李福德 付 鑫 畢煥改艾希珍

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，作物生物學(xué)國家重點實驗室，農(nóng)業(yè)部黃淮地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點開放實驗室，山東泰安 271018）

選用抗性砧木進(jìn)行嫁接栽培可提高瓜類、茄果類等蔬菜作物對低溫、高溫、干旱和鹽漬等非生物脅迫的抗性（Zhou et al.，2007；Han et al.，2013；Li et al.，2014；Xing et al.，2015），但不 同砧木對接穗的影響存在顯著差異。于賢昌等（1998，1999）研究了不同耐冷性的南瓜砧木與黃瓜接穗對嫁接苗的影響，發(fā)現(xiàn)耐冷性均較強(qiáng)的接穗與砧木嫁接時才可獲得耐冷性最強(qiáng)的嫁接組合，且嫁接苗耐冷性的增強(qiáng)與ABA、GA等激素的含量變化有關(guān)。李思思等（2018）研究指出，選用五葉香絲瓜作為砧木嫁接黃瓜較黑籽南瓜、日本南瓜等砧木能更好地提高黃瓜嫁接苗對根際高溫的耐受性。田雪梅等（2012）選用不同耐鹽性的南瓜砧木分別與新泰密刺黃瓜嫁接，嫁接苗對NaCl脅迫的響應(yīng)不同，且嫁接苗耐鹽性的高低與葉片Na+/K+有關(guān)。因此，探明不同砧木對非生物脅迫的響應(yīng)機(jī)制有利于生產(chǎn)上不同抗性砧木的篩選。

黃瓜（Cucumis sativusL.）是北方日光溫室的主栽蔬菜，在栽培過程中經(jīng)常遭遇非生物脅迫逆境，尤其是秋冬茬日光溫室黃瓜栽培中低溫弱光環(huán)境最為常見，造成黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)大幅下降（艾希珍 等，2004）。嫁接因其經(jīng)濟(jì)、簡單、有效成為增強(qiáng)設(shè)施黃瓜耐冷性的主要手段，黑籽南瓜耐冷性較強(qiáng)，被廣泛用于黃瓜嫁接生產(chǎn)，但因其不具備脫蠟粉能力，常導(dǎo)致嫁接苗果實外觀和品質(zhì)下降（Lee et al.，1999；李紅麗 等，2006；劉青 等，2012）。因此，篩選耐冷性強(qiáng)，且對接穗品質(zhì)影響較小的白（黃）籽南瓜砧木對日光溫室黃瓜嫁接生產(chǎn)具有重要的意義。本試驗以不同白籽南瓜為試材，以常規(guī)砧木黑籽南瓜為對照，通過分析低溫脅迫下不同砧木耐冷指標(biāo)和ABA含量的變化，篩選出耐冷性強(qiáng)的白籽南瓜砧木，并探明其高耐冷性與ABA的關(guān)系，以期為優(yōu)化黃瓜嫁接栽培提供優(yōu)良砧木。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2017年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)南校區(qū)試驗站進(jìn)行。以津優(yōu)35號黃瓜和常規(guī)砧木黑籽南瓜為對照，以金媽媽519、金媽媽619、格頓聯(lián)豐、格頓西光、格頓金凱、博強(qiáng)102、博強(qiáng)103、博強(qiáng)105、博強(qiáng)4號等白籽南瓜砧木為試材（表1），4月5日播種于日光溫室8cm×8cm營養(yǎng)缽中。每品種播種100株，選取80株正常生長幼苗進(jìn)行試驗。溫室環(huán)境為：光量子通量密度（PFD）日均值為600μmol·m-2·s-1，晝 /夜溫度均值為25℃/18℃。待幼苗長至一葉一心時移入日本山崎黃瓜專用營養(yǎng)液（含0.5mmol·L-1NH4H2PO4，2.0mmol·L-1Ca（NO3）2·4H2O，3.2mmol·L-1KNO3和1.0mmol·L-1MgSO4·7H2O，微量元素為全濃度，電導(dǎo)率2.2～2.5mS·cm-1，pH值6.8～7.0）進(jìn)行水培，至三葉一心時（5月3日）轉(zhuǎn)移至寧波產(chǎn)光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行低溫弱光處理，條件如下：晝/夜溫度8℃/5℃，光照100μmol·m-2·s-1，光周期11h/13h（晝/夜）。

表1 試驗材料及來源

1.2 測定項目

1.2.1 冷害指數(shù) 冷害指數(shù)的調(diào)查參照于賢昌等（1998）的方法。幼苗冷害癥狀分級標(biāo)準(zhǔn)：0級，葉片正常，無受害癥狀；1級，葉片稍皺縮，第1葉或第2葉葉緣發(fā)黃或略失水，第3葉和心葉無受害癥狀；2級，葉片皺縮，第1葉和第2葉葉緣嚴(yán)重失水，第3葉葉緣發(fā)黃或略失水，心葉無明顯受害癥狀；3 級，第1葉和第2葉中部出現(xiàn)脫水斑，第3葉葉緣嚴(yán)重失水，心葉輕微失水；4 級，第1葉和第2葉中部脫水斑連接成片，葉片萎蔫，第3葉中部始現(xiàn)脫水斑，心葉失水較明顯，但常溫下心葉尚能恢復(fù)；5 級，所有葉片嚴(yán)重失水萎蔫，幼苗在常溫下不能恢復(fù)。

于低溫弱光脅迫3、5、7 d后不同品種幼苗分別選取10株調(diào)查冷害癥狀，3次重復(fù)，按上述分級方法判定冷害級數(shù)，計算冷害指數(shù)。

冷害指數(shù) =（1×S1+2×S2+3×S3+4×S4+5×S5+0×S0）/（低溫脅迫總株數(shù)×5）

式中S為每一冷害級的株數(shù)。

1.2.2 電解質(zhì)滲漏率與丙二醛含量 分別于低溫脅迫0、7 d時，取不同品種幼苗3株，3次重復(fù)，選擇由上向下數(shù)第2片葉，打取直徑0.8 cm的葉圓片，放入具塞試管中，用美國產(chǎn) ORION TDS 型電導(dǎo)率儀測定葉片的電導(dǎo)率，計算電解質(zhì)滲漏率（EL）。

EL=（E1-E0）/（E2-E0）×100%

式中，E1：初電導(dǎo)率，E2：沸水30 min后電導(dǎo)率，E0：去離子水電導(dǎo)率。

低溫脅迫7 d后取不同品種幼苗3株，3次重復(fù)，將由上向下數(shù)第2片葉剪碎稱取0.5 g，采用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法測定丙二醛（MDA）含量（李合生，2000）。

1.2.3 根系活力 低溫脅迫7 d后，取不同品種幼苗3株，3次重復(fù)，將根系均勻剪成1 cm的小段并稱取0.2 g至試管中，采用TTC法測定根系活力（李合生，2000）。

1.2.4 氣體交換參數(shù) 采用Ciras-3型光合儀（PPSystems公司，美國）測定脅迫0 d和3 d時不同砧木由上向下數(shù)第2片葉的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr），測定時PFD、CO2濃度和葉溫分別由儀器的可調(diào)光源、內(nèi)置式 CO2供氣系統(tǒng)和溫度監(jiān)控裝置調(diào)控。每個品種測定幼苗6株，3次重復(fù)。

1.2.5 幼苗生長量 在低溫弱光脅迫0 d和7 d時，分別選取不同品種幼苗10株，3次重復(fù)。用直尺測量株高及第1、2、3片葉葉柄到葉尖的長度，用游標(biāo)卡尺測量莖粗，并按照龔建華和向軍（2001）的方法計算葉面積，將植株烘干至恒重后用稱重法稱量干物質(zhì)量。

日增量=（低溫脅迫7 d的生長量指標(biāo)-未經(jīng)低溫處理的生長量指標(biāo)）/7

1.2.6 隸屬函數(shù)值 參照宋洪元等（1998）模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)的方法，計算參試材料耐冷性指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，并累加比較不同品種的耐冷性。

1.2.7 ABA含量 低溫脅迫0 d和1 d分別剪取不同品種幼苗由上向下數(shù)第2片葉和根系，用錫箔紙包好置于液氮中速凍，參照Andygene公司生產(chǎn)的酶聯(lián)免疫試劑盒（貨號：AD0021Pl）說明書測定葉片和根系中的ABA含量，每品種3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行處理，運用DPS軟件進(jìn)行單因素方差分析，并運用Duncan檢驗法對顯著性差異（P＜0.05）進(jìn)行多重比較，利用SigmaPlot軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫弱光脅迫下不同砧木幼苗的冷害指數(shù)

從表2可以看出，隨著低溫弱光脅迫時間的延長，不同品種幼苗的冷害指數(shù)均逐漸增加，冷害加劇。津優(yōu)35號的冷害指數(shù)除在脅迫3 d時顯著低于格頓金凱，其余時間均為最高，受冷害影響最大。常規(guī)砧木黑籽南瓜的冷害指數(shù)一直較低，低溫耐受性表現(xiàn)較好。

從表2還可以看出，整個脅迫過程中，博強(qiáng)105和金媽媽519白籽南瓜的低溫耐受性表現(xiàn)亦較好，二者的冷害指數(shù)與黑籽南瓜無顯著差異；其余砧木幼苗的低溫耐受性在脅迫5～7 d時均強(qiáng)于津優(yōu)35號，但低于黑籽南瓜。結(jié)合圖1不同砧木幼苗的表現(xiàn)亦可知，低溫弱光脅迫7 d后，津優(yōu)35號幼苗的受害程度最大，葉片嚴(yán)重發(fā)黃萎蔫，而其余砧木表現(xiàn)則均優(yōu)于津優(yōu)35號，受害程度較輕，其中冷害指數(shù)較低的黑籽南瓜、博強(qiáng)105和金媽媽519表現(xiàn)較好。

表2 低溫弱光脅迫下不同砧木幼苗的冷害指數(shù)

圖1 低溫弱光脅迫7 d后不同砧木幼苗的冷害癥狀

圖2 低溫弱光對不同砧木幼苗電解質(zhì)滲漏率（A）和丙二醛含量（B）的影響

2.2 低溫弱光對不同砧木幼苗電解質(zhì)滲漏率（EL）和丙二醛（MDA）含量的影響

圖2-A表明，低溫弱光脅迫7 d后，不同品種幼苗的電解質(zhì)滲漏率均出現(xiàn)不同程度的上升，其中格頓金凱的電解質(zhì)滲漏率與0 d相比增加了53.1個百分點，增加幅度最大；津優(yōu)35號增加了33.1個百分點，而黑籽南瓜僅增加了11.4個百分點，博強(qiáng)105、金媽媽519分別增加了12.9和12.1個百分點，增幅較小。低溫弱光脅迫7 d后不同幼苗的電解質(zhì)滲漏率從小到大依次為：黑籽南瓜＜金媽媽519＜博強(qiáng)105＜博強(qiáng)103＜博強(qiáng)4號＜金媽媽619＜格頓聯(lián)豐＜格頓西光＜津優(yōu)35號＜博強(qiáng)102＜格頓金凱，說明砧木黑籽南瓜、博強(qiáng)105和金媽媽519幼苗受到的低溫傷害較輕。

低溫弱光脅迫后不同品種幼苗葉片中MDA含量的變化與電解質(zhì)滲漏率的變化趨勢相似，即脅迫7 d后MDA含量均增加，津優(yōu)35號的上升幅度較大，黑籽南瓜、博強(qiáng)105和金媽媽519的增加幅度較小（圖2-B）。

2.3 低溫弱光對不同砧木幼苗根系活力的影響

由圖3可以看出，不同品種在常溫條件下的根系活力差異較大。低溫脅迫前黑籽南瓜、博強(qiáng)105、金媽媽519根系活力較高，低溫脅迫7 d后除格頓聯(lián)豐外其余品種根系活力均有不同程度的升高，其中金媽媽519根系活力最高，黑籽南瓜、博強(qiáng)4號次之。

圖3 低溫弱光對不同砧木幼苗根系活力的影響

圖4 低溫弱光對不同砧木幼苗氣體交換參數(shù)的影響

2.4 低溫弱光對不同砧木幼苗氣體交換參數(shù)的影響

因監(jiān)測的Pn在脅迫3 d時開始出現(xiàn)負(fù)值，因此圖4只顯示不同品種幼苗低溫弱光處理0 d和3 d的光合氣體交換參數(shù)。從圖4-A可以看出，脅迫前所有砧木幼苗葉片的Pn均明顯高于津優(yōu)35號，以博強(qiáng)105和金媽媽519最高，甚至顯著高于黑籽南瓜；脅迫處理3 d后，砧木Pn明顯降低，但仍表現(xiàn)為所有南瓜砧木幼苗的Pn值均高于津優(yōu)35號，其中金媽媽519和博強(qiáng)105的表現(xiàn)最好，亦顯著高于黑籽南瓜。

低溫脅迫前，各品種的Tr（圖4-B）、Ci（圖4-C）和Gs（圖4-D）多差異不顯著，而脅迫3 d后，不同品種幼苗的Tr和Gs均明顯降低而Ci除黑籽南瓜、博強(qiáng)4號、金媽媽519出現(xiàn)降低，其他品種均出現(xiàn)不同程度上升。與津優(yōu)35號相比，南瓜砧木幼苗的Gs與Tr均較高或與津優(yōu)35號差異不顯著，而Ci值均低于津優(yōu)35號。

2.5 低溫弱光對不同砧木幼苗生長量的影響

從表3可以看出，黑籽南瓜、金媽媽519及博強(qiáng)105的株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)量的日增量均表現(xiàn)較好，其中黑籽南瓜表現(xiàn)最好，株高、干物質(zhì)量的日增量均顯著高于其他品種，莖粗、葉面積的日增量與博強(qiáng)105、金媽媽519差異不顯著。津優(yōu)35號和博強(qiáng)102、格頓金凱表現(xiàn)較差，因受冷害較重，葉緣嚴(yán)重失水卷曲，葉面積的日增量甚至出現(xiàn)負(fù)值。

2.6 低溫弱光脅迫下不同砧木幼苗耐冷性綜合評價

如表4所示，各砧木幼苗的隸屬函數(shù)值均高于津優(yōu)35號，其中金媽媽519最高，其次為博強(qiáng)105，且二者均高于黑籽南瓜；博強(qiáng)102和格頓金凱的隸屬函數(shù)值較低。說明白籽南瓜金媽媽519和博強(qiáng)105具有高于常規(guī)耐冷砧木黑籽南瓜的低溫耐受性，博強(qiáng)102和格頓金凱的低溫耐受性較弱。

表3 低溫弱光對不同砧木幼苗生長量的影響

表4 低溫弱光脅迫下不同砧木幼苗耐冷性指標(biāo)綜合評價

2.7 低溫弱光對不同砧木幼苗根系和葉片中ABA含量的影響

從圖5可以看出，幼苗經(jīng)過1 d的低溫脅迫后根系和葉片ABA含量均有所增加，其中金媽媽519幼苗根系A(chǔ)BA含量最高，黑籽南瓜、博強(qiáng)105、博強(qiáng)4號幼苗根系的ABA含量也顯著高于其他品種；金媽媽519幼苗葉片中的ABA含量在常溫下雖然最低，但脅迫1 d后卻是最高的，其ABA增加量明顯高于其他砧木幼苗。對不同砧木根系和葉片中ABA增加量與砧木幼苗隸屬函數(shù)值進(jìn)行相關(guān)性分析，得出相關(guān)系數(shù)r=0.765 8，說明不同砧木耐冷性的強(qiáng)弱與根系中及根系+葉片中ABA的增加量呈顯著正相關(guān)，但與葉片中ABA含量的增加量無顯著正相關(guān)性（圖6）。

圖5 低溫弱光對不同砧木幼苗ABA含量的影響

圖6 ABA增加量與耐冷性隸屬函數(shù)的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

本試驗中，隨著低溫弱光脅迫時間的延長，幼苗的冷害指數(shù)逐漸增加，受害程度加劇。電解質(zhì)滲漏率和MDA 含量均可反映細(xì)胞膜脂過氧化程度及對非生物脅迫耐性的強(qiáng)弱（Chaoui et al.，1997；李天來和李益清，2008；馬樂元 等，2017）。本試驗中，低溫弱光脅迫7 d 后，所有幼苗的電解質(zhì)滲漏率和MDA 含量均出現(xiàn)不同程度的上升，常規(guī)砧木黑籽南瓜的冷害指數(shù)、電解質(zhì)滲漏率和MDA含量最小，且與金媽媽519 和博強(qiáng)105 無顯著差異；說明低溫弱光脅迫下黑籽南瓜、博強(qiáng)105、金媽媽519 的受傷害程度較低，對低溫弱光的耐受性強(qiáng)于其他砧木材料。

嫁接增強(qiáng)接穗抗性的主要機(jī)理是砧木具有發(fā)達(dá)的根系。韓敏等（2018）的研究也證實了砧木根系對嫁接苗耐冷性高低的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于接穗。本試驗中低溫脅迫0 d 時除博強(qiáng)102 砧木的根系活力與津優(yōu)35號的根系活力無顯著差異外，其余材料的根系活力均顯著高于津優(yōu)35號。前人研究指出，低溫脅迫會導(dǎo)致根系活力下降（周艷虹 等，2003；劉玉鳳 等，2017），但在本試驗中，低溫弱光脅迫7 d后根系活力多出現(xiàn)不同程度的增加，這可能是因為參試砧木幼苗是在水培條件下進(jìn)行低溫處理的，這與王佩（2014）的研究結(jié)果一致，即水培條件會增強(qiáng)植物的根系活力，其中以金媽媽519的根系活力最高。

Schupp和Ferree（1990）研究指出，光合速率的變化與根系存在一定的聯(lián)系。本試驗中，低溫弱光脅迫3 d后不同品種幼苗的Pn、Tr和Gs明顯下降，津優(yōu)35號的Pn甚至出現(xiàn)負(fù)值，但根系活力最高的金媽媽519的Pn亦是最高。這可能是因為根系活力較高有助于吸收更多的礦質(zhì)元素，促進(jìn)葉片中色素的合成（王元征 等，2011），有利于Pn增加，積累更多的光合產(chǎn)物，從而使得低溫弱光下金媽媽519的株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)量的日增量均表現(xiàn)較好。

同時，從表4亦可以看出所有砧木的隸屬函數(shù)值均高于津優(yōu)35號，其中金媽媽519最高，其次為博強(qiáng)105，且二者均高于常規(guī)耐冷砧木黑籽南瓜。于賢昌等（1999）研究指出，嫁接苗耐冷性的增加與ABA、IAA、GA等激素的變化有關(guān)；同樣，Li 等（2014）發(fā)現(xiàn)，以絲瓜為砧木的嫁接黃瓜高溫抗性的增加主要是因為砧木根系中ABA含量的積累。本試驗結(jié)果顯示，低溫弱光脅迫后砧木材料葉片和根系中ABA 含量均有所增加，且不同砧木耐冷性的高低與根系中及根系+葉片中ABA的增加量呈顯著正相關(guān)，說明砧木材料耐冷性的高低確與ABA含量的變化有關(guān)，可將其作為日后篩選耐冷砧木的一個重要參考指標(biāo)，但其機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。

綜上分析可知，金媽媽519和博強(qiáng)105可選作新的黃瓜耐冷砧木，尤其是低溫弱光脅迫下金媽媽519仍具有很高的根系活力，更適合在黃瓜嫁接生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。