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《南京农业大学》 2000年
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黄瓜(Cucumis sativus L.)热伤害与热适应生理机制及耐热栽培技术研究

缪旻珉  
【摘要】: 黄瓜(Cucumis sativus L.)在我国蔬菜周年供应中占有重要地位。 黄瓜因其原产于温暖地区,属喜温蔬菜,因此在有关黄瓜周年供应的研 究中,国内外学者往往偏重于黄瓜耐低温和冷害机制的研究,而关于黄 瓜热伤害及热适应生理机制的报道则相对较少。但是,在我国长江中下 游及南方地区的夏季,高温经常给黄瓜生产带来严重影响。为此,开展 黄瓜热伤害与热适应生理机制及耐热栽培技术的研究,具有重要的现实 意义。 黄瓜不同基因型耐热性之间存在显著差异。同一种植物中一种基因 型比另一种基因型更耐热,可能具有以下几种机制:1、避热性,2、代 谢系统有更高的热稳定性。3、受到热伤害后修复能力更强。那么耐热 性较强的黄瓜基因型到底在什么环节上体现了优势?不同生态型的黄 瓜所采取的耐热对策是否一样?对这些问题展开研究,将会为选育耐热 黄瓜品种和制定黄瓜耐热栽培技术提供最直接的指导依据。 黄瓜以果实作为产品器官,黄瓜生殖系统的耐热性直接决定着夏季 黄瓜生产的成败,但令人遗憾的是,目前还鲜见关于黄瓜生殖系统热伤 害与热适应机理的报道;根据田间初步观察,植株早衰和雌花减少是夏 季黄瓜减产的重要原因,但目前关于高温引起黄瓜早衰和雌花减少具体 生理机制的研究还很少。所有这些方面,从生产的角度出发,都是黄瓜 热伤害与热适应生理的重要组成部分,与单纯研究黄瓜营养系统的热伤 害与热适应机理相比,在这些方面展开研究,对生产实践的指导意义无 疑会更大。 一些资料表明,通过外源施用某些化学物质或生长调节剂可以提高 黄瓜的田间耐热性。以黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia Bouche)为砧木的嫁 接技术已在冬季黄瓜栽培中大面积推广,其主要原理是利用了黑籽南瓜 根系强大的吸水吸肥能力、抗寒力和抗土传病害侵染的能力,因此,嫁 接技术对提高黄瓜的耐热性可能也会有帮助。鉴于以上考虑,本文在不 同生态型黄瓜的耐热策略、黄瓜生殖生长热伤害与热适应的生理机制、 黄瓜高温保护剂和夏季黄瓜嫁接栽培技术等方面进行了的研究,结果如 下: 1黄瓜不同品种(系)在产量形成方面的耐热方式存在着多样性。与不 耐热品种新泰密刺相比,高温下品系EP-6通过较高的雌花节位率和 较强的单性结果能力耐热;品系XC-1通过较多的总生长节位和较强 的雄蕊及花粉耐热性耐热;品系NY-1则在上述产量形成的诸因子中 均有一定的优势从而综合占优。 2黄瓜雄蕊对高温的敏感性高于雌蕊。若以萌发率来区分各品种(系) 花粉的耐热性,适合的区分温度在40℃左右,若以花粉管生长速度来 区分各品种(系)花粉的耐热性,则适合的区分温度在 35 oC左右。若 在雄花开放前2天每天胁迫3小时,则35C左右是区分不同品种(系) 雄蕊耐热性的适合温度。若以每天3小时在开花前连续胁迫二天,黄 瓜花柱失去受精能力的临界温度在叩45℃之间,而子房受伤的临界 温度在45。50t之间。本试验末发现供试各品种(系)雌蕊耐热性之 间存在差异。 3 苗期高温对黄瓜产量的影响远大于成株期,在播后10天至50天苗龄 范围内,黄瓜遭遇高温的茁龄越小,产量下降就越多。高温减少黄瓜 雌花的效应具有后作效果。 4 正常温度下生长的黄瓜雄花和雌花对高温最敏感的时期均在花前12 一6天。黄瓜各品种(系)的雄花在发育各阶段大小较为接近,但雌花 之间差异较大,雌花花芽的相对长度可能是推断其发育阶段的可信指 标。 5 黄瓜茎尖较低的精胺含量和较高的乙烯释放量能加速植株的衰老进 程,较高的腐胺和GA3含量有利于雄花分化,高温通过上述机制加速 黄瓜的衰老进程并减少雌花的分化。 6正常发育的黄瓜花药在花粉母细跑形成期(阶段 1,雄花约 lmm时) 及单核花粉完成期(阶段2,雄花约smm时)能维持较高的腐肢、精胺、 亚精胺含量,在开花期能维持较高的脯氨酸含量,高温使花药发育阶 段1、阶段2三种内源多胺含量下降,且使开花期花药和花粉中游离 脯氨酸水平下降,这与高温对花药(花粉)发育过程造成伤害关系密 切。三种内源多胺在黄瓜花粉萌发过程中都有重要作用,花粉萌发过 程中游离脯氨酸的降解利用对花粉管的正常生长具有重要意义,高温 可能通过降低花粉萌发期间三种内源多胺的水平及阻碍游离脯氨酸 的降解利用抑制花粉管的生长。品系XCA与新泰密刺相比上述诸生 理过程受到高温的影响较小,是其花药发育和花粉萌发耐热性较高的 重要原因。黄瓜花粉萌发过程中存在着由脯氨酸合成多胺的代谢途 径,此代谢途径对于黄瓜花粉的正常萌发可能具有重要惠义。 7黄瓜营养生长是高温下黄瓜产量形成的重要生理基础,花粉耐热性不 能作为黄瓜耐热材料的筛选指标。高温下生长的黄瓜植株泅叶一心, 第二叶)的叶片温度、气孔导度、蒸腾速率和根系干重与黄瓜营养生 长耐热性呈极显著线性相关,表明高温下通过蒸腾降温避免高温伤害 是黄瓜营养系统耐热的重要机制。
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