鐘路明，翟挺楷，郝思怡，林碧英，儲玉凡，楊玉瑩，申寶營

（1. 福建農林大學 園藝學院，福建 福州 350002；2. 福建農林大學 蔬菜研究所，福建 福州 350002）

黃瓜（Cucumis sativusL.）是世界廣泛栽培的蔬菜之一[1]，目前土傳病害是其栽培的主要障礙。而嫁接能夠有效地解決這一問題[2]，已被廣泛應用。同時，嫁接還在抵御低溫[3]和提高產量[4]上有著重要貢獻。幼苗的質量直接影響作物的產量和品質[5]，想要獲得優(yōu)質的嫁接苗，如何提高嫁接愈合效果是最核心的問題。研究表明，光照作為植物光合作用的能量來源[6]，并且調控著植物的激素代謝[7]，對嫁接愈合有重要意義[8]。廖自月等[9]研究表明，在嫁接愈合期給與45 μmol/（m2·s）（1～3 d）—90 μmol/（m2·s）（4～6 d）—135 μmol/（m2·s）（7～10 d）的光照模式最有利于黃瓜嫁接愈合。同時，朱晨[10]的研究也得出類似的結論。另外，JANG 等[11]研究表明，較高的光照水平提高了黃瓜嫁接愈合的CO2交換率，有利于黃瓜的嫁接愈合。趙淵淵[12]在茄子上的研究也發(fā)現(xiàn)，嫁接愈合期給與適宜的光照有利于砧木和接穗的愈合。但這些研究僅限于設置不同光照模式進行篩選，對嫁接愈合期不同階段實際需要的光照強度無從得知。另外，由于嫁接愈合本身是一個光照需求不斷增強的過程，不同模式的比較無法獲取準確的愈合機制。究其原因，在于嫁接愈合期植物表型變化不明顯，而其內源生理生化變化復雜，學者難以找尋一個快速有效的檢測方法。

快速葉綠素熒光技術作為一項先進的光學成像技術，對植物的檢測具有快速、無損、操作簡單等優(yōu)點，并且能夠進行高通量檢測[13]，有著極其廣闊的應用前景。張傳玉等[14]利用快速葉綠素熒光技術研究機械損傷下香樟樹應對脅迫的信號傳導和生理變化。潘俊峰等[15]也以快速葉綠素熒光技術為手段篩選機械損傷條件下9種水生植物的抗性情況。由此可見，葉綠素熒光和機械損傷脅迫息息相關。蔬菜嫁接作為一種典型的機械損傷，其脅迫狀況能夠被葉綠素熒光參數(shù)直接表征出來[16?17]。另外葉綠素熒光還和植物機械損傷后產生的各類內源物質直接關聯(lián)[18]。因此，可以利用葉綠素熒光和機械損傷之間的緊密關系來表征嫁接愈合的效果：嫁接愈合越好，對機械損傷的脅迫緩解就越好。本研究借助葉綠素熒光探針作為主要表征黃瓜嫁接愈合效果的技術手段，輔助其他愈合指標，力求獲得精確的階段性黃瓜嫁接愈合光照強度參數(shù)，為探究光照對黃瓜嫁接愈合影響的相關機制提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選取南瓜種子壯士作為砧木，黃瓜種子冬青作為接穗，種子購于福建省福州市昌育農業(yè)有限公司。挑選大小一致的南瓜種子浸種催芽后播種在V（草炭）∶V（蛭石）∶V（珍珠巖）=3∶1∶1 的混合基質中，放到溫室進行育苗培養(yǎng)。南瓜播種后第2 天進行黃瓜的浸種催芽，隨后播種育苗。待南瓜第1 片真葉長出，黃瓜子葉徹底展平，在傍晚時分采用改良頂插固定嫁接法[19]嫁接。嫁接好的苗及時放入愈合室進行黑暗緩苗，第2 天6：00 開始進行不同光照處理。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2021 年3—7 月在福建農林大學園藝學院設施系人工氣候室進行。試驗分3個階段依次進行，第一階段（S1）試驗時，將嫁接好的黃瓜苗放入不同愈合室，按表1 相對應的光照強度進行光照處理，處理到第3 天18：00 時取樣測定相關指標。在對第一階段測定結果進行評定后得出第一階段最優(yōu)光照強度，然后進行第二階段（S2）試驗，將嫁接好的黃瓜苗放入不同愈合室，按表2相對應的光照強度進行光照處理，處理到第6 天18：00 時取樣測定相關指標。在對第二階段測定結果進行評定后得出第二階段最優(yōu)光照強度，然后進行第三階段（S3）試驗，將嫁接好的黃瓜苗放入不同愈合室，按表1相對應的光照強度進行光照處理，處理到第9 天18：00 時取樣測定相關指標。然后對第三階段測定結果進行評定后得出第三階段最優(yōu)光照強度。溫濕度、光周期和通風管理措施如表2所示。每處理設3次重復。

表1 黃瓜嫁接愈合期不同階段最優(yōu)光照強度的篩選Tab.1 Screening of optimal light intensity at different stages of grafting healing period of cucumber μmol/（m2·s）

表2 黃瓜嫁接愈合期其他環(huán)境因素管理Tab.2 Management of other environmental factors during grafting healing period of cucumber

1.2.2 測定指標與方法 接合部直徑：對不同階段的試驗，分別在第3、6、9天取樣。采用PD-151數(shù)字型游標卡尺測定。每個處理每次試驗隨機取樣9株。所測數(shù)據(jù)去除2個最大值和2個最小值。

接穗生長狀態(tài)：對不同階段的試驗，分別在第3、6、9 天取樣。使用數(shù)碼照相機佳能EOS 600D 拍照記錄。

砧穗葉綠素熒光參數(shù)：對不同階段的試驗，分別在第3、6、9 天取樣。采用IMAGING-PAM 熒光成像儀分別測定砧木和接穗子葉葉綠素熒光參數(shù)Y（Ⅱ）（實際光化學量子效率）、Y（NO）（PSⅡ非調節(jié)性能量耗散）、qN（PSⅡ反應中心以熱形式耗散的能力）、qP（PSⅡ電子傳遞速率）。每個處理每次試驗隨機取樣5 株。每株分別取砧木和接穗子葉1 片，每片子葉打點6次，所測數(shù)據(jù)去除離散值進行分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 22.0 軟件進行方差分析，使用Duncan’s 法進行多重比較（P<0.05）；采用Excel 2010 軟件、Photoshop CS6 軟件和Origin 2019軟件進行統(tǒng)計分析和圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期接合部直徑和接穗形態(tài)的影響

由圖1A 可知，嫁接愈合期第一階段（1～3 d），黃瓜嫁接苗接合部直徑隨著光照強度的增強呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在光照強度為50 μmol/（m2·s）時嫁接苗接合部直徑最大且與其他處理差異顯著。由圖1B 可知，嫁接愈合期第二階段（4～6 d），黃瓜嫁接苗結合部直徑隨著光照強度的增強各處理之間無顯著差異，表明黃瓜嫁接愈合期4～6 d，改變光照強度并不會影響黃瓜嫁接苗接合部直徑的變化。由圖1C 可知，嫁接愈合期第三階段（7～9 d），黃瓜嫁接苗接合部直徑隨著光照強度的增強呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在光照強度為150 μmol/（m2·s）時嫁接苗接合部直徑最大且與其他處理差異顯著。

由圖1D 可知，嫁接愈合期第一階段（1～3 d），黃瓜嫁接苗接穗在光照強度為0～50 μmol/（m2·s）時，接穗均處于硬挺健康狀態(tài)。而隨著光照強度的進一步增強，當光照強度達到75 μmol/（m2·s）時開始出現(xiàn)萎蔫，而100 μmol/（m2·s）的光照強度下萎蔫程度出現(xiàn)不可逆。當嫁接愈合期進入第二階段（4～6 d）（圖1E），黃瓜嫁接苗接穗在光照強度為50～100 μmol/（m2·s）時，接穗均處于硬挺健康狀態(tài)。而隨著光照強度的進一步增強，在125 μmol/（m2·s）的光照強度下開始出現(xiàn)萎蔫，150 μmol/（m2·s）的光照強度下萎蔫程度出現(xiàn)不可逆。當嫁接愈合期進入第三階段（7～9 d）（圖1F），嫁接苗接穗隨著光照強度的增強，真葉生長面積先增大后減小，其中，在光照強度為150 μmol/（m2·s）時真葉生長面積最大。

圖1 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期接合部直徑和接穗形態(tài)的影響Fig.1 Effects of different light intensity on the diameter of grafting joint and the morphology of scion at the grafting healing stage of cucumber

綜上所述，黃瓜嫁接愈合期，第一階段（1～3 d）光照強度設置為50 μmol/（m2·s）、第三階段（7～9 d）光照強度設置為150 μmol/（m2·s）時最有利于黃瓜嫁接愈合期表型的發(fā)育。而第二階段（4～6 d）最適的光照強度還有待進一步確定。

2.2 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期砧木和接穗葉綠素熒光參數(shù)的影響

2.2.1 第一階段（1～3 d） 由圖2 可知，嫁接愈合期第一階段（1～3 d），黃瓜嫁接苗接穗Y（Ⅱ）和Y（NO）隨著光照強度的增強分別呈現(xiàn)先上升后下降和先下降后上升的趨勢，在光照強度為75 μmol/（m2·s）時分別取得最大值和最小值。除與光照強度為50 μmol/（m2·s）的處理無顯著差異外，與其他處理差異均達顯著水平。黃瓜嫁接苗接穗qN 在光照強度為0 μmol/（m2·s）時取得最小值，但其數(shù)據(jù)的分布情況極度離散。而光照強度為25、50、75 μmol/（m2·s）時，3種處理qN 無顯著差異，其中數(shù)據(jù)集中性以50 μmol/（m2·s）最佳，且平均值最小。黃瓜嫁接苗接穗qP隨著光照強度的增強，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在光照強度為50 μmol/（m2·s）時取得最大值且數(shù)據(jù)集中性較好。由圖3 可知，嫁接愈合期第一階段（1～3 d），黃瓜嫁接苗砧木Y（Ⅱ）和Y（NO）隨著光照強度的增強，分別呈現(xiàn)先上升后下降和先下降后上升的趨勢，在光照強度為50 μmol/（m2·s）時取得最大值和最小值。黃瓜嫁接苗砧木qN 和qP 分別在0、50 μmol/（m2·s）光照強度時取得最小值和最大值。

圖2 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期第一階段（1～3 d）接穗葉綠素熒光的影響Fig.2 Effects of different light intensity on chlorophyll fluorescence of scions at the first stage（1—3 d）of grafting healing of cucumber

圖3 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期第一階段（1～3 d）砧木葉綠素熒光的影響Fig.3 Effects of different light intensity on chlorophyll fluorescence of rootstocks at the first stage（1—3 d）of grafting healing of cucumber

2.2.2 第二階段（4～6 d） 由圖4 可知，嫁接愈合期第二階段（4～6 d），黃瓜嫁接苗接穗Y（Ⅱ）和Y（NO）隨著光照強度的增強分別呈現(xiàn)先上升后下降再上升和先下降后上升再下降的趨勢，且分別在光照強度為100 μmol/（m2·s）時取得最大值和最小值。100 μmol/（m2·s）光照強度處理下的Y（Ⅱ）除與光照強度70 μmol/（m2·s）處理無顯著差異外，與其他處理差異均達顯著水平，而Y（NO）則與其他處理均呈差異顯著。黃瓜嫁接苗接穗qN 在光照強度為75 μmol/（m2·s）時取得最小值，但與光照強度50、100 μmol/（m2·s）2 個處理無顯著差異。其中數(shù)據(jù)集中性以100 μmol/（m2·s）處理更佳，且與光照強度125 μmol/（m2·s）和150 μmol/（m2·s）處理差異顯著。黃瓜嫁接苗接穗qP隨著光照強度的增強，呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢，其中在光照強度為100 μmol/（m2·s）時 取 得 最 大 值，且 數(shù) 據(jù) 集 中 性較好。

圖4 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期第二階段（4～6 d）接穗葉綠素熒光的影響Fig.4 Effects of different light intensity on chlorophyll fluorescence of scions at the second stage（4—6 d）of grafting healing of cucumber

由圖5 可知，嫁接愈合期第二階段（4～6 d），黃瓜嫁接苗砧木Y（Ⅱ）隨著光照強度的增強變化不明顯。黃瓜嫁接苗砧木Y（NO）在不同光照強度處理下，結果差異性也極其微小。黃瓜嫁接苗砧木qN則表現(xiàn)為50、125 μmol/（m2·s）的光照強度下更小，而qP 除50 μmol/（m2·s）的光照強度外，其他處理間無顯著差異。

圖5 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期第二階段（4～6 d）砧木葉綠素熒光的影響Fig.5 Effects of different light intensity on chlorophyll fluorescence of rootstocks at the second stage（4—6 d）of grafting healing of cucumber

2.2.3 第三階段（7～9 d） 由圖6 可知，嫁接愈合期第三階段（7～9 d），黃瓜嫁接苗接穗Y（Ⅱ）和Y（NO）隨著光照強度的增強均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且均在光照強度為150 μmol/（m2·s）時取得最大值。150 μmol/（m2·s）光照強度處理下的Y（Ⅱ）除與光照強度為200 μmol/（m2·s）的處理無顯著差異外，與其他處理差異均達顯著水平，而Y（NO）則與其他處理差異均顯著。黃瓜嫁接苗接穗qN 在光照強度為150 μmol/（m2·s）時取得最小值，且與其他處理差異顯著，數(shù)據(jù)集中性也較好。黃瓜嫁接苗接穗qP隨著光照強度的增強，呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢，且在光照強度為150 μmol/（m2·s）時取得最大值，數(shù)據(jù)集中性也好。

圖6 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期第三階段（7～9 d）接穗葉綠素熒光的影響Fig.6 Effects of different light intensity on chlorophyll fluorescence of scions at the third stage（7—9 d）of grafting healing of cucumber

由圖7 可知，嫁接愈合期第三階段（7～9 d），黃瓜嫁接苗砧木Y（Ⅱ）隨著光照強度增強呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在光照強度為150 μmol/（m2·s）時取得最大值且與其他處理差異顯著。黃瓜嫁接苗砧木Y（NO）隨著光照強度的增強也呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，在光照強度為175 μmol/（m2·s）時取得最大值，且與其他處理差異顯著。黃瓜嫁接苗砧木qN則表現(xiàn)為150 μmol/（m2·s）的光照強度下最大，但數(shù)據(jù)集中性極差，而其他處理差異不顯著。qP的表現(xiàn)狀態(tài)則為隨著光照強度的增強呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且在光照強度為150 μmol/（m2·s）時取得最大值，與其他處理差異顯著。

圖7 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期第三階段（7～9 d）砧木葉綠素熒光的影響Fig.7 Effects of different light intensity on chlorophyll fluorescence of rootstocks at the third stage（7—9 d）of grafting healing of cucumber

2.3 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期3個階段愈合效果影響的綜合評價

運用隸屬函數(shù)法[20]對各項指標進行標準化處理，隨后運用雷達分析法進行綜合評價，雷達圖面積越大即表明該光照強度對黃瓜嫁接苗各項指標的綜合影響越大，即黃瓜嫁接苗的愈合效果越好。由圖8可知，第一階段（1～3 d）、第二階段（4～6 d）、第三階段（7～9 d）分別在50、100、150 μmol/（m2·s）的光照強度下綜合表現(xiàn)最優(yōu)。因此，黃瓜嫁接愈合期給與50 μmol/（m2·s）（1～3 d）—100 μmol/（m2·s）（4～6 d）—150 μmol/（m2·s）（7～9 d）的光照強度最有利于黃瓜嫁接愈合。

圖8 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期3個階段愈合效果影響的綜合評價Fig.8 Comprehensive evaluation of the effects of different light intensity on the healing effect at three stages of grafting healing period of cucumber

3 結論與討論

3.1 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期3個階段表型的影響

植物表型是植物基因、轉錄、蛋白質和代謝等綜合作用的結果[21]，對嫁接植物表型的研究能夠直觀有效地探查黃瓜嫁接愈合的效果。接合部直徑和接穗形態(tài)均能表現(xiàn)黃瓜嫁接愈合部位的愈合狀態(tài)，直徑越大，接穗形態(tài)越好，表明愈合狀態(tài)越好。本研究表明，第一階段（1～3 d）和第三階段（7～9 d）隨著光照強度的增強，黃瓜接合部直徑均先增大后減小，即嫁接愈合部位的細胞分裂數(shù)量隨著光照的增強先上升后下降。其可能的原因是光照促進了接合部激素的生成，加速了細胞分裂活動[22]，但過強的光照會導致愈傷組織褐化和細胞嚴重壞死[23]。然而第二階段（4～6 d），接合部直徑隨著光照強度的增加，變化不顯著，即愈合部位的細胞分裂數(shù)量差異不明顯?？赡苁屈S瓜嫁接愈合4～6 d，接合部細胞處于維管束形成期，主要進行分化活動[10]。

3.2 不同光照強度對黃瓜嫁接愈合期3個階段砧木和接穗葉綠素熒光的影響

葉綠素熒光參數(shù)常用于評價環(huán)境脅迫對植物的影響和光合機構的功能[24]，是研究逆境對植物光合作用影響的重要指標[25]。其中Y（Ⅱ）反映PSⅡ實際的光化學量子效率，高Y（Ⅱ）代表著高光合效率[26]。而qP 表示PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學電子傳遞的份額，qP 較大，一定程度上反映了植物PSⅡ反應中心的開放程度較高[27]。Y（NO）表示PSⅡ非調節(jié)性的能量耗散，Y（NO）較小，說明植物光化學能量轉換和自我保護調節(jié)機制都比較強[27]。qN 則表示植物PSⅡ反應中心將光能轉化為熱能的能力[28]。

本研究發(fā)現(xiàn)，第一階段（1～3 d）、第二階段（4～6 d）、第三階段（7～9 d）分別給與50、100、150 μmol/（m2·s）的光照強度，黃瓜嫁接苗砧木和接穗子葉的葉綠素熒光參數(shù)最優(yōu)。由此表明，黃瓜嫁接愈合期給與50 μmol/（m2·s）（1～3 d）—100 μmol/（m2·s）（4～6 d）—150 μmol/（m2·s）（7～9 d）的光照強度最有利于緩解黃瓜嫁接苗的機械損傷脅迫，即最有利于黃瓜嫁接愈合。這與廖自月等[9]和朱晨[10]對黃瓜的研究結果類似，但更加精確。由此證明，將葉綠素熒光作為評價嫁接愈合期愈合效果的核心參數(shù)是可行的。

分析各階段黃瓜嫁接苗砧木和接穗子葉葉綠素熒光參數(shù)隨光照強度的變化趨勢還能夠進一步探討相關的愈合機制。本研究發(fā)現(xiàn)，嫁接愈合期3個階段砧木和接穗子葉Y（Ⅱ）和qP 大體上隨著光照強度的增強先上升后下降，分別在50、100、150 μmol/（m2·s）的光照強度下取得最大值，且與其他處理差異顯著。表明嫁接愈合期各階段適宜增強光照強度有利于提高黃瓜嫁接愈合期的光合效率和電子傳遞速率，從而緩解嫁接損傷脅迫，同時驅動生成更多的ATP[29]促進嫁接愈合。值得注意的是，嫁接愈合期第二階段（4～6 d）砧木子葉的Y（Ⅱ）和qP 隨光照強度增強并無顯著差異。并且第一階段砧木子葉的Y（Ⅱ）和qP 均值分別在0.36～0.48 和0.64～0.68，第二階段的光合水平則有著明顯的下降趨勢，Y（Ⅱ）和qP 均值分別維持在0.37～0.39 和0.56～0.60。推測其原因可能是，此時黃瓜嫁接愈合正處于愈傷組織已大量形成并開始分化成維管束階段[30]，黃瓜嫁接苗的活動中心集中在砧穗接合部，砧木和接穗子葉的光合作用將主動減弱，以此維持嫁接愈合的高效率。

本研究還發(fā)現(xiàn)，嫁接愈合期第一階段（1～3 d）和第二階段（4～6 d），Y（NO）隨著光照強度的增強呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，并且分別在50、100 μmol/（m2·s）的光照強度下取得最小值。由此表明，嫁接愈合期適當增強光照強度有利于提高黃瓜嫁接愈合期面對脅迫的自我保護調節(jié)能力，從而緩解嫁接脅迫促進嫁接愈合。有趣的是，第三階段（7～9 d），隨光照強度增強，砧木和接穗子葉的Y（NO）均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其原因有待進一步探索。

總而言之，可以確定嫁接愈合期適當提高光照強度有利于黃瓜嫁接愈合，并且在1～3 d、4～6 d、7～9 d 分別給與50、100、150 μmol/（m2·s）的光照強度最有利于黃瓜嫁接愈合。另外，嫁接愈合期適當增強光照強度能夠增加接合部愈傷組織數(shù)量，提高砧木和接穗子葉光合效率和電子傳遞速率，同時提升嫁接苗對嫁接脅迫的自我調節(jié)能力，有效促進黃瓜嫁接愈合。