葫芦砧木低温处理鉴定方法研究

王迎儿　邢乃林　马凯慧等

摘要：对2个具有低温抗性差异的葫芦砧木A12、A05及西瓜TRM进行低温处理，试验结果表明，葫芦幼苗（0.43～0.71）的低温抗性显著高于西瓜（1.0），4℃条件下A12的耐低温性高于A05，6℃条件下相反；3叶期2个砧木间冷害指数差异显著，且叶绿素含量变化均达极显著，叶绿素含量变化程度与冷害指数具有显著正相关（R²=0.65），因此，叶绿素含量可以作为耐低温葫芦砧木材料选择的一个标准，且3叶1心期6℃为相对较好的低温处理条件。

关键词：葫芦；西瓜；低温；冷害指数；叶绿素含量

中图分类号：S642.9；S651 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2016）08-0079-03

西瓜是葫芦科西瓜属一年生草本蔓生植物，起源于非洲，属于典型的喜温性瓜果。栽培面积和产量位列世界十大水果之一。我国是世界上最大的西瓜生产和消费国，2012年我国西瓜产量占世界总产量的50%以上：2014年浙江省西瓜种植面积为7.07万hm²，产量为214万t，西瓜是浙江省重要的特色优势产业之一。近年来西瓜早春设施栽培发展迅速，但是西瓜对低温敏感，在早春设施栽培和秋延后露地栽培时经常遭遇低温冷害，严重影响了反季节西瓜的生产。目前我国选育的西瓜品种大多耐低温性不高，耐冷种质资源匮乏，且对西瓜耐低温性研究较少，特别是耐低温性的鉴定方法及机理仍不清楚。

大量研究表明，嫁接可以提高西瓜的耐低温性能。目前西瓜嫁接所用砧木主要为葫芦和南瓜及野生西瓜3类。其中葫芦与西瓜均为葫芦科西瓜属，因此具有嫁接亲和性高、不影响西瓜品质、连作障碍及病虫害抗性较强等优势而被广泛应用。西瓜、黄瓜、甜瓜等葫芦科作物中均有研究表明，低温处理可改变叶片细胞膜系统及光合作用，并使幼苗叶片叶绿素含量发生显著变化。因此，叶片叶绿素含量被认为是一个有效的耐低温性能指标。同时，在玉米、水稻等作物中研究发现，幼苗低温处理后，植株生长停滞或缓慢，叶片的叶绿素含量降低。但是关于嫁接提高接穗耐低温性的机理仍不清楚，同时对于葫芦砧木嫁接西瓜的耐低温性鉴定的时期及温度还不确定，而且冷害程度与低温胁迫后叶绿素含量变化之间的关系仍不明确。

本研究通过对葫芦及西瓜苗期不同阶段进行低温处理，测定冷害指数及叶片叶绿素含量，以确定葫芦砧木嫁接西瓜的低温处理条件，并探索葫芦中低温胁迫后的叶绿素含量变化与冷害指数之间的关系，为葫芦砧木低温筛选及嫁接西瓜的耐低温嫁接机理研究提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

葫芦材料为田间表现较耐低温的A12和较不耐低温的A05，西瓜材料为TRM，均由宁波市农业科学研究院提供。

1.2试验方法

①材料种植 试验于2014年11月在宁波市农业科学研究院进行。分别挑选大小一致、饱满的西瓜和葫芦种子，室温浸种，葫芦为24 h，西瓜为6 h。28～30℃催芽，西瓜为36 h，葫芦为48 h。每隔2 d播种1批，共3批。每一批材料均按9次重复播种，其中4℃、6℃处理及20℃对照各3次重复。每重复10株，50孔穴盘播种。

②低温处理 3批材料在宁波市农业科学研究院人工气候室中种植，分别长至约1叶1心（1叶期），2叶1心（2叶期），3叶1心（3叶期）时放进RXZ型智能人工气候箱（宁波江南仪器厂生产）进行低温处理，光照和黑暗均为12 h，处理2 d后考察。

③性状考察 冷害级数调查参照王喜庆等的方法，根据葫芦及西瓜冷害状况分为6级，0级：无症状；1级：叶片稍有萎蔫；2级：1/3叶片萎蔫下垂；3级：2/3叶片萎蔫下垂；4级：所有叶片萎蔫下垂；5级：幼苗死亡。处理2 d后进行冷害级数考察。同时采用SPAD-502叶绿素含量测定仪测定幼苗真叶的相对叶绿素含量，每个处理选择8～10株，每株检测3次，去掉异常值后，计算平均值。

④数据处理试验数据采用Excel 2010软件进行处理，统计采用其数据分析中的单因素方差分析及相关系数分析。

冷害指数计算公式如下：冷害指数=（冷害级数×该级株数）÷（调查株数×最大冷害级数）。

2结果与分析

2.1耐低温等级

低温处理后，西瓜和葫芦幼苗均表现出不同程度的低温胁迫。4℃和6℃处理2 d后的西瓜幼苗的冷害等级均为5级：而4℃处理2 d后的葫芦幼苗的冷害等级为3～4级，主要为3级，6℃处理后表现为2-3级，主要为2级，葫芦幼苗较西瓜幼苗耐冷。对于2份葫芦材料，不同处理时期，6℃处理后的冷害指数均低于4℃，4℃条件下A12的耐低温性高于A05，而6℃条件下则相反。6℃条件下，1叶期、3叶期A05的冷害指数均显著低于A12，而TRM的冷害指数均极显著高于A12，表明6℃条件下1叶期、

3叶期较合适判定不同砧木的耐低温性。

2.2葫芦叶绿素含量

由于低温处理后的西瓜幼苗死亡，未测定其叶绿素含量。对于葫芦，4℃和6℃处理后，不同处理时期的叶片叶绿素含量较对照均有一定程度的提高（图1）。除2叶期A05在6℃的处理外，其余处理与对照相比，叶片叶绿素含量均具显著或极显著提高。4℃处理后叶片叶绿素含量提高最大的为1叶期的A12，为17.00%；最低的为2叶期的A12，为9.45%。6℃处理后叶片叶绿素含量提高最大的为3叶期的A12，为14.14%；最低的为2叶期的A05，为4.17%。除2叶期的A12外，4℃处理叶片叶绿素含量均高于6℃处理，且3个处理时期中A12的叶片叶绿素含量均高于A05，总体上2个材料2叶期的叶片叶绿素含量低于1叶期和3叶期，且在一定范围内随着温度降低，叶片叶绿素含量随之提高，其中3叶期2个砧木材料的叶片叶绿素含量在2个低温处理后均达极显著水平，表明3叶期较1叶期和2叶期更适合作为葫芦砧木低温处理时期。

通过冷害指数与叶绿素含量变化之间的相关性分析发现，两者之间表现为显著正相关，相关系数达到0.65，表明叶绿素含量变化与冷害指数具有一定的相关性。

3讨论与结论

随着西瓜设施栽培面积的不断增加及种植范围的扩大，广适性的西瓜品种培育及合适的栽培措施已成为当前西瓜育种面临的重要问题，其中嫁接是促进西甜瓜产业发展的一个重要方式，但是相对于日韩等国，我国的嫁接育种产业还有一定的差距。而且由于我国地域广阔、生态环境复杂，低温抗性是特别需要重视的一个方面。刘慧英等研究表明，嫁接苗耐冷性明显高于实生苗，同时通过对活性氧系统SOD等活性检测，认为其与嫁接导致的低温抗性增强有关。王喜庆等通过葫芦砧木嫁接西瓜的低温胁迫研究证明葫芦嫁接西瓜具有低温抗性增强作用。而本研究中，葫芦低温抗性在4℃和6℃均高于西瓜，表明葫芦的强低温抗性。

不同植物材料在不同的温度胁迫下，相对抗性会表现出一定的差异。王代军等研究不同温度下不同草坪草品种的温度胁迫抗性，结果发现品种Nublue的抗寒性和耐热性均高于品种Cindy，但是Nublue的抗寒性高于品种Targ et，而耐热性则低于品种Targ et。而对于低温胁迫，李明玉等在4℃、6℃、8℃下处理不同黄瓜幼苗，结果不同材料的多个冷害相关生理指标在不同温度下的变化顺序不同，此结果与本研究中4℃下A12耐低温性高于A05，而6℃下A12耐低温性低于A05这一结果一致，表明不同低温处理下，不同材料具有不同的相对抗感性，不同的低温抗性材料具有不同的最佳低温抗性范围。

低温胁迫影响的一个主要方面就是叶绿素及其相关物质含量的变化。张国民等在6℃和10℃下分别对玉米品种吉单159进行处理，测定叶绿素含量发现，低温处理后叶片叶绿素含量总体呈下降趋势，但6℃处理下3片真叶处理3 d后的叶绿素含量均表现为一定程度的上升，且温度越低，叶绿素含量变化越大。本研究中低温处理后叶绿素含量显著上升，且4℃处理的叶片叶绿素含量变化程度大于6℃的结果与其基本一致。因此，叶绿素含量的升高可能是植株面对低温胁迫的反应，而后期的降低可能是长期低温对叶绿素合成系统的破坏。

叶绿素含量与低温胁迫相关性的研究上，主要是关于叶绿素含量的变化以及冷害指数表现，少有研究涉及叶绿素含量与冷害指数之间的相关性。而本研究发现，葫芦叶片叶绿素含量的变化与冷害指数具有显著相关性，表明可以通过叶绿素含量变化来选择耐低温葫芦砧木种质资源。