐澇性，其中'青花斑'砧木嫁接西瓜苗耐澇性最好。

2.4 淹水脅迫下不同砧木嫁接對西瓜幼苗葉片SOD和POD酶活性的影響

從圖7～8可以看出，淹水脅迫下，與自根苗相比，西瓜幼苗通過嫁接可以提高保護(hù)酶活性，不同砧木嫁接的西瓜幼苗生長差異較大；其中砧木“青花斑”嫁接苗的酶活性最高，分別達(dá)到28.4和8.2 U·mg-1protein，顯著高于自根苗。其次為“日本雪松”和“早生西砧”砧木，表現(xiàn)較差的砧木為“砧冠”。由此說明，淹水脅迫下，通過嫁接可以提高西瓜幼苗葉片保護(hù)酶活性，其中“青花斑”砧木嫁接西瓜苗保護(hù)酶活性最好。

3 結(jié)論與討論

淹水脅迫嚴(yán)重抑制了作物的生長發(fā)育，尤其是對根系的影響，根系不僅變短變粗，分支數(shù)量減少，而且根系活力降低，進(jìn)而影響到根系生理代謝、對水分和礦質(zhì)元素的吸收等[11]。本研究結(jié)果表明，淹水脅迫下，與對照相比，西瓜幼苗通過嫁接后，可顯著提高西瓜的地上部和根系生長量，表現(xiàn)在西瓜地上部和根系干鮮重等顯著增加。不同砧木對其生長的影響有所差異，其中'青花斑'砧木嫁接的西瓜幼苗生長勢較好，其地上部鮮重、根系鮮重分別達(dá)到28.4、4.56 g·plant-1，地上部干重、根系干重分別比自根苗提高了38.5%、45.5%。其次為'日本雪松'和'早生西砧'砧木，表現(xiàn)較差的砧木為'砧冠'。李艷在葡萄上也有類似的報(bào)道，葡萄通過嫁接可提高其耐澇性[12]。

淹水是水分脅迫的一種重要的逆境脅迫形式，在淹水脅迫下，作物地上部和根系均發(fā)生了巨大生理變化，其中細(xì)胞內(nèi)積累大量活性氧和自由基。作物為了抵御淹水脅迫，激活其體內(nèi)抗氧化酶活性，進(jìn)行清除細(xì)胞內(nèi)的積累物[13-14]，從而增強(qiáng)根系的抗性。研究表明，淹水脅迫下SOD、POD酶等活性顯著提高，且耐澇性強(qiáng)的品種抗氧化酶活性較高，較高的抗氧化酶活性可顯著降低作物體內(nèi)活性氧和自由基含量，根系的耐澇性隨之增強(qiáng)，進(jìn)而改善作物的抗性，實(shí)現(xiàn)緩解淹水脅迫對作物的不利影響。嫁接可以提高作物抗逆性，前人在苦瓜、黃瓜等作物上研究表明，水分脅迫下，通過嫁接可以緩解其水分脅迫[15-16]。本研究結(jié)果表明，淹水脅迫下，與對照相比，嫁接可以顯著提高西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性，尤其是‘青花斑’砧木嫁接西瓜幼苗葉片SOD和POD酶活性，有效緩解了淹水脅迫對西瓜幼苗的不利影響；其次為‘日本雪松’和‘早生西砧’砧木嫁接的西瓜幼苗。因此，淹水脅迫下，嫁接西瓜幼苗耐澇性顯著高于自根苗。

淹水脅迫不僅影響到根系和地上部的生理代謝，而且對葉片的光合作用和酶活性也有明顯的影響。葉綠素是作物葉片進(jìn)行光合作用的主要器官，研究表明，淹水脅迫下作物葉綠素含量降低，葉片失綠、發(fā)黃和掉落，尤其老葉表現(xiàn)最為明顯[17]。這與細(xì)胞膜受損導(dǎo)致電解質(zhì)外滲有關(guān)[18],另一方面淹水脅迫降低了作物的光合速率[18]。

本研究結(jié)果顯示，淹水脅迫下，西瓜自根苗葉綠素含量、光合速率等顯著降低，而嫁接西瓜幼苗葉片另一方面葉綠素含量和光合速率仍保持較高水平，這是由于砧木顯著提高了西瓜幼苗氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，進(jìn)而提高光合速率。因此，在淹水脅迫下，通過嫁接砧木在一定程度上可以提高西瓜幼苗的耐澇性，并以砧木'青花斑'效果較好。