黄瓜幼苗下胚轴响应弱光胁迫的研究

邹士成+李丹丹+孙博华等

摘 要：该试验选取了耐弱光黄瓜品系M22和不耐弱光品系M14作为研究材料，选取子叶平展和1叶1心时期进行弱光处理，设置了5个不同的弱光胁迫天数（1d、3d、5d、7d和9d），对黄瓜幼苗在弱光胁迫下幼苗的下胚轴性状进行研究，以期阐述黄瓜幼苗植株如何通过下胚轴变化来应答弱光胁迫。结果表明：短时间内弱光处理对黄瓜植株的生长影响不明显，弱光处理5d、7d后对黄瓜幼苗形态发生变化，如随着弱光时间的延长，弱光对黄瓜植株的影响逐渐增大。这说明在短时间弱光处理下，对植株产生的伤害较轻，而随着弱光时间的延长，弱光对植株的伤害也就逐渐增加，严重时可抑制植株的生长甚至可造成植株的死亡。

关键词：黄瓜；弱光胁迫；处理天数；形态变化；抑制

中图分类号 S63 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）19-29-02

黄瓜（Cucumis sativus.L）是世界性的重要蔬菜之一，是一种喜光植物，但对弱光又有一定的耐受性[1]。由于我国北方阴天、雪天较多，日照较短，加之栽培设施遮荫，冬春季黄瓜生产常遭受弱光逆境[2]。弱光对黄瓜的生长发育有明显的抑制作用，主要表现为植株生长缓慢、茎蔓纤细、落花、多畸形瓜、化瓜多等，导致减产甚至绝产[3]。弱光已成为北方黄瓜保护地栽培特别是冬春季节生产的主要限制因子。黄瓜幼苗通过自身生长发育及体内生理生化代谢来响应弱光胁迫[4]，幼苗可以通过植株徒长获取更多的光能来维持正常的光合作用[5]。下胚轴是黄瓜幼苗时期重要的生长指标，是幼苗植株徒长主要部位，李丹丹等（2009）指出下胚轴性状可以作为壮苗因子结合耐弱光指数进行黄瓜耐弱光性鉴定筛选。近年来，有关弱光胁迫后黄瓜幼苗下胚轴性状的遗传及QTL研究多有报道[6，7]，但关于弱光胁迫后下胚轴时如何通过表型响应弱光胁迫的研究未见报道。本研究对不同幼苗时期黄瓜幼苗进行弱光处理，调查幼苗下胚轴的变化，进而阐述幼苗通过下胚轴性状来响应弱光胁迫的特征，为进一步揭示黄瓜耐弱光机理提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料 本试验采用高代黄瓜自交系M14（不耐弱光品系）和M22（耐弱光品系），于2015年3月进行穴盘播种。幼苗长至1片真叶时，移植到8cm×8cm营养钵中，待长至1叶1心时进行遮光处理。

1.2 方法

1.2.1 弱光处理 在光照培养箱进行弱光处理，光强设为3级（约40μmol·m-2·s-1）、日平均温度为25℃/15℃（白/昼），分别处理1d、3d、5d、7d、9d后除去边株，随机取样。对照日平均光强300μmol·m-2·s-1，日平均温度为28℃/18℃。

1.2.2 指标测定 游标卡尺测定下胚轴粗；直尺测定下胚轴长。

1.2.3 数据分析 采用Excel软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 子叶平展期不同弱光胁迫天数对黄瓜幼苗下胚轴性状的影响 图1-a表明，不同耐性品系幼苗的下胚轴粗增长幅度均较对照小，弱光处理3d时，两品系下胚轴粗增加幅度最大，耐弱光品系M22增加达22.5%，弱光处理5～7d时，下胚轴粗的增加速度逐渐降低。不耐弱光M14受弱光胁迫后其下胚轴粗变化不显著，说明M14的黄瓜幼苗生长明显受到弱光的影响。图1-b表明，弱光胁迫后黄瓜幼苗下胚轴长增加，不同耐性品系增加速度不同，耐弱光品系M22弱光处理3d后下胚轴长增加明显，不耐弱光品系M14的黄瓜下胚轴长增加不显著，说明M22在弱光条件下下胚轴伸长。

图1 子叶平展弱光处理对黄瓜幼苗下胚轴的影响

2.2 不同弱光处理天数对1叶1心时期幼苗下胚轴性状的影响 从图2-a可以看出，1叶1心幼苗经弱光处理后下胚轴粗随着弱光处理天数的增加而增加，耐弱光品系M22幼苗下胚轴粗增加幅度较大，在弱光处理第5d时增加幅度达26.20%。不耐弱光品系M14，弱光处理和对照的下胚轴粗变化不显著。由图2-b可以看出，在不同弱光胁迫天数处理下不耐弱光品系M14黄瓜幼苗下胚轴长的变化不显著。耐弱光品系M22在弱光处理第3d后其下胚轴长开始增加，第7d增加幅度最大达45.71%。

图2 1叶1心时期弱光处理对黄瓜幼苗下胚轴的影响

3 结论与讨论

黄瓜虽然是一种喜光植物，但对弱光有一定的耐受性，即在弱光胁迫不是很强的情况下，黄瓜植株仍能保持较好的生长状态[8]。在相同的弱光条件下，不同的黄瓜品种有不同的生长反应，关于弱光胁迫对黄瓜形态生长发育的影响多有报道[8-9]，但关于弱光胁迫对幼苗下胚轴的影响少有报道。本研究对2个不同时期黄瓜幼苗进行不同弱光处理天数对下胚轴性状影响的研究，结果表明，子叶时期开始进行弱光处理后黄瓜幼苗随时间延长植株下胚轴粗增加，在弱光条件下随着时间的延长，下胚轴粗增加的速度先增加然后逐渐趋于恒定。弱光胁迫后黄瓜幼苗下胚轴长增加，耐弱光品系下胚轴长增加明显，不耐弱光品系下胚轴长增加不显著，这可能是耐弱光品系通过伸长下胚轴来获得更多光能，以抵抗弱光的胁迫，这与王兴银（2005）研究结果一致。1叶1心幼苗经弱光处理后下胚轴粗随着弱光处理天数的增加而增加，耐弱光品系幼苗下胚轴粗增加幅度较大，不耐弱光品系经弱光处理后和对照的下胚轴粗变化不显著。这说明短期内弱光照射导致黄瓜下胚轴粗增加，而随着弱光处理时间的延长，下胚轴粗增加速度越小，最后趋于恒定或下降。本研究结果将有利于黄瓜耐弱光性鉴定筛选与品种选育。

参考文献

[1]裴孝伯，李世诚，蔡润.连续弱光处理对黄瓜生育及光和速率的影响.安徽农业大学学报，2005，32（3）：373-376.

[2]李丹丹，司龙亭，牛海臣，等.黄瓜耐弱光性的多元统计分析[J].园艺学报，2009，36（4）：501-506.

[3]王美平.弱光对苗期黄瓜形态和生理生化特性的影响[D].郑州：河南农业大学，2003.6

[4] Dan Dan Li. Quantitative trait loci analysis for chlorophyll content of cucumber（Cucumis sativus L.）[J].seedlings under low-light stress African Journal of Biotechnology，26 July 2010，9（30）：4692-4699.

[5]王兴银，张福墁.弱光对日光温室黄瓜光合产物分配的影响[J].中国农业大学学报，2005（5）：36-41.

[6] 李丹丹，司龙亭，罗晓梅，等.弱光胁迫下黄瓜苗期下胚轴性状的遗传分析[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2009，3711：113-119.

[7]张冠英，司龙亭，李丹丹.弱光胁迫下黄瓜幼苗下胚轴性状QTL分析[J].园艺学报，2011，38（2）：295-302.

[8]王惠哲，庞金安，李淑菊，等.弱光对春季温室黄瓜生长发育的影响[J].华北农学报，2005，20（1）：55-58.

[9]李长缨，朱其杰.光强对黄瓜光合特性及亚适温下生长的影响[J].园艺学报，1997，24（1）：97-99.

[14]余纪柱等.低温弱光对不同生态型黄瓜苗期若干测定指标及光合特性的影响[J].上海农业学报，2003，19（4）：46-50.

（责编：吴祚云）