葫芦砧木种质资源苗期弱光耐性鉴定

邢乃林，付玉婧，王迎儿，黄芸萍，王毓洪

(宁波市农业科学研究院 宁波市瓜菜育种重点实验室，浙江 宁波 315040)

0 引言

西瓜是世界五大水果之一，2016年我国的西瓜种植面积为189万hm2，产量约42万t，居世界首位。目前我国西瓜主要为冬春设施栽培及露地栽培，由于枯萎病等连作障碍问题及低温、阴雨等环境影响，以及市场对西瓜上市时间的需求，西瓜大面积采用嫁接栽培。而西瓜嫁接主要采用葫芦、南瓜及野生西瓜等类型的砧木，其中葫芦类型砧木因低温等方面的耐性及对西瓜品质影响方面的优势而被广泛应用[1-2]。为满足精品农业等方面的需要，瓜类生产多需要进行嫁接集约化育苗。而在冬春季节，瓜类生产区域特别是南方种植区面临连续的寡照阴雨天气的影响，严重影响了西瓜栽培种植及嫁接集约化育苗产业的发展[3]。因此筛选耐弱光的葫芦类型西瓜砧木对优良砧木品种选育及西瓜生产的健康发展具有重要作用。

光照是植物生长的重要能量源泉，目前已有大量针对植物光照方面的机理研究。西瓜等作物面对弱光胁迫时，会产生一系列的变化进行应对，主要有生长速度变缓、根系活力下降、营养吸收降低、节间变短、地上和地下部比重降低、花期改变、果实中部分成分改变等。弱光对作物株高、茎粗、光合作用效率、产量、种子及果实发育等均有影响[4-7]。在不同的弱光处理时间中，随着丝瓜苗期遮光强度延长，弱光对幼苗株高、茎粗、株重、叶面积、根冠比等性状的影响均表现为逐步上升的趋势[8]。在葫芦科黄瓜、西瓜、甜瓜等作物中，弱光下作物生长速度及光合作用均受到一定程度的抑制，抗氧化酶活性均显著升高，但不同材料、不同性状表现存在一定差异[9-12]。但弱光对葫芦类型砧木苗期的影响尚不清楚。因此研究弱光对葫芦砧木的影响，并进行弱光耐性鉴定，对耐弱光的葫芦种质资源鉴定和相关品种选育具有重要意义。

本研究通过对30份葫芦砧木种质资源材料进行苗期的弱光处理，考察了茎粗、相对叶绿素含量、地上部鲜重等性状；通过对种质资源材料各考察性状表现及弱光对各考察性状影响程度的R型因子聚类分析和系统聚类分析，进而研究了各种质资源的弱光耐性及弱光对葫芦类型砧木苗期的影响。

1 试验材料与方法

本研究所用材料为收集的30份用于瓜类砧木育种的葫芦材料，均由宁波市农业科学研究院提供。材料编号及来源等信息见表1。试验于2017年12月～2018年1月在宁波市农业科学研究院瓜菜育种重点实验室进行。

表1 30份葫芦材料信息

选择成熟、饱满、完整的种子进行温汤浸种，55 ℃浸种10 min，然后常温浸种24 h。捞出后用湿毛巾包裹，置于28 ℃培养箱进行催芽，4 d后种子发芽，进行播种。试验设对照及处理，各3次重复，每个重复播种8株。播种采用32孔穴盘，基质为杭州康成农业科技有限公司生产的瓜菜育苗基质。材料培养及处理在宁波东邦电器有限公司生产的RDN-1000型智能人工气候箱中进行。白天温度24 ℃，时长16 h，光照强度30000 lx，相对湿度75%；夜晚温度16 ℃，时长8 h，相对湿度85%。待幼苗生长至1叶1心期，选择其中3次重复进行弱光处理。处理条件为白天温度24 ℃，时长16 h，光照强度6000 lx，相对湿度75%；夜晚温度16 ℃，时长8 h，相对湿度85%。对照条件不变，处理7 d。考察茎粗、子叶相对叶绿素含量、真叶相对叶绿素含量、地上部鲜重。其中相对叶绿素含量利用SPAD-502 叶绿素含量测定仪测量。

数据分析采用Excel 2010进行相关性分析等及数据基础处理，用DPS 数据处理系统V16.05的R型因子聚类(类平均法)和系统聚类分析(离差平方和法)[13]。

2 试验结果与分析

对30份材料的茎粗等考察性状表现的变异系数进行分析，结果显示，对照和处理材料的变异系数最大的性状均为地上部鲜重，分别为20.81%和25.84%，其变异范围分别为1.55～3.82 g和1.25～3.85 g(表2、图1)。对照变异系数最小的为真叶相对叶绿素含量，为7.59%，其变异范围为38.18%～57.20%。处理变异系数最小的为茎粗，为7.16%，其变异范围为3.00～4.24 cm。总体除地上部鲜重外，变异幅度均低于10%，子叶相对叶绿素含量高于真叶。除地上部鲜重外，其余3个性状的处理材料中的变异系数均小于对照。表明弱光增加了地上部鲜重的多样性，降低了茎粗、子叶和真叶相对叶绿素含量的多样性。另外，弱光总体上使葫芦砧木茎粗增加，地上部鲜重降低，子叶和真叶相对叶绿素含量降低。

而对于弱光影响程度，变异系数最大的性状同样为地上部鲜重，为54.87%，其变异范围为-52.82%～36.41%(表2、图2)。最小的为真叶相对叶绿素含量，为41.15%，其变异范围为-32.73%～-0.51%。其中弱光影响最大的为真叶相对叶绿素含量，然后依次为茎粗、地上部鲜重和子叶相对叶绿素含量。除茎粗总体为升高外，其余3个性状均表现为降低。总体上，30份材料间的弱光耐性差异显著。

表2 弱光对葫芦砧木材料各性状的影响

图1 30份材料的茎粗等4个性状的表现

对对照材料的4个考察性状进行相关性分析，结果显示茎粗与真叶相对叶绿素含量之间相关性达到显著性正相关，相关系数为0.43；茎粗与地上部鲜重间为极显著正相关，相关系数为0.59。对于4个性状受弱光影响程度间的相关性而言，仅茎粗与地上部鲜重之间达到极显著水平的正相关，为0.81。对4个性状受弱光影响程度进行R型因子聚类分析的结果显示，4个性状分为两组(图3)，其中茎粗和地上部鲜重为一组，子叶和真叶相对叶绿素含量为一组。

表3 各性状间的相关性

注：“/”前为弱光影响程度，“/”后为对照表现。

图3 4个性状受弱光影响程度的R型因子聚类图

利用系统聚类方法，对30份材料的4个性状受弱光影响程度进行聚类分析，可以将这些材料分为2个大类(图4)。第一大类包含14份材料，第二大类有16份材料，每个大类均可分为2个亚类。其中第一大类的两个亚类分别包含9份和5份材料，第二大类的两个亚类分别包含4份和12份材料。依次名为第一亚类、第二亚类、第三亚类、第四亚类。

第一和第二亚类4个性状受弱光影响程度总体高于第三和第四亚类(表4)。其中第一亚类总体上茎粗表现为上升，而其余3个性状则表现为下降；第二亚类则为4个性状均表现为下降；第三亚类茎粗和地上部鲜重上升，子叶和真叶相对叶绿素含量则表现为下降；第四亚类除真叶相对叶绿素含量表现为下降外，其余3个性状均为上升。对于各亚类4个性状的变异系数，第一亚类除茎粗较高外，其余3个性状均相对较低；第二亚类则地上部鲜重和子叶相对叶绿素含量相对较低；第三和第四亚类茎粗和地上部鲜重相对较低。结合各材料的性状表现，第三和第四亚类的弱光耐性相对较强，其中第三亚类的弱光耐性强于第四亚类(表4、图1、图2)。第二亚类的弱光耐性弱于第一亚类，其中对照品种神通力归为第三亚类，相对较耐弱光。

表4 4个亚类各性状受弱光影响程度表现

图4 30份材料受弱光影响程度的系统聚类分析

3 讨论

弱光是瓜类早春设施栽培，特别是南方地区嫁接西瓜的葫芦砧木育苗期间的重要问题，对植株整体生长，以及优质种苗培育均有影响。弱光可使植株株高上升，茎粗降低，叶绿素含量降低，阻碍叶片和根系生长，但部分植物在适当弱光下反而生长加快，且同一作物不同材料间存在一定差异[7，10-12]。本研究中弱光处理后，耐性较好的材料总体表现为茎粗、地上部鲜重显著上升，子叶及真叶相对叶绿素含量下降，而耐性较差的材料总体表现为4个性状均下降。与前人研究结果相似，但存在一定的差异，可能是因为材料使用及处理时间和处理程度的原因[10-11]。与本团队在前期对葫芦砧木苗期低温和低温弱光处理结果也不尽相同，表明低温弱光对植物苗期的影响与低温或弱光单一因素的影响不同[14-15]。

弱光对不同材料影响程度不同，在本研究中弱光处理后，30份材料地上部鲜重的变异系数增加，而茎粗等3个性状的变异系数均表现为降低。其中地上部鲜重变异系数最大，然后是子叶相对叶绿素含量和茎粗，这与南瓜中的研究结果一致[16]。了解不同材料在弱光下的反应，对弱光机理研究和后续的耐弱光种质筛选及相关品种选育具有重要的指导作用。