不同砧木嫁接对苦瓜幼苗抗冷性的影响

2016-05-30杜卓涛朱白婢赖彩余商桑等

热带作物学报 2016年12期

杜卓涛　朱白婢　赖彩余　商桑等

摘要为了提高苦瓜抗冷性，筛选出抗冷性好的苦瓜嫁接砧木，探讨不同砧木嫁接对苦瓜抗冷性的影响，以翠柳2号苦瓜为接穗，以丝瓜、南瓜等5个品种为嫁接砧木，以翠柳二号苦瓜自根苗和自嫁苗为对照，在昼/夜8 ℃下进行低温胁迫。结果表明，低温胁迫下，嫁接苗的地上部分和地下部分生长指标、生长速率、根系活力均高于自根苗、自嫁苗，其中中原共荣、苦砧2号、根无敌等南瓜砧木的嫁接苗表现较好，且均显著高于对照；嫁接苗的冷害指数、细胞膜渗透率均低于对照，其中中原共荣、苦砧2号、根无敌嫁接苗的冷害指数显著低于对照。这说明嫁接能明显提高苦瓜幼苗的耐冷性，减少低温胁迫对苦瓜幼苗生长的影响。研究认为，5个砧木品种的嫁接苗的生长势和抗冷性均优于自根苗、自嫁苗，其中中原共荣、苦砧2号、根无敌3个砧木品种综合表现较优异，在生产上可以作为苦瓜耐低温砧木。

关键词苦瓜；嫁接；低温胁迫；抗冷性

中图分类号 S642.5 文献标识码 A

嫁接是一种提高蔬菜作物产量、改善品质、克服连作障碍的最简便易行的方法[1-2]。近年来，嫁接在提高蔬菜作物抗逆性，包括抵抗生物胁迫、温度胁迫、干旱胁迫、水分胁迫、重金属胁迫等方面的研究，已有很多报道[3]。通过嫁接来提高作物抗冷性的研究也较多，其中茄果类蔬菜作物中的茄子、番茄及瓜类作物中西瓜、黄瓜嫁接幼苗抗冷及抗病的机理研究多有报道[4-6]。如闫立英等[5]通过研究低温胁迫下不同南瓜砧木嫁接黄瓜幼苗生理生化的变化，筛选出了抗冷性好的黄瓜砧木。国内研究嫁接砧木的筛选较多，国外文献大多集中在关于嫁接分子机制的研究[7-9]，如Stegemann等[9]通过研究嫁接烟草发现，嫁接可以实现遗传信息在不同物种之间的传递。

苦瓜（Momordica charantia L.）为葫芦科苦瓜属一年生草本植物，有丰富的营养价值和很高的药用功效，随着人们对苦瓜食用和药用价值的认识，苦瓜生产发展迅速，栽培面积逐年扩大[10]。关于苦瓜嫁接砧木的筛选已有较多报道[11-13]。伍壮生等[11]筛选出了适合海南屯昌地区的苦瓜砧木品种。李大忠等[13]通过观察丝瓜、南瓜砧木的嫁接亲和性和抗病性，筛选出了有效防治枯萎病的苦瓜嫁接砧木。

苦瓜耐热、喜光，但是在冬春季生产时常遭遇连续低温弱光，从而影响苦瓜幼苗的生长。若是在结果期遭遇低温还会造成大量化瓜，严重降低产量。为解决这个问题进行品种选育，对于起源于热带地区不耐冷的苦瓜来说，很难取得显著效果，而建温室大棚又不适合大面积推广和降低生产成本。程世强等[14]、杨静等[15]、孙奉良等[16]已进行了苦瓜耐低温生理的研究。也有很多利用外源物质缓解苦瓜低温胁迫的报道[17]，但是未见采用相对更简便有效的嫁接技术提高苦瓜抗冷性，同时还可以避免苦瓜连作障碍的研究报道。因此本研究通过比较不同砧木嫁接对苦瓜幼苗抗冷性及生长的影响，筛选出耐低温的苦瓜嫁接砧木，培育出抗冷性较好的嫁接苗，对提高苦瓜的耐低温性具有重要的实践意义，还可以为嫁接在蔬菜作物抗逆栽培上的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试接穗为翠柳二号苦瓜，种子由海南大学园艺园林学院苦瓜课题组提供，该品种丰产性好，品质优，但不耐冷。供试砧木品种为苦砧1号（普通无棱丝瓜）、苦砧2号（黄籽南瓜）、中原共荣（白籽南瓜）、根无敌（白籽南瓜）、南瓜1号（黑籽南瓜），种子购于海口市金玉华种子公司。

1.2 方法

本试验于 2015年11月在海南大学农科实践教学基地大棚和海南大学设施系实验室进行。种子经温汤浸种催芽后，一穴一粒播于育苗穴盘。采用无土基质进行培育，基质配方为：草炭 ∶ 珍珠岩 ∶ 蛭石 ∶ 椰糠=2 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1，多菌灵消毒。砧木长至子叶展开，真叶显露，接穗第一真叶始露时采用靠接法进行嫁接。自根苗是翠柳二号苦瓜自然生长的苦瓜苗。自嫁苗是以翠柳二号苦瓜苗为砧木，采用靠接法将砧木和接穗嫁接在一起。采用随机区组设计，试材包括作对照的自根苗、自嫁苗和5个砧木品种的嫁接苗，待2叶1心时选取整齐一致的幼苗放入光照培养箱中预培养2 d，昼夜温度为28 ℃/20 ℃，光期14 h，暗期10 h，光照强度2 000 lx。预处理结束后，低温处理组控制昼/夜温度为8 ℃（经过预实验，将低温胁迫温度设定在8 ℃），光期14 h，暗期10 h，光照强度2 000 lx。常温处理组培养箱条件设置与预处理相同。一共14个处理（常温+自根苗、低温+自根苗、常温+自嫁苗、低温+自嫁苗、常温+苦砧1号、低温+苦砧1号、常温+苦砧2号、低温+苦砧2号、常温+中原共荣、低温+中原共荣、常温+根无敌、低温+根无敌、常温+南瓜1号、低温+南瓜1号），每处理30株，重复3次，低温胁迫5 d。

嫁接10 d后统计各砧木品种的嫁接成活率，测量各处理的株高和茎粗。接穗株高是用电子游标卡尺测量嫁接苗从嫁接切口以上部位的高度，茎粗是测量嫁接切口部位的直径。低温胁迫结束后，将14个处理的每个重复各30株完整植株用清水洗净，将根部附着的基质土壤等去除。每重复随机抽取10棵长势一致的单株，测量各处理组株高、茎粗、鲜重、干重、叶片数、叶面积、根体积、根鲜重、根干重。叶面积是每株选取充分展开的真叶2片，用YMJ-C活体叶面积测定仪进行测定；根体积使用EPSON EXPERSSION 1680台式扫描仪及图象分析软件WinRHIZO测量，以上指标均取平均值。用电子天平称量鲜重，105 ℃“杀青”15 min，85 ℃烘至恒重后称量干重。壮苗指数=（茎粗/株高）×地上部干重。

低温胁迫处理的每天记录7个低温处理组的冷害指數。冷害指数参照王孝宣等[18]的标准对每一幼苗冷害症状进行分级，0级：生长正常，未受冷害；1级：仅少数叶片边缘有轻度的皱缩萎蔫；2级：半数以下的叶片萎蔫死亡；3级：半数以上的叶片萎蔫死亡；4级：植株全部死亡。冷害指数=（1×S1+2×S2+3×S3+4×S4+0×S0）/（低温胁迫总株数×4）×100%，式中S为相应冷害级的苗数，每处理取20株进行统计。

参考李合生[19]的方法测定常温处理和低温处理的0，1，2，3，5 d共14个处理的根系活力指数，四氮唑还原强度=四氮唑还原量/（根重×时间）[根重以鲜重（FW）计]，mg/（g·h）。

生长速率=株高增加量/时间，cm/d。

变化率=[（低温胁迫下幼苗的某指标值-常温下同一品种幼苗的某指标值）/常温下同一品种幼苗的某指标值]×100%，正值即为增幅，负值即为降幅。

参考李合生[19]的方法在处理第5天测定常温、低温处理组的细胞膜渗透率。细胞膜渗透率=处理电导率/煮沸电导率×100%。

1.3 数据统计及分析

数据采用Microsoft Excel进行统计，处理后的结果用SPSS（17.0）软件按照Duncan新复极差法分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同砧木的嫁接成活率

由表1可知，5种砧木品种的嫁接成活率相差较大，其中苦砧2号的嫁接成活率最高，达96.02%，其次是根无敌和中原共荣，苦砧1号砧木嫁接成活率最低。说明供试砧木品种苦砧2号、根无敌、中原共荣与苦瓜嫁接的亲合性较好，苦砧1号嫁接亲合性最差。

2.2 低温胁迫对不同砧木嫁接幼苗冷害指数的影响

由表2可知，5个砧木品种嫁接苗的冷害指数在低温胁迫1，2，3，4，5 d均低于或显著低于自根苗、自嫁苗双对照。其中低温胁迫1 d时苦砧2号、中原共荣、根无敌、苦砧1号的嫁接幼苗无明显冷害，而自根苗冷害指数达21.01%。低温胁迫2～5 d嫁接苗的冷害指数逐渐升高，自嫁苗的冷害指数达到最高，为53.2%；5个砧木嫁接幼苗的冷害指数均低于自根苗，第5天时冷害指数最小的是苦砧2号，仅为8.54%。

根据嫁接苗的冷害指数的差异，各幼苗抗冷性强弱的顺序依次为：苦砧2号>中原共荣>根无敌>苦砧1号>南瓜1号>自根苗>自嫁苗。

2.3 低温胁迫对不同砧木嫁接幼苗根系活力的影响

由表3可知，低温处理第0，1，2，3，5天，根无敌、中原共荣、苦砧2号3个品种嫁接苗的根系活力均高于自根苗、自嫁苗，且有极显著差异。在低温处理的过程中，嫁接苗和对照的根系活力均有不同程度的降低。低温胁迫1 d后，南瓜1号的根系活力显著低于自根苗。在低温胁迫第2天自根苗根系活力下降最多，比常温下降了56.20%，中原共荣下降最少，仅29.95%。第5天时根系活力下降较少的分别是中原共荣、根无敌、苦砧2号，与常温处理组相比分别下降39.91%、51.90%、53.64%。

2.4 低温胁迫对不同砧木嫁接幼苗生长指标的影响

2.4.1 低温胁迫对不同砧木嫁接幼苗根部指标的影响

由表4可知，低温胁迫下嫁接苗的根体积、根鲜重、根干重均比常温处理组有所下降。其中根体积下降最多的是自根苗，与常温相比下降了27.54%，而中原共荣、苦砧2号的下降最少，仅8.7%、9.81%；自根苗的根鲜重下降19.93%，其次自嫁苗17.00%，中原共荣5.65%；根干重自根苗下降最大，达18.64%，下降较少的是中原共荣、苦砧2号、根无敌，分别下降6.87%、8.17%、12.85%。低温胁迫下，仅南瓜1号的根体积和根鲜重均低于自根苗和自嫁苗，说明南瓜1号砧木在低温胁迫下表现最差。与常温相比，中原共荣、苦砧2号、根无敌的根体积、根鲜重、根干重的变化率均比自根苗、自嫁苗低，且有显著差异。说明中原共荣、苦砧2号、根无敌嫁接苗具有较好的抗冷性。

2.4.2 低温胁迫对不同砧木嫁接幼苗地上部分形态指标的影响由表5、表6可知，低温胁迫下不同砧木嫁接苗的大叶片数和幼叶片数均无显著差异，大叶片没有增加，幼叶片数最少的是自根苗，仅2片/株。苦砧2号、中原共荣、根无敌与其他嫁接苗相比幼叶片数较多，均为2.33片/株，与常温幼叶片数相差也较小。嫁接苗叶片数均比自根苗的多，说明嫁接可以减小低温胁迫对苦瓜叶片生长的影响。

低温胁迫下不同砧木嫁接苗的叶面积均大于自根苗、自嫁苗，其中中原共荣的叶面积最大，与自根苗相比有极显著差异。中原共荣、苦砧2号、根无敌的叶面积较大，与常温相比变化率较低。

低温胁迫下，5种砧木嫁接苗的株高均显著高于自根苗、自嫁苗，其中中原共荣、苦砧2号、根无敌嫁接苗株高均极显著高于自嫁苗、自根苗。中原共荣的株高最高，与常温相比下降9.24%，平均达到15.26 cm/株，比自根苗高出5.26 cm。其次为根无敌和中原共荣。自根苗的株高僅为10 cm/株，与常温相比下降达24.87%。

低温胁迫下中原共荣、苦砧2号、根无敌、苦砧1号的接穗茎粗均显著高于自嫁苗、自根苗，其中中原共荣茎粗最大，达0.40 cm，中原共荣>苦砧2号>根无敌，且与常温相比变化率显著低于自根苗、自嫁苗。

低温胁迫下5种砧木嫁接苗的单株干重均极显著高于自嫁苗、自根苗，且与常温相比下降显著低于对照。说明嫁接降低低温胁迫对苦瓜幼苗生长的影响。中原共荣、苦砧2号、根无敌的单株干重均显著高于自嫁苗、自根苗，且中原共荣>苦砧2号>根无敌，说明苦瓜嫁接幼苗生长状况与砧木品种密切相关。

从5个指标的综合分析，可以看出5个砧木品种的嫁接苗在嫁接成活后，其叶片数、叶面积、株高、接穗茎粗、单株干重均高于自根苗，与常温相比下降也均小于自根苗。说明在生长势方面嫁接苗比自根苗表现好。综合上述性状，中原共荣、根无敌、苦砧2号这3个砧木品种的嫁接苗生物学性状最优，抗冷性表现最好。

2.4.3 低温胁迫对各砧木嫁接苗生长速率的影响

由表7可知，低温胁迫下嫁接苗的生长速率均显著高于自根苗、自嫁苗。与常温相比嫁接苗的生长速率均比自根苗、自嫁苗显著降低，其中中原共荣、苦砧2号的生长速率降低最少，仅17.70%、17.90%。说明低温胁迫对嫁接苗接穗生长速率的影响要小于对自嫁苗对照的影响。

2.5 低温胁迫对不同砧木嫁接幼苗细胞膜渗透率的影响

由表8可知，在低温胁迫5 d时5个砧木品种嫁接苗的叶片细胞膜渗透率均低于自根苗、自嫁苗双对照。其中苦砧2号、中原共荣极显著低于对照和其他砧木嫁接苗，且变化率仅为32.74%、61.51%。说明低温胁迫对苦砧2号、中原共荣嫁接苗细胞膜透性的影响，要显著小于对其他嫁接苗和双对照的影响。

3 讨论

苦瓜嫁接幼苗的健壮与否，直接关系到苦瓜幼苗能否抵御外界低温逆境条件，同时也影响其整个生育期的生长及发育状况乃至最后的产量[20]，而健壮的幼苗需要强劲的地下部分作为基础。嫁接后，砧木发达的根系取代了植物的自身根系，提高了幼苗根系吸收和运输水肥的能力[21]，植株长势健壮，因此抵御外界低温逆境的能力增强，本研究结果与黄瓜的研究结果基本相同。根系活力直接影响地上部的营养状况，且与植物抗逆性有密切关系[22]。一般来讲根系活力越高，植株的耐冷力越强。本研究也充分验证了上述结论。

冷害指数是一种方便快捷的鉴定方法，可以用于耐冷性鉴定[23]。刘慧英等[24]发现不同砧木西瓜嫁接苗的冷害指数均低于自根苗。本研究发现几种砧木嫁接后，苦瓜的冷害指数都小于自嫁苗和自根苗，说明嫁接提高了植株苗期的耐冷性。王克安等[25]发现，低温对植株形态指标的影响缺乏明确的数量概念，但有定量发展的趋势。郑阳霞等[26]通过嫁接茄子的田间调查，认为嫁接茄子较对照生长健壮，株高、茎粗、叶片数、开展度、根鲜重、冠鲜重都比对照有所增加，且大多数嫁接幼苗的各项指标显著高于对照。本试验也说明了嫁接对苦瓜的生长发育也发生了类似影响。即使在低温胁迫下，各项形态指标的数值显著高于对照。植物在遭受低温胁迫后，通过测定细胞膜渗透率，即相对电导率可以推测细胞膜的受伤害程度和抗冷性的强弱[27]。Lyons J M[28]研究认为，低温胁迫后耐低温性强的细胞或组织透性的增加较小，而且膜透性的变化较易恢复正常。本研究也验证了嫁接使接穗保持较稳定的质膜系统，从而提高了接穗的耐冷性。

本研究中发现自嫁苗的嫁接成活率较低，这可能有以下几个原因，首先由于苦瓜下胚轴较细，砧木和接穗的形成层贴合部分面积小，接合不够紧密，新生维管束发生较少，在断根后容易死苗；其次可能因为该品种苦瓜下胚轴中空时间较早，愈伤组织形成较差；再次可能因为砧木苗的生长势弱，下胚轴水分含量高，嫁接时伤口湿度较大易感染病害，导致死苗。

综合以上，本研究发现嫁接明显提高了苦瓜幼苗的耐冷性，降低了低温胁迫对苦瓜幼苗生长的不利影响。5个砧木品种的嫁接苗的生长势和抗冷性均优于自根苗、自嫁苗，其中中原共荣、苦砧2号、根无敌3个砧木品种综合表现较优异，在生产上可以作为苦瓜耐低温砧木。

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