盐胁迫下西瓜嫁接苗的生理响应及其耐盐机制的研究

摘要

西瓜(Citrullus lanatus Mansfeld)是世界性的重要瓜类蔬菜，也是我国栽培面积最大、种植范围最广的主要瓜类蔬菜之一。近年来，土壤盐渍化严重影响了西瓜产量和品质，阻碍着西瓜设施栽培的可持续发展。因此，寻求克服土壤盐渍化的途径和方法已经迫在眉睫。实践证明，嫁接是克服土壤盐害的一项有效措施。本研究采用营养液栽培，以‘超丰抗生王’葫芦为砧木，‘秀丽’小型西瓜为接穗，探讨了100 mmol·L-1NaCl胁迫下西瓜嫁接苗的生理响应及其耐盐性的生理机制，为嫁接技术在生产中的应用提供理论依据。主要结果如下：
　　 ⑴采用营养液栽培，选用‘超丰抗生王’、‘将军’、‘丰源先锋’、‘南砧1号’、‘青砧1号’、‘瓠瓜苏清’为砧木，‘早春红玉’和‘秀丽’小型西瓜品种为接穗，首选筛选了西瓜嫁接优良砧木品种和嫁接砧穗组合。结果表明，盐胁迫下，南瓜砧木‘将军’、葫芦砧木‘超丰抗生王’优良株率分别达94％和92％，为较理想的西瓜嫁接砧木材料；‘超丰抗生王’/‘秀丽’、‘将军’/‘秀丽’组合的嫁接苗在盐胁迫下的成活率分别为93.6％和90.5％，为较理想的嫁接组合。因此，本研究选用了‘超丰抗生王’/‘秀丽’组合为研究对象。
　　 ⑵盐胁迫下，西瓜嫁接苗的生物量显著提高，自根苗和嫁接苗叶片H2O2、MDA含量和质膜相对透性均显著增加，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性均显著升高，AsA和GSH含量显著降低；而嫁接苗叶片H2O2、MDA含量和质膜相对透性增加幅度以及AsA、GSH含量的降低幅度小于自根苗，抗氧化酶活性的增加幅度大于自根苗。说明嫁接可明显增强植株的活性氧清除能力，从而降低膜脂过氧化程度，提高西瓜幼苗的耐盐性。
　　 ⑶盐胁迫下，自根苗叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总的叶绿素含量和Chl a/Chl b随时间的变化而显著下降。与自根苗相比，嫁接苗下降的幅度较小。盐胁迫下，自根苗叶片的净光合速率(Pn)，气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)均显著降低，而气孔限制值(Ls)升高，并在胁迫第8天达到极显著水平。与自根苗相比，嫁接显著降低盐胁迫下西瓜幼苗Ls，提高了Pn。上述结果表明，嫁接能够降低盐胁迫对西瓜幼苗光合作用的抑制，改善植株光合效率。
　　 ⑷盐胁迫下，自根苗最大光化学效率(Fv/Fm)、光条件下最大光化学效率(Fv'/Fm')、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)和PSⅡ相对电子传递速率(rETR)随时间变化显著下降，而嫁接苗中这些参数的下降幅度较小；叶绿体超微结构观察显示，盐胁迫下自根苗叶绿体膨胀，结构松散、紊乱以至解体，特别是基质片层断裂、消失，类囊体膜裂开，叶绿体内部脂质球出现数目增多，而嫁接苗间质和基粒片层清晰可见，类囊体膜仍保持完整。试验结果表明，嫁接有利于保护盐胁迫下西瓜幼苗光合膜结构的完整，保护西瓜植株叶片PSⅡ，增强PSⅡ在盐胁迫下的原初光能转化效率，可促进光合作用原初反应过程，进而促进光合作用。
　　 ⑸西瓜嫁接苗地下部比地上部截留了较多的Na+，而地上部的K+含量明显高于地下部；嫁接苗对Na+的根部截流和K+的地上部吸收能力强于自根苗。西瓜嫁接苗可阻隔根系内皮层对Na+向中柱导管中的运输以及限制Na+向中柱导管中的装载，进而将Na+较多地截流在根部，阻止其向地上部分运输；同时将K+较多地运输到地上部分，使地上部保持较高的[K+]/[Na+]比值，从而保持西瓜嫁接苗较强的耐盐性。