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耐盐砧木嫁接提高黄瓜耐盐性的效果及机理研究

黄远  
【摘要】: 土壤盐渍化是一个世界性的环境问题,盐渍土面积占地球陆地面积的7.26%。随着我国设施园艺的迅速发展,设施栽培中的土壤次生盐渍化问题日趋突出,已成为限制设施蔬菜产业的主要障碍。黄瓜是设施栽培的主要蔬菜,其耐盐性较弱。本试验通过研究NaCl胁迫下嫁接对黄瓜产量和品质的影响,以及大量元素导致的盐分胁迫下不同砧木嫁接对黄瓜耐盐性的影响,来考察嫁接在上述两种盐胁迫下的耐盐效果。采用气体交换、叶绿素荧光和X-射线微区分析技术,研究嫁接黄瓜在NaCl胁迫下渗透调节物质积累、光合作用、Na+吸收和运转的变化,阐明嫁接提高黄瓜耐盐性的机理。本研究主要结果如下: 1.以抗NaCl胁迫能力强的超丰抗生王(Lagenaria siceraria Standl.)和黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia Bouche)为砧木,抗NaCl胁迫能力弱的津春2号(Cucumis sativus L.)为接穗,黄瓜自嫁植株为对照,对耐盐砧木嫁接黄瓜在NaCl胁迫(0,30和60 mM)下的产量和品质进行了研究。结果表明,非NaCl胁迫下黑籽南瓜和超丰抗生王嫁接显著增加了黄瓜果实的产量。NaCl胁迫下,黑籽南瓜和超丰抗生王嫁接缓减了黄瓜产量的降低,提高了黄瓜的品质(可溶性糖、可滴定酸和维生素C的含量),降低了黄瓜非商品瓜的比率。 2.以超丰抗生王和黑籽南瓜为砧木,津春2号为接穗,黄瓜自嫁植株为对照,研究了嫁接黄瓜在大量元素导致的盐胁迫(EC=1.9,5.7和9.8 dS m-1)下生长和生理参数的变化。结果表明,黑籽南瓜嫁接能够显著提高黄瓜耐5.7 dS m-1胁迫的能力,原因在于黑籽南瓜嫁接植株能够维持较高的可溶性糖、锰(Mn)和总微量元素含量、较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,较低的电解质渗漏率(EL)和丙二醛(MDA)含量。 3.以抗NaCl胁迫能力强的超丰8848(Lagenaria siceraria Standl.)作砧木,津春2号作接穗,以津春2号自根苗为对照,研究了耐盐砧木嫁接对NaCl胁迫(0和100 mM)下黄瓜根系和叶片有机(可溶性糖、脯氨酸)和无机(K+、Na+、Cl-)溶质积累的影响。结果表明,NaCl胁迫下耐盐砧木嫁接黄瓜和自根黄瓜根系具有相似的Na+和Cl-含量,较高的K+含量,耐盐砧木嫁接黄瓜根系可溶性糖和脯氨酸含量显著高于黄瓜自根根系。NaCl胁迫下耐盐砧木嫁接降低了黄瓜叶片Na+和Cl-含量,增加了叶片K+、可溶性糖和脯氨酸的含量。 4.耐盐砧木嫁接显著提高了黄瓜脯氨酸的含量和黄瓜耐NaCl胁迫的能力,暗示黄瓜耐盐性与脯氨酸之间存在一定关系。以津春2号为材料,研究了外源脯氨酸(10 mM)对NaCl胁迫(100 mM)下黄瓜耐盐性的影响。结果表明,外源脯氨酸处理能够显著提高黄瓜的耐盐性。NaCl胁迫下脯氨酸处理黄瓜植株具有较高的叶片相对含水量和Cl-含量,较高的POD活性和较低的MDA含量,脯氨酸处理对Na+含量无显著影响。 5.以抗NaCl胁迫能力强的超级拳王(Cucurbita moschata Duch.)和黑籽南瓜为砧木,津春2号作接穗,以津春2号自嫁植株为对照,研究了耐盐砧木嫁接对NaCl胁迫(0,30,60和90 mM)下黄瓜光合特性的影响。结果表明,黑籽南瓜和超级拳王嫁接能够显著提高黄瓜的气孔导度(Gs)和光合速率(Pn)。黄瓜自嫁植株在90 mM NaCl胁迫下处理16 d时PSⅡ反应中心光能捕获效率(Fv'/Fm')和PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)显著降低,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)初始活性和总活性显著下降。NaCl胁迫下超级拳王和黑籽南瓜嫁接植株Fv/Fm'、Fv/Fm、Rubisco初始活性和总活性没有表现出下降的趋势。 6.以抗NaCl胁迫能力弱的津春2号黄瓜和抗NaCl胁迫能力强的超级拳王南瓜为材料,通过正反嫁接,一共获得6种材料,分别为黄瓜自根、黄瓜/黄瓜(黄瓜自嫁)、黄瓜/南瓜、南瓜自根、南瓜/南瓜(南瓜自嫁)、南瓜/黄瓜,研究了NaCl胁迫对各植株耐盐性、Na+吸收和分配的影响。结果表明,耐盐南瓜为砧木嫁接提高了黄瓜的耐盐性,盐敏感黄瓜为砧木嫁接降低了南瓜的耐盐性。嫁接阻止了Na+由南瓜(砧木)向黄瓜(接穗)的运输,嫁接植株中南瓜砧木(耐盐)部分积累较多的Na+,黄瓜接穗(不耐盐)部分积累较少的Na+。南瓜根系皮层Na+相对含量高于黄瓜根系,中柱中Na+相对含量低于黄瓜根系,从而避免了过多Na+向木质部的装载,降低了地上部分Na+的含量。 本研究结果证明,采用耐盐砧木嫁接是提高黄瓜耐NaCl能力的有效措施;使用合适的砧木(黑籽南瓜)嫁接也可以提高黄瓜抗大量元素导致的盐胁迫能力。NaCl胁迫下接穗对砧木根系Na+的积累没有明显影响,而砧木根系可以通过木质部的装载途径限制Na+往接穗(黄瓜)的运输,从而降低了叶片中的Na+含量,是耐盐砧木嫁接提高黄瓜耐NaCl胁迫的主要原因。


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