張鑫峰，令狐紹鳳，沈元悅，文云紅，薛思彤，李丹丹

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)園藝園林學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

黃瓜(Cucumis sativus L.)葫蘆科甜瓜屬黃瓜亞屬，1 a生蔓生或攀援草本植物，我國栽培面積約100萬hm2，產(chǎn)量5 600萬t，占世界總產(chǎn)量70%以上[1]。黃瓜生長發(fā)育要求較高的溫度和較強(qiáng)的光照條件(白天20～32℃，夜間15～18℃；光飽和點(diǎn)600～1 100 μmol/(m2·s)，補(bǔ)償點(diǎn)25～60 μmol/(m2·s)，當(dāng)黃瓜生長環(huán)境的光強(qiáng)低于植株本身進(jìn)行正常的光合作用的時，黃瓜處于弱光逆境[2]。我國北方冬春季節(jié)黃瓜設(shè)施栽培時經(jīng)常受到弱光的脅迫，弱光環(huán)境下黃瓜的正常生長發(fā)育受阻，葉片的光合能力及光合產(chǎn)物的積累下降，植株抗性降低，病害發(fā)生嚴(yán)重，致使化瓜率及畸形瓜率升高，嚴(yán)重時造成減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)[3]。為此，通過篩選耐弱光黃瓜種質(zhì)資源及耐弱光組合的鑒定篩選，培育耐弱光黃瓜品種，是從根本上解決黃瓜保護(hù)地生產(chǎn)上弱光逆境問題的有效途徑之一。關(guān)于弱光的研究起步較早，早在20世紀(jì)80年代國內(nèi)外就相繼開始了黃瓜耐弱光性的研究，但多是與低溫協(xié)同作用的研究[4]。有研究表明，在開花結(jié)果期連續(xù)3～5 d光量子通量密度(PPF)低于100μmol/(m2·s)的光照會導(dǎo)致黃瓜落花和“化瓜”，嚴(yán)重影響黃瓜的產(chǎn)量和質(zhì)量[5]。另外，光合速率的下降在不同耐性品種間存在顯著差異，耐弱光能力強(qiáng)的品種光合速率降低幅度較小，不耐弱光品種比耐弱光的品種的光合速率下降的幅度大[6]。在單一弱光條件下黃瓜的耐弱光性研究方面發(fā)展較快，如弱光對黃瓜生長發(fā)育及品質(zhì)性狀的影響方面的研究[7]、抗病性評價[8]與遺傳特性分析[9]、相關(guān)分子標(biāo)記開發(fā)及基因定位研究[10]、弱光相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的克隆及表達(dá)分析[11]等方面的研究取得了一系列成果。

“十三五”期間報道培育的黃瓜新品種比以往的品種在外觀品質(zhì)上又進(jìn)一步優(yōu)化，特別是在商品瓜光澤度上大幅度提升；在產(chǎn)量和抗病性方面也具有較大優(yōu)勢，但是，在具有抗重大病害及耐低溫弱光的新品種選育還存在一些問題，所以今后應(yīng)加強(qiáng)在抗重大和新型病害育種、耐弱光育種、優(yōu)質(zhì)育種及適合輕簡化栽培育種等方面研究[12]?？梢?，黃瓜耐弱光育種是我國今后幾年的主要育種目標(biāo)，由于黃瓜耐弱光性的復(fù)雜性，黃瓜耐弱光的生理響應(yīng)機(jī)制及種質(zhì)資源評價等方面的研究還不夠深入。目前，國內(nèi)在黃瓜耐弱光新品種選育上并沒有得到突破，主要是通過栽培技術(shù)提高黃瓜的產(chǎn)量及品質(zhì)，造成資源浪費(fèi)及農(nóng)藥殘留嚴(yán)重[13]，急需通過種質(zhì)資源耐弱光評價及分子標(biāo)記輔助育種等方面從遺傳角度選育耐弱光品種，從根本上解決弱光障礙。本課題組在黃瓜耐弱光性鑒定、種質(zhì)資源篩選及新品種選育方面的研究取得有一些進(jìn)展，建立了黃瓜苗期耐弱光鑒定體系，并指出黃瓜幼苗耐弱光指數(shù)、葉片的褪綠指數(shù)及Chl a/Chl b值的變化是耐弱光性鑒定篩選的重要指標(biāo)[4,7-8,14]。基于此，本研究以不同生態(tài)型黃瓜雜交組合及當(dāng)?shù)仄贩N雜1作為試驗材料，通過對弱光環(huán)境下各參試雜交組合的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀進(jìn)行調(diào)查分析，總結(jié)各參試組合的綜合特性，篩選出耐弱光性強(qiáng)且各項性狀皆優(yōu)良的雜交組合，為黃瓜新品種選育提供理論參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

參試材料以耐弱光性華北型高代純合黃瓜自交系M28和J1為母本，H34等華南、華北類高代純合黃瓜自交系為父本，配制得雜交組合M28×H34、J1×M18-1、M28×四季及華南型黃瓜組合M28×S3、M13×M43和四季×M13，當(dāng)?shù)仄贩N雜1作為對照。雜1是具有華南主要優(yōu)良特征的華北黃瓜雜交品種，在弱光環(huán)境下各農(nóng)藝性狀優(yōu)良，產(chǎn)量與品質(zhì)優(yōu)良，適宜作為本研究的對照品種。本試驗參試材料均由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)黃瓜課題組自主選育。

1.2 試驗設(shè)計

各供試材料于2021年4月初進(jìn)行播種，長至兩葉一心期，進(jìn)行田間遮陽網(wǎng)弱光處理15 d后定植于黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)園藝?yán)渑镌囼灮亍Ｔ囼炦x擇隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)選用雙行單株定植，每行種植12株，株距24 cm，3次重復(fù)，重復(fù)間預(yù)留走道寬70 cm，4周設(shè)置2～3行保護(hù)行。在各參試組合內(nèi)定點(diǎn)10株用于監(jiān)測其15節(jié)內(nèi)的開花習(xí)性等植株性狀。后于6月中下旬進(jìn)行采收，同時對商品果實的營養(yǎng)品質(zhì)、商品性狀以及產(chǎn)量等性狀進(jìn)行調(diào)查與統(tǒng)計分析。

1.3 試驗方法

1.3.1 弱光處理及植株性狀調(diào)查方法

1.3.1.1 弱光處理方法

采用田間雙層遮陽網(wǎng)處理，弱光光強(qiáng)約為60 μmol/(m2·s)，對照平均光強(qiáng)為300 μmol/(m2·s)。

1.3.1.2 植株及開花性狀調(diào)查

在各組合植株生長到15節(jié)位時，分別調(diào)查各組合株高、真葉數(shù)、蔓數(shù)和側(cè)枝數(shù)等植物學(xué)性狀；同時統(tǒng)計各植株始花節(jié)位、雌花數(shù)及果實性狀，并由此確定黃瓜材料的生態(tài)類型。

1.3.2 品質(zhì)性狀測定方法

1.3.2.1 提取液的制備

稱取各組黃瓜嫩果鮮樣1 g迅速研磨，并立即將勻漿倒入試管，進(jìn)行80℃水浴10 min，后離心5 min（4 000 r/min），吸取上清液于25 mL容量瓶中，取6.5 mL的80%乙醇加入離心管，并將殘渣轉(zhuǎn)移到其他試管，重復(fù)上述操作兩次，最后使用80%的乙醇將其定容到25 mL，用于可溶性糖、蔗糖及淀粉含量的測定，剩余殘渣用于淀粉的測定。

1.3.2.2 蔗糖含量的測定

吸收上述試驗中容量瓶溶液0.4 mL加入試管中，加入0.2 mL 2 mol/L的NaOH，100℃沸水浴5 min，置于室溫下自然冷卻后向試管內(nèi)滴加2.8 mL 30%HCl溶液及0.8 mL 0.1%的間苯二酚并且搖勻，在80℃下水浴10 min，待溶液冷卻后于波長480 nm處測定其吸光值[15]。

1.3.2.3 淀粉含量的測定

向上述試驗中裝有殘渣的試管中加入2 mL蒸餾水，在80℃下水浴5 min，100℃下水浴15 min，冷卻后將試管放入冰水浴中，滴加2 mL冷的9.2 mol/L高氯酸，快速振蕩搖勻，靜置15 min后加入4mL蒸餾水，使其混合均勻后再4 000 r/min下離心10 min，取上清液移入100 mL容量瓶中，重復(fù)此操作兩次，合并上清液后用蒸餾水將其定容至100 mL。后取此容量瓶中上清液1 mL，快速加入蒽酮溶液5 mL，并迅速搖勻，冷卻后在波長620 nm下測定其吸光值[15]。

1.3.2.4 可溶性固形物和VC含量的測定

使用手持式折光儀進(jìn)行可溶性固形物含量的測定[16]。采用2，6-二氯酚靛酚滴定法進(jìn)行VC含量的測定[17]。

1.3.3 果實商品性及產(chǎn)量性狀調(diào)查方法

果實成熟后，在各參試組合植株所結(jié)果實中隨機(jī)選定，進(jìn)行果實品質(zhì)分析，使用直尺測量其瓜長、瓜把長；用游標(biāo)卡尺對其瓜橫莖進(jìn)行測量。同期隨機(jī)調(diào)查各參試雜交組合的單株產(chǎn)量，單果重和產(chǎn)量，數(shù)據(jù)收集后進(jìn)行產(chǎn)量性狀的分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、平均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)誤的計算，采用Origin 8.0軟件進(jìn)行作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 弱光下不同生態(tài)型黃瓜組合植物學(xué)性狀的比較分析

弱光環(huán)境下各組合植物學(xué)性狀顯著不同，從表1得知，各組合15節(jié)內(nèi)株高變化范圍在61.00～97.67 cm，相較于對照，只有四季×M13組合無顯著差異，其余組合的株高均顯著低于對照（P＜0.05），降低幅度最大為33.7%。同樣，各組合植株的15節(jié)內(nèi)側(cè)枝的個數(shù)，組合四季×M13最少，顯著低于對照及其他組合（P＜0.05），其他組合間差異不顯著。黃瓜植株的真葉數(shù)方面，各組合15節(jié)內(nèi)數(shù)量變化范圍在13片到17片之間，僅有組合M28×四季顯著低于對照（P＜0.05），降低幅度為19%；其余組合和對照組雜1的真葉數(shù)差異均不明顯。在蔓數(shù)方面，相較于對照，各個雜交組合的蔓數(shù)均有降低，只有J1×M18-1組合顯著低于對照，降低幅度高達(dá)63%。

表1 不同生態(tài)型黃瓜雜交組合植物學(xué)性狀比較Table 1 Comparison of combined botanical traits of different ecological cucumber hybrids combinations

2.2 弱光下不同生態(tài)型黃瓜組合開花性狀的比較分析

弱光下不同生態(tài)型黃瓜雜交組合15節(jié)內(nèi)開花及結(jié)果特性的調(diào)查結(jié)果見表2，由表可知，弱光下不同生態(tài)型黃瓜組合的雌花始花節(jié)位、雌花數(shù)、坐瓜數(shù)及化瓜率在各組合中表現(xiàn)不同。弱光下雌花始花節(jié)位多數(shù)組合表現(xiàn)相同在2～4節(jié)位，只有華北型雜交組合四季×M13的節(jié)位顯著偏高，在第6節(jié)位。雌花數(shù)方面，華南型雜交組合15節(jié)內(nèi)雌花數(shù)顯著多于華北型雜交組合，華南型組合M28×H34和M28×H34的雌花數(shù)分別為26個和28個，顯著高于其他組合和對照組合的雌花數(shù)；弱光環(huán)境下華北型黃瓜雜交組合的雌花數(shù)顯著不同，組合M28×四季和對照雜1的雌花數(shù)為15個，平均每個節(jié)位有1個雌花，未受弱光環(huán)境影響；受弱光環(huán)境影響，組合M13×M43和四季×M13的雌花數(shù)分別為12個和11個，顯著低于對照組合的雌花數(shù)。受弱光環(huán)境影響各組合的坐瓜數(shù)和化瓜率顯著不同，華南型組合的坐瓜數(shù)和化瓜率顯著高于華北型組合的坐瓜數(shù)和化瓜率。其中，華南型組合M28×H34的坐瓜數(shù)最多為24個，化瓜率為7.69%與對照組合差異不顯著，其他華南型組合的化瓜率M28×S3和J1×M18-1的偏高分別為35.71%和39.13%；華北型組合不化瓜或化瓜率不高。

表2 不同生態(tài)型黃瓜雜交組合15節(jié)內(nèi)開花習(xí)性及果實性狀比較Table 2 Comparison of flowering habits and fruit traits within 15 nodes of different ecological cucumber hybrid combinations

2.3 弱光下不同生態(tài)型黃瓜組合果實性狀比較分析

由圖1可知，不同生態(tài)型組合的瓜條長度表現(xiàn)不同，對照組合雜1果實的平均瓜條長度為25.87 cm，華南型黃瓜組合M28×H34、M28×S3及M28×四季的瓜長度依次為20.93、18.53和19.53 cm，均顯著低于對照組合雜1的瓜條長，華北型組合M13×M43和四季×M13的瓜長度分別為31.87和26.87 cm，其中，組合M13×M43的瓜條長顯著高于對照組合（P＜0.05），升高幅度高達(dá)23.19%。瓜把長度方面，華南型組合M28×H34、M28×S3 及 J1×M18-1 的瓜把長度均在2.0 cm以下，顯著低于對照組合雜1（P＜0.05），其中，M28×H34的瓜把長最低為1.3 cm；華北型組合M13×M43和四季×M13的瓜把長度較長，分別為3.2和2.8 cm，顯著長于對照及其他組合。瓜粗方面，組合M28×S3的瓜粗，瓜橫徑為4.97 cm，顯著高于對照和其他組合，組合M13×M43的瓜粗為2.73 cm，顯著低于對照組合，其他組合的瓜粗與對照差異不顯著。瓜把/瓜長比方面，華南型組合M28×H43的瓜把與瓜長比值為0.06，顯著低于對照組合的比值（P＜0.05），而組合M28×S3與J1×M18-1的比值均為0.08，與對照組合差異不顯著；華南型組合M28×四季及華北型組合的瓜把與瓜長比值均在0.10左右1，與對照雜1差異不顯著。

圖1 耐弱光黃瓜組合外觀商品性比較分析Figure 1 Comparative analysis of the appearance in low light cucumber combinations

2.4 弱光下不同生態(tài)型黃瓜組合果實品質(zhì)分析

由圖2可以看出，不同雜交組合果實中可溶性固形物含量有所不同，其中華南型黃瓜組合M28×H34的含量顯著高于其他組合，較對照升高幅度達(dá)到21.90%，組合M28×四季、M13×M43、J1×M18-1的可溶性固形物含量分別為2.70%、2.60%和2.66%，與對照雜1無明顯差異，而組合M28×S3、四季×M13的含量分別為2.33%和2.27%，顯著低于對照及其他組合。淀粉含量方面，華南型黃瓜組合J1×M18-1與對照雜1果實中淀粉含量較高，分別為2.61%和2.87%，組合M28×S3和M28×四季的淀粉含量較對照少，分別為2.12%和1.96%，而組合M28×H34、M13×M43和四季×M13的淀粉含量則顯著低于對照水平（P＜0.05），尤其是組合M13×M43和四季×M13果實中淀粉含量極顯著低于對照和其他組合，分別為1.12%和1.32%（P＜0.01）。果實中蔗糖含量方面，組合M28×H34、J1×M18-1以及四季×M13的蔗糖含量分別達(dá)到了0.24%、0.21%和0.22%，明顯高于對照雜1（P＜0.05），其中，華南型黃瓜組合M28×H34的蔗糖含量最高，較對照上升71.42%。組合M28×S3、M28×四季和M13×M43的蔗糖含量分別為0.15%、0.17%和0.16%，與對照差異不明顯。VC含量方面，華南型黃瓜組合M28×H34和M28×四季果實中的含量較高，分別達(dá)到0.16和0.15 mg/g，顯著高于對照和其他組合（P＜0.05），而組合M28×S3和J1×M18-1的VC含量分別為0.11%和0.12%，與對照無明顯差異。組合M13×M43和四季×M13的VC含量最低，均為0.09%，低于對照水平。

圖2 不同生態(tài)型雜交組合的品質(zhì)的比較分析Figure 2 Comparative analysis of the quality in different ecotype hybrid combinations

2.5 弱光下不同生態(tài)型黃瓜雜交組合的產(chǎn)量性狀比較

由表3可知，各組合果實的單果重相對于對照雜1，除組合M13×M43的單果重顯著低于對照外，其他參試雜交組合的單果重均有不同程度的提高，尤其組合M28×H34、M28×S3和M28×四季的單果重均顯著高于對照（P＜0.05），單果重依次為349.95、356.31和384.10 g。各組合產(chǎn)量方面，雜交組合的產(chǎn)量均高于對照，其中，組合M28XH34的產(chǎn)量為5 474.06 kg/hm2，顯著高于對照品種雜1，增產(chǎn)率為17.49%；組合J1×M18-1和M13×M43的產(chǎn)量分別為5 216.13和5 206.88 kg/hm2，均顯著高于對照雜1的產(chǎn)量4 659.01 kg/hm2，增產(chǎn)率分別為11.96%和11.75%。其他組合的產(chǎn)量和對照雜1沒有顯著差別。

表3 不同生態(tài)型黃瓜雜交組合的產(chǎn)量的比較分析Table 3 Comparative analysis of yields of different ecological cucumber hybrid combinations

3 討論

弱光對黃瓜植株的生長發(fā)育及生理生化代謝影響較大，研究表明，在光照強(qiáng)度高于35%的正常光照時，植株的生長勢受到的影響不顯著，而低于35%光照下的植株生長勢顯著滯后[18]。黃瓜真葉的數(shù)量是植株光合作用強(qiáng)弱的重要影響因子，決定著植株干物質(zhì)，并與單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，而黃瓜植株的株高、分枝和蔓數(shù)與單株產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)[19]。本研究中，以華南型強(qiáng)雌型品系為母本的雜交組合表現(xiàn)為雌花率、坐果率高等高產(chǎn)性狀，弱光條件下各雜交組合的株高顯著降低，側(cè)枝數(shù)減少，尤其是M28×H34、M28×S3和M13×M43組合，這種植物學(xué)特性有利于光合產(chǎn)物的形成和壯苗的培養(yǎng)，解決了弱光條件下植株徒長的問題。同時，雜交組合M28×H34、M13×M43和J1×M18-1的側(cè)枝和蔓數(shù)低于對照，既減少了側(cè)枝營養(yǎng)的浪費(fèi)，又降低了打叉的工作量。另有研究表明，黃瓜單瓜重、果實長和果實粗度等果實性狀與單株產(chǎn)量呈正相關(guān)，其中，黃瓜果實橫徑長度對產(chǎn)量的影響最大，瓜條長度影響次之[20]。本研究中，組合M28×H34的果實橫徑長度、單果重高于對照，表現(xiàn)為高產(chǎn)的性狀；組合M28×S3中瓜把長和瓜長較短，瓜把/瓜長比較小，瓜直徑較粗，而且產(chǎn)量不高，不是優(yōu)質(zhì)品種的選擇，而組合M13×M43中瓜把長和瓜長最長，瓜把/瓜長較大，產(chǎn)量較高，是理想的華北型品種，也符合現(xiàn)代人們對黃瓜外觀追求的條件。可溶性固形物、VC和蔗糖等是各個作物品質(zhì)分析的重要指標(biāo)[2]，而糖含量的高低直接關(guān)系到果實的甜度及風(fēng)味，黃瓜果實的可溶性固形物含量是決定果實品質(zhì)的重要影響因子之一[21-22]。

黃瓜果實的可溶性固形物含量是決定果實品質(zhì)的重要影響因子之一，可溶固形物與VC、可溶性糖呈極顯著正相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，華南型黃瓜組合M28×H34的VC含量和蔗糖含量均顯著高于對照，可溶性固形物的含量與對照相比無明顯差異,可溶固形物與VC、蔗糖呈含量顯著正相關(guān)，與鐘金仙等研究相同[22]，而其他雜交組合中并沒有表現(xiàn)出這個趨勢，這可能與弱光脅迫條件有關(guān)，各雜交組合可溶性固形物的積累沒有達(dá)到正常狀態(tài)下的數(shù)值。近幾年，我國黃瓜新品種比以往的品種在外觀品質(zhì)尤其是商品瓜光澤度上有了明顯的提升，并且在產(chǎn)量和抗病性方面也表現(xiàn)出較大優(yōu)勢，但是，至今并未選育出明顯耐弱光的黃瓜新品種[12]。本研究對不同弱光耐性黃瓜組合的農(nóng)藝性狀、品質(zhì)及產(chǎn)量性狀進(jìn)行了調(diào)查與比較分析，進(jìn)一步了解了各雜交組合的生長與品質(zhì)特性，進(jìn)而篩選出了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和耐弱光性強(qiáng)的黃瓜雜交組合，為耐弱光黃瓜新品種的選育提供選種參考。

4 結(jié)論

弱光條件下以華南型強(qiáng)雌性黃瓜純合系為母本建立的雜交組合的植株，表現(xiàn)出雌花始花節(jié)位低，雌花數(shù)多及產(chǎn)量高等特點(diǎn)。此外，果實品質(zhì)與其親本的生態(tài)型密切相關(guān)，在黃瓜品質(zhì)育種中，應(yīng)盡量擴(kuò)大父母本的遺傳及生態(tài)型差異，增加后代性狀的遺傳變異率。弱光栽培下華南型組合M28×H34植株性狀及果實品質(zhì)性狀優(yōu)于對照及其他組合，品種特性是現(xiàn)代消費(fèi)者的首選類型。組合M28×S3、M28X四季與四季×M13農(nóng)藝綜合性狀表現(xiàn)良好，但產(chǎn)量不突出；組合J1×M18-1和M13×M43的瓜把/瓜長比較小，產(chǎn)量表現(xiàn)突出，但果實中VC和糖分含量較小，品質(zhì)不突出，不是優(yōu)質(zhì)品種的備選組合。組合M28×H34植株表現(xiàn)出雌花數(shù)及側(cè)枝數(shù)量適中、瓜條性狀好、單瓜重適中及產(chǎn)量高等諸多優(yōu)良性狀.而且該組合中蔗糖含量、VC含量及理論產(chǎn)量顯著高于對照及其他組合，是理想的待審定和推廣的黃瓜組合。本研究結(jié)果將為進(jìn)一步培育北方高寒地區(qū)保護(hù)地耐弱光黃瓜新品種奠定了材料基礎(chǔ)。