不同花期甜瓜品种柱头生理生化指标的差异分析

2019-12-11王嘉瑶范磊盛云燕纪鹏

湖北农业科学 2019年20期

王嘉瑶范磊盛云燕纪鹏

摘要：以WI998、7223G、BC1、DX3-5、MS5（可育系）、MS5（不育系）6個品种的甜瓜（Cucumis melo L.）柱头为研究材料，测定不同品种各时期柱头可溶性糖、可溶性蛋白质、氨基酸、总酚含量，分析不同生理生化指标在不同花期的差异及与自交坐果率的关系。结果表明，不同甜瓜品种生理生化指标存在差异，同一甜瓜品种不同时期生理生化指标存在显著差异。WI998、DX3-5、BC1及MS5（不育系）的可溶性蛋白质含量大小顺序为现蕾期>始花期>盛花期，呈递减趋势且各时期差异显著。MS5（不育系）与MS5（可育系）可溶性糖含量大小顺序为盛花期>始花期>现蕾期，呈递增趋势且各时期差异显著。WI998、DX3-5、MS5（不育系）、MS5（可育系）的氨基酸含量大小顺序为盛花期>始花期>现蕾期，各时期呈递减趋势，且差异显著，而总酚含量各品种的3个时期变化有所不同。不同品种柱头可溶性蛋白质、可溶性糖、氨基酸、总酚的含量对坐果率均有影响。6个品种在整个花期随着花蕾的成熟不同生理指标的变化趋势与坐果率均呈极显著相关。

关键词：甜瓜（Cucumis melo L.）;花期;柱头;生理生化指标

中图分类号：S652 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）20-0105-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.20.024 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Difference analysis of physiological and biochemical indexes of stigma

in different melon varieties at different flowering stages

WANG Jia-yao，FAN 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.）在中国各地普遍栽培，为夏季的优良果品之一，含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质及其他维生素，是重要的经济作物之一。甜瓜品种选育目前多采用杂交、自交授粉，自交不亲和会严重影响育种进程。研究表明，柱头表面的这些碳水化合物，特别是有着较高比例的阿拉伯糖、半乳糖的存在对柱头黏性具有重要作用，尤其是阿拉伯半乳聚糖蛋白质与柱头表面对花粉的黏附有关[1，2]。前人研究表明，柱头可授性是花朵成熟过程中的一个重要时期，柱头可授性强弱是直接影响授粉、受精乃至坐果的一个重要因素[3-7]，较强柱头可授性也是杂交育种成功的重要前提之一。不同植物的柱头可授期持续时间不等，花朵的开放期、柱头分泌物的有无等对他都有影响[8]。而如今植物的柱头部分生理生化指标与不同品种不同花期的关系，国内外尚处在探索阶段。国外研究者试图从基因片段着手，探寻植物柱头生化指标与基因控制合成的内在机制，然而基因之间的协同作用复杂，且植物生长状况除了基因控制也受生长环境的影响[9-13]，导致从基因方面着手研究该问题一直没有实质性进展，而同一属种的植物在柱头上的相关试验数据更具有研究价值[14]。康红梅等[15]研究发现，烟草柱头的生理生化指标在不同花期、不同品种之间存在差异;甜瓜柱头部位的生理生化指标在不同花期不同品种上存在差异。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择6个甜瓜品种（表1），于2018年3月11日在黑龙江八一农垦大学园艺园林学院园艺系育苗，并于4月25日移栽至黑龙江八一农垦大学校内大棚，在花期进行试验。分别选取植株花朵现蕾期花药未开裂、始花期花药即将开裂和盛花期花药已开裂并自然授粉的花朵，用冰盒带回实验室，立即剥取雌蕊的柱头进行试验。

1.2 试验设计

试验于2018年3至7月在黑龙江八一农垦大学校内实验基地进行。选取6种不同甜瓜品种的3个测量时期：现蕾期、始花期、盛花期进行测量。测量部位：柱头。WI998经硝酸银诱雄处理，MS5可育系为不育系授粉。

1.3 测量指标

蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝测定法[16];可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[17];氨基酸含量测定采用茚三酮溶液染色法[18];酚类含量测定采用福林法[19]。除测定柱头各种生理活性物质外，计算各甜瓜品种的坐果率。最后通过测定可溶性蛋白质、可溶性糖、氨基酸、总酚的含量，寻找与坐果率的关系。在甜瓜各品种的开花期分别统计开花总数和自交坐果数，开花7 d后统计坐果数，坐果率=坐果数÷总花数×100%。测量数据取3次平均值。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0软件进行数据处理，采用Excel 2003软件进行图表绘制及数据整理。

2 结果与分析

2.1 不同甜瓜品种不同花期柱头可溶性蛋白质含量差异分析

对6个甜瓜品种3个时期的可溶性蛋白质含量进行测定，结果（表2）显示，供试甜瓜各时期的可溶性蛋白质含量均不相同。WI998、DX3-5、BC1及MS5（不育系）的3個时期可溶性蛋白质含量测定结果为现蕾期>始花期>盛花期，随着花蕾的成熟，可溶性蛋白质含量逐渐减少，且各时期差异显著，说明这4个品种现蕾期的可溶性蛋白质含量最高，而盛花期最低;7223G 3个时期可溶性蛋白质含量为盛花期>现蕾期>始花期，可溶性蛋白质随着花蕾的成熟先降后升且现蕾期低于盛花期，各时期差异显著，说明7223G的盛花期可溶性蛋白质含量最高，而始花期最低;MS5（可育系）3个时期可溶性蛋白质含量为始花期>盛花期>现蕾期，随着花蕾的成熟先升再降且盛花期高于现蕾期，各时期差异显著，说明其始花期的可溶性蛋白质含量最高，而现蕾期最低。

6个不同供试甜瓜品种在同一花期的可溶性蛋白质含量均不相同（表2）。在现蕾期，MS5（不育系）>DX3-5>WI998>BC1>MS5（可育系）>7223G，但DX3-5、WI998、BC1之间不存在显著差异，7223G与MS5（可育系）之间也不存在显著差异;在始花期，MS5（可育系）>MS5（不育系）>DX3-5>WI998>BC1>7223G，MS5（可育系）显著高于MS5（不育系），DX3-5与WI998之间不存在显著差异;在盛花期，MS5（不育系）>7223G>MS5（可育系）>WI998>DX3-5>BC1，WI998与DX3-5、DX3-5与BC1之间不存显著差异。

2.2 不同甜瓜品种不同花期柱头可溶性糖含量差异分析

对6个甜瓜品种3个时期的可溶性糖含量进行测定，结果（表2）显示，供试甜瓜各时期的可溶性糖含量均不相同。WI998、7223G、BC1、DX3-5 3个时期的可溶性糖含量测定结果为盛花期>现蕾期>始花期，均是随着花蕾的成熟先降低后升高，但现蕾期高于始花期，各时期差异显著，说明这4个品种在盛花期的可溶性糖含量最高，而始花期最低;MS5（不育系）与MS5（可育系）则是盛花期>始花期>现蕾期，均是随着花蕾的成熟不断升高，且各时期差异显著。由此可见，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，而现蕾期最低。

6个不同供试甜瓜品种在同一花期的可溶性糖含量均不相同（表2）。在现蕾期，7223G>MS5（不育系）>DX3-5>WI998>BC1>MS5（可育系），各品种差异显著;在始花期，7223G>MS5（不育系）>DX3-5>MS5（可育系）>WI998>BC1，各品种差异显著;在盛花期，7223G>MS5（不育系）>DX3-5>WI998>MS5（不育系）>BC1，各品种差异显著。

2.3 不同甜瓜品种不同花期柱头氨基酸含量差异分析

对6个品种3个时期的氨基酸含量进行测定，结果（表2）显示，供试甜瓜各时期的氨基酸含量均不相同。WI998、DX3-5、MS5（不育系）、MS5（可育系）3个时期的氨基酸含量测定结果是盛花期>始花期>现蕾期，随着花蕾的成熟氨基酸含量逐渐增加，并且各时期差异显著，说明这4个品种在盛花期的氨基酸含量最高，而现蕾期最低;7223G氨基酸含量则是始花期>盛花期>现蕾期，先升再降且现蕾期低于盛花期，各时期差异显著，说明7223G氨基酸含量在始花期最高，而现蕾期最低;而BC1则是盛花期显著高于现蕾期，现蕾期虽然高于始花期但差异不显著。

6个供试甜瓜品种在同一花期，不同品种的氨基酸含量均不相同（表2）。在现蕾期，MS5（不育系）>MS5（可育系）>WI998>BC1>7223G>DX3-5，但MS5（不育系）、MS5（可育系）、WI998三者间不存在显著差异;在始花期，7223G>WI998>MS5（不育系）>MS5（可育系）>BC1>DX3-5，各品种间差异显著;在盛花期，MS5（不育系）>WI998>MS5（可育系）>BC1>7223G>DX3-5，各品种间差异显著。

2.4 不同甜瓜品种不同花期柱头总酚含量差异分析

对6个品种3个时期的总酚含量进行测定，结果（表2）显示，供试甜瓜各时期的总酚含量均不相同。WI998、7223G、DX3-5 3个时期的总酚含量是现蕾期>盛花期>始花期，随着花蕾的成熟总酚含量先降低再上升，且盛花期高于始花期但是低于现蕾期，各时期差异显著，说明这3个品种在现蕾期的总酚含量最高，而始花期最低;BC1、MS5（不育系）、MS5（可育系）则是始花期>现蕾期>盛花期，随着花蕾的成熟总酚含量先上升后下降，且始花期高于盛花期且盛花期最低，始花期的总酚含量最高，各时期差异显著。

6个不同供试甜瓜品种在同一花期的总酚含量均不相同（表2）。在现蕾期，WI998>DX3-5>7223G、MS5（不育系）>BC1>MS5（可育系），但7223G与MS5（不育系）之间不存在显著差异;在始花期，MS5（可育系）>MS5（不育系）>BC1>WI998>7223G>DX3-5，BC1与MS5（不育系）不存在显著差异，WI998与7223G不存在显著差异;在盛花期，WI998>7223G>DX3-5>BC1>MS5（不育系）>MS5（可育系），BC1与MS5（不育系）不存在显著差异。

2.5 甜瓜坐果率

在甜瓜各品种的开花期分别统计出开花总数，开花一周后统计其坐果数并计算坐果率，结果表明，WI998和MS5（不育系）的平均坐果率均高达95%，BC1和DX3-5的平均坐果率均达到90%，而MS5（可育系）的平均坐果率为80%，7223G的平均坐果率相对最低，为70%。

2.6 甜瓜自交坐果率与各生理生化指标的相关性分析

由表3可见，甜瓜自交坐果率与可溶性蛋白质含量在现蕾期呈极显著正相关，在盛花期呈显著负相关;坐果率与可溶性糖的含量在现蕾期呈极显著负相关，在始花期呈显著负相关，在盛花期呈极显著负相关;坐果率与氨基酸含量在现蕾期呈显著正相关，在始花期呈极显著负相关，在盛花期呈极显著正相关;坐果率与总酚含量在现蕾期呈显著正相关。

甜瓜坐果率与可溶性蛋白质含量的变化趋势（k1）呈极显著负相关，相关系数为-0.93;坐果率与可溶性糖含量的变化趋势（k2）呈极显著负相关，相关系数为-0.82;坐果率与氨基酸含量的变化趋势（k3）呈极显著正相关，相关系数为0.66;坐果率与总酚含量的变化趋势（k4）呈极显著负相关，相关系数为-0.54。

3 结论与讨论

对不同甜瓜品种不同时期柱头生理生化指标进行测定，结果表明，甜瓜品种WI998、DX3-5、BC1及MS5（不育系）可溶性蛋白质含量变化为现蕾期>始花期>盛花期，呈递减趋势，各时期差异显著;可溶性糖只有品种MS5（不育系）与MS5（可育系）是盛花期>始花期>现蕾期，呈递增趋势，各时期差异显著。甜瓜品种WI998、DX3-5、MS5（不育系）、MS5（可育系）氨基酸含量变化为盛花期>始花期>现蕾期，呈递增趋势，各时期差异显著;而总酚含量各品种的3个时期变化有所不同。研究结果显示，不同甜瓜品种同一时期生理生化指标存在差异，同一甜瓜品种不同时期生理生化指标存在显著差异。辛董董等[14]在不同葡萄品种柱头可授性测定试验结果表明，不同葡萄品種柱头可授性强弱不同。这与本试验对不同品种不同时期柱头分泌的各种生理活性物质的测定和分析结果具有相似性。

甜瓜柱头的4种生理活性物质可溶性蛋白质、可溶性糖、氨基酸、总酚含量对其坐果率均有影响。在现蕾期可溶性蛋白质和可溶性糖的含量均与坐果率呈极显著相关，可溶性蛋白质的含量越高，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与坐果率呈极显著负相关;在盛花期可溶性糖和氨基酸的含量与坐果率均呈极显著相关，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。通过对这6个品种在整个花期随着花蕾的成熟过程中不同生理指标的变化趋势与坐果率的相关性调查和分析发现，坐果率与整个花期中可溶性蛋白质、可溶性糖、总酚含量的变化趋势均呈极显著负相关，与氨基酸含量的变化趋势呈极显著正相关。刘世红等[20]通过澳洲坚果不同品种及保花保果措施对花柱可授性和坐果率影响进行试验研究，得出品种间柱头可授性及坐果率的差异均达极显著水平，与本试验研究结果相同。郝慧[21]报道，不同品种、不同时期的枣花柱头可授性均有差异，多数遵循一定的规律，即从蕾期到花大开状态，枣花的柱头可授性呈先加强后减弱的趋势，枣花处于半开花状态时柱头可授性最强，而处于开花状态下，只有部分品种具有可授性，与本试验研究结果部分一致。本研究中WI998为全雌系，MS5为雄性不育系，试验预期推测自交不亲和可能会与其花器官的结构具有一定的相关性，因此推测WI998或者MS5生理生化指标具有一定特殊性，但从本试验结果上来看并未发现全雌系或雄性不育系与其他品种有显著差异，所以从结论上看，花的性别分化与自交不亲和没有相关性。

综上所述，通过研究不同甜瓜品种柱头的生理生化指标在不同花期的差异发现，柱头分泌的各种生理成分在不同品种和不同时期之间均存在一定差异，并对自交坐果率有一定影响。本试验对指导杂交授粉并通过分子遗传学的手段提高农作物的产量具有指导意义。

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