南瓜砧木嫁接对低温下西瓜幼苗耐冷性、光合作用及抗逆基因表达的影响

摘要

为阐明南瓜砧木嫁接诱导西瓜幼苗产生低温抗性的适应机制,研究了南瓜砧木‘青研1号’嫁接对低温10℃/5℃(昼/夜)胁迫下西瓜自交系‘97103’幼苗生长、叶绿素荧光、光合气体交换、卡尔文循环和抗逆相关基因表达的影响。结果表明:低温胁迫下西瓜自嫁苗PSⅡ最大量子产量(Fv/Fm)等叶绿素荧光参数与常温对照相比显著下降。低温处理5d后,西瓜自嫁苗和南瓜砧木嫁接苗PSⅡ有效量子产量(ΦPSⅡ)与常温对照相比分别下降92.9%和59.2%。南瓜砧木嫁接有效延缓了低温引起的PSⅡ损伤,同时促进卡尔文循环关键基因核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)大亚基基因(rbcL)、3-磷酸甘油酸激酶基因(PGK)、磷酸核酮糖激酶基因(PRK)、果糖1,6-二磷酸激酶基因(FBPase)转录水平显著增加,保持低温下较高水平的CO2同化速率(Asat)。此外,南瓜砧木嫁接促使低温下西瓜叶片蒸腾速率下降,减缓叶片萎蔫、皱缩,同时诱导谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、抗坏血酸过氧化物酶(tAPX)、谷胱甘肽还原酶(GR)和脱水蛋白(ERD10)等9个抗逆相关酶基因上调表达,增强了植株抗氧化能力。低温处理5d后,西瓜自嫁苗和南瓜砧木嫁接苗冷害指数分别为61.1%和22.2%,全株干质量与对照相比分别下降61.0%和33.2%。南瓜砧木嫁接通过调节蒸腾作用,减少水分散失,促进卡尔文循环关键基因和抗逆相关基因表达,减缓PSⅡ光抑制,减轻膜脂过氧化损伤,增强西瓜对低温的适应能力。