王安源,施 宇,朱世東
(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院,安徽合肥230036;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,安徽合肥230036)
辣椒在我國(guó)普遍種植,已經(jīng)成為我國(guó)第二大蔬菜作物。在栽培中,連作障礙給辣椒生產(chǎn)帶來(lái)諸多困擾,嫁接栽培能夠有效克服辣椒等作物的連作障礙。嫁接砧穗的親和性是辣椒嫁接成功和嫁接苗后期正常生長(zhǎng)的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外在荔枝、葡萄、番茄、茄子等作物領(lǐng)域有大量研究,試圖從田間表現(xiàn)、生理生化、分子學(xué)、細(xì)胞學(xué)和解剖學(xué)等方面探索,但還沒有明確的理論解釋嫁接親和性的具體機(jī)理。 文中選取10 種優(yōu)良的辣椒嫁接砧木品種,以及市場(chǎng)上銷售量大,栽培廣泛的辣椒品種作為嫁接接穗,研究辣椒不同親和性的嫁接組合的生理變化,探究辣椒嫁接親和性的機(jī)理,以期為辣椒嫁接砧木和接穗的早期篩選提供理論參考。
以辣椒品種“福椒旋麗”為接穗,收集的10 個(gè)常見砧木型品種為砧木,代號(hào)分別為BQ、WZBE、DYQS、FGWS、ZML、GJ、GLFT、YLM、WFG、TAN。
將辣椒催芽后播于50 孔育苗盤中,接穗比砧木遲播7~10 d。采用劈接法將“福椒旋麗”嫁接于每個(gè)砧木品種上,每個(gè)砧木嫁接60 株,常規(guī)嫁接后管理。觀測(cè)嫁接后的成活率,然后以嫁接成活率最高組合及最低組合用于進(jìn)一步其他相關(guān)指標(biāo)分析,將2 種嫁接苗分別隨機(jī)平均分為3 組作為3 次重復(fù)。在嫁接后第3 天開始取樣或測(cè)定相關(guān)指標(biāo),每隔3 d 取樣或測(cè)定1 次,測(cè)定至第15 天。
1.3.1 形態(tài)指標(biāo)。使用游標(biāo)卡尺、直尺等測(cè)量工具測(cè)定嫁接苗的形態(tài)指標(biāo)。
1.3.2 光合特性。釆用美國(guó)LI-COR 公司生產(chǎn)的LI-6400型光合儀測(cè)定植株葉片凈光合速率(Pn,μmol CO2/m2·s)、氣孔導(dǎo)度(Gs,mmol/m2·s)、胞間CO2濃度(Ci,μmol/mol)以及蒸騰速率(Tr,mmol H2O·m2/s)。測(cè)定時(shí)葉室溫度控制在(25±1)℃,光強(qiáng)在800 μmol/m2·s,參比室CO2濃度控制在(380±10)μmol/mol,相對(duì)濕度(RH)在70%。待數(shù)值穩(wěn)定后取值,重復(fù)3 次。
1.3.3 內(nèi)源激素。選長(zhǎng)勢(shì)一致,植株健壯的嫁接苗接穗部位相同葉位的功能葉,避開主葉脈,剪碎混勻,然后準(zhǔn)確稱取0.3 g,錫紙包好,放入液氮中進(jìn)行速凍,然后放入-80℃低溫冰箱中保存。每種內(nèi)源激素3 個(gè)重復(fù)。激素的提取方法參照錢利生[1]、陳松昆[2]的方法。
1.3.4 相對(duì)電導(dǎo)率。選取健壯,長(zhǎng)勢(shì)一致的嫁接苗,在接穗相同葉位采取沒有受過(guò)傷害的新鮮葉片,用流動(dòng)水沖洗,擦干葉片表面水分,再用超純水潤(rùn)洗葉片,擦干水分,避開主葉脈,將葉片剪成大小適宜的長(zhǎng)條,快速稱樣,每份0.1 g,3 個(gè)重復(fù)。參照陳愛葵等[3]應(yīng)用浸泡法檢測(cè)電導(dǎo)率。
1.3.5 根系活力的測(cè)定。選取健壯,長(zhǎng)勢(shì)一致的嫁接苗,小心取其完整根部,用流水洗凈,避開主根,剪碎混勻,稱取0.5 g 根尖鮮樣,每株稱取1 個(gè)鮮樣,3 個(gè)重復(fù)。參照J(rèn)ung等[4],使用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)定辣椒嫁接苗根系活力。
從表1 可以看出,以辣椒品種“福椒旋麗”為接穗,與不同砧木品種嫁接后,嫁接成活率不同。10 個(gè)砧木品種中,嫁接成活率達(dá)90%以上的有5 個(gè),分別為BQ、WZBE、DYQS、FGWS 及ZML,成活率最高的是以BQ 為砧木,成活率達(dá)100%,而成活率最低的為TAN,僅41.7%。結(jié)果表明,辣椒嫁接時(shí),砧木品種類型對(duì)嫁接成活率影響較大,生產(chǎn)中應(yīng)選擇合適的砧木品種進(jìn)行嫁接。
表1 辣椒品種福椒旋麗與不同砧木進(jìn)行嫁接的成活率
以嫁接成活率較高的砧木BQ(嫁接成活率100%)及嫁接成活率較低的砧木TAN(嫁接成活率41.3%)嫁接形成的嫁接苗BQ-LI 及TAN-LI 為研究對(duì)象,進(jìn)一步分析不同砧木對(duì)嫁接苗相關(guān)性狀的影響。結(jié)果顯示,嫁接初期嫁接苗光合相關(guān)參數(shù)差別不大,隨著生長(zhǎng)時(shí)間的增加,不同砧木嫁接苗光合特性差異逐漸明顯(圖1)。嫁接后,嫁接苗凈光合速率(Pn)總體呈上升趨勢(shì),隨著嫁接愈合程度的加深,不同組合的凈光合速率開始有了明顯的差異,在6~9 d 之間凈光合速率上升速率最快,12 d 之后上升趨勢(shì)趨于平緩。嫁接親和度高的組合BQ-LI 凈光合速率增幅較大,并且始終高于TAN-LI(圖1A)。氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)與凈光合速率呈現(xiàn)類似的變化趨勢(shì),且BQ-LI 組合的氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率也始終高于TAN-LI(圖1B、C)。胞間CO2濃度(Ci)的變化情況則與凈光合速率等參數(shù)呈相反趨勢(shì)。隨著嫁接苗愈合程度的加深,胞間CO2濃度總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),BQ-LI 胞間CO2濃度始終低于TAN-LI(圖1D)。這可能是由于隨著氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的增加,加快了葉片氣體交換的速率,光合作用速率有效提高,使CO2的利用率得到提高,因而胞間CO2的濃度下降。
分析嫁接后不同時(shí)間、不同砧木嫁接苗中吲哚乙酸(Auxin IAA)、細(xì)胞分裂素(Cytokinin CTK)、赤霉素(Gibberellic acid GA3)、脫落酸(Abscisic acid ABA)含量。不同砧木的嫁接苗,嫁接后IAA 含量整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)(圖2A),在嫁接后第12 天達(dá)到最高值,然后開始下降。但不同砧木的嫁接苗IAA 含量不同,BQ-LI 的IAA含量始終高于TAN-LI(圖2A)。嫁接后,在愈傷組織形成時(shí)IAA 開始增加,各個(gè)組合IAA 含量達(dá)到頂峰的時(shí)期為形成層組織連通期,說(shuō)明IAA 對(duì)辣椒嫁接的愈傷組織形成和形成層的活動(dòng)有積極作用,對(duì)砧木接穗之間維管束橋的搭建有促進(jìn)作用。類似的,嫁接苗中GA3、CTK 含量的總體也呈先上升后下降的趨勢(shì),但高峰值較IAA 提前,在第9 天含量達(dá)到最高值,然后開始下降。并且,也是在BQ-LI中的含量始終高于TAN-LI(圖2C、D)。而ABA 含量與IAA、GA3、CTK 的變化趨勢(shì)不同,嫁接后,ABA 含量整體呈逐漸上升趨勢(shì),且在BQ-LI 中的ABA 含量始終低于TAN-LI(圖2B)。結(jié)果表明,不同砧木品種與接穗嫁接后,嫁接苗中相關(guān)激素含量總體變化趨勢(shì)一致,但含量不同,這可能是導(dǎo)致最終嫁接成活率差異的原因之一,嫁接成活率較高的BQ-LI 組合中促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的IAA、GA3、CTK含量始終高于嫁接成活率較低的TAN-LI 組合。
嫁接時(shí),植株受到損傷,細(xì)胞膜系統(tǒng)受損,在愈合期間,葉片相對(duì)電導(dǎo)率發(fā)生變化。TAN-LI 組合嫁接后相對(duì)電導(dǎo)率變化波動(dòng)較大,第12 天達(dá)到最大值,而后開始降低。BQ-LI 組合嫁接后相對(duì)電導(dǎo)率變化相對(duì)平穩(wěn),緩慢上升至第12 天達(dá)最高值,而后也開始下降。但BQ-LI 組合葉片相對(duì)電導(dǎo)率總體水平始終低于TAN-LI 組合,這可能是由于TAN-LI 為不親和組合,在嫁接愈合過(guò)程中的愈傷組織形成階段和砧木接穗之間維管束橋的連接時(shí)期受到阻礙,而嫁接砧木接穗親和性高的BQ-LI 組合受到的損傷較低,細(xì)胞膜系統(tǒng)的受損較低。
嫁接后,植株根系活力發(fā)生變化。自嫁接后3~15 d,嫁接苗根系活力產(chǎn)生波動(dòng)變化,先是降低,然后升高,在第9 天達(dá)最高值,而后開始下降至平穩(wěn)。可能是由于在嫁接初期,砧木接穗之間隔離層形成,導(dǎo)致砧穗之間的礦質(zhì)元素與水分的運(yùn)輸不暢,影響了根系活力,所以根系活力整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),隨著愈合程度的加深,根部吸收的水分養(yǎng)分往接穗運(yùn)輸,而接穗光合作用產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)往根部運(yùn)送順利,根系活力就開始迅速上升,而后隨著正常生長(zhǎng),逐漸恢復(fù)至常規(guī)水平。嫁接苗BQ-LI 和TAN-LI 變化趨勢(shì)基本一致,但BQ-LI 根系活力始終高于TAN-LI。這表明,嫁接后,雖然嫁接苗是利用砧木的根系,但砧木根系的生理活性也受到接穗部分的影響,但親和度較高的組合,嫁接后根系活力高于嫁接親和度較低的組合。
(1)嫁接親和度高的組合BQ-LI 嫁接苗在初期光合特性始終高于親和度低的TAN-LI,在內(nèi)源激素IAA、GA3、CTK 含量方面也具有類似特征。
(2)在幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中,親和度較高的BQ-LI 嫁接苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率,變化較為平緩且低于親和度較低的TAN-LI,而根系活力始終高于TAN-LI。
(3)砧木對(duì)嫁接成活率具有明顯影響,主要與嫁接后嫁接苗在內(nèi)源激素、光合特性、相對(duì)電導(dǎo)率及根系活力方面相關(guān),因而辣椒嫁接育苗中,應(yīng)選擇合適的砧木類型,并且也可以通過(guò)外界條件調(diào)控相關(guān)參數(shù)來(lái)提高最終嫁接成活率。