嫁接對硫華菊及鳳仙花后代生長的影響

王占鋒， 黃科文， 練華山， 林立金

(1.成都農業科技職業學院園林園藝分院，四川成都 611130； 2.四川農業大學園藝學院，四川成都 611130；3.四川農業大學果蔬研究所，四川成都 611130)

嫁接是人為地將一株植物的一部分(接穗)連接到另一株植物的根、莖及其他器官(砧木)上，使其同步發育形成一個完整植株的農藝措施[1]，可克服土傳病害、消除連作障礙，在提高植物產量、抗逆性及改良果實品質等方面有重要的應用價值[2]。近年來，嫁接在果樹和蔬菜的生產應用中已取得一定進展[3-6]，而相較于果樹和蔬菜，嫁接在花卉上的應用以提高其觀賞價值為主[7]。王希等以青蒿作砧木嫁接不同品種的菊花發現，嫁接能夠有效促進菊花提前開花，提高花期品質[8]。胡中成等將牡丹嫁接在芍藥上發現，嫁接繁殖的牡丹生長勢旺、成活率高、繁殖速度快，能夠滿足市場需求[9]。楊榮禮將碧桃和綠梅同時嫁接在毛桃上，使單株植物開出2種顏色的花，大大提升了毛桃的觀賞價值[10]。

不同砧穗組合對植株生長發育的影響存在較大差異。劉慧英研究表明，嫁接植物對養分吸收的種類和數量因砧木性質而定，養分向接穗的運輸卻受到接穗性質的影響[11]。毛麗君等研究表明，長勢不同的砧木對同一接穗的影響差異達到顯著水平，一般砧木長勢愈旺盛，接穗的發育愈良好，反之亦然[12]；嫁接可通過遺傳物質的水平轉移或DNA甲基化模式的改變而誘導后代產生遺傳性狀變化[13]；采用不同砧木嫁接能夠提高少花龍葵的后代生物量[14]，且嫁接還能促進薺菜后代的生長[15]，這可能與嫁接導致DNA甲基化變異并遺傳給后代有關[13]。目前，有關自根苗嫁接對植物后代生長的影響尚未見報道。本試驗以硫華菊(Cosmossulphureus)和鳳仙花(Impatiensbalsamina)2種花卉植物為材料，分別研究自根苗嫁接對這2種植物后代生長的影響，以期為花卉栽培及育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 嫁接處理

2015年4月，將取自同一株上的硫華菊、鳳仙花種子分別進行播種育苗，待株高約為10 cm時進行嫁接或不嫁接處理。(1)未嫁接，作為對照(CK)；(2)同株嫁接：同一植株從離地約6 cm處剪斷，上部4 cm作為接穗、下部6 cm作為砧木進行嫁接，保留砧木葉片，此時接穗和砧木在生理上保持一致；(3)異株同苗嫁接：選擇2株大小基本相同的植株，從離地約6 cm處剪斷，將1株上部約4 cm長的接穗嫁接到另一株下部約6 cm長的砧木上，保留砧木葉片，此時接穗和砧木在生理上存在一定差異；(4)異株異苗嫁接：選擇2株不同大小的植株，將大植株從離地約6 cm處剪斷作為砧木，以另一株株高為 5 cm 的植株上部約4 cm長的莖尖作為接穗進行嫁接，保留砧木葉片，此時接穗和砧木在生理上存在較大差異。嫁接采用劈接法，用寬約1 cm、長約20 cm的塑料帶進行綁縛，使砧木與接穗的結合部分牢牢貼在一起。將嫁接成活及未嫁接的植株種植在準備好的土中，根據土壤實際情況不定期澆水，確保土壤水分含量保持在田間持水量的80%左右。開花時，采用硫酸紙袋進行套袋隔離；待種子成熟，分別收集各處理的種子進行保存。

1.2 硫華菊、鳳仙花嫁接后代育苗

2016年4月，將取自四川農業大學溫江校區農場的農田土壤與營養土按體積比1 ∶1混合，稱取5.0 kg混合土裝于高×直徑為20 cm×25 cm的塑料盆內；分別將硫華菊及鳳仙花不同嫁接處理后代的種子進行播種育苗，2張真葉展開時移栽至裝有基質的盆中，每盆3株。每個品種、每種嫁接方式重復5次。經常澆水以保持土壤田間持水量為80%。

1.3 測定內容與方法

2016年6月當硫華菊、鳳仙花進入初花期時，測定2種花卉的株高、莖基部直徑、葉片數；采用乙醇-丙酮浸提法等[16]測定葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量，采用常規方法測定可溶性蛋白含量及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶活性[16]；收獲硫華菊、鳳仙花的莖稈、葉片，清洗干凈，稱質量。

1.4 數據分析

采用SPSS軟件對試驗數據進行方差分析，并采用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代生長指標的影響

由表1可知，硫華菊、鳳仙花后代的株高、莖基部直徑、葉片數的排序為異株異苗嫁接>異株同苗嫁接>同株嫁接>未嫁接；硫華菊、鳳仙花嫁接后代(包括異株異苗嫁接、異株同苗嫁接、同株嫁接)的株高均顯著高于未嫁接的(P<0.05)，硫華菊、鳳仙花的異株異苗嫁接后代株高相對最高，分別較未嫁接的增加13.53%、15.92%；硫華菊、鳳仙花異株嫁接后代的莖基部直徑顯著高于未嫁接的后代(P<0.05)，而同株嫁接對其影響不顯著；鳳仙花嫁接后代的葉片數顯著多于未嫁接的后代(P<0.05)，其中鳳仙花異株異苗嫁接后代的葉片數相對最多，較未嫁接的增加40.00%；硫華菊嫁接后代的葉片數與未嫁接相比差異不顯著。

表1 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代生長指標的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示同一品種在不同處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代生物量的影響

由表2可知，硫華菊、鳳仙花后代莖稈、葉片、地上部分的生物量排序為異株異苗嫁接>異株同苗嫁接>同株嫁接> 未嫁接；硫華菊嫁接后代的莖稈生物量顯著高于未嫁接的(P<0.05)，其中異株異苗嫁接后代的生物量相對最高，較未嫁接的增加34.78%；硫華菊異株異苗嫁接后代的葉片、地上部分生物量顯著高于未嫁接的(P<0.05)，分別較未嫁接的后代增加30.62%、32.54%；鳳仙花異株嫁接后代(包括異株異苗嫁接、異株同苗嫁接)的莖稈、葉片及地上部分生物量顯著高于未嫁接的(P<0.05)，而同株嫁接與未嫁接相比差異不顯著；鳳仙花異株異苗嫁接后代的莖稈、葉片、地上部分生物量相對最大，分別較未嫁接后代提高20.03%、17.86%、19.50%。

表2 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代生物量的影響

2.3 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代光合色素含量的影響

由表3可知，硫華菊嫁接后代的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、類胡蘿卜素含量明顯高于未嫁接的，其中異株同苗嫁接后代的葉綠素b、葉綠素總量、類胡蘿卜素含量相對最高，分別比未嫁接的高24.27%、14.07%、20.16%(P<0.05)，異株異苗嫁接后代的葉綠素a含量相對最高，較未嫁接的高12.17%(P<0.05)；除鳳仙花同株嫁接后代的葉綠素b、類胡蘿卜素含量略低于未嫁接的外，其他嫁接方式的鳳仙花后代光合色素含量均高于未嫁接的；異株異苗嫁接鳳仙花后代的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、類胡蘿卜素含量相對最高，分別較未嫁接的提高15.64%、43.02%、19.61%、10.76%。

表3 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代光合色素含量的影響

2.4 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代抗氧化酶活性的影響

由表4可知，硫華菊、鳳仙花后代抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量排序為異株異苗嫁接>異株同苗嫁接>同株嫁接>未嫁接；硫華菊嫁接后代的抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量顯著高于未嫁接的(P<0.05)，其中異株異苗嫁接后代的SOD、POD、CAT活性及可溶性蛋白含量相對最高，分別較未嫁接的顯著提高127.05%、138.67%、113.64%、42.18%(P<0.05)；鳳仙花嫁接后代的SOD活性及可溶性蛋白含量顯著高于未嫁接的，鳳仙花異株嫁接后代的POD、CAT活性顯著高于未嫁接的(P<0.05)；鳳仙花異株異苗嫁接后代的SOD、POD、CAT活性及可溶性蛋白含量相對最高，分別較未嫁接的顯著提高115.04%、214.10%、30.82%與85.52%(P<0.05)。

3 結論與討論

嫁接愈合的時間因植物種類、年齡及嫁接時期的不同而有所差異，但砧穗間的愈合過程卻大致相同[17]。在嫁接愈合過程中，砧木與接穗之間會通過改變營養物質的吸收和利用、水分與養分的運輸及內源激素含量來相互作用、相互影響，進而引起植株當代出現嫁接變異的現象[18-19]。周寶利等以“托魯巴姆”作為砧木嫁接茄，可以顯著增強當代茄的抗冷、抗病性[20-21]。從理論上講，嫁接是一種無性繁殖，并不會引起遺傳信息的變化，但砧穗之間可能會通過遺傳物質的水平轉移或表觀調控誘導其遺傳信息的變異[22]。Yagishita等研究發現，嫁接可使辣椒后代的果實性狀發生變化，并可將這種變異穩定地遺傳下去[23]。潘相文等以4個大豆品種為接穗、以8種遠緣植物為砧木進行嫁接時發現，其后代出現高蛋白、高油、晚熟等不同類型的突變[24]。Taller等在突變的辣椒嫁接后代中檢測砧木中的DNA認為，嫁接誘發變異的原因是DNA從砧木轉移到了接穗的配子中[25]。本研究表明，硫華菊、鳳仙花自根苗嫁接后代株高等形態指標及地上部分生物量高于未嫁接后代，說明嫁接可能使硫華菊、鳳仙花產生表觀遺傳上的變異，并延續到下一代[13]。

表4 嫁接對硫華菊及鳳仙花后代抗氧化酶活性的影響

光合作用為植物提供物質和能量，是植物生長發育的基礎，而光合色素是影響光合作用的主要因素之一，在一定范圍內植物葉片光合色素含量越高，光合作用越強[26-28]。本試驗發現，嫁接可使硫華菊后代各光合色素的含量有不同程度的提高，而鳳仙花同株嫁接后代的葉綠素b、類胡蘿卜素含量較未嫁接的有所降低，異株嫁接則提高了其后代各光合色素的含量，這說明不同植物、不同嫁接處理對嫁接后代的影響會有所差異，可能與砧穗的生理差異程度有關。

植物在受到脅迫時往往會產生氧化脅迫，直接或間接產生過量的自由基對植物造成強烈的破壞作用[28-29]。超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶在植物體內組成一個活性氧清除系統，能夠有效降低植物體內的自由基水平，抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量與植物的抗逆性有一定相關性[30]。有研究發現，在嫁接愈合過程中，植株體內的激素、酶等生理生化特征會發生改變[31]。本試驗發現，嫁接可有效提高硫華菊、鳳仙花后代抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量，這可能是在嫁接這種生物脅迫下，硫華菊、鳳仙花當代抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量被改變，并通過表觀遺傳的形式傳遞給下一代[13]，相關機制有待進一步研究。

綜上所述，嫁接能夠有效提高硫華菊、鳳仙花后代的株高、生物量、光合色素含量及抗氧化酶活性，促進其后代的生長發育并增強其抗逆性，其中，異株異苗嫁接處理對硫華菊及鳳仙花后代的生長促進效果相對最好。

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