夜温对番茄套管嫁接苗愈合的影响

赵渊渊，董春娟，尚庆茂

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京100081）

嫁接是增强蔬菜植株抗生物（特别是土传病害）和非生物逆境能力、促进水分和矿质养分吸收、提高蔬菜产品产量及质量的有效技术措施，且对环境友好，近年来日益受到包括欧美在内世界各国的高度青睐［1－4］。番茄（LycopersiconesculentumMill．）作为世界性主栽果菜类蔬菜之一，2012年全球番茄栽培面积达480万hm2以上（FAO）。番茄周年栽培过程中，不可避免地遭遇区域性或季节性低温、干旱、盐害、青枯病、根结线虫病等逆境胁迫，因此，早在20世纪80年代初期人们就开始了番茄嫁接技术的研究。番茄嫁接目前普遍采用劈接法、靠接法、插接法、套管嫁接法［5－6］，在日本还采用针接法和贴接法等［7］。番茄嫁接后光合作用效率提高［8］，根系生长量增加，植株生长势增强［9］；番茄嫁接后，前期可增产50%，后期可增产30%，总产量增加可达30%～120%，尤其是逆境条件下增产显著［10－11］；McAvoy等［12］研究表明，番茄嫁接苗抗青枯病效果明显增强，发病率和病情指数大幅降低；温度逆境条件下，番茄嫁接苗叶片游离脯氨酸的含量提高，POD活性较高，可溶性蛋白质含量显著提高［13］。

近年来，大量的番茄嫁接研究工作集中在砧／穗亲和性与品种选择方面。研究表明，10个番茄砧木分别嫁接‘金棚1号’接穗，采用隶属函数法综合评价幼苗质量，以砧木‘MIKADO’、‘影武者’嫁接苗质量较高，以‘MIKADO’嫁接苗增产率较高，以‘砧木001’嫁接苗果实品质较佳［14］。不同砧木Beaufort、He－man、local Syrian对嫁接苗的生长发育、产量等都有不同程度的影响，并以Beaufort为砧木的嫁接苗叶片数最多，茎粗最大，叶片的Ca、Na、Mg、Fe、K 的含量较高，叶绿素和类胡萝卜素明显增加，生产力和果实品质显著提高［15］。

嫁接目标能否高效实现的关键在于愈合速率和质量。提高嫁接苗的愈合速率，可以缩短愈合时间，有利于嫁接苗愈合期管理的集约化和高效化；增加愈合质量，有利于培育壮苗，为嫁接苗后期的生长及高产奠定基础。番茄生长的适宜昼夜温度为25～28℃／16～18℃，嫁接苗的愈合速率和质量与其愈合期的温度条件也有密切关系。研究表明，接合处愈合期温度、湿度等环境条件及管理技术对嫁接苗的成活率具有决定作用［16］。黄瓜嫁接苗在20～25℃条件下长势最好［17］。本研究在前人相关研究基础上，采用显微观察等方法，重点研究夜温对番茄套管嫁接苗愈合的影响，旨为番茄嫁接苗愈合期精准环境管理提供科学依据。

1 材料和方法

1．1 试验材料

番茄接穗品种‘中杂105’种子购自中国农业科学院蔬菜花卉研究所，砧木品种‘桂砧1号’种子购自广西农业科学院。供试穴盘规格72孔，长、宽、高分别为54cm、28cm、5cm，单穴体积40cm3，购自浙江台州隆基塑业有限公司。育苗基质草炭采用德国进口KLASMANN，蛭石和珍珠岩全部采用园艺级（粒径3～5mm）；试验所用化学试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。

1．2 幼苗培养

试验于2014年2～4月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所玻璃温室进行。挑选适量、饱满度均一的砧木、接穗种子，室温下浸种6h，5%NaClO 水溶液种子表面消毒15min，冲淋4～5遍，28／23℃催芽3d。选取出芽整齐一致幼苗，播于填装有混合基质［草炭∶蛭石∶珍珠岩＝3∶1∶1（V／V），白云石灰石6kg·m－3，硅酸钙70g·m－3］的72孔穴盘，播种深度1．5cm，覆盖蛭石，每盘灌水约0．7L，置玻璃温室自然温光条件下生长。幼苗子叶平展时开始灌溉250mg·L－1水溶性肥料（花多多，20－20－20－TE，上海永通化工有限公司）溶液，第1片真叶展开后肥料溶液浓度增至500mg·L－1，第3片真叶展开后增至1 000mg·L－1，灌溉量每次每盘1L。

1．3 嫁接

播种后30d，砧木、接穗3叶1心，株高8～10 cm，下胚轴直径2．0mm 左右时进行套管嫁接。嫁接前1d剔除砧木和接穗幼苗中带病幼苗及弱苗，将生长健壮、株高一致的幼苗集中在一起，每盘灌水1L，并叶面喷施75%百菌清可湿性粉剂600倍液。嫁接时，选砧木幼苗下胚轴距离茎基部3．5cm 处，用切削器（2JT－M－2014，广州实凯机电科技有限公司）切取45°斜面，从顶端插入套管（1．5×12mm，浙江博仁科技有限公司），然后，取接穗幼苗在与砧木切削部位直径相宜处用切削器切取45°斜面，并垂直向下插入套管中。

1．4 愈合期环境管理

嫁接后，立即将幼苗移入人工气候箱（PRX－4500－30，购自宁波海曙赛福试验仪器厂），昼温保持恒定（26℃，10h），设3个不同夜温处理，即16℃、21℃、26℃（14h）。嫁接后空气相对湿度第1～3天保持95%左右，第4～7天保持70%～80%；光照强度采取梯度递增，第1～3天黑暗，第4～7天分别为50、100、195和240μmol·m－2·s－1。嫁接第8天将幼苗移入玻璃温室，自然温光环境，与灌水交替施用1 000mg·L－1水溶性肥料溶液，每盘每次1L。

1．5 测定指标及方法

1．5．1 嫁接苗接合部直径 嫁接后第5天，用游标卡尺测量嫁接苗接合部直径。

1．5．2 嫁接苗愈合进程观察 嫁接后第6、9、12、16天，取嫁接苗接合处5mm 长茎段，进行FAA 固定液（福尔马林、70%乙醇、冰醋酸混合液）固定，梯度乙醇脱水，乙醇和二甲苯混合液透明，石蜡包埋，切厚度10μm 片，5%明胶粘片，脱蜡、复水、番红－固绿染色、阿拉伯树胶封片，显微镜（奥林巴斯BX53）观测并拍照。每次每处理4株。

1．5．3 嫁接苗木质部输导能力 嫁接后第16、20天，将嫁接苗从茎基部切断，放置于1%酸性品红水溶液3h，取其全部真叶，称重后加2mL 水研磨成匀浆，12 000r／min下离心3min，取上清液，分光光度计（岛津SHIMADZU，UV－1700）测定吸光度值A545，并从标准曲线读取酸性品红含量。

品红含量（mg·g－1·h－1）＝C×V×（a×W×t）－1，其中C为标准方程求得的品红含量（mg），V为提取液总体积（mL），a为测定所取提取液体积（mL），W为叶片重量（g），t为品红处理时间（h）。每次每处理8株。

1．5．4 嫁接苗砧／穗接合力 嫁接后第6、9天，将嫁接苗切口处套管取下，取接合处4cm 长茎段，放入数显式推拉力计HF－30（购自北京时代海创科技有限公司）固定，测定砧木、接穗分离瞬间的最大拉力（N）。每次每处理8株。

1．5．5 嫁接苗成活率、根系发育及干物质积累 嫁接后第21 天，统计嫁接成活率，取根系样品，MICROTEK 扫描仪测定根系发育指标，并参照赵世杰等［18］的鲜样烘干法测定干物质积累状况。

2 结果与分析

2．1 夜温对番茄嫁接苗接合部直径的影响

嫁接后第5天，在昼温一定的情况下，番茄嫁接苗接合部直径随夜温的升高而增大（图1）。其中，夜温26℃处理接合部直径（3．62mm）比夜温16℃处理接合部直径（3．27mm）显著提高了9．7%（P＜0．05），但夜温21℃处理接合部直径（3．44mm）与夜温16℃、26℃处理差异均不显著。可见，昼温一定条件下提高夜温或提高日均温有利于番茄嫁接苗结合部愈伤组织细胞的产生。

2．2 夜温对番茄嫁接苗愈合进程的影响

通过对不同夜温处理下番茄嫁接苗愈合进程观察发现（表1和图2）：嫁接后6d，夜温16℃处理隔离层较薄，愈伤组织产生，质地紧密，数量相对较少，砧木、接穗直径较一致，维管束连通（图2，A）；夜温21℃处理隔离层、愈伤组织产生，砧木、接穗直径不一致（图2，B）；夜温26℃处理隔离层较厚，愈伤组织细胞较多，砧木、接穗直径严重不一致（图2，C）。嫁接后9d，愈伤组织进一步增多；夜温16℃处理隔离层消失（图2，D）；夜温21℃处理隔离层变薄，维管束连通（图2，E）；夜温26℃处理隔离层变薄，但维管束没有连通（图2，F）或只有1条连通。嫁接后12d，隔离层全部消失，夜温16℃、21℃处理的嫁接苗维管束都连接良好（图2，G、H）。嫁接后16d，维管束进一步分化增粗（图2，J、K），夜温26℃处理存在部分嫁接苗只有1条维管束连接（图2，L）。因此，适宜范围内降低夜温，增大昼夜温差，番茄嫁接苗愈伤组织细胞数量相对较少，质地紧密，接合部维管束分化、连接较快，愈合速率提高。

图1 夜温对番茄嫁接苗接合部直径的影响Fig．1 Effect of night temperature on diameter of graft union of grafted tomato seedling

2．3 夜温对番茄嫁接苗木质部输导能力和砧／穗接合力的影响

不同夜温处理的番茄嫁接苗木质部输导能力存在显著差异（图3）。嫁接后16d，夜温16℃处理嫁接苗品红含量为0．077 7mg·g－1·h－1，与夜温26℃处理相比显著提高了32%，而与夜温21℃处理相比提高了11%。嫁接后20d，夜温16℃处理嫁接苗品红含量为0．108 9mg·g－1·h－1，显著高于夜温21℃处理。因此，适宜范围内降低夜温，增大昼夜温差，番茄嫁接苗接合部木质部愈合较好，吸收品红的速率较高，输导能力较强，嫁接苗愈合质量较高。

表1 夜温对番茄嫁接苗愈合进程的影响Table 1 Effect of night temperature on healing process of grafted tomato seedling

图2 夜温对番茄嫁接苗愈合进程的影响Fig．2 Effect of night temperature on healing process of grafted tomato seedling

图3 夜温对番茄嫁接苗木质部输导能力（A）和砧／穗接合力（B）的影响Fig．3 Effect of night temperature on xylem translocation ability and connecting force of grafted tomato seedling

表2 夜温对番茄嫁接苗成活率、根系发育及干物质积累的影响Table 2 Effect of night temperature on survival rate，root development and dry weight of grafted tomato seedling

同时，不同夜温处理的番茄嫁接苗砧／穗接合力也存在差异（图3）。在嫁接后第6 天，夜温对番茄嫁接苗砧／穗接合力无显著影响；嫁接后9d，夜温16℃处理嫁接苗砧木、接穗分离瞬间最大拉力为6．48N，与夜温26℃处理（5．05N）相比显著增加了28%，与夜温21℃处理相比增加了20%，但未达到显著水平。所以，适宜范围内降低夜温，增加昼夜温差，番茄嫁接苗砧／穗接合紧密，分开砧、穗的拉力较大。其中，嫁接后的前6d，愈伤组织分裂迅速，维管束分化缓慢，砧、穗接合不紧密；嫁接后6～9d，维管束开始迅速分化并开始进行砧、穗连接，其间相对较低的夜温，可以促进维管束的分化，加快砧木、接穗的连接，加快嫁接苗的愈合速率。

2．4 夜温对番茄嫁接苗成活率、根系发育及干物质积累的影响

表2显示，夜温16℃、21℃处理番茄嫁接苗嫁接成活率达99．24%，而夜温26℃处理成活率较低，仅有95．45%；不同夜温处理的番茄嫁接苗根系发育存在显著差异，夜温16℃处理嫁接苗根系总长度达162．27cm，平均直径0．41mm，显著高于夜温26℃处理；同时其根体积达0．33cm3，也显著高于夜温21℃、26℃处理；另外，嫁接苗干物质积累在不同夜温处理间无显著差异。可见，适宜范围内降低夜温，增加昼夜温差，有利于番茄嫁接苗的成活及根系的生长发育。

3 讨 论

番茄嫁接苗愈合过程分为隔离层形成、愈伤组织产生、愈伤组织分化、维管束连接4 个阶段［19］。环境因子通过调控嫁接苗基因表达、各种酶活性、膜的特性以及激素水平等［20］，进而影响其愈合速率及质量。番茄叶片中光合产物的运输主要在夜间进行，夜温的高低对叶绿素含量、细胞间隙CO2浓度、光合产物蔗糖和淀粉的运输等产生显著影响［21］，也会影响嫁接苗愈合。

嫁接愈合过程中，愈伤组织的产生是前提。一般认为，适宜温度范围内，提高温度有利于植株体内的各种酶促反应，加快物质、能量的转化与代谢，合成伤口愈合所需物质［22－24］；并改善愈伤组织的疏松和干燥状态，植物细胞分裂、生长活跃［25］，促进愈伤组织的形成。本试验结果表明：嫁接后前5d，随着夜温的升高，愈伤组织细胞数量增加，夜温26℃处理嫁接苗接合部直径较21℃处理提高了5．0%，较16℃处理提高了9．7%。

愈伤组织分化是嫁接愈合的关键。嫁接愈合过程中，高温会抑制生长素信号的传递，抑制相关应答基因启动子的激活，从而阻碍细胞再生和细胞周期再循环。较高的温度下，生长素和细胞分裂素引起的保卫细胞原生质体扩大仅5～6倍，不能进行细胞壁再生、脱分化、进入细胞周期或再分化［26］。相反，低温条件可以部分恢复愈伤的组织再生能力，可以提高遗传的低分化的能力［27－28］。如羊茅愈伤组织的最佳培养温度为25℃，20℃处理愈伤组织分化效果更好［29］；五味子在－4℃处理53d，愈伤组织再生效果最好［30］。其次，变温有利于愈伤组织的分化。如研究表明，25℃恒温培养条件适合愈伤组织增殖生长，25／15℃变温培养条件适合愈伤组织分化芽，培养壮苗和生根［31］；26／21℃变温、暗培养条件下，安祖花叶片愈伤组织诱导率较高，试管苗质量较好［32］。

本研究结果表明，昼温不变情况下，随着夜温的降低，番茄嫁接苗愈合速率加快，愈合质量提高。嫁接后前5d，夜温16℃处理愈伤组织细胞数量少，但质地紧密，有利于后期分化；夜温26℃处理愈伤组织细胞数量多，但质地蓬松，分化能力较弱。嫁接5 d之后，夜温16℃处理隔离层消失较快，维管束桥连接迅速，砧、穗接合紧密，成活率高，木质部输导能力强；而夜温26℃处理愈合进程缓慢。嫁接愈合过程中，适宜范围内较低的夜温，可以促进生长素、细胞分裂素的信号传导，调控相关基因的表达，促进细胞再生及细胞周期再循环，使脱分化、再分化、细胞壁再生等顺利进行，加快接合部维管束的分化和连接，提高嫁接愈合速率。其次，愈合速率的提高，有利于砧木、接穗营养物质的交换和有效分配利用，促进嫁接苗营养物质的积累，使细胞连接紧密、内含物丰富，提高嫁接愈合质量。Ngoc等［16］研究表明，17℃、20℃、23℃处理的番茄嫁接苗成活率随温度的升高而增加，而26℃处理的成活率降低，其中23℃、80%湿度嫁接成活率最高，达到88．2%。Ntatsi等［33］认为番茄嫁接后温度22／18℃（昼／夜）处理的芽伸长及叶面积等方面显著优于17／14℃处理。

嫁接苗的愈合速率、质量的提高，有利于根系吸收的水分、养分及时、充足地运输到地上部，促进茎叶的生长发育；同时有利于茎叶产生的光合产物、激素及时、充足地运输到地下部，促进根系的生长发育。研究表明，发达的根系有助于植物高效吸收水分和养分，保持平衡的根冠比，使植物的养分吸收效率及光合效率达到最佳水平［34－35］。本试验中，夜温16℃处理番茄嫁接苗的根系长度、体积及平均直径显著提高，具有发达的根系，有利于嫁接苗后期的生长及高产。总之，本研究表明夜温16℃可以有效地促进番茄套管嫁接苗愈合，形成成活率和质量高的嫁接苗。

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