染色体加倍增加了四倍体西瓜幼苗根系的耐盐能力

朱红菊 赵胜杰 路绪强 何楠 高磊 豆峻岭 别之龙 刘文革

目的与意义：土壤盐碱化和次生盐渍化是影响西瓜生产的一个重要因素，严重制约着我国西瓜优质高效可持续发展。笔者前期研究发现多倍体西瓜耐盐能力强于其同源二倍体西瓜，但是具体的耐盐机理尚不明确，本研究通过分析NaCl胁迫后二倍体和四倍体西瓜幼苗生理生化变化、Na+和K+离子吸收转运变化及离子转运相关基因的差异表达，多角度揭示西瓜多倍体的耐盐优势机理，为培育抗逆性强的西瓜品种提供科学依据。

材料与方法：以‘ZY-9二倍体和其人工诱导的同源四倍体为材料，将二倍体和四倍体互做砧木进行嫁接。在嫁接苗3叶1心时期用0和300 mmol·L-1 NaCl进行处理，比较NaCl胁迫后不同嫁接苗之间光合作用、抗氧化酶活性差异，从生理生化指标上证明四倍体西瓜的高耐盐能力;研究NaCl胁迫后不同西瓜嫁接苗植株各组织Na+、K+含量及离子吸收的变化，确定不同倍性西瓜盐胁迫离子吸收类型差异;比较NaCl胁迫后离子转运相关基因SOS，PMA1，HKT1和NHX1的差异表达，分析二倍体和四倍体西瓜幼苗根系相关基因表達与耐盐差异的关系。

结果与分析：300 mmol·L-1 NaCl盐胁迫处理以后，以四倍体为砧木的西瓜幼苗受伤害程度小于以二倍体为砧木的西瓜幼苗，相同倍性砧木嫁接苗之间受NaCl胁迫伤害程度几乎没有差异。NaCl胁迫后，以四倍体为砧木的西瓜幼苗干物质量、光合作用参数、抗氧化保护酶活性、保护性渗透调节物质含量等均显著高于以二倍体为砧木的幼苗，丙二醛和活性氧含量则呈现出相反的趋势，以四倍体做砧木的幼苗根部激素含量均高于以二倍体做砧木的幼苗。这些结果从生理生化层面解释了四倍体西瓜的耐盐优势是与其茎和根系有关的，与叶片关系不大。NaCl胁迫处理后，Na+含量在西瓜幼苗中显著升高，在以二倍体为砧木的西瓜幼苗中Na+含量比以四倍体为砧木的幼苗高;K+含量在NaCl胁迫后显著降低，在以二倍体为砧木的西瓜幼苗中K+含量比四倍体为砧木的幼苗低;西瓜幼苗地上部分优先积累Na+和K+，茎部积累了最多的Na+和K+，其次是叶片，最少的是根系;300 mmol·L-1 NaCl胁迫处理后，西瓜幼苗根尖Na+流速显著升高，K+流速均显著降低，四倍体西瓜为砧木的幼苗根尖Na+和K+流速显著高于二倍体为砧木的幼苗。该部分结果表明，根系在响应四倍体西瓜NaCl胁迫过程中起了主要作用。NaCl胁迫处理后，以四倍体为砧木的嫁接苗中SOS，PMA1，HKT1和NHX1的表达量显著高于以二倍体为砧木的西瓜幼苗，该结果从基因表达层面解释了四倍体西瓜的耐盐机制。

结    论：染色体加倍增强了四倍体西瓜幼苗的耐盐能力，以四倍体为砧木的西瓜幼苗比二倍体为砧木的西瓜幼苗更耐盐胁迫。盐胁迫后，与二倍体植株相比，四倍体西瓜幼苗光合作用能力、抗氧化酶活性、渗透调节化合物含量以及盐胁迫相关基因表达水平较高，这可能与四倍体根系能保持低Na+和高K+能力有关。