葫蘆砧木種質資源苗期弱光耐性鑒定

邢乃林，付玉婧，王迎兒，黃蕓萍，王毓洪

(寧波市農業科學研究院 寧波市瓜菜育種重點實驗室，浙江 寧波 315040)

0 引言

西瓜是世界五大水果之一，2016年我國的西瓜種植面積為189萬hm2，產量約42萬t，居世界首位。目前我國西瓜主要為冬春設施栽培及露地栽培，由于枯萎病等連作障礙問題及低溫、陰雨等環境影響，以及市場對西瓜上市時間的需求，西瓜大面積采用嫁接栽培。而西瓜嫁接主要采用葫蘆、南瓜及野生西瓜等類型的砧木，其中葫蘆類型砧木因低溫等方面的耐性及對西瓜品質影響方面的優勢而被廣泛應用[1-2]。為滿足精品農業等方面的需要，瓜類生產多需要進行嫁接集約化育苗。而在冬春季節，瓜類生產區域特別是南方種植區面臨連續的寡照陰雨天氣的影響，嚴重影響了西瓜栽培種植及嫁接集約化育苗產業的發展[3]。因此篩選耐弱光的葫蘆類型西瓜砧木對優良砧木品種選育及西瓜生產的健康發展具有重要作用。

光照是植物生長的重要能量源泉，目前已有大量針對植物光照方面的機理研究。西瓜等作物面對弱光脅迫時，會產生一系列的變化進行應對，主要有生長速度變緩、根系活力下降、營養吸收降低、節間變短、地上和地下部比重降低、花期改變、果實中部分成分改變等。弱光對作物株高、莖粗、光合作用效率、產量、種子及果實發育等均有影響[4-7]。在不同的弱光處理時間中，隨著絲瓜苗期遮光強度延長，弱光對幼苗株高、莖粗、株重、葉面積、根冠比等性狀的影響均表現為逐步上升的趨勢[8]。在葫蘆科黃瓜、西瓜、甜瓜等作物中，弱光下作物生長速度及光合作用均受到一定程度的抑制，抗氧化酶活性均顯著升高，但不同材料、不同性狀表現存在一定差異[9-12]。但弱光對葫蘆類型砧木苗期的影響尚不清楚。因此研究弱光對葫蘆砧木的影響，并進行弱光耐性鑒定，對耐弱光的葫蘆種質資源鑒定和相關品種選育具有重要意義。

本研究通過對30份葫蘆砧木種質資源材料進行苗期的弱光處理，考察了莖粗、相對葉綠素含量、地上部鮮重等性狀；通過對種質資源材料各考察性狀表現及弱光對各考察性狀影響程度的R型因子聚類分析和系統聚類分析，進而研究了各種質資源的弱光耐性及弱光對葫蘆類型砧木苗期的影響。

1 試驗材料與方法

本研究所用材料為收集的30份用于瓜類砧木育種的葫蘆材料，均由寧波市農業科學研究院提供。材料編號及來源等信息見表1。試驗于2017年12月～2018年1月在寧波市農業科學研究院瓜菜育種重點實驗室進行。

表1 30份葫蘆材料信息

選擇成熟、飽滿、完整的種子進行溫湯浸種，55 ℃浸種10 min，然后常溫浸種24 h。撈出后用濕毛巾包裹，置于28 ℃培養箱進行催芽，4 d后種子發芽，進行播種。試驗設對照及處理，各3次重復，每個重復播種8株。播種采用32孔穴盤，基質為杭州康成農業科技有限公司生產的瓜菜育苗基質。材料培養及處理在寧波東邦電器有限公司生產的RDN-1000型智能人工氣候箱中進行。白天溫度24 ℃，時長16 h，光照強度30000 lx，相對濕度75%；夜晚溫度16 ℃，時長8 h，相對濕度85%。待幼苗生長至1葉1心期，選擇其中3次重復進行弱光處理。處理條件為白天溫度24 ℃，時長16 h，光照強度6000 lx，相對濕度75%；夜晚溫度16 ℃，時長8 h，相對濕度85%。對照條件不變，處理7 d。考察莖粗、子葉相對葉綠素含量、真葉相對葉綠素含量、地上部鮮重。其中相對葉綠素含量利用SPAD-502 葉綠素含量測定儀測量。

數據分析采用Excel 2010進行相關性分析等及數據基礎處理，用DPS 數據處理系統V16.05的R型因子聚類(類平均法)和系統聚類分析(離差平方和法)[13]。

2 試驗結果與分析

對30份材料的莖粗等考察性狀表現的變異系數進行分析，結果顯示，對照和處理材料的變異系數最大的性狀均為地上部鮮重，分別為20.81%和25.84%，其變異范圍分別為1.55～3.82 g和1.25～3.85 g(表2、圖1)。對照變異系數最小的為真葉相對葉綠素含量，為7.59%，其變異范圍為38.18%～57.20%。處理變異系數最小的為莖粗，為7.16%，其變異范圍為3.00～4.24 cm。總體除地上部鮮重外，變異幅度均低于10%，子葉相對葉綠素含量高于真葉。除地上部鮮重外，其余3個性狀的處理材料中的變異系數均小于對照。表明弱光增加了地上部鮮重的多樣性，降低了莖粗、子葉和真葉相對葉綠素含量的多樣性。另外，弱光總體上使葫蘆砧木莖粗增加，地上部鮮重降低，子葉和真葉相對葉綠素含量降低。

而對于弱光影響程度，變異系數最大的性狀同樣為地上部鮮重，為54.87%，其變異范圍為-52.82%～36.41%(表2、圖2)。最小的為真葉相對葉綠素含量，為41.15%，其變異范圍為-32.73%～-0.51%。其中弱光影響最大的為真葉相對葉綠素含量，然后依次為莖粗、地上部鮮重和子葉相對葉綠素含量。除莖粗總體為升高外，其余3個性狀均表現為降低。總體上，30份材料間的弱光耐性差異顯著。

表2 弱光對葫蘆砧木材料各性狀的影響

圖1 30份材料的莖粗等4個性狀的表現

對對照材料的4個考察性狀進行相關性分析，結果顯示莖粗與真葉相對葉綠素含量之間相關性達到顯著性正相關，相關系數為0.43；莖粗與地上部鮮重間為極顯著正相關，相關系數為0.59。對于4個性狀受弱光影響程度間的相關性而言，僅莖粗與地上部鮮重之間達到極顯著水平的正相關，為0.81。對4個性狀受弱光影響程度進行R型因子聚類分析的結果顯示，4個性狀分為兩組(圖3)，其中莖粗和地上部鮮重為一組，子葉和真葉相對葉綠素含量為一組。

表3 各性狀間的相關性

注：“/”前為弱光影響程度，“/”后為對照表現。

圖3 4個性狀受弱光影響程度的R型因子聚類圖

利用系統聚類方法，對30份材料的4個性狀受弱光影響程度進行聚類分析，可以將這些材料分為2個大類(圖4)。第一大類包含14份材料，第二大類有16份材料，每個大類均可分為2個亞類。其中第一大類的兩個亞類分別包含9份和5份材料，第二大類的兩個亞類分別包含4份和12份材料。依次名為第一亞類、第二亞類、第三亞類、第四亞類。

第一和第二亞類4個性狀受弱光影響程度總體高于第三和第四亞類(表4)。其中第一亞類總體上莖粗表現為上升，而其余3個性狀則表現為下降；第二亞類則為4個性狀均表現為下降；第三亞類莖粗和地上部鮮重上升，子葉和真葉相對葉綠素含量則表現為下降；第四亞類除真葉相對葉綠素含量表現為下降外，其余3個性狀均為上升。對于各亞類4個性狀的變異系數，第一亞類除莖粗較高外，其余3個性狀均相對較低；第二亞類則地上部鮮重和子葉相對葉綠素含量相對較低；第三和第四亞類莖粗和地上部鮮重相對較低。結合各材料的性狀表現，第三和第四亞類的弱光耐性相對較強，其中第三亞類的弱光耐性強于第四亞類(表4、圖1、圖2)。第二亞類的弱光耐性弱于第一亞類，其中對照品種神通力歸為第三亞類，相對較耐弱光。

表4 4個亞類各性狀受弱光影響程度表現

圖4 30份材料受弱光影響程度的系統聚類分析

3 討論

弱光是瓜類早春設施栽培，特別是南方地區嫁接西瓜的葫蘆砧木育苗期間的重要問題，對植株整體生長，以及優質種苗培育均有影響。弱光可使植株株高上升，莖粗降低，葉綠素含量降低，阻礙葉片和根系生長，但部分植物在適當弱光下反而生長加快，且同一作物不同材料間存在一定差異[7，10-12]。本研究中弱光處理后，耐性較好的材料總體表現為莖粗、地上部鮮重顯著上升，子葉及真葉相對葉綠素含量下降，而耐性較差的材料總體表現為4個性狀均下降。與前人研究結果相似，但存在一定的差異，可能是因為材料使用及處理時間和處理程度的原因[10-11]。與本團隊在前期對葫蘆砧木苗期低溫和低溫弱光處理結果也不盡相同，表明低溫弱光對植物苗期的影響與低溫或弱光單一因素的影響不同[14-15]。

弱光對不同材料影響程度不同，在本研究中弱光處理后，30份材料地上部鮮重的變異系數增加，而莖粗等3個性狀的變異系數均表現為降低。其中地上部鮮重變異系數最大，然后是子葉相對葉綠素含量和莖粗，這與南瓜中的研究結果一致[16]。了解不同材料在弱光下的反應，對弱光機理研究和后續的耐弱光種質篩選及相關品種選育具有重要的指導作用。