邢乃林， 張蕾琛， 黃蕓萍， 王毓洪

(寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 寧波 315040)

西瓜是全球主要的園藝作物之一，根據(jù)世界糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)，2017年種植面積為185.97萬hm2。土傳病害等連作障礙及溫度等問題嚴重制約著西瓜生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展，而嫁接是解決這些問題的有效手段。嫁接可以提高砧木和接穗的生長勢、克服土傳病害等連作障礙問題、提高砧木及接穗在生物學和非生物學逆境脅迫下的抗性。目前，嫁接西瓜所用砧木主要為葫蘆、南瓜和野生西瓜。葫蘆抗病性強、耐低溫、耐濕，與西瓜嫁接親和性好，且對西瓜品質(zhì)影響較小，被廣泛應用。高溫是影響植物生長發(fā)育、生態(tài)分布及作物產(chǎn)量和品質(zhì)的最重要環(huán)境因子之一，而嫁接可顯著提高瓜類作物的高溫耐性[1]。但是，以葫蘆為砧木進行嫁接對西瓜生長的影響，特別是對嫁接植株高溫等抗性影響的機理尚不清楚。

面對高溫脅迫，作物會出現(xiàn)一系列的脅迫應激反應，包括生長減緩，葉片電導率升高，丙二醛、脯氨酸、可溶性糖等含量顯著升高，葉綠素含量顯著下降[2-4]。在高溫脅迫下，嫁接黃瓜葉片丙二醛和脯氨酸含量均升高[5]。南瓜砧木嫁接西瓜的植株在高溫脅迫后，西瓜葉片相對電導率呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，嫁接苗在一定程度上緩解了葉片相對電導率的升高[6]。但現(xiàn)有嫁接耐高溫試驗主要以嫁接苗和實生苗做對比，并未利用自接苗或砧木材料與嫁接苗進行比較。

本研究以葫蘆砧木和西瓜接穗的自接苗及嫁接西瓜苗為材料，通過42 ℃高溫處理，分析高溫對材料生長發(fā)育及相對電導率、葉綠素含量、丙二醛含量的影響，進而研究嫁接對西瓜高溫耐性的影響。

1 材料與方法

本研究所用的材料包括1份葫蘆品種甬砧1號(YZ)和1份西瓜品種早佳8424(ZJ)。其中甬砧1號為寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院選育的葫蘆類型砧木品種，高抗枯萎病，耐低溫，作為砧木廣泛應用于西瓜、甜瓜、瓠瓜等葫蘆科作物的嫁接生產(chǎn)中。早佳8424為中國大面積種植的品質(zhì)優(yōu)良的中果型西瓜品種，由新疆農(nóng)業(yè)科學院提供。YZ和ZJ的種子分別在25 ℃清水浸種8 h和6 h，25 ℃催芽4 d和2 d后，播種于填充有育苗基質(zhì)(滅菌過)的6 cm直徑塑料穴盤中。播種后，將穴盤放置在正常光照、溫度及水分管理的人工氣候箱中。分別以YZ和ZJ作為砧木進行自接(YZ/YZ，ZJ/ZJ)，并以YZ為砧木、ZJ為接穗進行嫁接(ZJ/YZ)。YZ及ZJ作為砧木在1葉1心期，作為接穗在子葉即將開始張開時進行嫁接。YZ作為砧木的嫁接采用插接法，ZJ作為砧木的嫁接采用貼接法。按常規(guī)嫁接育苗管理辦法進行管理。待嫁接苗成活后，對其進行處理。設常溫對照和高溫處理各3次重復，每次重復5株，包括YZ/YZ、ZJ/ZJ、ZJ/YZ。高溫組置于42 ℃、光/暗為16/8 h的人工氣候箱處理3 d。常溫組置于光/暗為24/16 ℃、16/8 h人工氣候箱。處理后，選擇砧木子葉部位和接穗的真葉部位進行取樣，每次重復5株混合取樣。為檢測葫蘆嫁接對西瓜高溫耐性的影響，參照浸泡方法對YZ/YZ、ZJ/ZJ、ZJ/YZ接穗真葉的相對電導率進行測定[7]。參照混合液浸提的方法進行葉片葉綠素a(Ca)、葉綠素b(Cb)葉綠素a+b(Ca+b)含量測定[8]。丙二醛(MDA)含量采用TBA比色法測定[9]。

2 結果與分析

高溫對葫蘆砧木YZ及西瓜接穗ZJ的自接苗及葫蘆砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ均有顯著的影響(圖1)。處理后，葉片顏色變深，葉片皺縮，植株生長延緩，YZ自接苗受影響最大，ZJ自接苗次之，嫁接西瓜苗ZJ/YZ受影響最小，葉片未出現(xiàn)皺縮。3份自接和嫁接材料的對照和高溫處理間的相對電導率變化顯示，西瓜自接苗ZJ變化最大，傷害率達17.34%。葫蘆砧木自接苗YZ次之，為12.31%。葫蘆砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ最低，僅有9.81%(圖2)。

圖1 高溫處理各材料的表現(xiàn)

圖2 高溫對各材料相對電導率傷害率的影響

高溫使葫蘆砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ和西瓜自接苗ZJ的葉綠素a、葉綠素b及葉綠素含量均上升(圖3)。而葫蘆砧木自接苗YZ則均表現(xiàn)為下降。處理后，ZJ/YZ的葉綠素含量升高0.62 mg·g-1，ZJ升高0.56 mg·g-1，YZ則降低0.74 mg·g-1。ZJ/YZ的葉綠素含量增幅大于ZJ。相對于葉綠素a的含量，高溫對葉綠素b的含量影響更大。

圖3 高溫處理下各材料葉綠素各成分含量變化

西瓜自接苗ZJ和葫蘆砧木自接苗YZ的MDA含量均升高，葫蘆砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ的MDA含量降低。ZJ變化幅度最大達62.90%。ZJ/YZ變化幅度最小，為10.63%。處理前ZJ/YZ的MDA含量最高，為1.11 μmol·g-1，YZ最低，為0.62 μmol·g-1；處理后則為ZJ最高，為1.11 μmol·g-1，同樣為YZ最低，為0.86 μmol·g-1。

圖4 高溫處理下MDA含量變化

總體上，高溫對3個指標的影響程度以MDA含量最大，葉綠素含量次之，電導率變化最小。而3個材料中，則以ZJ影響最大，YZ次之，ZJ/YZ最小。表明存在砧穗互作，使嫁接西瓜高溫耐性同時強于砧木和接穗。

3 討論

植物具有一定的防御系統(tǒng)，可保護細胞免受高溫等逆境脅迫造成的過氧化傷害。但傷害超過植物本身的防御能力時，植物往往發(fā)生膜脂過氧化，膜結構破壞，積累大量過氧化物等有害物質(zhì)，造成相對電導率升高，光合作用被一定程度的破壞。大量作物研究中表明，面對高溫脅迫，葉片MDA和相對電導率均會升高，葉綠素含量下降[2,5,10-11]。而本研究中，葫蘆砧木和西瓜接穗同樣均表現(xiàn)出葉片相對電導率傷害升高，MDA含量上升。但對于葉綠素含量，砧木自接苗表現(xiàn)為下降，但西瓜自接苗和嫁接苗則表現(xiàn)為升高。在紅掌面對高溫脅迫時，部分品種在短時間的脅迫時存在同樣表現(xiàn)[12]。這可能是由于西瓜體內(nèi)葉綠素穩(wěn)定性及抵御能力較強，同時植株存在一定程度的脫水，進而導致葉綠素含量相對升高。

嫁接是將砧木莖根和接穗枝芽通過細胞融合形成一個新的完整植株的技術，接穗生長勢提高，抗病耐逆性增強，產(chǎn)量品質(zhì)提升等。目前關于嫁接作用的研究主要為接穗實生苗或自接苗與嫁接苗之間的比較，而砧木的特性對嫁接苗的表現(xiàn)同樣具有較大影響[13]。本研究利用葫蘆砧木和西瓜接穗自接苗以及嫁接西瓜苗進行高溫耐性研究，既消除了嫁接本身對嫁接苗的影響，又可分析嫁接苗與砧木和接穗之間的關系。在本研究中，嫁接苗的相對電導率傷害程度、MDA含量變化程度均低于砧木和接穗自接苗，而葉綠素含量則高于砧木和接穗自接苗。表明嫁接存在一定的砧穗互作，使嫁接苗的高溫耐性高于砧木和接穗。因此，葫蘆砧木嫁接西瓜材料這一嫁接雜種的砧穗互作可能類似于雜種優(yōu)勢。通過砧木和接穗間的RNA、激素、甲基化等物質(zhì)信號的交流表現(xiàn)出來[14]。