不同植物生长调节剂及叶面肥在抑制甜瓜早衰过程中的应用

代岳宸，董连新，淦静怡，张小燕

（新疆农业大学林学与园艺学院，新疆乌鲁木齐 830052）

甜瓜（Cucumis melo L.）属葫芦科（Cucurbitaceae）甜瓜属（Cucumis），具有极为特殊香气。该物种具有高度的形态多样性，在其生育期果实的外观、品质、风味、营养特性和抗逆性生理等方面存在很大的变异性[1-4]。目前甜瓜主要分厚皮甜瓜与薄皮甜瓜2 种，本研究对象为厚皮甜瓜。

甜瓜作为营养丰富的果蔬，其含有可溶性糖、大量可溶性固形物、Vc 等物质，甜瓜的果实品质主要由这些物质所决定[5]。甜瓜的甜度也就是其可溶性固形物含量是用来评判其生产价值的重要因素。因甜瓜具有独特的芳香气味，所以芳香物质含量也决定了其所带来经济效益的高低。这种芳香类物质主要包括醛类、酮类、醇类、菇类及含硫化合物等，这些成分中有的气味浓烈，有的气味微弱，有的无味，而当它们以特定比例组合到一起时，则产生了甜瓜的独特气味[6]。每100g甜瓜瓤肉内含脂肪0.lg、蛋白质0.4g、碳水化合物6.2g、钙29mg、磷10mg、铁0.2mg、胡萝卜素0.03mg、硫胺素0.02mg、核黄素0.02mg、尼克酸0.3mg、抗坏血酸13mg，是一种脂肪含量极少却含有多种人体所必需营养物质的食品。此外，甜瓜中还含有可以将不溶性蛋白质转变成可溶性蛋白质的转化酶，有利于人体的吸收以及本身的生长发育[7]。

衰老是植物生长发育进程中不可避免也极为重要的过程，它是受植物自身遗传程序控制的一个生长阶段，同时也是一种对环境的适应与调节，衰老机理也是目前众多专家学者争相研究的热点问题[8]。衰老在植物的生命进程中属于一种严格受DNA 调控的过程，在这个进程内，受到多种因素的共同调控作用[9]，外源控制因素主要有温湿度、渗透压强、病原物侵害、光照时间及汲取的营养等；同样，内源控制因素也承担着较为重要的责任，而在众多内源控制因素中，植物激素则是调控叶片衰老的重中之重。通过分子生物与遗传学以及生物信息学等多种手段的试验中发现，多种激素均参与[9]对衰老的调控过程。而在整个植物的生命进程中，早衰则是一种特殊的衰老情况。早衰是指植物仍处于正常生育期时，便于提前正常生长发育的植株开始衰老进程，这样会导致其在本应继续汲取养分的发育期过早地停止吸收养分，造成果实的质量与产量大幅度下降，给农业生产与应用上带来巨大损失[8]。

早衰引起的内源细胞分裂素水平的降低最早在香石竹（Dianthus caryophyllus）花瓣衰老过程中被发现，通过对自然衰老的叶片中细胞分裂素含量进行测量后得出结论：在叶片伸展期时，随着叶片的伸展，内源细胞分裂素含量会不断上升，叶片定型时，达到峰值，当叶片定型后，随着叶片的自然衰老，内源细胞分裂素含量不断下降。促进植物叶片衰老的植物激素主要包括脱落酸、乙烯、水杨酸、油菜素甾醇、茉莉酸和独角金内酯[10]，抑制植物衰老的植物激素则主要是细胞分裂素和赤霉素。

在蔡兴[11]的研究中，对不同品种烟叶的上部鲜烟叶和根系的生理生化指标进行了探究，研究发现：早衰的烟叶SOD 活性下降、MDA 含量提高；叶绿素酶和淀粉酶的活性、微量元素含量、淀粉、总糖、还原糖、钾含量均低于正常烟叶和营养过旺烟叶，不在适宜范围内。在该研究中，主要对烟叶有机物的含量进行了重点分析，对包括POD 活性可溶性蛋白在内的指标未进行分析与讨论。

在王复标[12]的研究中，通过对水稻叶片的早衰突变体衰老过程中的动态取样结果进行研讨，发现早衰的水稻有机物含量与野生品种相比明显降低、SOD 活性明显低于野生对照。通过参考前人研究结果和总结自己的研究结果，探讨出早衰突变体叶片衰老进程中的SOD 活性降低主要源于Mn-SOD 同工型的降低，从而使SOD 抗氧化保护酶系统崩溃，并最终导致叶片的加速衰老；而POD 活性却有提高现象，经过研究发现，POD 可能在衰老过程中主要起氧化损伤作用，而不是起抗氧化保护酶的功能。

近年来，有关于植物衰老的研究已取得不少成果，衰老最初主要是以叶绿素含量、蛋白质含量、活性氧、自由基的累积、保护酶、抗氧化物质和光合速率等作为测定项目[13]。本试验采取不同浓度植物激素及叶面肥处理甜瓜，测定处理后叶绿素相对含量、POD 活性、SOD 活性、可溶性蛋白含量及MDA 含量，以期进一步研究甜瓜早衰的机理，为提高甜瓜种植效益提供参考借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2020 年5 月－2020 年9 月在昌吉回族自治州昌吉市佃坝镇（87°19′48″E、1°3′3″N）进行，海拔428m，属温带大陆性气候，夏季气温16～32℃，无霜期170～185d，年日照时数约2833h，昼夜温差范围在14～20℃，年降水量183mm。试验区为砂壤土，施肥、灌溉等管理条件一致。

选用‘西州密十七号’为试验材料；处理试剂选用外源赤霉素（GA3）产自上海源叶生物有限公司，多效唑由四川国光实业公司生产，6-BA 由上海源叶生物有限公司生产，KT 产自福州飞净有限公司，氨基酸硒由衡水市格美微量元素有限公司生产，考马斯亮蓝、2－硫代巴比妥酸、植物过氧化物酶（POD）检测试剂盒、总超氧化物歧化酶（SOD）检测试剂盒均购自上海源叶生物有限公司。

1.2 试验方法

厚皮甜瓜于5 月4 日播种，按照每畦栽2 行，株距45cm，每小区10 株，随机区组设计进行点播，每穴点播2～3 粒。根据实验设计的梯度，对每个处理进行相同的施肥、填土、滴灌带铺设以及覆膜处理，每个处理插杆挂牌进行标记。整枝方式采用单蔓整枝，将第8 节以下所有侧蔓摘除，留第8 节作为坐瓜节位，花期进行人工授粉，授粉后将8 节以上侧蔓全部摘除，当叶片长至25 片时进行掐头，所有处理田间管理方法一致。

在甜瓜幼苗生长至雌花开花时，采用6-BA（20mg/L、30mg/L、40mg/L）、KT（20mg/L、30mg/L、40mg/L）、氨基酸硒（10mg/L、15mg/L、20mg/L）、多效唑（100mg/L、150mg/L、200mg/L）、外源赤霉素（100mg/L、150mg/L、200mg/L）以及CK（清水对照）共16 种处理方式，隔5d 后再次喷施，共喷施3 次，每个处理10 株，采用单因素随机排列，重复3 次，为防止每个处理相互影响，每行行距3m，一共种植210 株。通过分析叶绿素相对含量、SOD 活性、POD 活性、MDA 含量、可溶性蛋白含量5 项指标的变化，推断出喷施不同试剂对延缓甜瓜早衰现象的影响。

叶绿素相对含量：使用SPAD-502 手持叶绿素仪，测定第5 片真叶叶绿素相对含量（SPAD）；SOD 活性：邻苯三酚自氧化法测定；POD 活性：愈创木酚法测定；MDA 含量：硫代巴比妥酸显色法测定；可溶性蛋白含量：考马斯亮蓝G-250 比色法测定。

1.3 统计分析方法

试验数据采用SPSS19.0 软件进行方差分析，利用WPS 软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同植物生长调节剂及叶面肥对叶绿素相对含量的影响

由图1 可知，不同植物生长调节剂及叶面肥处理后，对甜瓜的叶绿含量均有不同的影响。其中，氨基酸硒随着浓度的增加，甜瓜的叶绿素含量呈上升趋势，各处理间差异极显著，且均极显著高于CK；6-BA、KT 随着浓度的增加，甜瓜的叶绿素含量也呈上升趋势，但低浓度会降低甜瓜的叶绿素含量，只有高浓度才能促进叶绿素含量增加；多效唑、赤霉素随着浓度的增加，甜瓜的叶绿素含量均呈现先升高后降低的现象，但多效唑整体促进效果一般，而赤霉素整体促进效果理想。在所有处理中，赤霉素150mg/L 处理甜瓜的叶绿素含量最高，较CK 处理提高了55.74%，极显著高于其他处理；其次为赤霉素200mg/L、氨基酸硒20mg/L，两者旗鼓相当，较CK 处理分别提高了48.87%、48.36%，也极显著高于除赤霉素150mg/L 外的其他处理。

图1 不同植物生长调节剂对叶绿素相对含量的影响

2.2 不同植物生长调节剂及叶面肥对MDA 含量的影响

由图2 可知，各处理浓度甜瓜的MDA 含量均比对照低，且除赤霉素外，其余各处理均呈现随着浓度的增加，甜瓜的MDA 含量下降的趋势；而赤霉素随着浓度的增加，甜瓜的MDA 含量呈现先降低后升高的趋势。在所有处理中，以赤霉素150mg/L 浓度处理后甜瓜的MDA 含量最低，较CK 处理降低了34.41%，与KT 40mg/L 浓度处理的甜瓜的MDA 含量差异不显著，与其他各处理浓度均差异显著。经多效唑3 种浓度处理后的甜瓜MDA 含量与CK 处理差异不显著。

图2 不同植物生长调节剂及叶面肥对MDA 含量的影响

2.3 不同植物生长调节剂及叶面肥对可溶性蛋白含量的影响

由图3 可知，所有试剂处理后，可溶性蛋白含量均比CK 对照组有所提高，且氨基酸硒、6-BA、KT、多效唑处理均呈现随着处理浓度的升高而甜瓜可溶性蛋白含量增加的趋势，而外源赤霉素处理则呈现出先升高后降低的趋势。其中，经KT 40mg/L 处理后，甜瓜的可溶性蛋白含量最高，为9.58mg/g，比CK 处理提高了66.32%，与其他各处理差异显著；其次为6-BA 40mg/L和氨基酸硒20mg/L，分别比CK 提高了64.58%、53.13%。经外源赤霉素处理的效果比其他试剂处理偏低，浓度为150mg/L 处理后可溶性蛋白含量比CK 提高了30.68%。

图3 不同植物生长调节剂及叶面肥对可溶性蛋白含量的影响

2.4 不同植物生长调节剂及叶面肥对SOD 活性的影响

由图4 可知，所有试剂处理后，SOD 活性均比CK对照组有所提高，且氨基酸硒、6-BA、KT、多效唑处理均呈现随着处理浓度的增加而SOD 活性升高的趋势，而外源赤霉素处理则呈现出先升高后降低的趋势。其中，以氨基酸硒浓度为20mg/L 时SOD 活性最高，为39.66U/g，相较于CK 处理提高了62.41%；其次为外源赤霉素浓度为150mg/L，比CK 提高了56.82%；两者各处理浓度均与CK 处理差异显著，而多效唑对SOD 活性的影响均不显著。

图4 不同植物生长调节剂及叶面肥对SOD 活性的影响

2.5 不同植物生长调节剂及叶面肥对POD 活性的影响

由图5 可知，所有试剂处理后，POD 活性均比CK对照组有所提高，且氨基酸硒、6-BA、KT、多效唑处理均呈现随着处理浓度的增加POD 活性升高的趋势，而外源赤霉素处理则呈现出POD 活性先升高后降低的趋势。其中，以外源赤霉素浓度为150mg/L 处理后甜瓜POD 活性最高，为1.44U/g，比CK 提高80.11%，与CK及其他处理浓度均呈显著差异；其次为20mg/L 氨基酸硒浓度，为1.29U/g，比CK 提高了61.44%，与其他各处理浓度也差异显著；多效唑处理效果不明显，各浓度与CK 处理均不显著。

图5 不同植物生长调节剂及叶面肥对POD 活性的影响

3 结论

由于植物衰老进程会导致叶绿素相对含量大幅减少，导致光合作用逐渐减弱，POD、SOD 活性及可溶性蛋白含量大幅度下降，MDA 含量大幅度提高。本研究就这4 个指标进行研究，发现除多效唑外，其他4 种试剂均对延缓植物衰老进程起到显著作用，经分析后，在外源赤霉素浓度为150mg/L 时，会显著提高叶绿素相对含量与POD 活性以及降低MDA 含量，与CK 相比，叶绿素相对含量提高了50.63%，POD 活性提高了80.11%，MDA 含量降低了34.41%，SOD 活性提高56.82%，可溶性蛋白含量提高了30.68%，差异显著。综合分析，虽然在提高可溶性蛋白含量方面，外源赤霉素的表现不如其他的处理方式，但外源赤霉素其他几种指标显著优于其他处理，综合考量下，外源赤霉素150mg/L 为最优处理方式。6-BA 浓度为40mg/L 时，对可溶性蛋白含量的提高了64.52%，MDA 含量降低了31.21%，与CK 差异显著，但其他指标无显著性差异。创新性运用氨基酸硒后分析发现，氨基酸硒20mg/L 处理后的表现虽略低于外源赤霉素150mg/L，但氨基酸硒对各项指标的影响与对照相比均有着显著性差异，叶绿素相对含量提高了38.96%、SOD 活性提高了62.41%、POD 活性提高了61.44%、MDA 含量降低了31.79%、可溶性蛋白含量提高了53.19%。因此，经外源赤霉素喷施处理后的甜瓜会显著延缓甜瓜的衰老进程，氨基酸硒作为首次施用于甜瓜生产实践中，对延缓甜瓜衰老进程同样具有显著性差异。在之后的试验中，可以适当提高氨基酸硒的浓度，分析能否达到更优的处理效果。