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《浙江大学》 2003年
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嫁接影响西瓜果实品质和幼苗耐冷性的生理机制研究

刘慧英  
【摘要】: 目前西瓜嫁接换根技术已成为目前生产上一项行之有效的方法。但有关嫁接对西瓜果实品质影响机理的系统研究很少。此外有关西瓜嫁接的研究主要集中于嫁接砧木选择、嫁接方法和营养生理等方面,对嫁接西瓜抗冷性的研究很少,而低温胁迫正是西瓜冬春设施栽培的主要限制因子。因此本项研究通过探讨嫁接对西瓜果实糖代谢的影响及低温胁迫下嫁接西瓜幼苗的生理生化变化,以阐明嫁接果实品质改变的机理及嫁接影响西瓜幼苗耐冷性的生理机制。主要结果如下: 1) 4种砧木对西瓜果实的形状、果皮厚度、Vc含量及蛋白质含量没有影响,但4种嫁接西瓜果实的总糖含量、果实的质地、口感、游离氨基酸总量、胡萝卜素含量显著低于自根西瓜。‘勇士’、‘超丰F_1’和‘杭州长瓠’3种砧木能显著提高西瓜产量。4种嫁接西瓜中,超丰F_1/小兰、杭州长瓠/小兰果实的综合品质要高于勇士/小兰和黑籽南瓜/小兰;在果实发育进程中,4种嫁接西瓜果实糖分积累明显低于自根西瓜。超丰F_1/小兰和杭州长瓠/小兰果实糖分含量高于勇士/小兰和黑籽南瓜/小兰。4种砧木对西瓜果实的甲酸和草酸含量无影响,但在果实发育早期及后期,自根西瓜的酒石酸、总酸含量显著高于4种嫁接西瓜,柠檬酸显著低于四种嫁接西瓜。从自根及嫁接西瓜果实发育过程中的SDS—PAGE分析表明,西瓜嫁接后,在果实发育的中后期果实组织蛋白质种类发生了变化。 2) 自根与嫁接西瓜(杭州长瓠/小兰)果实的果肉组织均以积累蔗糖为主,果皮以积累已糖为主;嫁接西瓜果实的糖含量显著低于自根西瓜果实。嫁接西瓜果实中Inv、SS活性的变化可能是导致嫁接西瓜糖分降低的主要原因。 3) 果实发育过程中,杭州长瓠/小兰、超丰F_1/小兰、勇士/小兰、黑籽南瓜/小兰4种嫁接西瓜果实的蔗糖、葡萄糖、果糖含量和糖代谢酶活性变化趋势与自根西瓜一致。在果实发育早期,果实中以分解酶类为主,糖分积累低;发育后期以合成酶类为主,糖分积累多。但4种嫁接西瓜果实糖分含量均显著低于自根西瓜。超丰F_1/小兰、杭州长瓠/小兰果实的糖含量显著高于黑籽南瓜/小兰、勇士/小兰。各处理糖代谢酶的净活性与糖分积累存在较好相关性,说明糖代谢酶在西瓜果实糖分积累中的作用是综合的,造成自根及嫁接西瓜果实糖分积累的差异是Inv、SPS、SS几种酶共同作用的结果。 4) 嫁接西瓜叶片(源)中蔗糖含量、同化产物的积累量高于自根西瓜,说明嫁接西瓜源叶片的同化能力高于自根西瓜。从相关分析看,AI和SPS是自根与嫁接西瓜叶片蔗糖合成调节中的关键酶,对叶片中蔗糖含量有显著影响。但SPS活性是造成自根西瓜叶片同化产物的积累量、蔗糖含量低于嫁接西瓜的主要原 摘 要 因。对于自根及嫁接西瓜果实(库)来讲,相关分析表明,AI. SPS是自根西瓜果 实库中蔗糖代谢的关键酶;AI是嫁接西瓜果实库中蔗糖积累的关键酶。此外, 自根西瓜果实库组织的液泡膜H”-ATPase活性高于嫁接西瓜且ATPase活性与果 实蔗糖含量显著相关,即自根西瓜果实蔗糖跨膜运输能力高于嫁接西瓜。自根 与嫁接西瓜的源库关系分析表明,自根与嫁接西瓜的源库关系均是处于相互依 存,又相互制约的关系。 5)低温胁迫下,嫁接苗的耐冷性明显提高,表现在冷害指数、电解质渗 透率、MDA含量明显低于自根昏 叶绿素、脯氨酸含量、SOD、ASA-POD。 DR活性明显高于自根苗。而嫁接苗之间亦表现出耐冷性强的嫁接苗叶片中电解 质渗透率、MDA含量低于耐冷性弱的嫁接苗;脯氨酸含量、SOD、ASA-POD。 DR活性高于耐冷性弱的嫁接苗。因此,低温是通过影响渗透调节、细胞膜的稳 定性来反映嫁接苗耐冷性差异的。此外单一地以上述生理生化指标作为耐冷评 论指标,不能完全正确地反映西瓜嫁接苗的耐冷性,应以综合评价指标来鉴定。 6)低温胁迫下,嫁接苗的耐冷性明显高于自根苗,耐冷性表现为黑籽南 瓜叫兰>超丰凡叫\兰>自根苗。此外嫁接苗和自根苗均表现为叶片中叶绿素含 量下降、丙二醛(MDA)含量上升,抗氧化剂抗坏血酸(ASA)、谷眯甘肽(GSH) 含量和抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(ASA-POD)。 脱氢抗坏血酸还原酶(DR)活性下降,说明低温逆境降低了植物体防御活性氧 有关的酶促和非酶促保护系统能力,提高了体内自由基浓度,加剧了膜脂过氧 化。嫁接苗的活性氧清除能力均高于自根苗,且嫁接苗中耐冷性越强的活性氧 清除能力越高。说明西瓜嫁接后耐冷性的提高是与植物体内活性氧清除系统中 抗氧化剂含量和抗氧化酶活性较高有关。 刀 低温胁迫下,耐冷性强的黑籽南瓜川兰嫁接叶片Pn、气孔导度ps郴 胞间 CO。浓度*X 叶绿素总量的降幅及 Chla/b比值最小;耐冷性弱的自根苗 Pn、Gs和 Ci、叶绿素总量的降幅及Chla/b比值最高;耐冷性较强的超丰h仆。 兰表现中等。此外低温胁迫下自根及两种嫁接苗叶片 Fv/Fm、iPS 11 值均降低。 说明PSll原初光能转换效率受到抑制及光合机构遭到破坏。耐冷性弱的自根西 瓜幼苗受抑制和破坏程度显著高于耐冷性强的嫁接苗黑籽南瓜
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