王嘉瑤 范磊 盛云燕 紀鵬

摘要：以WI998、7223G、BC1、DX3-5、MS5（可育系）、MS5（不育系）6個品種的甜瓜（Cucumis melo L.）柱頭為研究材料，測定不同品種各時期柱頭可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、氨基酸、總酚含量，分析不同生理生化指標在不同花期的差異及與自交坐果率的關(guān)系。結(jié)果表明，不同甜瓜品種生理生化指標存在差異，同一甜瓜品種不同時期生理生化指標存在顯著差異。WI998、DX3-5、BC1及MS5（不育系）的可溶性蛋白質(zhì)含量大小順序為現(xiàn)蕾期>始花期>盛花期，呈遞減趨勢且各時期差異顯著。MS5（不育系）與MS5（可育系）可溶性糖含量大小順序為盛花期>始花期>現(xiàn)蕾期，呈遞增趨勢且各時期差異顯著。WI998、DX3-5、MS5（不育系）、MS5（可育系）的氨基酸含量大小順序為盛花期>始花期>現(xiàn)蕾期，各時期呈遞減趨勢，且差異顯著，而總酚含量各品種的3個時期變化有所不同。不同品種柱頭可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、氨基酸、總酚的含量對坐果率均有影響。6個品種在整個花期隨著花蕾的成熟不同生理指標的變化趨勢與坐果率均呈極顯著相關(guān)。

關(guān)鍵詞：甜瓜（Cucumis melo L.）;花期;柱頭;生理生化指標

中圖分類號：S652? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）20-0105-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.20.024? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Difference analysis of physiological and biochemical indexes of stigma

in different melon varieties at different flowering stages

WANG Jia-yao，F(xiàn)AN Lei，SHENG Yun-yan，JI Peng

（College of Horticulture and Landscape，Heilongjiang Bayi Agriculture University，Daqing 163319，Heilongjiang，China）

Abstract： Melon（Cucumis melo L.） stigma from WI998，7223G，BC1，DX3-5， MS5 （fertility line） and MS5 （sterile line） were used as research materials to investigate the sugar content， soluble protein， amino acid and total phenol of stigma in different varieties. The results showed that there were differences in physiological and biochemical indexes of different melon varieties. The physiological and biochemical indexes of the same melon varieties in different periods were significant different. The order of soluble protein content of WI998、DX3-5、BC1 and MS5（sterile line） was squaring period>initial flowering stage>flowering stage， which showed a decreasing trend and significant differences in each period. The order of soluble sugar content of MS5 （sterile line） and MS5 （fertility line） was flowering stage>initial flowering stage>squaring period，which showed a increasing trend and significant differences in each period. The order of amino acid content of WI998， DX3-5， MS5 （sterile line） and MS5 （fertility line） was flowering stage>initial flowering stage>squaring period，which showed a increasing trend and significant differences in each period. The changes of total phenol content in each variety were different in three periods. The contents of soluble protein， soluble sugar， amino acid and total phenol in different varieties had effects on fruit setting rate. The variation trend of different physiological indexes and the fruit setting rate of the six varieties during the flowering period with the flower buds were significantly correlated.

Key words： melon（Cucumis melo L.）; flowering stage; stigma; physiological and biochemical indicators

甜瓜（Cucumis melo L.）在中國各地普遍栽培，為夏季的優(yōu)良果品之一，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)及其他維生素，是重要的經(jīng)濟作物之一。甜瓜品種選育目前多采用雜交、自交授粉，自交不親和會嚴重影響育種進程。研究表明，柱頭表面的這些碳水化合物，特別是有著較高比例的阿拉伯糖、半乳糖的存在對柱頭黏性具有重要作用，尤其是阿拉伯半乳聚糖蛋白質(zhì)與柱頭表面對花粉的黏附有關(guān)[1，2]。前人研究表明，柱頭可授性是花朵成熟過程中的一個重要時期， 柱頭可授性強弱是直接影響授粉、受精乃至坐果的一個重要因素[3-7]，較強柱頭可授性也是雜交育種成功的重要前提之一。不同植物的柱頭可授期持續(xù)時間不等，花朵的開放期、柱頭分泌物的有無等對他都有影響[8]。而如今植物的柱頭部分生理生化指標與不同品種不同花期的關(guān)系，國內(nèi)外尚處在探索階段。國外研究者試圖從基因片段著手，探尋植物柱頭生化指標與基因控制合成的內(nèi)在機制，然而基因之間的協(xié)同作用復雜，且植物生長狀況除了基因控制也受生長環(huán)境的影響[9-13]，導致從基因方面著手研究該問題一直沒有實質(zhì)性進展，而同一屬種的植物在柱頭上的相關(guān)試驗數(shù)據(jù)更具有研究價值[14]。康紅梅等[15]研究發(fā)現(xiàn)，煙草柱頭的生理生化指標在不同花期、不同品種之間存在差異;甜瓜柱頭部位的生理生化指標在不同花期不同品種上存在差異。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

選擇6個甜瓜品種（表1），于2018年3月11日在黑龍江八一農(nóng)墾大學園藝園林學院園藝系育苗，并于4月25日移栽至黑龍江八一農(nóng)墾大學校內(nèi)大棚，在花期進行試驗。分別選取植株花朵現(xiàn)蕾期花藥未開裂、始花期花藥即將開裂和盛花期花藥已開裂并自然授粉的花朵，用冰盒帶回實驗室，立即剝?nèi)〈迫锏闹^進行試驗。

1.2? 試驗設計

試驗于2018年3至7月在黑龍江八一農(nóng)墾大學校內(nèi)實驗基地進行。選取6種不同甜瓜品種的3個測量時期：現(xiàn)蕾期、始花期、盛花期進行測量。測量部位：柱頭。WI998經(jīng)硝酸銀誘雄處理，MS5可育系為不育系授粉。

1.3? 測量指標

蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍測定法[16];可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[17];氨基酸含量測定采用茚三酮溶液染色法[18];酚類含量測定采用福林法[19]。除測定柱頭各種生理活性物質(zhì)外，計算各甜瓜品種的坐果率。最后通過測定可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、氨基酸、總酚的含量，尋找與坐果率的關(guān)系。在甜瓜各品種的開花期分別統(tǒng)計開花總數(shù)和自交坐果數(shù)，開花7 d后統(tǒng)計坐果數(shù)，坐果率=坐果數(shù)÷總花數(shù)×100%。測量數(shù)據(jù)取3次平均值。

1.4? 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用Excel 2003軟件進行圖表繪制及數(shù)據(jù)整理。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同甜瓜品種不同花期柱頭可溶性蛋白質(zhì)含量差異分析

對6個甜瓜品種3個時期的可溶性蛋白質(zhì)含量進行測定，結(jié)果（表2）顯示，供試甜瓜各時期的可溶性蛋白質(zhì)含量均不相同。WI998、DX3-5、BC1及MS5（不育系）的3個時期可溶性蛋白質(zhì)含量測定結(jié)果為現(xiàn)蕾期>始花期>盛花期，隨著花蕾的成熟，可溶性蛋白質(zhì)含量逐漸減少，且各時期差異顯著，說明這4個品種現(xiàn)蕾期的可溶性蛋白質(zhì)含量最高，而盛花期最低;7223G 3個時期可溶性蛋白質(zhì)含量為盛花期>現(xiàn)蕾期>始花期，可溶性蛋白質(zhì)隨著花蕾的成熟先降后升且現(xiàn)蕾期低于盛花期，各時期差異顯著，說明7223G的盛花期可溶性蛋白質(zhì)含量最高，而始花期最低;MS5（可育系）3個時期可溶性蛋白質(zhì)含量為始花期>盛花期>現(xiàn)蕾期，隨著花蕾的成熟先升再降且盛花期高于現(xiàn)蕾期，各時期差異顯著，說明其始花期的可溶性蛋白質(zhì)含量最高，而現(xiàn)蕾期最低。

6個不同供試甜瓜品種在同一花期的可溶性蛋白質(zhì)含量均不相同（表2）。在現(xiàn)蕾期，MS5（不育系）>DX3-5>WI998>BC1>MS5（可育系）>7223G，但DX3-5、WI998、BC1之間不存在顯著差異，7223G與MS5（可育系）之間也不存在顯著差異;在始花期，MS5（可育系）>MS5（不育系）>DX3-5>WI998>BC1>7223G，MS5（可育系）顯著高于MS5（不育系），DX3-5與WI998之間不存在顯著差異;在盛花期，MS5（不育系）>7223G>MS5（可育系）>WI998>DX3-5>BC1，WI998與DX3-5、DX3-5與BC1之間不存顯著差異。

2.2? 不同甜瓜品種不同花期柱頭可溶性糖含量差異分析

對6個甜瓜品種3個時期的可溶性糖含量進行測定，結(jié)果（表2）顯示，供試甜瓜各時期的可溶性糖含量均不相同。WI998、7223G、BC1、DX3-5 3個時期的可溶性糖含量測定結(jié)果為盛花期>現(xiàn)蕾期>始花期，均是隨著花蕾的成熟先降低后升高，但現(xiàn)蕾期高于始花期，各時期差異顯著，說明這4個品種在盛花期的可溶性糖含量最高，而始花期最低;MS5（不育系）與MS5（可育系）則是盛花期>始花期>現(xiàn)蕾期，均是隨著花蕾的成熟不斷升高，且各時期差異顯著。由此可見，MS5（可育系）、MS5（不育系）可溶性糖含量均是盛花期最高，始花期次之，而現(xiàn)蕾期最低。

6個不同供試甜瓜品種在同一花期的可溶性糖含量均不相同（表2）。在現(xiàn)蕾期，7223G>MS5（不育系）>DX3-5>WI998>BC1>MS5（可育系），各品種差異顯著;在始花期，7223G>MS5（不育系）>DX3-5>MS5（可育系）>WI998>BC1，各品種差異顯著;在盛花期，7223G>MS5（不育系）>DX3-5>WI998>MS5（不育系）>BC1，各品種差異顯著。

2.3? 不同甜瓜品種不同花期柱頭氨基酸含量差異分析

對6個品種3個時期的氨基酸含量進行測定，結(jié)果（表2）顯示，供試甜瓜各時期的氨基酸含量均不相同。WI998、DX3-5、MS5（不育系）、MS5（可育系）3個時期的氨基酸含量測定結(jié)果是盛花期>始花期>現(xiàn)蕾期，隨著花蕾的成熟氨基酸含量逐漸增加，并且各時期差異顯著，說明這4個品種在盛花期的氨基酸含量最高，而現(xiàn)蕾期最低;7223G氨基酸含量則是始花期>盛花期>現(xiàn)蕾期，先升再降且現(xiàn)蕾期低于盛花期，各時期差異顯著，說明7223G氨基酸含量在始花期最高，而現(xiàn)蕾期最低;而BC1則是盛花期顯著高于現(xiàn)蕾期，現(xiàn)蕾期雖然高于始花期但差異不顯著。

6個供試甜瓜品種在同一花期，不同品種的氨基酸含量均不相同（表2）。在現(xiàn)蕾期，MS5（不育系）>MS5（可育系）>WI998>BC1>7223G>DX3-5，但MS5（不育系）、MS5（可育系）、WI998三者間不存在顯著差異;在始花期，7223G>WI998>MS5（不育系）>MS5（可育系）>BC1>DX3-5，各品種間差異顯著;在盛花期，MS5（不育系）>WI998>MS5（可育系）>BC1>7223G>DX3-5，各品種間差異顯著。

2.4? 不同甜瓜品種不同花期柱頭總酚含量差異分析

對6個品種3個時期的總酚含量進行測定，結(jié)果（表2）顯示，供試甜瓜各時期的總酚含量均不相同。WI998、7223G、DX3-5 3個時期的總酚含量是現(xiàn)蕾期>盛花期>始花期，隨著花蕾的成熟總酚含量先降低再上升，且盛花期高于始花期但是低于現(xiàn)蕾期，各時期差異顯著，說明這3個品種在現(xiàn)蕾期的總酚含量最高，而始花期最低;BC1、MS5（不育系）、MS5（可育系）則是始花期>現(xiàn)蕾期>盛花期，隨著花蕾的成熟總酚含量先上升后下降，且始花期高于盛花期且盛花期最低，始花期的總酚含量最高，各時期差異顯著。

6個不同供試甜瓜品種在同一花期的總酚含量均不相同（表2）。在現(xiàn)蕾期，WI998>DX3-5>7223G、MS5（不育系）>BC1>MS5（可育系），但7223G與MS5（不育系）之間不存在顯著差異;在始花期，MS5（可育系）>MS5（不育系）>BC1>WI998>7223G>DX3-5，BC1與MS5（不育系）不存在顯著差異，WI998與7223G不存在顯著差異;在盛花期，WI998>7223G>DX3-5>BC1>MS5（不育系）>MS5（可育系），BC1與MS5（不育系）不存在顯著差異。

2.5? 甜瓜坐果率

在甜瓜各品種的開花期分別統(tǒng)計出開花總數(shù)，開花一周后統(tǒng)計其坐果數(shù)并計算坐果率，結(jié)果表明，WI998和MS5（不育系）的平均坐果率均高達95%，BC1和DX3-5的平均坐果率均達到90%，而MS5（可育系）的平均坐果率為80%，7223G的平均坐果率相對最低，為70%。

2.6? 甜瓜自交坐果率與各生理生化指標的相關(guān)性分析

由表3可見，甜瓜自交坐果率與可溶性蛋白質(zhì)含量在現(xiàn)蕾期呈極顯著正相關(guān)，在盛花期呈顯著負相關(guān);坐果率與可溶性糖的含量在現(xiàn)蕾期呈極顯著負相關(guān)，在始花期呈顯著負相關(guān)，在盛花期呈極顯著負相關(guān);坐果率與氨基酸含量在現(xiàn)蕾期呈顯著正相關(guān)，在始花期呈極顯著負相關(guān)，在盛花期呈極顯著正相關(guān);坐果率與總酚含量在現(xiàn)蕾期呈顯著正相關(guān)。

甜瓜坐果率與可溶性蛋白質(zhì)含量的變化趨勢（k1）呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.93;坐果率與可溶性糖含量的變化趨勢（k2）呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.82;坐果率與氨基酸含量的變化趨勢（k3）呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.66;坐果率與總酚含量的變化趨勢（k4）呈極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.54。

3? 結(jié)論與討論

對不同甜瓜品種不同時期柱頭生理生化指標進行測定，結(jié)果表明，甜瓜品種WI998、DX3-5、BC1及MS5（不育系）可溶性蛋白質(zhì)含量變化為現(xiàn)蕾期>始花期>盛花期，呈遞減趨勢，各時期差異顯著;可溶性糖只有品種MS5（不育系）與MS5（可育系）是盛花期>始花期>現(xiàn)蕾期，呈遞增趨勢，各時期差異顯著。甜瓜品種WI998、DX3-5、MS5（不育系）、MS5（可育系）氨基酸含量變化為盛花期>始花期>現(xiàn)蕾期，呈遞增趨勢，各時期差異顯著;而總酚含量各品種的3個時期變化有所不同。研究結(jié)果顯示，不同甜瓜品種同一時期生理生化指標存在差異，同一甜瓜品種不同時期生理生化指標存在顯著差異。辛董董等[14]在不同葡萄品種柱頭可授性測定試驗結(jié)果表明，不同葡萄品種柱頭可授性強弱不同。這與本試驗對不同品種不同時期柱頭分泌的各種生理活性物質(zhì)的測定和分析結(jié)果具有相似性。

甜瓜柱頭的4種生理活性物質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、氨基酸、總酚含量對其坐果率均有影響。在現(xiàn)蕾期可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖的含量均與坐果率呈極顯著相關(guān)，可溶性蛋白質(zhì)的含量越高，坐果率越高，可溶性糖的含量越低，坐果率越高;在始花期只有氨基酸的含量與坐果率呈極顯著負相關(guān);在盛花期可溶性糖和氨基酸的含量與坐果率均呈極顯著相關(guān)，可溶性糖含量越低，坐果率越高，氨基酸的含量越高，坐果率越高。通過對這6個品種在整個花期隨著花蕾的成熟過程中不同生理指標的變化趨勢與坐果率的相關(guān)性調(diào)查和分析發(fā)現(xiàn)，坐果率與整個花期中可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、總酚含量的變化趨勢均呈極顯著負相關(guān)，與氨基酸含量的變化趨勢呈極顯著正相關(guān)。劉世紅等[20]通過澳洲堅果不同品種及保花保果措施對花柱可授性和坐果率影響進行試驗研究，得出品種間柱頭可授性及坐果率的差異均達極顯著水平，與本試驗研究結(jié)果相同。郝慧[21]報道，不同品種、不同時期的棗花柱頭可授性均有差異，多數(shù)遵循一定的規(guī)律，即從蕾期到花大開狀態(tài)，棗花的柱頭可授性呈先加強后減弱的趨勢，棗花處于半開花狀態(tài)時柱頭可授性最強，而處于開花狀態(tài)下，只有部分品種具有可授性，與本試驗研究結(jié)果部分一致。本研究中WI998為全雌系，MS5為雄性不育系，試驗預期推測自交不親和可能會與其花器官的結(jié)構(gòu)具有一定的相關(guān)性，因此推測WI998或者MS5生理生化指標具有一定特殊性，但從本試驗結(jié)果上來看并未發(fā)現(xiàn)全雌系或雄性不育系與其他品種有顯著差異，所以從結(jié)論上看，花的性別分化與自交不親和沒有相關(guān)性。

綜上所述，通過研究不同甜瓜品種柱頭的生理生化指標在不同花期的差異發(fā)現(xiàn)，柱頭分泌的各種生理成分在不同品種和不同時期之間均存在一定差異，并對自交坐果率有一定影響。本試驗對指導雜交授粉并通過分子遺傳學的手段提高農(nóng)作物的產(chǎn)量具有指導意義。

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