不同砧木嫁接對西瓜果實營養(yǎng)品質(zhì)及瓜氨酸代謝的影響

馬燕萍， 賴逸云， 應(yīng)泉盛， 方春英， 鄭佳雯， 朱祝軍， 何 勇

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江杭州 311300； 2.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江寧波 315040)

我國西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與農(nóng)民收入提高中占重要地位[1]。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO)統(tǒng)計，2016年全國西瓜播種面積為189.08萬hm2，總產(chǎn)量為 7 940萬t[2]。連作障礙是影響設(shè)施西瓜可持續(xù)生產(chǎn)的重要限制性因子[3]，而嫁接是緩解西瓜連作障礙的有效方法之一。近年來，有研究認(rèn)為嫁接會影響西瓜果實營養(yǎng)品質(zhì)。劉潤秋等發(fā)現(xiàn)，黑籽南瓜、N-型西瓜砧、將軍、超豐F1等砧木嫁接后西瓜果實中可溶性蛋白質(zhì)含量顯著降低[4]。陳暉等研究表明，南瓜類砧木黑籽南瓜、南砧一號、新土佐嫁接后西瓜果實中維生素C含量顯著低于自根苗，葫蘆類砧木京欣砧一號、航興砧一號、好伙伴F1嫁接后西瓜果實中維生素C含量顯著高于自根苗[5]。關(guān)立穎利用南瓜、葫蘆、瓠子和野生西瓜進行嫁接，4種砧木嫁接后西瓜果實中番茄紅素含量無顯著差異[6]。這些研究多側(cè)重于外觀與口感以及可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、番茄紅素含量等方面，對瓜氨酸含量影響的研究較少[7]。本試驗研究了南瓜、葫蘆2種主要類型的砧木嫁接對西瓜果實重要營養(yǎng)品質(zhì)及瓜氨酸代謝的影響，以期為優(yōu)質(zhì)西瓜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

西瓜接穗品種為早佳8424，砧木品種共4個，分別是2個南瓜類砧木YZ7和YZ10、葫蘆類砧木P26和P10，均由寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供；以早佳8424自根苗為對照。試驗于2018年在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院塑料大棚內(nèi)進行，于西瓜開花后30 d采摘西瓜果實，每處理3次重復(fù)。

1.2 試驗方法

果實成熟后按小區(qū)采摘，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)標(biāo)記10株，依次稱質(zhì)量，計算產(chǎn)量。

1.2.1 果實營養(yǎng)成分含量的測定 維生素C含量采用2，6-二氯靛酚鈉鹽滴定法[8]測定；番茄紅素含量采用分光光度法[9]測量；可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍G-250染色法[10]測定。

1.2.2 瓜氨酸含量的測定 參照程志強等的方法[11]測定。稱取 10 g 西瓜瓤鮮樣進行研磨，加入15 mL甲醇-6 mol/L HCl(體積比9 ∶1)，在55 ℃下水浴20 min，用活性炭脫色并過濾，每1 mL濾液中添加7 mL的蒸餾水進行稀釋，混勻。取1 mL稀釋液加入4 mL蒸餾水、2 mL硫酸-磷酸(體積比 1 ∶3)混合液和0.25 mL 30 g/L二乙酰一肟，充分搖勻，避光煮沸 30 min。冷卻到室溫后，在波長 490 nm 下測定吸光度。

1.2.3 鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(OCT)活性的測定 參照張一兵等的方法[12]測定。稱取西瓜瓤鮮樣2 g放入研缽中，加入10 mL的Tris-HCl緩沖液，冰浴研磨成勻漿。4 ℃條件下靜置4 h，10 000 r/min，離心 20 min。取0.15 mL的酶粗提液，1.5 mL的R1溶液，0.35 mL 的R2溶液，測D340 nm變化率，根據(jù)消光系數(shù)[6.22 L/(mmol·cm)]計算活性，每單位活性(U)是指在25 ℃下 1 min 內(nèi)使1 μmol NADH轉(zhuǎn)化為NAD+所需要OCT的微摩爾數(shù)。其中R1溶液為0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH值=7.2)、12 mol/L α-酮戊二酸、0.7 kU/L谷氨酸脫氫酶、0.4 mol/L NADH和4 mol/L ADP；R2溶液為0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH值=7.2)和2 mol/L瓜氨酸。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用LSD法(least significant difference)進行顯著性分析，使用Excel軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同砧木嫁接對西瓜單果質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

由表1可知，4種砧木嫁接后西瓜單果質(zhì)量均顯著提高(P<0.05)，P10嫁接西瓜的單果質(zhì)量最大，達7.20 kg，較對照提高了46.0%；4種砧木嫁接西瓜產(chǎn)量均顯著高于對照(P<0.05)，P10嫁接后西瓜產(chǎn)量最高，達到38 925 kg/hm2，與對照相比增產(chǎn)63.21%。

表1 不同砧木嫁接對西瓜單果質(zhì)量、產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同砧木嫁接對西瓜果實可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

砧木嫁接對西瓜果實可溶性蛋白質(zhì)含量影響因砧木類型而異(圖1)，與對照相比，P10、YZ10嫁接果實可溶性蛋白質(zhì)含量顯著(P<0.05)下降，其值為55.63、44.39 mg/100 g FW，分別降低了12.7%、30.3%，YZ7和P26嫁接對可溶性蛋白質(zhì)含量無顯著影響。

2.3 不同砧木嫁接對西瓜果實維生素C含量的影響

由圖2可以看出，砧木嫁接對西瓜果實中維生素C含量影響存在品種依賴性，YZ10、P10嫁接后西瓜果實維生素C含量顯著提高(P<0.05)，達到18.7 、 16.83 mg/100 g·FW，分別提高了130.9%、107.8%。YZ7和P26嫁接后西瓜果實中的維生素C含量顯著(P<0.05)降低，為4.74、1.78 mg/100 g·FW，分別降低了41.5%、78.0%。

2.4 不同砧木嫁接對西瓜果實番茄紅素含量的影響

與對照相比，4種砧木嫁接均顯著，降低了西瓜果實番茄紅素含量(P<0.05)。YZ7、P26砧木嫁接后西瓜果實中番茄紅素含量顯著低于其他砧木嫁接(P<0.05)，其值為0.52、0.64 mg/100 g FW，分別比對照降低了70.2%、63.2%(圖3)。

2.5 不同砧木嫁接對西瓜果實瓜氨酸含量的影響

由圖4可知，不同砧木嫁接對果實中瓜氨酸含量影響不同。南瓜類砧木YZ10、YZ7嫁接后西瓜果實中的瓜氨酸含量顯著高于其他砧木(P<0.05)，達到1.33、1.06 g/kg FW，分別比對照提高了111.1%、68.3%，葫蘆類砧木P26和P10嫁接后無顯著影響。

2.6 不同砧木嫁接對西瓜果實OCT活性的影響

南瓜類砧木YZ10、YZ7的OCT活性顯著高于未嫁接和葫蘆砧木嫁接西瓜(P<0.05)，達到 0.025 4、0.024 8 U/g FW，分別比對照增加63.9%、59.7%，葫蘆類砧木P26和P10與對照沒有顯著差異(圖5)。

2.7 西瓜果實中瓜氨酸含量與OCT活性的相關(guān)性分析

經(jīng)F檢驗，P<0.05，表明西瓜果實中瓜氨酸含量與OCT活性間相關(guān)系數(shù)r達到顯著水平，相關(guān)系數(shù)r=0.935(表2)。

3 討論

單果質(zhì)量是西瓜產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素。張兆輝等發(fā)現(xiàn)，不同砧木嫁接西瓜平均單瓜質(zhì)量增加 0.45 kg 以上；嫁接西瓜的產(chǎn)量均達到47000.0 kg/hm2，增產(chǎn)10%以上[13]。劉國棟等研究表明，與自根苗相比，超豐F1、散葫蘆砧木嫁接后產(chǎn)量分別降低了5%和3%，京欣砧1號砧木嫁接后產(chǎn)量提高了8%[14]。本試驗表明，4種不同砧木嫁接西瓜的單果質(zhì)量和產(chǎn)量均顯著高于對照，與張兆輝等的研究結(jié)果[13]一致，這說明選用適當(dāng)?shù)恼枘炯藿涌梢蕴岣呶鞴蠁喂|(zhì)量和產(chǎn)量。

表2 瓜氨酸含量與OCT活性相關(guān)性

注：*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

可溶性蛋白質(zhì)是西瓜中重要的營養(yǎng)物質(zhì)。林葉等以京欣砧3號等12個南瓜類砧木嫁接西瓜早佳8424，發(fā)現(xiàn)南瓜類砧木嫁接均顯著增加了西瓜果實中可溶性蛋白質(zhì)含量[15]。施先鋒等研究表明，H22砧木嫁接后果實中可溶性蛋白質(zhì)含量顯著低于自根苗，XTZ和H08-6砧木嫁接對可溶性蛋白質(zhì)含量無顯著影響[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，YZ10和P10砧木嫁接后西瓜果肉的可溶性蛋白質(zhì)含量顯著低于對照，YZ7和P26砧木嫁接西瓜中的可溶性蛋白質(zhì)含量與對照相比無顯著性差異，這說明砧木品種是影響嫁接后西瓜果實可溶性蛋白質(zhì)含量的重要因素。

番茄紅素是一種天然色素，有抗癌、抗氧化、預(yù)防心血管疾病等生理功能[17-18]。Proietti等發(fā)現(xiàn)，南瓜雜交種PS1313作為砧木嫁接后西瓜果實中番茄紅素含量增加 40.5%[19]。關(guān)立穎利用南瓜、葫蘆、瓠子和野生西瓜進行嫁接，發(fā)現(xiàn)4種砧木嫁接后均未引起番茄紅素含量的顯著變化[6]。施先鋒等研究表明，以優(yōu)秀砧1號嫁接小型果西瓜萬福來、極品春玉王，與自根苗相比，嫁接組合植株果實中的番茄紅素含量大幅度降低[20]。本試驗發(fā)現(xiàn)嫁接西瓜果實中的番茄紅素含量顯著降低，與施先鋒等的研究結(jié)果[20]相一致。這說明砧木嫁接對西瓜果實中番茄紅素含量的影響存在砧木品種依賴性。

維生素C是西瓜果實中的重要營養(yǎng)物質(zhì)之一，是人體中的高效抗氧化劑[21]。劉潤秋等發(fā)現(xiàn)，以南瓜、葫蘆、西瓜本砧為砧木嫁接早佳西瓜后，各嫁接組合植株果實的維生素C含量與自根苗無顯著差異[4]。Proietti等研究發(fā)現(xiàn)，將南瓜雜交種PS1313作為砧木進行嫁接，嫁接植株果實中的總維生素C含量比自根苗西瓜提高了7%[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，YZ10與P10砧木嫁接西瓜可顯著提高果肉中的維生素C含量，這與Proietti等的研究結(jié)果[19]一致，但P26與YZ7砧木嫁接西瓜中維生素C含量顯著低于對照，這可能是由砧木品種差異造成的。

瓜氨酸是西瓜果實中重要的次生代謝物質(zhì)。李蒙蒙研究表明，南瓜類砧木9904和SBD黑嫁接后西瓜果實瓜氨酸含量分別提高了14.0%和63.0%[22]。Kyriacou等研究也表明，和自根苗相比，南瓜雜交種TZ148砧木嫁接后西瓜果實中瓜氨酸含量增加12.5%[7]。本試驗表明，南瓜類砧木YZ7、YZ10嫁接后西瓜果實中瓜氨酸含量顯著高于對照，葫蘆類砧木P26、P10與對照相比無顯著性差異。這說明部分南瓜類砧木嫁接后可以提高西瓜果實中瓜氨酸的含量。

OCT是瓜氨酸合成代謝的關(guān)鍵酶，催化鳥氨酸和氨基甲酰磷酸合成瓜氨酸[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，南瓜類砧木YZ10、YZ7嫁接后顯著提高了西瓜果肉中的OCT活性。4種不同砧木嫁接西瓜中OCT活性與瓜氨酸含量顯著正相關(guān)(r=0.935)，這說明南瓜類砧木嫁接可能通過提高OCT活性促進西瓜果實中瓜氨酸的積累。

4 結(jié)論

砧木嫁接能顯著提高西瓜果實的產(chǎn)量，對西瓜營養(yǎng)品質(zhì)的影響因砧木品種不同而異。砧木P10和YZ10嫁接降低了西瓜果實可溶性蛋白質(zhì)含量，提高了西瓜果實維生素C含量。南瓜類砧木YZ7和YZ10嫁接提高了西瓜果實中瓜氨酸代謝關(guān)鍵酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶活性，促進了功能成分瓜氨酸的積累。