镁营养对西瓜叶绿素荧光特性及生理代谢的影响

摘要

【目的】探讨镁营养对西瓜(Citrullus lanatus)生长发育和生理代谢的影响,明确西瓜生长的适宜镁浓度范围。【方法】采用砂培法,对西瓜进行5个施镁质量浓度(0、24、48、96和192 mg·L^(−1))处理,并测定西瓜在不同施镁浓度下的生长特性(叶片和根系形态、生物量积累)、果实品质(维生素C、可溶性固形物、可溶性蛋白和可溶性糖含量)、叶绿素荧光特性和生理响应(渗透调节、膜伤害和抗氧化酶系统)。【结果】用24~96 mg·L^(−1)的镁素可以降低西瓜叶片膜伤害,提高光系统Ⅱ(PSII)活性,增加叶片抗氧化物质谷胱甘肽(glutathione,GSH)和还原型抗坏血酸(reduced ascorbic acid,AsA)含量,增强叶片抗氧化酶活性,包括过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和单脱氢抗坏血酸还原酶(monodehydroascorbate reductase,DHAR),降低叶片丙二醛(malondialdehyde,MDA)和脯氨酸(proline,Pro)含量以及细胞膜透性,促进AsA-GSH循环,增强光合作用,提高生物量积累,增加果实中维生素C、可溶性固形物、可溶性蛋白和可溶性糖含量。其中,48 mg·L^(−1)镁处理对西瓜的生长发育增效最明显,而缺镁(0 mg·L^(−1))和镁过量(192 mg·L^(−1))胁迫下,西瓜叶片产生膜脂过氧化伤害,根系变短,叶绿素荧光参数放氧复合体(OEC)、电子传递量子产额(φEo)、受体库容量(Sm)和单位面积反应中心数量(RC/CSo)降低,单位反应中心光能的吸收(ABS/RC)、耗散(DI0/RC)、捕获(TR0/RC)及QA还原速率(Mo)增加,叶片光合机构完整性被破坏,光合作用减弱,西瓜生长受到明显抑制,其中缺镁影响最严重。【结论】缺镁和镁过量处理降低西瓜PSII活性,抑制西瓜生长,而适量增施镁可有效提高西瓜的生理活性,PSII的结构和功能稳定,光合作用强,西瓜生长好,果实品质高,48 mg·L^(−1)为西瓜栽培最适宜施镁质量浓度。