不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗生长和生理特性的影响

华斌，黄远，万正杰，孔秋生，李静，亢敏，别之龙（华中农业大学园艺林学学院/园艺植物生物学教育部重点实验室，武汉，430070）

不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗生长和生理特性的影响

华斌，黄远，万正杰，孔秋生，李静，亢敏，别之龙
（华中农业大学园艺林学学院/园艺植物生物学教育部重点实验室，武汉，430070）

为确定西瓜断根嫁接苗成活后的最佳昼温和光照强度，研究了不同昼温和光照条件下，西瓜断根嫁接苗生长和生理特性的变化。试验结果表明，180 μmol·m-2·s-1光照强度处理下的西瓜断根嫁接苗质量显著优于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理，说明在一定的范围内，增加光照强度能显著提高西瓜断根嫁接苗的质量。24℃昼温处理下的西瓜断根嫁接苗的生长速率略低于28℃和32℃昼温处理，但是该处理下的嫁接苗较为健壮，积累了较多的干物质，具有较高的根冠比和壮苗指数，受到的伤害较小，更符合西瓜嫁接壮苗的标准。

西瓜；断根嫁接；昼温；光照强度；生长；生理特征

设施西瓜生产中，枯萎病等土传病害发生严重，已成为制约西瓜产业实现可持续发展的瓶颈，嫁接栽培是目前克服西瓜土传病害的有效措施。断根嫁接和插接是目前西瓜嫁接苗工厂化生产中应用最广的两种嫁接方法，已有研究表明，断根嫁接具有发根多、根系活力强、成活率和嫁接工效高等突出优点[1]。作为一种新型的嫁接方法，目前关于断根嫁接育苗技术的研究还比较少，加强断根嫁接育苗技术研究对于西瓜嫁接苗产业的发展具有重要的意义。目前西瓜嫁接苗生产中对昼温和光照强度等环境因子的调控还很粗放，多以经验型管理为主，缺少精确的量化管理，而关于昼温和光照强度对西瓜嫁接苗生长影响的研究仍未见报道，因此本试验研究了嫁接成活后不同昼温和光照强度下西瓜断根嫁接苗生长和生理特性的变化，旨为明确昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗的影响，为西瓜断根嫁接育苗的环境调控提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试接穗为西瓜品种早佳84-24，砧木为葫芦品种将军，均购自上海惠和种业有限公司。育苗基质为草炭∶珍珠岩=2∶1（体积比）。

1.2 试验时间和地点

试验于2009年6～7月在华中农业大学连栋玻璃温室及园艺植物生物学教育部重点实验室进行。

1.3 试验方法

砧木和接穗种子经55℃温汤浸种后在恒温箱中催芽，发芽后播种于育苗穴盘中，砧木6月6日播种，采用50孔穴盘育苗，每孔播1粒；接穗6月13日播种，采用72孔穴盘育苗，每孔播4粒，播种后覆盖1 cm左右厚的蛭石。6月16日当砧木第一片真叶展开、接穗子叶展平时进行嫁接，嫁接操作和苗期管理按本课题组提出的西瓜断根嫁接方法进行[2]。6月24日将嫁接成活的西瓜苗移入全智能人工气候箱（P1500GS-B型，武汉瑞华仪器设备有限责任公司）中进行处理，设置24℃、28℃、32℃3个不同的昼温水平和100、180 μmol·m-2·s-12个不同的光照强度水平，一共6个处理组合，每处理设置4个重复，每个重复25株西瓜断根嫁接苗。其他环境因子均相同，光照时数12 h，夜温15℃，相对湿度75%。

1.4 测定指标与方法

7月11日当西瓜嫁接苗长至3叶1心时，从每重复中随机选取5株嫁接苗，每处理共20株，用于形态指标的测定。另从每重复中随机取6株嫁接苗，每处理共24株，用于生理指标的测定，4次重复。

将西瓜嫁接苗从上至下分为接穗、砧木茎（包括砧木子叶）和根3部分，分别测定茎高、茎粗、干鲜质量，然后计算根冠比和壮苗指数。根冠比=根干质量/（砧木茎干质量+接穗干质量）；壮苗指数=接穗茎粗/接穗高度×全株干质量。采用SPAD-502叶绿素计（日本Konica Minolta）测定第2片真叶的相对叶绿素含量，采用LI-3100C叶面积仪（美国LICOR）测定展开真叶的叶面积。根系活力采用TTC染色法测定，叶片可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，叶片脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定，叶片丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法测定[3]，叶片抗氧化物酶 （SOD）、过氧化物酶 （POD）、过氧化氢酶（CAT）活性的测定参照陈建勋等[4]的方法进行。

方差分析采用SAS软件的ANOVA过程处理。

2 结果与分析

2.1 不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗生长的影响

如表1显示，不同的光照强度对嫁接苗株高和茎粗的影响较大，180 μmol·m-2·s-1光照强度处理下，西瓜断根嫁接苗的砧木茎高和接穗高均显著低于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理，而接穗茎粗显著大于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理。不同光照强度对砧木茎粗、根冠比影响不显著。不同的光照强度对西瓜嫁接苗的叶片数、叶面积及壮苗指数影响显著，较高的光照强度处理下嫁接苗具有较多的叶片数、较大的叶面积和较高的壮苗指数。

表1 不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗生长的影响

不同的昼温对西瓜断根嫁接苗的接穗茎粗影响达到显著水平，随着昼温的升高，接穗茎粗逐渐减小，而接穗高度和砧木茎高度、茎粗受昼温的影响不显著。不同的昼温显著影响了西瓜嫁接苗的叶片数，随着昼温的升高，嫁接苗的叶片数呈逐渐增大的趋势，但不同的昼温并未造成叶面积的显著变化。随着昼温的升高，西瓜断根嫁接苗的根冠比和壮苗指数均显著降低。增加光照强度，仅使嫁接苗的壮苗指数显著升高，而根冠比没有显著变化。

2.2 不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗干物质积累的影响

图1 不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗干物质积累的影响

如图1显示，不同昼温和光照强度显著影响了西瓜断根嫁接苗的干物质积累，24℃昼温下嫁接苗的全株干质量大于其他2个昼温处理，增加光照强度能使嫁接苗的全株干质量显著增加。从嫁接苗各部分的干质量来看，随着昼温的升高，根干质量和砧木茎干质量呈下降的趋势，而接穗的干质量没有显著变化。180 μmol·m-2·s-1光照强度处理下，嫁接苗的根干质量、砧木茎干质量和接穗干质量显著大于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理。

2.3 不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗生理特性的影响

由表2可知，180 μmol·m-2·s-1光照强度处理下，西瓜断根嫁接苗的相对叶绿素含量（SPAD值）和根系活力均显著大于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理。随着昼温的升高，嫁接苗的相对叶绿素含量呈增加趋势，根系活力呈下降的趋势，2种光照强度下32℃处理的根系活力均最低。

表2 不同昼温和光照强度对西瓜断根嫁接苗生理特性的影响

光照强度对叶片中丙二醛含量的影响不显著。昼温对西瓜断根嫁接苗叶片丙二醛（MDA）含量影响显著，180 μmol·m-2·s-1光照强度处理下丙二醛含量随夜温的升高而增加，100 μmol·m-2·s-1光照强度处理下28℃处理的丙二醛含量显著高于另2个昼温处理。

西瓜断根嫁接苗叶片中可溶性糖和脯氨酸的含量在不同昼温下的变化趋势与丙二醛含量变化趋势相似，180 μmol·m-2·s-1光照强度处理下可溶性糖和脯氨酸（Pro）的含量随昼温的升高而增加，100 μmol·m-2·s-1光照强度处理下28℃处理的可溶性糖和脯氨酸的含量显著高于另2个昼温处理。增加光照强度，嫁接苗叶片的可溶性糖含量显著增加，而脯氨酸含量仅在昼温32℃时显著增加。

本试验中，不同光照强度下叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性无显著变化，不同昼温显著影响了叶片POD、CAT活性。不同光照强度下昼温对叶片POD活性影响不同，100 μmol·m-2·s-1光照强度下32℃昼温处理的POD活性显著高于24℃和28℃处理，而180 μmol·m-2·s-1光照强度下28℃处理的POD活性显著低于另2个处理。2种光照强度下，西瓜断根嫁接苗叶片中CAT活性均随着昼温的升高而增加。

3 讨论与结论

本试验中，光照强度对西瓜断根嫁接苗的生长影响显著，180 μmol·m-2·s-1光照强度下西瓜断根嫁接苗的砧木茎高和接穗高显著低于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理，接穗的茎粗、叶片数、叶面积和壮苗指数显著高于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理，此光照强度下嫁接苗积累了较多的干物质，嫁接苗的质量显著优于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理。这主要是由于100 μmol·m-2·s-1光照强度是一种弱光条件，不能满足西瓜断根嫁接苗生长的需要，导致嫁接苗的光合产物下降，植株为了捕获更多的光能而朝上部伸长，这种适应性反应的结果就是嫁接苗发生徒长。随着昼温的升高，西瓜断根嫁接苗的接穗茎粗和壮苗指数均逐渐减小，而叶片数呈现增大的趋势。与28℃和32℃昼温处理相比，24℃昼温处理的嫁接苗积累了较多的干物质，其中根部干质量的增加幅度大于砧木茎干质量和接穗干质量的增加幅度，嫁接苗的根冠比大于另2个处理，说明随着昼温的升高，西瓜断根嫁接苗的生长速度加快，较多的光合产物被用于植株生长所需的呼吸代谢等，积累的干物质较少，嫁接苗的质量有所下降。

与100 μmol·m-2·s-1光照强度处理相比，在180 μmol·m-2·s-1光照强度下西瓜断根嫁接苗具有较高的相对叶绿素含量和根系活力。昼温升高使叶片的相对叶绿素含量升高，但也导致根系活力下降，根系活力的变化幅度要显著高于相对叶绿素含量的变化幅度。丙二醛是膜脂过氧化的最终产物，它在植物细胞内的含量直接反映了植物受害的情况[5]。不同光照强度下，昼温对西瓜断根嫁接苗叶片丙二醛的含量影响不同，但24℃昼温处理的丙二醛含量均最低，说明该处理下嫁接苗受到的伤害最小，而光照强度对叶片中丙二醛的含量没有显著的影响。植物为了抵抗胁迫，在体内产生一些渗透调节物质来调节渗透平衡，脯氨酸（Pro）、可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质，可调节细胞内的渗透势，维持水分平衡，还可保护细胞内许多重要代谢活动所需酶类的活性[6]。增加光照强度，引起西瓜断根嫁接苗叶片中可溶性糖含量的增加，同时也引起32℃昼温下叶片中脯氨酸含量的显著增加。不同昼温下西瓜断根嫁接苗叶片中可溶性糖和脯氨酸含量的变化趋势与丙二醛含量的变化趋势一致，其中丙二醛含量和脯氨酸含量的相关系数达到显著水平（≤0.01），说明叶片中脯氨酸含量的增加主要是由丙二醛含量增加导致，脯氨酸含量的增加可以在一定程度上缓解丙二醛含量增加所带来的伤害。

低温、高温、干旱等多种逆境条件下植物易产生活性氧（ROS），如不及时清除，会引发脂质过氧化和蛋白交联，进而损害细胞膜结构和功能的完整性，导致MDA含量增加，质膜透性增大[7]。植物体内存在酶促和非酶促两类防御活性氧毒害的保护系统，能够清除不断产生的有害活性氧，保护光合器官、膜及生物功能分子等，其中SOD、POD和CAT是植物体内清除活性氧起主要作用的保护酶类[8]。光照强度对西瓜断根嫁接苗叶片中SOD、POD和CAT活性无显著影响，而昼温显著影响了POD和CAT的活性。不同昼温下POD活性的变化趋势较复杂，但总体上看，32℃昼温下叶片POD活性均最高。CAT的活性变化幅度显著大于POD，是本试验中关键的抗氧化酶，随着夜温的增加，CAT的活性显著升高。CAT活性的变化趋势与丙二醛含量的变化趋势相似，这可能是西瓜断根嫁接苗通过提高CAT活性来清除多余的活性氧，以减少丙二醛的产生。

综上所述，在本试验条件下，180 μmol·m-2·s-1光照强度下，西瓜断根嫁接苗在生长和生理活性上均显著优于100 μmol·m-2·s-1光照强度处理，说明在一定范围内，增加光照强度能提高嫁接苗质量。24℃昼温处理的西瓜断根嫁接苗虽然生长速率略小于28℃和32℃处理，但该处理下嫁接苗较健壮，积累了较多的干物质，具有较大的根冠比和壮苗指数，受到的伤害较小，更符合西瓜嫁接壮苗的标准。

[1]许勇，宫国义，刘国栋，等.西瓜嫁接新技术——断根嫁接法[J].中国西瓜甜瓜，2002（4）：33-34.

[2]朱进，别之龙，许传波，等.小西瓜断根插接穴盘育苗技术[J].长江蔬菜，2007（11）：18-19.

[3]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[4]陈建勋，王晓峰.植物生理学实验指导[M].广州：华南理工大学出版社，2002.

[5]李明，王根轩.干旱胁迫对甘草幼苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响[J].生态学报，2002，22（4）：503-507.

[6]陈淑芳，朱月林，刘友良，等.NaCl胁迫对番茄嫁接苗保护酶活性、渗透调节物质含量及光合特性的影响[J].园艺学报，2005，32（4）：609-613.

[7]刘慧英，朱祝军，吕国华.低温胁迫对嫁接西瓜耐冷性和活性氧清除系统的影响[J].应用生态学报，2004，15（4）：659-662.

[8]Alscher R G,Erturk N,Heath L S.Role of superoxide dismutases(SODs)in controlling oxidative stress in plants[J]. J Exp Bot,2003,53:1 131-1 341.

Effects of Different Daytime Temperatures and Light Intensities on Growth and Physiological Characteristics of Root-pruning Grafted Watermelon Seedlings

HUA Bin,HUANG Yuan,WAN Zhengjie,KONG Qiusheng,LI Jing,KANG Min,BIE Zhilong

To find out the optimal daytime temperature and light intensity for root-pruning grafted watermelon seedlings, we investigated the growth and physiological changes of grafted seedlings under different daytime temperatures and light intensities.The results showed that,the quality of root-pruning grafted watermelon seedlings was significantly better under 180 μmol·m-2·s-1light intensity than those under 100 μmol·m-2·s-1light intensity,indicating the quality of root-pruning grafted watermelon seedlings could be improved significantly when the light intensity was increased in a certain range. Although the growth rate of grafted watermelon seedlings under 24℃daytime temperature was slightly lower than those under 28℃and 32℃daytime temperature,the seedlings under 24℃daytime temperature had more dry matter,as well as higher root-shoot ratio and vigor index,which were more conformed to the standard of strong seedling.

Watermelon;Root-pruning grafting;Daytime temperature;Light intensity;Growth;Physiological characteristics

S651；S616

：A

：1001-3547（2014）04-0027-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.04.011

国家西甜瓜产业技术体系（CARS-26-16），公益性行业（农业）科研专项（201303014）

华斌（1983-），男，硕士，主要从事工厂化育苗研究，

E-mail：86912482@qq.com

别之龙（1970-），男，通信作者，博士，教授，博士生导师，研究方向为设施蔬菜和西甜瓜生长发育调控，

E-mail：biezl@mail.hzau.edu.cn

2013-12-09