不同砧穗苗龄对斜插法黄瓜嫁接苗愈合及生理性状的影响

2024-12-27 00:00:00张旭阳王铃钰于俊川易秋霞伍晨溪陈艳丽朱国鹏
南方农业学报 2024年9期
关键词:酶活性成活率

摘要:【目的】研究砧穗苗龄对黄瓜嫁接苗愈合及生理性状的影响,探索适宜海南黄瓜嫁接苗生产的砧穗苗龄,为海南黄瓜嫁接育苗技术的应用与推广提供科学依据。【方法】以驰誉505为黄瓜接穗品种、创凡一号为砧木,采用斜插法进行嫁接,设3组接穗苗龄(子叶微展、子叶平展、第1片真叶露心)和2组砧木苗龄(第1片真叶露心、第1片真叶平展),共6个处理,其中以海南工厂化育苗中常用的接穗子叶微展、砧木第1片真叶露心处理作为对照(CK),研究不同砧穗苗龄处理对嫁接苗成活率、日均干重增长量(G值)、根冠比、壮苗指数、根系活力、叶绿素含量、抗氧化酶活性及嫁接愈合过程解剖结构的影响。【结果】接穗子叶微展、砧木第1片真叶平展处理的黄瓜嫁接苗成活率最高,为92.0%。砧木苗龄为第1片真叶平展3组处理的G值显著高于其他处理(Plt;0.05,下同),接穗苗龄为子叶微展2组处理的根冠比显著高于其他处理,接穗子叶微展、砧木第1片真叶平展处理的壮苗指数最高,为0.012。接穗子叶微展、砧木第1片真叶平展处理的根系活力和叶绿素含量也为最高,分别为381.09μg/(g·h)和35.15 mg/g。嫁接后10 d内,各处理的过氧化物酶(POD)活性整体呈升高趋势,多酚氧化酶(PPO)活性呈先上升后下降的变化趋势,苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性呈先下降再快速升高的变化趋势,3种抗氧化酶活性均在接穗子叶微展、砧木第1片真叶平展处理中表现较好。观察嫁接苗的解剖学结构发现,接穗子叶微展、砧木第1片真叶平展处理的愈合情况较好。【结论】不同砧穗苗龄组合的黄瓜嫁接苗成活率和嫁接苗质量存在明显差异,综合分析,海南冬春季节以斜插法进行黄瓜嫁接育苗时,适宜的砧穗苗龄为接穗子叶微展、砧木第1片真叶平展。

关键词:黄瓜嫁接苗;斜插法;砧穗苗龄;成活率;壮苗指标;酶活性;剖面结构

中图分类号:S642.2文献标志码:A文章编号:2095-1191(2024)09-2734-10

Effects of different rootstock and scion seedling ages on thehealing and physiological traits of cucumber graftedseedlings by oblique cutting method

ZHANG Xu-yang1,2,WANG Ling-yu1,2,YU Jun-chuan3,YI Qiu-xia1,2,WU Chen-xi1,2,CHEN Yan-li1,2*,ZHU Guo-peng1,2*

(1School of Breeding and Multiplication,Hainan University/Sanya Institute of Breeding and Multiplication,Hainan Uni-versity,Sanya,Hainan 572025,China;2Key Laboratory for Quality Regulation of Tropical Horticultural Crops ofHainan/Tropical Agriculture and Forestry College,Hainan University,Haikou,Hainan 570228,China;3HainanZhonghe Zhijia Ecological Agriculture Development Co.,Ltd.,Qionghai,Hainan 571400,China)

Abstract:【Objective】To study the effect of rootstock and scion seedling age on the healing and physiological traits of cucumber grafted seedlings,explore the suitable rootstock and scion seedling age for Hainan cucumber grafted seedling production,which could provide scientific basis for the application and promotion of Hainan cucumber grafted seedlingtechnology.【Method】Using Chiyu 505 as the cucumber scion variety and Chuangfan No.1 as the rootstock,the oblique insertion method was used for grafting.Three groups of scion seedling ages(the cotyledon was slightly spread,the cotyle‐don was flat,and the first true leaf was exposed)and two groups of rootstock seedling ages(the first true leaf was ex‐posed and the first true leaf was flat)were set up for a total of six treatments.The effects of different rootstock and scion seedling ages treatments on the survival rate,average daily dry weight growth(G value),root-shoot ratio,strong seedling index,root vitality,chlorophyll content,antioxidant enzyme activity and anatomical structure of grafting healing process were studied using the commonly used grafting cotyledon micro expansion and the first true leaf of rootstock treatments as controls(CK)in Hainan factory seedling cultivation.【Result】The survival rate of cucumber grafted seedlings treated with micro expansion of scion cotyledons and flat expansion of the first true leaf of rootstock was the highest,reaching 92.0%.The G values of the three grafting treatments with rootstock seedling age of the first true leaf spreading were sig‐nificantly higher than those of other treatments(Plt;0.05,the same below).The root-shoot ratio of the two grafting treat‐ments with scion seedling age of cotyledon spreading was significantly higher than that of other treatments.The strong seedling index of the grafting treatment with scion seedling age of cotyledon spreading and rootstock seedling age of the first true leaf spreading was the highest,at 0.012.The root activity and chlorophyll content were highest in the treat‐ments of scion cotyledon micro expansion and rootstock first true leaf flat expansion,with values of 381.09μg/(g·h)and 35.15 mg/g respectively.The root activity was significantly higher than other combinations,and the chlorophyll con‐tent was significantly higher than that in the treatments of scion first true leaf open heart and rootstock first true leaf flat ex‐pansion.Within 10 d after grafting,the activity of peroxidase(POD)showed an overall upward trend,the activity of polyphenol oxidase(PPO)in all treatments showed an initial increase followed by a decrease,and the activity of pheny-lalanine ammonia lyase(PAL)showed an initial decrease followed by a rapid increase.All three antioxidant enzyme activi‐ties performed well in the micro expansion of scion leaves and the flat expansion of the first true leaf of rootstock,signifi‐cantly higher than CK and other treatments.Observing the anatomical structure of grafted seedlings,it was found that the healing condition was better when the scion was slightly expanded from cotyledons and the first true leaf of the rootstock was flattened.【Conclusion】There are great differences in the survival rate and quality of cucumber grafted seedlings with different rootstock-scion seedling age combinations.Based on comprehensive analysis,the appropriate rootstock seedling age for cucumber grafted seedlings using oblique insertion method in winter and spring seasons in Hainan is when the scion cotyledons being slightly expanded and the first true leaf of the rootstock being flat.

Key words:cucumber grafting seedlings;oblique insertion method;rootstock-scion seedling age;survival rate;strong seedling index;enzyme activity;section structure

Foundation items:Hainan Major Science and Technology Plan Project(ZDKJ2021005)

0引言

【研究意义】海南省是我国冬季北运蔬菜的重要生产基地,黄瓜(Cucumis sativus L.)是海南省冬季瓜菜的重要作物之一(成善汉等,2019)。由于土地常年连作导致各种土传病害严重,连作障碍发生,对海南省黄瓜育苗产业造成了严重影响,为提高作物对土传病害的抵抗能力,提高抗逆性,保证产量和品质,海南黄瓜生产中常采用插接法进行嫁接育苗(黄庆文等,2016;刘明等,2020;Lu et al.,2021)。但海南黄瓜嫁接苗产业整体生产管理较粗放,生产中多依靠经验育苗,缺乏相关研究支撑,难以发挥嫁接苗优势。在嫁接苗育苗过程中,即使选择抗逆性高的砧木进行嫁接,有时也会因砧木与接穗不亲和而导致嫁接失败,而砧穗苗龄直接影响嫁接苗嫁接部位的愈合速度、相关酶活性及嫁接后幼苗的生长状态,合适的砧穗苗龄能提高嫁接苗品质(Yetisir and Sari,2003;Asmawati etal.,2023)。因此,明确合适的砧穗苗龄对有效提高嫁接成活率及嫁接苗质量具有重要意义。【前人研究进展】前人已有较多关于果菜类嫁接苗不同砧穗苗龄的研究。刘爱群等(2011)研究了不同砧木苗龄对黄瓜嫁接苗生长及产量的影响,发现1叶期砧木嫁接苗成活率和产量最高,同时随着砧木苗龄增加,嫁接苗成活率和产量明显降低;梁欢等(2018)使用顶插法研究西瓜嫁接苗不同砧穗苗龄的嫁接苗组合,通过测定相关形态指标及统计成活率,发现接穗苗龄为9~13 d、砧木苗龄为11~15 d是适合西瓜顶插接法的接穗和砧木最佳苗龄时期;张春雨和别之龙(2021)研究不同砧穗苗龄对西瓜机械嫁接苗种苗质量的影响,得出砧木第1片真叶展平、接穗子叶展平的嫁接组合为工厂化生产中西瓜机械嫁接育苗的最佳苗龄组合;丁晓晨等(2023)研究不同砧穗生理苗龄对断根贴接薄皮甜瓜幼苗质量的影响,通过分析形态指标、光合指标和壮苗指标,得出接穗真叶露真、砧木真叶露真时期为较佳的嫁接组合。此外,前人对黄瓜嫁接苗的抗冷、抗高温、抗旱、抗盐、抗病虫害等方面也有较多研究(束胜等,2022;鲍安,2023;邓文鑫,2023;Coşkun,2023)。植物对生物和非生物胁迫的耐受性通常由酚类化合物调节,酚类化合物是苯丙烷类代谢途径合成的主要次生代谢产物,多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)是参与苯丙烷类代谢途径并与酚类化合物代谢相关的2种重要酶,这些酶与过氧化物酶(POD)在植物组织发育中受到特异性调节,生成的次生代谢产物能作用于愈合反应和防止病菌入侵(Pinochet et al.,2006;邹芳斌等,2008;Xu et al.,2015),通过研究相关生理生化指标可评估嫁接苗的生理状态。【本研究切入点】前人对果菜类嫁接苗嫁接过程中不同苗龄的研究多集中于西瓜和番茄等作物,而针对黄瓜嫁接砧穗苗龄的研究较少,适宜海南黄瓜嫁接苗生产的砧穗苗龄尚不明确。【拟解决的关键问题】为提高嫁接苗成活率,避免因砧穗苗龄问题造成的嫁接不亲和,本研究以海南冬春季节的黄瓜嫁接苗为研究对象,使用海南黄瓜嫁接苗生产中常用的斜插法对不同砧穗苗龄嫁接苗的成活率、壮苗指标、叶绿素含量、根系活力、抗氧化酶活性及嫁接愈合过程的解剖结构进行研究,探索适宜海南黄瓜嫁接苗生产的砧穗苗龄,以期提高嫁接苗质量并减少育苗成本,为海南黄瓜嫁接育苗技术的应用与推广提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2022年11月—2023年1月在海南大学海甸校区农科实验教学基地连栋锯齿型温室中进行。黄瓜接穗品种选用天津科润农业科技股份有限公司的驰誉505,南瓜砧木品种选用三亚腾农科技发展有限公司的创凡一号。

1.2试验方法

取接穗和砧木种子,在55℃水浴锅中浸种20 min,常温放置4h后进行催芽。砧木种子用湿毛巾包裹,置于38℃恒温箱培养1d,接穗置于培养皿中,下衬滤纸,加入少量清水,置于28℃恒温箱培养1 d,待砧穗种子露白后,播种于装填混合基质(草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1)的50孔穴盘中,播种深度约1.5 cm。如表1所示,共设6个处理,以海南工厂化育苗中常用的嫁接时期接穗子叶微展、砧木第1片真叶露心为对照(CK),采用斜插法进行嫁接。每处理使用3个穴盘作为3个生物学重复,每个穴盘播种50株苗,每处理150株苗。6个处理共900株嫁接苗。嫁接后覆膜保湿5 d,1~3 d全天遮阴,此后逐渐增加通风时间,减少遮荫时间,嫁接后8 d恢复正常管理。

1.3测定项目及方法

1.3.1成活率测定嫁接8 d后,以嫁接苗接穗真叶开始生长为标准,统计各处理嫁接成活率。嫁接成活率(%)=成活株数/嫁接总株数×100。

1.3.2嫁接苗壮苗指标测定嫁接10 d后,每重复随机取6株黄瓜嫁接苗样品,清洗植株,使用直尺和游标卡尺测量嫁接苗的株高和茎粗,放入烘箱105℃杀青30min,80℃烘干至恒重,称取嫁接苗各部分干重,参照马庆等(2012)的方法测定相关壮苗指标:日均干重增长量(G值)=苗干样质量/育苗天数,根冠比=根干重/(砧木茎干重+接穗干重),壮苗指数=接穗茎粗/接穗高度×全株干重。

1.3.3嫁接苗叶绿素含量及根系活力测定嫁接10 d后,每重复随机取6株黄瓜嫁接苗样品,使用SPAD-502便携式叶绿素仪测定嫁接苗叶绿素含量,每片真叶测量3次取平均值。采用氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法测定嫁接苗根系活力(杨和连等,2022)。

1.3.4抗氧化酶活性测定嫁接后分别于2、4、6、8和10 d取嫁接部位测量POD、PPO和PAL活性,每处理3株,3次重复。每株嫁接苗取嫁接部位0.3 g于预冷的研钵中,加入缓冲液,冰浴研磨后将提取液于4℃、10000 r/min离心20 min,取上清液分别测定3种酶活性。采用愈创木酚法测定POD活性(曹玲玲等,2019);采用邻苯二酚氧化法测定PPO活性(Chen et al.,2016);采用紫外分光光度法测定PAL活性(张颖等,2019)。

1.3.5石蜡切片解剖结构观察嫁接8 d后,各处理嫁接苗成活并开始生长,此时取嫁接苗上下切口中间约1 cm左右接合部位,用含70%乙醇的FAA固定液固定,制成石蜡切片,沿嫁接面的垂直方向纵切,用番红固绿对染法染色,在光学显微镜下观察组织细胞结构并采集图像(吴烨等,2020;Thomas,2023)。

1.4统计分析

采用Excel 2010进行数据处理和作图,使用SPSS 23.0进行方差分析,利用Duncan’s法进行差异显著性分析。

2结果与分析

2.1不同砧穗苗龄对黄瓜嫁接苗成活率的影响

由图1可知,各处理黄瓜嫁接苗的成活率由高到低依次为T5gt;T3gt;CKgt;T1gt;T4gt;T2,其中,T5处理的成活率最高,为92.0%,T3处理和CK的黄瓜嫁接苗成活率也在90.0%以上,与T5处理差异不显著(Pgt;0.05,下同),三者显著高于T1、T2和T4处理(Plt;0.05,下同),T2处理砧穗苗龄最大,成活率最低,为83.3%。由此可见,不同砧穗苗龄能明显影响黄瓜嫁接苗成活率,且接穗苗龄较小有利于提高嫁接苗成活率。

2.2不同砧穗苗龄对黄瓜嫁接苗形态指标的影响

由表2可知,T3处理的砧木茎粗最粗,为4.20 mm,显著高于CK、T2和T4处理,与T1和T5处理差异不显著;CK的砧木茎高最低,为3.85 cm,显著低于T1、T2、T3和T4处理,与T5处理差异不显著;T1和T2处理的接穗茎粗显著高于其他处理;T1、T2和T3处理的接穗茎高显著高于CK和T4处理。CK的茎高和茎粗与其他处理相比较低。由此可知,嫁接苗形态受嫁接时砧木和接穗的苗龄影响较大。

2.3不同砧穗苗龄对黄瓜嫁接苗壮苗指标的影响

由图2可知,T1、T3和T5处理的G值显著高于CK、T2和T4处理,砧木苗龄为第1片真叶平展的3组处理G值表现较好,其中T5处理的G值最大,为0.025;CK和T5处理的根冠比显著高于T1、T2、T3和T4处理,接穗苗龄为子叶微展的2组处理根冠比表现较好,其中T5处理的根冠比最大,为0.06,T3处理的根冠比最小,为0.04;T5处理的壮苗指数为0.012,显著高于CK、T2和T4处理,与T1和T3处理差异不显著,砧木苗龄较大的3组处理壮苗指数较高。综合比较各处理G值、根冠比和壮苗指数,T5处理的壮苗指标优于CK及其他处理,说明接穗苗龄较小、砧木苗龄稍大的砧穗组合有利于嫁接苗壮苗。

2.4不同砧穗苗龄对黄瓜嫁接苗叶绿素含量和根系活力的影响

由图3可知,CK和T5处理的叶绿素含量较高,且显著高于T1处理,接穗苗龄为子叶微展的2组处理叶绿素含量较高,其中T5处理的叶绿素含量最高,为35.15 mg/g,CK次之,为35.10 mg/g,与T2、T3和T4处理差异不显著,T1处理的叶绿素含量最低,为30.26 mg/g;T5处理的根系活力显著高于CK及其他处理,为381.09μg/(g·h),接穗苗龄为真叶露心的T1和T2处理根系活力较低,其中T2处理的根系活力最低,为244.60μg/(g·h)。由此可知,接穗苗龄较小有利于提高嫁接苗的叶绿素含量和根系活力。

2.5不同砧穗苗龄黄瓜嫁接体愈合过程中的抗氧化酶活性变化

2.5.1 POD活性变化由图4可知,随着嫁接后愈合时间的延长,嫁接体的POD活性整体呈上升趋势。嫁接后2 d,CK的POD活性显著低于其他处理,T1和T5处理的POD活性较高,分别为301.33和300.67 U/(g·min);嫁接后4 d,T5处理的POD活性为424.00 U/(g·min),显著高于CK、T1、T2和T3处理,与T4处理差异不显著;嫁接后6 d,各处理间POD活性无显著差异;嫁接后8 d,T2和T5处理的POD活性显著高于T1、T3和T4处理,与CK差异不显著,T5处理POD活性最高,为505.33 U/(g·min),T3处理POD活性最低,为340.00 U/(g·min);嫁接后10 d,T5处理的POD活性最高,为553.33 U/(g·min),显著高于T1、T2、T3和T4处理,但与CK差异不显著。POD活性在嫁接后的愈合过程中,前期与愈伤组织的形成有关,后期参与维管束的形成,观察黄瓜嫁接苗嫁接后10 d内愈合过程中POD活性变化,T5处理的POD活性一直处于较高水平,嫁接后4 d内显著高于CK,CK的POD活性在前期处于较低水平,后期快速提升。由此可知,T5处理提高了嫁接部位的POD活性,加强了嫁接苗的抗氧化能力,促进了嫁接部位愈合,此外,POD活性随着嫁接后时间的延长一直处于上升趋势,说明其在嫁接后不同时期均发挥重要作用。

2.5.2 PPO活性变化由图5可知,随着嫁接后愈合时间的延长,嫁接苗的PPO活性在嫁接后2~4 d内快速上升,随后下降,嫁接6 d后趋于平稳,PPO活性越低,砧穗亲和性越高,嫁接部位越容易愈合。嫁接后2 d,T2处理的PPO活性为278.33 U/(g·min),显著高于T3和T4处理,与CK、T1和T5处理无显著差异,T3处理PPO活性最低,为233.67 U/(g·min);嫁接后4 d,T5处理的PPO活性为330.33 U/(g·min),显著低于CK、T1、T2和T3处理,PPO活性由低到高为T5lt;T4lt;CKlt;T1lt;T2lt;T3;嫁接后6 d,CK和T4处理的PPO活性显著低于T1处理,CK的PPO活性最低,为172.00 U/(g·min);嫁接后8 d,各处理间PPO活性无显著差异;嫁接后10 d,T1、T2、T3和T4处理的PPO活性显著低于T5处理,与CK差异不显著,T5处理的PPO活性也与CK无显著差异。整体来看,嫁接后4 d时各处理PPO活性达高峰并开始下降,嫁接后6~10 d内各处理的PPO活性变化较小。由此可知,嫁接后前4 d为愈合关键时期,PPO参与嫁接愈合部位各项生理生化活动,其活性上升,嫁接4 d以后随着愈合程度加深,隔离层形成,PPO活性降低并趋于平稳,表明PPO在嫁接前期发挥更大作用,与CK相比,T5处理使砧穗亲和性更强。

2.5.3 PAL活性变化由图6可知,随着嫁接后愈合时间的延长,PAL活性整体呈先下降再快速上升的变化趋势。嫁接后2 d,T3处理的PAL活性显著高于CK,为424.00 U/(g·h),与其他处理差异不显著,CK的PAL活性最低,为347.33 U/(g·h);嫁接后4 d,各处理间PAL活性无显著差异;嫁接后6 d,T5处理的PAL活性为364.67 U/(g·h),显著高于CK及其他处理,T1处理PAL活性最低,为198.67 U/(g·h);嫁接后8 d,T4处理的PAL活性为325.33 U/(g·h),显著高于CK,与其他处理差异不显著;嫁接后10 d,各处理PAL活性达最高,CK和T5处理的PAL活性分别为636.00和598.67 U/(g·h),显著高于T1、T3和T4处理,接穗苗龄为子叶微展的2组处理PAL活性较高,T4处理PAL活性最低,为442.67 U/(g·h)。PAL是苯丙烷类代谢途径的限速酶与关键酶,参与嫁接后期管状分子的分化与木质素的合成,嫁接后6 d时,T5处理嫁接愈合部位PAL活性较CK及其他处理更早快速上升,表明T5处理显著提高了嫁接部位的PAL活性,使其更早开始了嫁接后期的相关物质反应。

2.6不同砧穗苗龄黄瓜嫁接苗愈合过程中的解剖结构观察

图7为嫁接后8 d时各处理嫁接部位组织解剖结构。随着嫁接后愈合时间的延长,嫁接部位首先形成隔离层,防止外界病菌入侵,之后隔离层两侧受伤的薄壁细胞开始分裂,消融因嫁接而造成损伤的细胞,隔离层随之逐渐消失,愈伤组织开始形成。其中,T5处理的愈合效果最好,该处理中砧穗之间隔离层消失,基本完全愈合,CK、T1、T3和T4处理嫁接伤口两侧产生大量愈伤组织,砧穗愈合情况较好,而T2处理的愈合效果最差,砧穗间隔离层未消失,愈合不完全,砧穗之间可能存在坏死细胞。由此可知,接穗苗龄较小的处理更有利于砧穗愈合。

3讨论

不同苗龄的砧木和接穗通过影响嫁接苗的亲和性,从而影响嫁接成活率,若砧木和接穗苗龄较大,虽然嫁接操作相对简便,但嫁接苗愈合时间增长,砧木木质化程度增加,影响砧穗愈合,且苗龄较大的接穗容易出现因叶面积较大而失水萎蔫,降低嫁接成活率。此外,若嫁接苗砧木苗龄较小,接穗苗龄较大,则会出现因砧木茎较细弱,接穗茎粗较大,从而增加嫁接难度,降低嫁接成活率(梁欢等,2018)。因此,应选择苗龄较小的接穗,不仅嫁接难度较低,且幼嫩的细胞更易实现脱分化和再分化,选择苗龄稍大的砧木,其根系较发达,更能充分为接穗提供所需的水分和其他营养物质,嫁接苗更容易成活(刘芳等,2014;Abbas et al.,2023)。本研究分析不同砧穗嫁接组合的成活率、形态指标和壮苗指标,发现接穗苗龄小于砧木苗龄的CK、T3和T5处理成活率均高于90.0%,其中T5处理成活率最高,为92.0%,CK的茎粗和茎高与其他处理相比较低,可能是因为嫁接时接穗与砧木苗龄均较小的缘故。此外,砧木苗龄较大的T1、T3和T5处理的G值显著高于其他处理,接穗苗龄较小的CK和T5处理根冠比显著高于其他处理,综合两者特点的T5处理壮苗指数最高,并显著高于CK、T2和T4处理,均表明采用较幼嫩的接穗和苗龄稍大的砧木更有利于提高嫁接苗的成活率和嫁接苗质量。

若接穗苗龄较大,其需要砧木提供大量养分和水分供给,对砧木产生胁迫,不利于嫁接后砧木的生长发育,从而整体影响嫁接苗质量;若砧木苗龄稍大,则砧木强大的根系可提高黄瓜接穗的抗逆性,有助于嫁接部位的愈合及嫁接苗的生长发育(付博等,2020;梁欢等,2022;付深造等,2023)。本研究中,根系活力和叶绿素含量均以T5处理表现最优,说明T5处理的砧穗嫁接时苗龄较适宜,该处理砧木苗龄稍大,降低了嫁接难度,同时有利于向黄瓜接穗提供更多营养,使嫁接苗长势较快,接穗的苗龄较小,既有利于嫁接接口愈合,又避免了叶面积过大造成的接穗萎蔫,因此T5处理嫁接苗长势最好。

植物正常生理过程中可能会产生活性氧(ROS),当植物受到各种胁迫时,活性氧水平会增加,嫁接可能会破坏植物体内ROS代谢的动态平衡,从而导致ROS过度积累,危害植物细胞(Aloni et al.,2008)。因此在嫁接愈合过程中,酶是不可或缺的关键因子,POD、PPO和PAL均起到至关重要的作用(朱太富等,2022;贺占雪等,2023)。嫁接愈合过程中,POD能清除植物体内的活性氧,前期与愈伤组织的形成有关,后期参与木质素的合成,因此随着嫁接后时间的延长,嫁接部位POD活性一直保持增长趋势,形成维管束桥时,结合部的POD活性较高,同时,亲和与不亲和砧穗组合的酶活性峰值存在时间差异,亲和性组合早于非亲和性组合(严毅,2012)。本研究中,POD活性整体呈上升趋势,可能是因为随着时间的推移,隔离层形成后,愈合部位合成木质素,并形成维管束桥,因此后期POD活性整体逐渐上升。嫁接后前4 d,T5处理的POD活性最先达峰值,显著高于CK,且嫁接后0~10 d,T5处理的POD活性整体高于CK及其他处理,说明该处理砧穗亲和性较高。PPO是植物呼吸作用末端氧化酶的一种,是植物的一种保护酶,在不亲和的嫁接组合中酶活性较高,在嫁接后伤口愈合过程中能催化多酚类物质氧化为醌类物质,形成隔离层,阻止病原菌的入侵(张淑红等,2016)。本研究中,PPO活性呈先上升后下降的变化趋势,嫁接后2 d时T1和T2处理PPO活性较高的原因可能是因为组合砧穗苗较大,呈现嫁接亲和性较低的情况。嫁接后4 d时各处理PPO活性均出现高峰,为嫁接关键时期,此时T5处理的PPO活性最低,说明T5处理的嫁接亲和性较高,嫁接4 d后PPO活性下降且趋于平稳,说明各处理嫁接苗伤口处隔离层已形成,PPO发挥作用后活性随之降低。在作物嫁接后,因受机械损伤,从而产生一系列次生代谢,主要通过苯丙烷类代谢途径实现(Xie et al.,2022)。PAL是苯丙烷类代谢途径中的重要酶。本研究中,嫁接后PAL活性呈先下降再上升的变化趋势,前期上升的原因可能是因机械损伤导致的一系列次生代谢使PAL活性快速上升;中期阶段随着大量次生代谢的完成PAL活性逐渐回降;后期其活性升高后促进细胞分化、木质素与管状分子形成。嫁接后6 d,T5处理的PAL活性最先开始上升,显著高于CK及其他处理,说明T5处理的嫁接亲和性与CK和其他处理相比较强,PAL活性较高,促进嫁接部位愈合,嫁接后愈合过程中PAL活性后期呈快速上升趋势,可能与嫁接苗后期的木质化过程有关(Miao et al.,2019)。

嫁接愈合过程中最先出现隔离层,起到密封伤口的作用,同时防止外界病菌入侵与内部有机物和离子外渗,之后的过程包括愈伤组织开始产生、次生胞间连丝形成、维管束分化和木质部连接(张红梅等,2012;Yang et al.,2016;Xu etal.,2022)。本研究发现,T5处理形成愈伤组织速度最快,在嫁接8 d后隔离层几乎完全消失,可能是由于T5处理接穗苗龄较小,植物细胞较幼嫩,因此接穗切面上的细胞和组织具有较强的再生能力,此外,与CK相比,T5处理的愈合程度更完全,说明稍大苗龄的砧木更易与接穗切面密切接触,加快愈合速度。而T2处理表现较差可能是因为接穗苗龄较大,木质化程度较高,嫁接亲和性较低,愈合面两侧的细胞无法突破隔离层,隔离层消融不完全,从而导致愈合较差。

4结论

不同砧穗苗龄组合的黄瓜嫁接苗成活率和嫁接苗质量存在明显差异,综合分析,海南冬春季节以斜插法进行黄瓜嫁接育苗时,适宜的砧穗苗龄为接穗子叶微展、砧木第1片真叶平展。

参考文献(References):

鲍安.2023.西葫芦—黄瓜相互嫁接的抗棉蚜特性评价[D].扬州:扬州大学.[Bao A.2023.Evaluation on resistance of zucchini-cucumber grafts to cotton aphid[D].Yang-zhou:Yangzhou University.]doi:10.27441/d.cnki.gyzdu.2023.001326.

曹玲玲,赵立群,田雅楠.2019.生理苗龄对番茄嫁接效果的影响[J].中国蔬菜,(7):74-78.[Cao L L,Zhao L Q,Tian Y N.2019.Effect of physiological seedling age on tomato grafting[J].Chinese Vegetables,(7):74-78.]doi:10.19928/j.cnki.1000-6346.2019.07.017.

成善汉,汪志伟,朱国鹏.2019.海南省蔬菜产业发展现状及对策[J].中国蔬菜,(6):16-20.[Cheng S H,Wang Z W,Zhu G P.2019.The development status and countermea-sures of vegetable industry in Hainan Province[J].Chinese Vegetables,(6):16-20.]doi:10.19928/j.cnki.1000-6346.2019.06.004.

邓文鑫.2023.黑籽南瓜嫁接对黄瓜幼苗抗冷性的影响[D].昆明:云南农业大学.[Deng W X.2023.Effect of Cucur-bita ficifolia grafting on the cold resistance of cucumber seedlings[D].Kunming:Yunnan Agricultural University.]doi:10.27458/d.cnki.gynyu.2023.000584.

丁晓晨,李梦竹,丰崇然,别之龙,成金桃.2023.砧穗生理苗龄对断根贴接薄皮甜瓜幼苗质量的影响[J].中国瓜菜,36(12):64-70.[Ding X C,Li M Z,Feng C R,Bie Z L,Cheng J T.2023.Effects of rootstock and scion physiologi-cal seedling age on the quality oforiental melon root-cut splice grafted seedlings[J].China Cucurbits and Vegeta-bles,36(12):64-70.]doi:10.16861/j.cnki.zggc.2023.0241.

付博,任平,李英梅,张伟兵,赵伟,魏佩瑶.2020.砧穗苗龄对嫁接番茄生长、产量的影响[J].中国农学通报,36(34):44-50.[Fu B,Ren P,Li Y M,Zhang W B,Zhao W,Wei P Y.2020.Effect of scion and rootstock age on growth and yield of grafted tomato[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,36(34):44-50.]

付深造,任君,王鑫,王宁宁,房建,徐东辉,杨坤.2023.南瓜砧木嫁接对黄瓜品种DUS测试基本性状和果实品质指标的影响[J].园艺学报,50(12):2665-2679.[Fu S Z,Ren J,Wang X,Wang N N,Fang J,Xu D H,Yang K.2023.Effects of pumpkin rootstock grafting on the expres-sions of basic DUS characteristics and fruit quality indica-tors in cucumber[J].Acta Horticulturae Sinica,50(12):2665-2679.]doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0524.

贺占雪,朱太富,李欣,苏效兰,刘惠民,王连春.2023.不同砧穗组合对猕猴桃溃疡病的抗性差异及机制分析[J].河南农业科学,52(1):95-107.[He Z X,Zhu T F,Li X,Su X L,Liu H M,Wang L C.2023.Analysis of differences and mechanism of resistance to canker among different kiwi-fruit rootstock-scior combinations[J].Journal of Henan Agricultural Sciences,52(1):95-107.]doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.01.010.

黄庆文,李秋洁,薛尚伟,罗丰,吴乾兴,刘勇,黄国宋,肖春雷,韩晓燕.2016.不同砧木对油亮型黄瓜品种生长、品质和产量的影响[J].热带农业科学,36(10):15-18.[Huang Q W,Li Q J,Xue S W,Luo F,Wu Q X,Liu Y,Huang G S,Xiao C L,Han X Y.2016.Effects of different pumpkin rootstocks on growth,fruit quality and produc-tion of glossy cucumber[J].Chinese Journal of Tropical Agriculture,36(10):15-18.]doi:10.12008/j.issn.1009-2196.2016.10.004.

梁欢,李爱成,王德欢,祝菊红,葛米红,周谟兵,施先锋.2022.适宜机械化贴接的西瓜砧/穗苗龄研究[J].中国蔬菜,(6):72-78.[Liang H,LiA C,Wang D H,Zhu J H,Ge M H,Zhou M B,Shi X F.2022.Studies on rootstock and scion age suitable for mechanized amplexiform of water-melon[J].Chinese Vegetables,(6):72-78.]doi:10.19928/j.cnki.1000-6346.2022.1014.

梁欢,王希波,葛米红,王德欢,李爱成,施先锋.2018.砧木和接穗苗龄对顶插接法西瓜嫁接苗生长发育的影响[J].中国蔬菜,(3):55-58.[Liang H,Wang X B,Ge M H,Wang D H,Li A C,Shi X F.2018.Effects of different scion and rootstock ages on growthamp;development of watermelon seedlings grafted by hole insertion method[J].Chinese Vegetables,(3):55-58.]doi:10.19928/j.cnki.1000-6346.2018.03.010.

刘爱群,李国强,赵丽丽,王国政.2011.不同苗龄砧木嫁接对黄瓜生长及产量的影响[J].辽宁农业科学,(3):57-58.[Liu A Q,Li G Q,Zhao L L,Wang G Z.2011.The effect of rootstock grafting with different seedling ages on the growth and yield of cucumber[J].Liaoning Agricultural Sciences,(3):57-58.]doi:10.3969/j.issn.1002-1728.2011.03.018.

刘芳,李劲松,廖新福,王惠林.2014.接穗不同苗龄对断根嫁接西瓜苗生理性状的影响[J].农业科技通讯,(7):117-120.[Liu F,Li J S,Liao X F,Wang H L.2014.The effect of different seedling ages of scions on the physiological characteristics of watermelon seedlings grafted with se-vered roots[J].Bulletin of Agricultural Science and Tech-nology,(7):117-120.]doi:10.3969/j.issn.1000-6400.2014.07.042.

刘明,孙齐宇,黄远,别之龙.2020.4种嫁接方法对西瓜嫁接苗生长的影响[J].中国瓜菜,33(7):19-23.[Liu M,Sun Q Y,Huang Y,Bie Z L.2020.Effects of four grafting methods on the growth of watermelon seedlings[J].China Cucurbits and Vegetables,33(7):19-23.]doi:10.16861/j.cnki.zggc.2020.0157.

马庆,赵瑞,陈俊琴,闫联帮.2012.嫁接方法对黄瓜嫁接效率、秧苗质量及初期产量的影响[J].河北农业大学学报,35(6):18-22.[Ma Q,Zhao R,Chen J Q,Yan L B.2012.Effects of different grafting methods on grafting efficiency and seedling quality of cucumber plug seedlings[J].Jour-nal of Hebei Agricultural University,35(6):18-22.]

束胜,胡晓辉,王玉,张润花,袁颖辉,陈长军,施露,郭世荣.2022.蔬菜作物逆境生理与抗逆栽培研究进展[J].南京农业大学学报,45(6):1087-1098.[Shu S,Hu X H,Wang Y,Zhang R H,Yuan Y H,Chen C J,Shi L,Guo S R.2022.Research progress on stress physiology and stress-resistant cultivation of vegetable crops[J].Journal of Nan-jing Agricultural University,45(6):1087-1098.]doi:10.7685/jnau.202202025.

吴烨,刘雯倩,胡茜,高丽红,张文娜.2020.番茄与黄瓜远缘嫁接愈合口形成过程的组织解剖分析[J].中国农业大学学报,25(4):49-60.[Wu Y,Liu W Q,Hu X,Gao L H,Zhang W N.2020.Histological anatomical analysis ofinter-family grafting interface healing between tomato and cucumber[J].Journal of China Agricultural University,25(4):49-60.]doi:10.11841/j.issn.1007-4333.2020.04.06.

严毅.2012.葡萄柚砧穗愈合过程中酶类活性研究[D].昆明:西南林业大学.[Yan Y.2012.The enzymes activity research on the process of grapefruit grafting on stock-scion[D].Kunming:Southwest Forestry University.]

杨和连,张煜广,郭卫丽,陈碧华,李新峥,周俊国.2022.南瓜砧木嫁接对黄瓜幼苗生长及镉积累特性的影响[J].中国蔬菜,(6):79-83.[Yang H L,Zhang Y G,Guo W L,Chen B H,Li X Z,Zhou J G.2022.Effect of pumpkin rootstock on growth and cadmium accumulation characteristics of grafted cucumber seedlings[J].China Vegetables,(6):79-83.]doi:10.19928/j.cnki.1000-6346.2022.1024.

张春雨,别之龙.2021.不同砧穗苗龄对西瓜机械嫁接苗种苗质量的影响[J].农业工程技术,41(7):21-25.[Zhang C Y,Bie Z L.2021.The effect of different rootstock seedling ages on the quality of watermelon mechanically grafted seedlings[J].Agricultural Engineering Technology,41(7):21-25.]doi:10.16815/j.cnki.11-5436/s.2021.07.003.

张红梅,丁明,姜武,段青青,唐东梅,黄丹枫.2012.不同苗龄接穗西瓜嫁接体愈合的组织细胞学研究[J].园艺学报,39(3):493-500.[Zhang H M,Ding M,Jiang W,Duan Q Q,Tang D M,Huang D F.2012.Histological and cyto‐logical research on graft union formation of grafted water‐melon seedlings with different scion ages[J].Acta Horti‐culturae Sinica,39(3):493-500.]doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2012.03.013.

张淑红,王月,聂洪光,张恩平,谭福雷,詹林玉.2016.茄子嫁接愈合过程中相关酶活性的变化[J].沈阳农业大学学报,47(3):266-270.[Zhang S H,Wang Y,Nie H G,Zhang E P,Tan F L,Zhan L Y.2016.Changes of related enzyme activity during healing process of grafted eggplant[J].Journal of Shenyang Agricultural University,47(3):266-270.]doi:10.3969/j.issn.1000-1700.2016.03.002.

张颖,刘义玲,汤雨凡,许传强.2019.外源NAA对甜瓜嫁接愈合关键期保护性酶活性及相关基因表达的影响[J].中国瓜菜,32(9):7-13.[Zhang Y,Liu Y L,Tang Y F,Xu C Q.2019.Effects of exogenous NAA on the protective enzymes activities and related genes expression at the key stages of melon graft healing[J].China Cucurbits and Vege-tables,32(9):7-13.]doi:10.16861/j.cnki.zggc.2019.0222.

朱太富,王赟,苏效兰,李欣,王连春.2022.葡萄柚嫁接愈合过程中砧穗生理物质特性及其与嫁接亲和性的关系[J].江苏农业科学,50(13):141-147.[Zhu T F,Wang Y,Su X L,Li X,Wang L C.2022.Physiological characteristics of rootstock-scion and their relationship with graft affinity during the grafting union process of grapefruit[J].Jiangsu Agricultural Sciences,50(13):141-147.]doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2022.13.023.

邹芳斌,司龙亭,李新,王莉莉.2008.黄瓜枯萎病抗性与防御系统几种酶活性关系的研究[J].华北农学报,23(3):181-184.[Zou F B,Si L T,Li X,Wang L L.2008.The relation between the resistance of the cucumber wiltand the activities of several enzyme in defense system[J].Acta Agriculturae Boreali-Sinica,23(3):181-184.]

Abbas F,Faried H N,Akhtar G,Ullah S,Javed T,Shehzad M A,Ziaf K,Razzaq K,Amin M,Wattoo F M,Hafeez A,Rahimi M,Abeed A H A.2023.Cucumber grafting onindigenous cucurbit landraces confers salt tolerance and improves fruit yield by enhancing morpho-physio-biochemical and ionic attributes[J].Scientific Reports,13(1):21697.doi:10.1038/S41598-023-48947-Z.

Aloni B,Karni L,Deventurero G,Levin Z,Cohen R,Katzir N,LotanPompan M,Edelstein M,Aktas H,Turhan E,Joel D M,Horev C,Kapulnik Y.2008.Physiological and bio‐chemical changes at the rootstock-scion interface in graft combinations between Cucurbita rootstocks and a melon scion[J].The Journal of Horticultural Science and Biote-chnology,83(6):777-783.doi:10.1080/14620316.2008.11512460.

Asmawati,Inderiati S,Hambali A.2023.The survival rate and growth of grafted-seedling of durian(Durio zibethinus Murr.)using 3 rootstocks ages and 3 levels of scion buds[J].Asian Journal of Agricultural and Horticultural Re-search,10(4):432-439.doi:10.9734/AJAHR/2023/V10I 4283.

Chen Z,Zhao J T,Qin Y H,Hu G B.2016.Study on the graft compatibility between‘Jingganghongnuo’and other litchi cultivars[J].Scientia Horticulturae,199:56-62.doi:10.1016/j.scienta.2015.12.020.

CoşkunÖF.2023.The effect of grafting on morphological,physiological and molecular changes induced by drought stress in cucumber[J].Sustainability,15(1):875.doi:10.3390/SU15010875.

Lu K X,Sun J T,Li Q P,Li X Q,Jin S H.2021.Effect of cold stress on growth,physiological characteristics,and calvin-cycle-related gene expression of grafted watermelon seed‐lingsof different gourd rootstocks[J].Horticulturae,7(10):391.doi:10.3390/HORTICULTURAE7100391.

Miao L,Li S Z,Bai L Q,Anwar A,Li Y S,He C X,Yu X C.2019.Effect of grafting methods on physiological change of graft union formation in cucumber grafted onto bottle gourd rootstock[J].Scientia Horticulturae,244:249-256.doi:10.1016/j.scienta.2018.09.061.

Pinochet J,Moreno A M,Zarrouk O,Gogorcena Y.2006.Graft compatibility between peach cultivars and Prunus root‐stocks[J].HortScience,41(6):1389-1394.doi:10.21273/HORTSCI.41.6.1389.

Thomas H R,Gevorgyan A,Frank M H.2023.Anatomical and biophysical basis for graft-incompatibility within the Sola‐naceae[J].Journal of Experimental Botany,74(15):4461-4470.doi:10.1093/JXB/ERAD155.

Xie L L,Tian J F,Peng L X,Cui Q Q,Liu Y,Liu J Y,Li F,Zhang S Y,Gao J C.2022.Conserved regulatory pathways for stock-scion healing revealed by comparative analysis of arabidopsis and tomato grafting transcriptomes[J].Fron-tiers in Plant Science,12:810465.doi:10.3389/FPLS.2021.810465.

Xu C Q,Wu F,Guo J Y,Hou S,Wu X F,Xin Y.2022.Tran‐scriptomic analysis and physiological characteristics of exogenous naphthylacetic acid application to regulate the healing process of oriental melon grafted onto squash[J].PeerJ,10:e13980.doi:10.7717/PEERJ.13980.

Xu Q,Guo S R,Li H,Du N S,Shu S,Sun J.2015.Physiologi‐cal aspects of compatibility and incompatibility in grafted cucumber seedlings[J].Journal of the American Society for Horticultural Science,140(4):299-307.doi:10.21273/JASHS.140.4.299.

Yang X P,Hu X D,Zhang M,Xu J H,Ren R S,Liu GYao X F,Chen X H.2016.Effect of low night temperature on graft union formation in watermelon grafted onto bottle gourd rootstock[J].Scientia Horticulturae,212:29-34.doi:10.1016/j.scienta.2016.09.010.

Yetisir H,Sari N.2003.Effect of different rootstock on plant growth,yield and quality of watermelon[J].Australian Journal of Experimental Agriculture,43(10):1269-1274.doi:10.1071/EA02095.

(责任编辑 王晖)

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