模拟自然涝害对丝瓜品种耐涝性的影响研究

辛亚宁，梁 艳，关 雎，脱飞飞，练华山

(1.成都农业科技职业学院，成都 611130；2.西昌学院农业科学学院，四川 西昌 615013)

近年来，全球洪涝灾害显著增加，受涝面积逐渐扩大[1]，尤其在我国降雨量较多的江南、华南以及西南地区，出现雨涝的概率极高。涝害通过改变土壤理化性质，降低土壤含氧量，从而影响植物根系生长、茎叶生长、花和果实的生长，以及抗氧化酶活性及根系活力[2]，进而严重影响作物产量和品质[3]。

丝瓜(Luffacylindrica. Roem.)起源于亚洲南部热带多雨地区，根系发达，耐高温能力强，是瓜类蔬菜中最耐潮湿的一种[4]。阳燕娟等[5]研究发现，较耐涝的丝瓜品种作为嫁接砧木，可以提高瓜类蔬菜的耐涝性。还有研究表明：同等涝害胁迫下，丝瓜作为砧木嫁接的黄瓜根系活力比南瓜砧木更强[6]。本试验在前人研究的基础上，以成都常见丝瓜栽培品种为试验材料，模拟自然涝害条件，观察分析丝瓜的耐涝性，筛选出选择耐涝性强的丝瓜砧木品种，为瓜类蔬菜选择嫁接砧木提供理论依据，并为其高产、稳产提供一定的基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料通过调研选自成都市蒲江县、金堂县、温江区的地方品种(系)，分别为“蒲江B”“金友”“WJ-1”。试验采用穴盘育苗，2020年3月24日在成都农业科技职业学院实训场开始播种，4月16日选择长势一致的穴盘苗移栽到营养钵，每钵1苗，移栽5d后采用双套盆法进行试验处理。

1.2 试验处理

试验中每个品种均设置对照组和处理组，每个对照和处理均为24钵，进行3次重复。所有对照组均不作处理，按照正常田间栽培方式管理。所有处理组采取湿害、涝害2种方式交替进行，共4次处理，4月21日开始，5月5日结束。试验处理中湿害指水面刚淹没土面，涝害指水面比土层高2cm左右。湿害、涝害交替处理(每次处理后，立即排水恢复，一段时间后继续进行下一次处理)，处理最小单位为24h，每次处理时间为9∶00，最后一次处理完成时，排尽水分，将样品带到实验室测定生理指标。最后一次处理完成5d后，测定其形态指标、生理指标及生物量。

表1 供试材料

1.3 试验测定指标及方法

试验测定形态指标包括叶片数、茎长、根体积、最长根长、干鲜重等。茎长和根长用卷尺测量；叶面积=0.743×长×宽进行计算[7]。根体积采用体积差的方法测量[8]。地上、地下部鲜重用电子天平称量，称量后烘干测量其干重[8]。试验测定生理指标包括叶绿素含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)含量等。叶绿素含量采用用乙醇法进行测量，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测量，SOD活性采用氮蓝四唑比色法测量，POD活性采用愈创木酚法测量，CAT活性采用高锰酸钾滴定法测量[9]，MDA含量采用分光光度计法进行测量。

1.4 数据分析

耐涝性综合评价用隶属函数法综合各项指标进行评价，求出丝瓜各品种(系)各指标的具体隶属度。各指标的隶属函数计算公式如下。

与耐涝性呈正相关的指标的隶属函数值的计算公式为：

U(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)

j=1，2，3；

与耐涝性呈负相关的指标的隶属函数值的计算公式为：

U(Xj)=1-(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)

j=1，2，3；

U(Xj)为每种指标的耐涝隶属函数，式中Xj为第j个指标的测定值，Xmax和Xmin表示第j个指标的最大测量值和最小测量值[10]。

最后将各指标的隶属函数值进行累加求其平均值，平均值越大，其耐涝性越强，反之则耐涝性越弱。

试验数据采用Microsoft Excel 2016进行计算，采用SPSS 16.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 淹水胁迫对丝瓜幼苗叶片抗氧化酶活性影响

由表2可知，涝害胁迫后3个丝瓜品种(系)叶片的SOD活性都下降了，下降幅度依次为“蒲江B”>“WJ-1”>“金友”，分别下降了160.90、9.70和48.76U/g，其中“蒲江B”“WJ-1”下降显著，“金友”下降不显著。涝害胁迫后“金友”的SOD活性变化较稳定。

涝害胁迫后3个丝瓜品种(系)叶片的POD活性变化都不明显，其中“蒲江B”下降了1629.10(U/g·min-1)，“金友”和“WJ-1”分别增加了1108.22(U/g·min-1)和541.42(U/g·min-1)。

涝害胁迫后3个品种(系)叶片中的CAT活性变化均不显著，其中“蒲江B”和“WJ-1”均呈上升趋势，分别上升了7.74%和3.14%，而“金友”下降了3.28%。

表2 淹水胁迫后丝瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的变化

表3 处理后丙二醛(MDA)含量的变化

2.2 淹水胁迫后对丝瓜幼苗叶片丙二醛及可溶性蛋白含量的分析

由表3知，涝害胁迫后3个丝瓜品种(系)叶片中MDA活性变化显著，均呈下降趋势，分别下降了30.80%、35.79%和41.84%，下降幅度为“WJ-1”>“金友”>“蒲江B”。涝害胁迫下3个丝瓜品种(系)叶片中的可溶性蛋白含量变化都不明显。

2.3 淹水胁迫后对丝瓜幼苗叶片中光合色素含量的分析

由表4可知，涝害胁迫后“WJ-1”中光合色素含量均显著降低，“蒲江B”中光合色素的变化除类胡萝卜素含量显著降低，其它含量变化不明显，“金友”中光合色素含量变化均不明显，且为三者中最小。三者中光合色素含量变化大小为：“WJ-1”>“蒲江B”>“金友”。

2.4 生长指标和生物量

从表5可看出，涝害胁迫后“蒲江B”“金友”的叶片数都有所减少，分别减少了6.89%和12.31%，而“WJ-1”的叶片数增加。3个品种(系)的叶面积都有所减小，分别减小了27.45%、31.50%和3.41%。涝害胁迫后“蒲江B”的株高显著降低24.76%，“金友”的株高降低2.66%，而“WJ-1”的株高增加6.27%。3个品种(系)的最长根长变化都不明显，其中“蒲江B”“金友”分别增加了2.6%和8.1%，而“WJ-1”减少了13.0%。

表4 处理后光合色素的变化

表5 处理后生长指标的比较

表6 处理后生物量的比较

从表6可看出，涝害胁迫后“蒲江B”“金友”“WJ-1”三者的根体积分别增加了13.92%、75.16%、24.61%，变化大小顺序为“金友”>“WJ-1”>“蒲江B”。地上鲜重“蒲江B”显著减少35.28%，“金友”减少11.76%，“WJ-1”增加3.47%。地上干重三者变化均显著，其中“蒲江B”和“金友”分别减少22.96%和25.93%，“WJ-1”增加了14.81%。地下鲜重三者分别增加68.12%、25.14%、和11.47%，其中“蒲江B”和“金友”变化显著，增加的大小顺序为“金友”>“蒲江B”>“WJ-1”。地下干重三者均增加，“金友”增加81.52%、“WJ-1”增加63.79%，变化显著，增加的大小顺序为“金友”>“WJ-1”>“蒲江B”。

2.5 耐涝性综合评价结果分析

通过隶属函数法得出每个丝瓜品种(系)的每个指标的隶属值，最终得出每个丝瓜品种(系)的平均隶属值，平均隶属值越大则耐涝性越强。根据平均隶属值可以得出，3个丝瓜品种(系)的耐涝性顺序为：“金友”>“蒲江B”>“WJ-1”。

表7 丝瓜品种耐涝性综合评价

3 结论与讨论

淹水胁迫条件下，为了抵御活性氧的毒害作用，植物会调整一系列体内的代谢机制来适应环境的变化。作为植物酶促防御系统的3种重要保护酶，CAT、POD、SOD能够清除自由基，缓解淹水胁迫对植物造成的危害[11]。张永平等[12]的研究发现，甜瓜幼苗叶片SOD活性随着涝害胁迫时间的延长表现出先下降后升高的趋势，胁迫解除后，SOD活性逐渐下降。舒正悦等[13]的研究发现，随着淹水时间延长，竹叶花椒叶片SOD的活性一直处于较高水平。本研究发现，涝害胁迫后，与对照相比3个丝瓜品种(系)SOD活性均降低，其中“蒲江B”和“WJ-1”显著降低，“金友”差异不显著。抗逆性强的植物的SOD活性保持稳定或降低较小，甚至增加，经过适度的逆境胁迫能提高植物的SOD酶活性，增强其抗逆性[14-15]。本研究中，“金友”SOD活性维持在较稳定水平，原因可能是该丝瓜品种(系)具有较强的抗逆性。

膜脂过氧化的最终产物MDA的含量能够反映植物膜脂过氧化的程度，其含量越高，膜脂的过氧化程度就越严重，植物损伤也就越严重[16]。本研究中，涝害胁迫下的丝瓜幼苗MDA含量与对照相比均显著降低，说明短时间内的淹水对丝瓜幼苗没有造成伤害，反而促进了丝瓜幼苗的生长，这与朱进[16]的研究结果一致。植物体内可溶性蛋白含量的变化是反映逆境胁迫下植物代谢变化较为敏感的指标[17]。本研究中，与对照相比，淹水胁迫后3个丝瓜品种(系)叶片中可溶性蛋白含量均降低，但差异不显著，这可能是由于淹水胁迫抑制了植株体内蛋白质的合成，从而造成可溶性蛋白含量的降低。叶绿素的含量可以直观表现植物叶片的光合性能、营养状况以及衰老程度[17]，是鉴定涝害的一个有效指标[18]。本试验中，3个丝瓜品种(系)的叶绿素含量均有所下降，和朱进[16]的研究结果一致。这是可能是由于在淹水环境下，植株的无氧呼吸使根系能量缺乏，阻碍了矿物质的吸收，造成叶片营养不良，导致叶片发黄，叶绿素含量下降[18]。陈嵘峰[19]在黄瓜的耐涝性研究中发现：植物遭受涝害胁迫后，叶片的叶绿素含量与蛋白质含量会下降，但抗涝性相对较强的品种其含量则会下降的较慢，以此来延缓植物的衰老和死亡。研究表明，淹水胁迫后植株保存叶绿素的能力越强，生理功能受到的伤害就越小[20]，说明试验中的3个丝瓜品种(系)的生理功能受到的伤害较小，也都为较抗涝品种。

在涝害胁迫下，植物为了能够适应已改变的环境，会在形态和代谢方面发生相应的变化[16]。本试验在模拟自然涝害处理后，外部形态指标与王露等[21]在蔬菜耐涝性研究中的结果一致。当植物受到涝淹时，外部形态会发生影响而变化，本试验中外部形态指标都有所变化。

植物的耐涝性是一个受多因素影响的复杂数量性状[22]，因此本试验将各种指标综合起来利用隶属函数法对丝瓜耐涝性的高低进行综合性评价。用平均隶属度来评价植物的耐涝性较全面，代表性强，对鉴定丝瓜耐涝种质资源和选育耐涝新品种的应用将有较大价值[22]。根据隶属函数综合评价的结果，耐涝性强弱为“金友”>“蒲江B”>“WJ-1”。

因此，在生产中可优先选择成都金堂的“金友”丝瓜品种作为苦瓜及其他瓜类蔬菜的嫁接砧木，以此来提高其抗涝性。