甜瓜野生资源PI420145耐冷性的自然低温鉴定

陈静 柯思佳 任琴琴 钱春桃

摘要：甜瓜为喜温作物，低温胁迫是影响甜瓜正常生长的主要障碍因子之一。为鉴定甜瓜野生资源PI420145对秋冬季自然低温的耐受性，以栽培种白皮脆为对照，在苗期和成株期进行自然低温鉴定。结果表明，在自然低温下，苗期野生资源PI420145的冷害指数为0.05，恢复生长后，成活率为100%，有较强的耐寒性，对自然低温的耐受性好。

关键词：甜瓜;自然低温;野生资源;耐冷性;冷害级别;冷害指数;叶片干枯率;存活率

中图分类号： S652.01文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）05-0135-04

收稿日期：2019-03-06

基金项目：江苏省农业重大新品种创制项目（编号：PZCZ201718）;镇江市丹徒区科技项目（编号：NY2018006）。

作者简介：陈 静（1995—），女，河北邯郸人，硕士研究生，主要从事遗传育种与生物技术研究。E-mail：2018104067@njau.edu.cn。

通信作者：钱春桃，博士，副教授，主要从事遗传育种与生物技术研究。E-mail：chuntaoq@njau.edu.cn。

甜瓜是葫芦科（Cucurbitaceae）甜瓜属（Cucumis）一年生蔓性草本植物，是一种世界性的经济作物。甜瓜起源于非洲（初生中心）和亚洲（次生中心）[1]，是典型的非冷驯化植物，对低温较为敏感。甜瓜幼苗的生长对温度的要求较高，生长适温为28～32 ℃，温度为13 ℃以下时发育迟缓，10 ℃以下时停止生长，7.4 ℃以下时发生冷害[2];成株期植株在13 ℃地温条件下，连续受害16 d后全部死亡[3]。在设施栽培中，甜瓜在育苗期及定植初期、结果后期常受到低温冷害侵袭，影响甜瓜生长发育和产量品质[4]。

我国苏南（江苏南部）地区冬春季温度可低至-5 ℃以下，春提早栽培进行育苗容易发生低温冷害;晚秋或初冬（成株期后期）夜温低至6～8 ℃，不利于甜瓜果实膨大及种子发育。甜瓜野生资源PI420145为薄皮甜瓜，生长势强，易坐果，果实为短椭圆形，果皮为墨绿色，果肉为浅绿色，单株可收获3～5个瓜，抗蔓枯病[5]，与栽培种杂交时亲和性较强，可作为改良栽培种的优良抗性资源。但有关PI420145对低温冷害的耐性还未见报道。有关甜瓜耐低温胁迫的研究大多数是在人工模拟条件下进行的，试验重复性好，但与生产实践仍有差异[6-7]。本研究以甜瓜栽培种白皮脆为对照，在苗期和成株期分别利用秋冬季自然低温条件，进行甜瓜资源PI420145的耐冷性初步评价，旨在为利用和发掘野生种PI420145的优良性状（如抗逆境胁迫性）、改良甜瓜品种提供一定技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为甜瓜野生资源PI420145，对照组为栽培种白皮脆，由南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室提供。

1.2 试验方法

苗期耐冷性试验在南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室进行。选择籽粒饱满无伤的PI420145和白皮脆各10粒种子，在55 ℃下温汤浸种4 h后，置于28 ℃的恒温箱中催芽，直至有 2～3 mm 白色胚根出现后，将种子播种于长×宽×高为9.3 cm×8.0 cm×6.5 cm的育苗穴盘中，育苗基质配方为草炭 ∶蛭石=3 ∶1（体积比），之后在光照培养箱（昼夜温度25 ℃/18 ℃）内育苗，常规管理，直至展开2张子叶。2018年11月6日将幼苗置于小冷棚内，于自然低温下处理3 d，11月9日置于光照培养箱（昼夜温度25 ℃/18 ℃）中，观察恢复情况。

2018年秋季将PI420145和白皮脆各10株幼苗种植于南京农业大学白马教学科研基地网室内，株距为60 cm，行距为120 cm，采用吊蔓栽培的方式進行栽培，单蔓整枝，施肥、排灌、除草等采用常规管理标准。经11月下旬自然低温后，于2018年12月观察PI420145和白皮脆的生长状况并拍照。

1.3 冷害等级测定

1.3.1 甜瓜苗期冷害分级方法 对任俭等的分级标准[8]进行修改，根据子叶受害情况对甜瓜苗期冷害情况进行评价，将受害情况划分为0～4级（表1）。根据冷害指数计算公式计算各材料的冷害指数，并统计恢复正常条件后的成活率和不同日期真叶的生长状况。冷害指数的计算公式如下：

冷害指数=∑冷害等级×该级株数NT。

式中：N为冷害级数，T为调查的总株数。

1.3.2 统计成株期甜瓜生长状况 统计秋冬季自然低温下2种材料的叶片干枯率（干枯叶片数目/全部叶片数目）和植株存活率，并拍照。

2 结果与分析

2.1 产生自然冷害的温度变化情况

由图1可见，在2018年11月6—8日的3 d处理时间内，低于7.4 ℃的时间持续6 h，可对植株产生低温冷害胁迫。由图2可见，在甜瓜生长后期（11月20日至12月5日），夜间温度均低于13 ℃，不利于成株期植株的生长，植株产生冷害症状。

2.2 甜瓜苗期受冷害情况

由表2可知，在11月6—8日的自然低温下，PI420145植株只存在0～1级2个受害级别，其中0级植株的子叶表面生长正常，颜色正常，无受害症状;1级植株的子叶弯曲不平展，未干枯。PI420145植株整体冷害指数为0.050，表明其对冷害有较强的耐性。白皮脆的冷害指数达到0.425，其中冷害级别为 0～2级的幼苗有7株，它们的子叶有受害症状发生，但生长点完好，恢复正常生长条件后可以继续生长，3～4级的幼苗有3株，其子叶受损情况较为严重。

2.3 受冷害的幼苗恢复后生长状况

由表3可见，在恢复生长阶段中，经过11月9—13日5 d的培养，PI420145成活率（100%）高于白皮脆（70%）。PI420145的0级和1级植株都能够恢复正常生长。白皮脆冷害级别为3、4级的幼苗未能成活，它们的2张子叶都受损严重，不能为植株生长发育提供足够营养。冷害级别为0、1、2级的植株能够存活并进行后期生长，受害程度越轻恢复生长情况越好，其中0级植株真叶发生较早、生长速度最快、叶面积较大;1级植株生长点完好，恢复生长速度较快;2级植株1张子叶的缺失影响了其生长，真叶发生时间较晚，且叶面积小于0级和1级植株。随着恢复时间的增加，受害程度不同的幼苗后期生长情况趋于一致。

2.4 成株期冷害胁迫情况

由表4可见，白皮脆在生长后期遭遇低温的情况下，植株叶片干枯率为100%，存活率为0，植株已全部死亡。PI420145叶片干枯率为83%，存活率为60%，其中有6株幼苗的上部叶片仍可保持绿色。PI420145在生长后期对低温的耐受性较强，有利于后期果实的生长发育。

3 讨论

鲁秀梅通过扫描电镜研究发现，PI420145的蜡质层多于白皮脆[9]，植物表皮蜡质厚则对低温的耐受性高[10]，这从组织结构上解释了本研究发现的对自然低温耐受性高的部分原因。此外，有研究者发现，PI420145叶片内茉莉酸和水杨酸含量显著高于白皮脆[11]，而较高水平的外源茉莉酸和水杨酸可增强甜瓜幼苗对低温的耐受性[12-13]，这从代谢途径上进一步解释了PI420145对自然低温耐受性较高的原因。

叶绿体是对低温敏感的细胞器，易受冷冻伤害。通常常绿阔叶植物在越冬季的叶色越亮绿，其抗寒性越强，受冻害程度越轻，因此，低温时期叶片是否能够保持绿色在一定程度上可以反映植物耐冷性的强弱[14]。PI420145在低温下叶片仍有绿色，表明其具有一定的耐冷性。

本研究在苗期和成株期分别利用自然低温对PI420145进行了耐冷性初步鉴定，基本可鉴定出其苗期和成株期耐冷性强弱，反映其在自然条件下适应低温的能力，为甜瓜耐冷育种研究提供参考。但是，本试验不足之处在于鉴定指标仅包含冷害指数和成活率，还需进一步鉴定发芽期、开花期及结果期的耐冷性情况，以便更全面深入地揭示PI420145耐冷性情况。

参考文献：

[1]林德佩. 中國栽培甜瓜植物的起源、分类及进化[J]. 中国瓜菜，2010，23（4）：34-36.

[2]徐小军，张桂兰，周亚峰，等. 甜瓜幼苗耐冷性相关生理指标的综合评价[J]. 果树学报，2015，32（6）：1187-1194.

[3]王崇启，焦自高，董玉梅. 厚皮甜瓜冷害的症状及预防措施[J]. 中国蔬菜，2000（2）：41-42.

[4]贺玉花，赵光伟，王平勇，等. 甜瓜种质资源耐寒性评价[J]. 中国农学通报，2018，34（17）：77-82.

[5]Wolukau J N，Zhou X H，Chen J F. Identification of amplified fragment length polymorphism markers linked to gummy stem blight （Didymella bryoniae） resistance in melon （Cucumis melo L.） PI 420145[J]. HortScience，2009，44（1）：32-34.

[6]吕星光，周梦迪，李 敏. 低温胁迫对甜瓜嫁接苗和自根苗生长及生理特性的影响[J]. 中国蔬菜，2016（5）：53-57.

[7]赵卫星，刘喜存，李晓慧，等. 甜瓜幼苗对逆境胁迫的生理响应及抗逆性综合评价[J]. 西南农业学报，2017，30（2）：322-326.

[8]任 俭，李煜华，杜念华，等. 厚皮甜瓜耐冷材料的筛选[J]. 安徽农业科学，2011，39（32）：19724-19725.

[9]鲁秀梅. 甜瓜种植资源PI420145抗蔓枯病分子机制的研究[D]. 南京：南京农业大学，2018.

[10]王春语，张丽霞，高国珍. 植物蜡质研究进展[J]. 辽宁农业科学，2018（5）：35-40.

[11]鲁秀梅，张 宁，夏美玲，等. 不同抗性甜瓜接种蔓枯病菌后内源激素含量变化及其相关基因的表达分析[J]. 南京农业大学学报，2018，41（2）：248-255.

[12]左彬彬，张彦萍，刘海河，等. 茉莉酸甲酯对厚皮甜瓜幼苗耐冷性的影响[J]. 河北农业大学学报，2018，41（5）：75-79.

[13]刁倩楠，蒋雪君，陈幼源，等. 外源水杨酸预处理对低温胁迫下甜瓜幼苗生长及其抗逆生理特性的影响[J]. 西北植物学报，2018，38（11）：2072-2080.

[14]邵文鹏. 几种常绿阔叶植物抗寒性研究[D]. 泰安：山东农业大学，2009.