不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄生长特性及对Cd胁迫响应的差异

【摘要】：葡萄是世界上栽培最广泛的果树之一。葡萄砧木最初应用的目的是为了抵御根瘤蚜的危害,在生产中,人们还经常利用砧木来调节栽培品种的生长势、提高产量、调剂成熟期和改善品质。目前,由于工业污染、污水灌溉、污泥以及农药化肥的施用,我国农田土壤镉污染问题日趋严重,对食物安全和生态安全构成了严峻的挑战。随着果品在人们膳食结构中比例的升高,果品安全问题也日益得到重视,因此,如何最大限度地降低果品中镉的吸收和积累已成为当前农业生产的重要课题。据报道,植物对镉的耐性及镉在植株不同部位器官中的积累和分布存在着显著的种间及品种间差异,筛选镉积累量低的品种为保证果品的生产安全提供了重要途径。目前有关重金属方面的研究是一个热点,但多数研究都集中在农作物方面,在果树上的研究不多,有关不同砧木嫁接葡萄植株对土壤镉胁迫响应差异的研究还未见报道。因此本试验以7种常用的砧木嫁接‘矢富罗莎’(Yatomi Rosa [Y]),在盆栽条件下观察不同砧木对其生长和果实品质的影响,并以7种砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄为材料,研究了葡萄植株对土壤镉胁迫响应的差异,并在此基础上利用筛选出的生长状况良好、果实镉含量存在差异的两个砧木品种在组培条件下进行镉处理试验,更进一步地明确了不同砧木品种对镉胁迫响应的差异,主要研究内容如下： 一、不同砧木对‘矢富罗莎’葡萄生长状况和果实品质的影响 通过7个砧木对‘矢富罗莎’葡萄生长状况和果实品质影响的研究表明,不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄的根系生长状况存在显著差异。根系总长度以Y/110R最长；根系平均直径以Y/巨峰较大。根系表面积和根尖数均以Y/110R最大。光合作用的测定结果表明：矢富罗莎嫁接苗叶片净光合速率(Pn)的日变化基本呈双峰型曲线。不同葡萄植株叶片净光合速率日变化存在差异,Y/99R和Y/华佳8号明显高于其它植株和对照(‘矢富罗莎’自根苗)；叶片气孔导度(Gs)值Y/110R、Y/99R和Y/华佳8号较高；Y/99R、Y/华佳8号和Y/110R表现出较高的的蒸腾速率(Tr)。结果母枝率的统计结果表明：Y/110R的结果母枝率最高,Y/5BB、Y/巨峰和Y/8B居中,Y/99R、Y/SO4和Y/华佳8号较低。果实粒重和纵横径均以Y/5BB、Y/8B和Y/99R较大,除Y/S04外其它葡萄植株果实可溶性固形物(TSS)含量均显著高于对照,Y/110R果实可滴定酸(TA)含量最低,花青苷含量以Y/5BB、Y/110R和Y/8B最高。总的来说,嫁接改善了‘矢富罗莎’的根系生长状况,提高了净光合速率、结果母枝率和果实品质。从整体来看,110R较适宜为‘矢富罗莎’的砧木,5BB、8B和99R次之,华佳8号、巨峰和S04较差。 二、不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄对土壤Cd胁迫响应的差异研究 以3年生的7种不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄为材料,在盆栽试验条件下,外源加入Cd(15mgkg-1)进行处理,研究不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄土壤中Cd形态分布及葡萄植株Cd含量和分配的差异。结果表明：不同砧木影响种植‘矢富罗莎’葡萄土壤可交换态Cd的含量,除种植Y/巨峰葡萄植株的土壤外,种植其它葡萄植株的土壤可交换态Cd的含量均低于对照(种植‘矢富罗莎’自根苗的土壤),以种植Y/5BB和Y/8B葡萄的土壤含量较低,分别为对照的43.1%和66.0%。铁锰氧化态以种植Y/5BB、 Y/110R和Y/S04葡萄植株的土壤含量最低。残渣态含量以对照最低,种植Y/5BB.Y/110R和Y/99R葡萄植株的土壤含量较高,分别为4.52、4.51和4.45mgkg-1在所有的土壤Cd形态中,以有机结合态Cd的含量最低,占土壤Cd总量的7.66-11.34%。Cd在不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄各器官的含量由高到低顺序均为：根系茎叶片果实,嫁接降低了葡萄植株各器官对土壤Cd的吸收,不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄植株Cd的积累存在显著的差异。在所有的葡萄植株中,以Y/5BB葡萄植株器官的Cd含量最低,Y/巨峰最高。 对不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄果实的Cd含量和果品品质的研究结果表明：不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄植株Cd含量和果实品质存在显著的差异。所有葡萄果实Cd积累浓度均低于我国绿色食品Cd限量标准(0.03mgkg-1FW),嫁接葡萄果实的Cd积累浓度均显著低于自根葡萄果实的Cd积累浓度(0.028mgkg-1FW), Y/华佳8号、Y/SO4和Y/5BB葡萄果实的Cd积累浓度较低,分别为0.005、0.006和0.009mgkg-1FW。嫁接降低了葡萄果实中Cd的积累浓度,从一定程度上减轻了人类的Cd暴露风险。 不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄果实的品质存在差异。Y/华佳8号组合葡萄果实的平均单果重最大(6.14g),果实纵横径以Y/华佳8号和Y/SO4最大；嫁接提高了葡萄果实的TSS (Y/SO4除外)和花青苷含量,降低了TA含量。以Y/5BB和Y/110R葡萄果实的TSS最高,分别为13.32°Brix和12.84°Brix, Y/5BB和Y/巨峰葡萄果实的TA含量较低,Y/110R和Y/华佳8号葡萄果实花青苷含量最高。 光合作用的研究结果表明,在所有的嫁接组合中,Y/99R和Y/8B表现出较高的Pn;嫁接提高了叶片叶绿素含量,除Y/99R外,所有葡萄植株叶片的叶绿素含量均显著高于对照。抗氧化系统和膜脂肪过氧化程度的研究表明：Y/99R和Y/5BB的SOD和CAT活性(分别为9.35Ug-1FW和13.27Ug-1min-1FW,8.42Ug-1FW和9.92U g-1min-1FW)显著高于对照和其它葡萄植株,Y/110R、Y/99R和Y/8B表现出较高的POD活性,Y/华佳8号和Y/5BB居中,Y/巨峰和Y/S04最低。Y/110R葡萄植株叶片的MDA含量最低,仅为对照植株的35%。在Cd胁迫条件下,不同砧木嫁接‘矢富罗莎’葡萄的光合作用和抗氧化系统清除能力方面均存在显著的差异,Y/8B和Y/5BB表现出较强的耐Cd特性,Y/99R和Y/110R居中,Y/巨峰、Y/华佳8号和Y/SO4较差,与自根苗相比,嫁接提高了葡萄植株的耐Cd特性。 在组培条件下,设置0、1、3和5mg L-14个Cd处理水平,研究了不同处理浓度对两个不同葡萄砧木品种(5BB和99R)的生长特性及Cd含量和分配的差异。结果表明,随着Cd处理浓度的增加,两个葡萄砧木品种的生物量、株高、根系长度和表面积均表现出下降的趋势,且99R的下降幅度显著高于5BB。随着Cd处理浓度的增加,两个葡萄砧木品种Cd含量明显增加,在试验设置的所有Cd水平下,5BB地上部和根系Cd含量低于99R。两个葡萄砧木品种对Cd胁迫的反应虽然总体趋势一致,但5BB的生物量、株高和根系形态指标的下降幅度显著低于99R,表现出较强的耐Cd特性,进一步验证了不同葡萄砧木品种对Cd胁迫响应的差异。