邢乃林， 张蕾琛， 黄芸萍， 王毓洪

(宁波市农业科学研究院，浙江 宁波 315040)

西瓜是全球主要的园艺作物之一，根据世界粮农组织数据，2017年种植面积为185.97万hm2。土传病害等连作障碍及温度等问题严重制约着西瓜生产的可持续性发展，而嫁接是解决这些问题的有效手段。嫁接可以提高砧木和接穗的生长势、克服土传病害等连作障碍问题、提高砧木及接穗在生物学和非生物学逆境胁迫下的抗性。目前，嫁接西瓜所用砧木主要为葫芦、南瓜和野生西瓜。葫芦抗病性强、耐低温、耐湿，与西瓜嫁接亲和性好，且对西瓜品质影响较小，被广泛应用。高温是影响植物生长发育、生态分布及作物产量和品质的最重要环境因子之一，而嫁接可显著提高瓜类作物的高温耐性[1]。但是，以葫芦为砧木进行嫁接对西瓜生长的影响，特别是对嫁接植株高温等抗性影响的机理尚不清楚。

面对高温胁迫，作物会出现一系列的胁迫应激反应，包括生长减缓，叶片电导率升高，丙二醛、脯氨酸、可溶性糖等含量显著升高，叶绿素含量显著下降[2-4]。在高温胁迫下，嫁接黄瓜叶片丙二醛和脯氨酸含量均升高[5]。南瓜砧木嫁接西瓜的植株在高温胁迫后，西瓜叶片相对电导率呈现先上升再下降的趋势，嫁接苗在一定程度上缓解了叶片相对电导率的升高[6]。但现有嫁接耐高温试验主要以嫁接苗和实生苗做对比，并未利用自接苗或砧木材料与嫁接苗进行比较。

本研究以葫芦砧木和西瓜接穗的自接苗及嫁接西瓜苗为材料，通过42 ℃高温处理，分析高温对材料生长发育及相对电导率、叶绿素含量、丙二醛含量的影响，进而研究嫁接对西瓜高温耐性的影响。

1 材料与方法

本研究所用的材料包括1份葫芦品种甬砧1号(YZ)和1份西瓜品种早佳8424(ZJ)。其中甬砧1号为宁波市农业科学研究院选育的葫芦类型砧木品种，高抗枯萎病，耐低温，作为砧木广泛应用于西瓜、甜瓜、瓠瓜等葫芦科作物的嫁接生产中。早佳8424为中国大面积种植的品质优良的中果型西瓜品种，由新疆农业科学院提供。YZ和ZJ的种子分别在25 ℃清水浸种8 h和6 h，25 ℃催芽4 d和2 d后，播种于填充有育苗基质(灭菌过)的6 cm直径塑料穴盘中。播种后，将穴盘放置在正常光照、温度及水分管理的人工气候箱中。分别以YZ和ZJ作为砧木进行自接(YZ/YZ，ZJ/ZJ)，并以YZ为砧木、ZJ为接穗进行嫁接(ZJ/YZ)。YZ及ZJ作为砧木在1叶1心期，作为接穗在子叶即将开始张开时进行嫁接。YZ作为砧木的嫁接采用插接法，ZJ作为砧木的嫁接采用贴接法。按常规嫁接育苗管理办法进行管理。待嫁接苗成活后，对其进行处理。设常温对照和高温处理各3次重复，每次重复5株，包括YZ/YZ、ZJ/ZJ、ZJ/YZ。高温组置于42 ℃、光/暗为16/8 h的人工气候箱处理3 d。常温组置于光/暗为24/16 ℃、16/8 h人工气候箱。处理后，选择砧木子叶部位和接穗的真叶部位进行取样，每次重复5株混合取样。为检测葫芦嫁接对西瓜高温耐性的影响，参照浸泡方法对YZ/YZ、ZJ/ZJ、ZJ/YZ接穗真叶的相对电导率进行测定[7]。参照混合液浸提的方法进行叶片叶绿素a(Ca)、叶绿素b(Cb)叶绿素a+b(Ca+b)含量测定[8]。丙二醛(MDA)含量采用TBA比色法测定[9]。

2 结果与分析

高温对葫芦砧木YZ及西瓜接穗ZJ的自接苗及葫芦砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ均有显著的影响(图1)。处理后，叶片颜色变深，叶片皱缩，植株生长延缓，YZ自接苗受影响最大，ZJ自接苗次之，嫁接西瓜苗ZJ/YZ受影响最小，叶片未出现皱缩。3份自接和嫁接材料的对照和高温处理间的相对电导率变化显示，西瓜自接苗ZJ变化最大，伤害率达17.34%。葫芦砧木自接苗YZ次之，为12.31%。葫芦砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ最低，仅有9.81%(图2)。

图1 高温处理各材料的表现

图2 高温对各材料相对电导率伤害率的影响

高温使葫芦砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ和西瓜自接苗ZJ的叶绿素a、叶绿素b及叶绿素含量均上升(图3)。而葫芦砧木自接苗YZ则均表现为下降。处理后，ZJ/YZ的叶绿素含量升高0.62 mg·g-1，ZJ升高0.56 mg·g-1，YZ则降低0.74 mg·g-1。ZJ/YZ的叶绿素含量增幅大于ZJ。相对于叶绿素a的含量，高温对叶绿素b的含量影响更大。

图3 高温处理下各材料叶绿素各成分含量变化

西瓜自接苗ZJ和葫芦砧木自接苗YZ的MDA含量均升高，葫芦砧木嫁接西瓜苗ZJ/YZ的MDA含量降低。ZJ变化幅度最大达62.90%。ZJ/YZ变化幅度最小，为10.63%。处理前ZJ/YZ的MDA含量最高，为1.11 μmol·g-1，YZ最低，为0.62 μmol·g-1；处理后则为ZJ最高，为1.11 μmol·g-1，同样为YZ最低，为0.86 μmol·g-1。

图4 高温处理下MDA含量变化

总体上，高温对3个指标的影响程度以MDA含量最大，叶绿素含量次之，电导率变化最小。而3个材料中，则以ZJ影响最大，YZ次之，ZJ/YZ最小。表明存在砧穗互作，使嫁接西瓜高温耐性同时强于砧木和接穗。

3 讨论

植物具有一定的防御系统，可保护细胞免受高温等逆境胁迫造成的过氧化伤害。但伤害超过植物本身的防御能力时，植物往往发生膜脂过氧化，膜结构破坏，积累大量过氧化物等有害物质，造成相对电导率升高，光合作用被一定程度的破坏。大量作物研究中表明，面对高温胁迫，叶片MDA和相对电导率均会升高，叶绿素含量下降[2,5,10-11]。而本研究中，葫芦砧木和西瓜接穗同样均表现出叶片相对电导率伤害升高，MDA含量上升。但对于叶绿素含量，砧木自接苗表现为下降，但西瓜自接苗和嫁接苗则表现为升高。在红掌面对高温胁迫时，部分品种在短时间的胁迫时存在同样表现[12]。这可能是由于西瓜体内叶绿素稳定性及抵御能力较强，同时植株存在一定程度的脱水，进而导致叶绿素含量相对升高。

嫁接是将砧木茎根和接穗枝芽通过细胞融合形成一个新的完整植株的技术，接穗生长势提高，抗病耐逆性增强，产量品质提升等。目前关于嫁接作用的研究主要为接穗实生苗或自接苗与嫁接苗之间的比较，而砧木的特性对嫁接苗的表现同样具有较大影响[13]。本研究利用葫芦砧木和西瓜接穗自接苗以及嫁接西瓜苗进行高温耐性研究，既消除了嫁接本身对嫁接苗的影响，又可分析嫁接苗与砧木和接穗之间的关系。在本研究中，嫁接苗的相对电导率伤害程度、MDA含量变化程度均低于砧木和接穗自接苗，而叶绿素含量则高于砧木和接穗自接苗。表明嫁接存在一定的砧穗互作，使嫁接苗的高温耐性高于砧木和接穗。因此，葫芦砧木嫁接西瓜材料这一嫁接杂种的砧穗互作可能类似于杂种优势。通过砧木和接穗间的RNA、激素、甲基化等物质信号的交流表现出来[14]。