邻苯二甲酸对不同砧木西瓜嫁...生理特性及矿物质含量的影响_肖家昶.pdf

西 北 农 业 学 报 2 0 2 3,3 2(3):3 6 8-3 7 6A c t aA g r i c u l t u r a eB o r e a l i-o c c i d e n t a l i sS i n i c ad o i:1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 3.0 0 4h t t p s:/d o i.o r g/1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 3.0 0 4邻苯二甲酸对不同砧木西瓜嫁接苗根系生理特性及矿物质含量的影响收稿日期:2 0 2 1-1 0-2 0 修回日期:2 0 2 1-1 2-2 0基金项目:四川省科技厅项目(2 0 1 9 Z H F P 0 2 6 8,2 0 2 2 N S F S C 1 7 5 9)。第一作者:肖家昶,男,硕士研究生,从事西瓜逆境生理研究。E-m a i l:9 2 9 1 4 4 7 7 1q q.c o m通信作者:郑阳霞,女,教授,主要从事蔬菜逆境生理研究。E-m a i l:7 5 4 9 2 4 3 4 9q q.c o m肖家昶1,雷凤芸2,肖龙仲3,郑开敏1,马俊英1,贺茂林1,蒋程瑶1,郑阳霞1(1.四川农业大学 园艺学院,成都 6 1 1 1 3 0;2.成都市农林科学院,成都 6 1 1 1 3 0;3.雷波县教育体育和科学技术局,四川雷波 6 1 5 0 0 0)摘 要 为研究不同砧木嫁接对西瓜化感物质的缓解作用,以西瓜品种 早佳8 4-2 4 为接穗,用2种葫芦(京欣砧 和 砧秋)和2种南瓜(日本雪松 和 酒砧一号)为砧木,探究4mm o lL-1浓度邻苯二甲酸二异丁酯(D I B P)和邻苯二甲酸二辛酯(D O P)处理下,不同砧木嫁接对西瓜幼苗根系生理特性及矿质元素含量的影响。结果表明:(1)4mm o lL-1的D I B P和D O P处理下南瓜和葫芦嫁接苗的根长均长于自根苗,其中葫芦砧木具有更 强 的 根 系 活 力。(2)化 感 物 质 处 理 下4种 嫁 接 苗 的 丙 二 醛(MD A)含 量 均 显 著 降 低,其 中4mm o lL-1D I B P处理中4种嫁接苗均促进西瓜根系超氧化物歧化酶(S O D)、过氧化物酶(P O D)、过氧化氢酶(C A T)活性的提高,而在4mm o lL-1D O P处理下,仅葫芦砧木促进了3种抗氧化酶活性提高。(3)化感物质处理下4种砧木嫁接苗硝酸还原酶活性整体上均高于自根苗。(4)化感物质处理下不同嫁接西瓜苗根系对矿质元素吸收呈现不同规律,总的来说嫁接可以促进根系对元素(磷、钾、钙、镁)的吸收,而抑制根系微量元素(铁、铜、锌)的积累。说明嫁接可以缓解脂肪酸酯对西瓜的化感作用,提高根系活力,减少对根系的生长抑制,促进抗氧化酶活性升高,减少MD A含量,影响根系对矿质元素的吸收,维持西瓜正常的生理活动。且葫芦嫁接苗对邻苯二甲酸的耐受性强于南瓜嫁接苗,其中 京欣砧 作砧木效果最优。关键词 西瓜;嫁接;邻苯二甲酸;生理特性;矿质元素 化感作用是植物将产生的化学物质释放在环境中而对其他植物产生毒害作用。自毒作用是化感作用的一种特殊形式,且与连作障碍密切相关1。目前研究表明,黄瓜、番茄、苦瓜等根系分泌物中均含有抑制植物生长的自毒物质2-4,由于农业种植结构趋于规模化和专业化,使蔬菜种植连作障碍日趋严重,制约产业的发展5。西瓜C i t r u l l u s l a n a t u s(T h u n b.)M a t s u m.e tN a k a i 属葫芦科1a生草本植物,在全世界广泛种植。而中国的西瓜种植面积、产量和消费量均居世界第一6。西瓜具有很强的自毒作用,西瓜活体或残体释放次生代谢物质对自身造成连作障碍。西瓜根系分泌物会抑制种子萌发、幼苗生长及体内相关酶活性7。郑阳霞等8前期在西瓜根系分泌物中鉴定得出脂肪酸酯是一种潜在的化感物质,并得出低浓度的邻苯二甲酸二异丁酯(D I B P)和邻苯二甲酸二辛酯(D O P)对西瓜幼苗的生长有一定的促进作用,但当浓度过高时,会抑制西瓜幼苗的生长9。且在玉米、燕麦和生菜中邻苯二甲酸对种子萌发的化感作用存在与西瓜幼苗生长相同的作用,但不同作物对邻苯二甲酸胁迫的适应程度存在差异1 0-1 2。嫁接作为一种广泛使用的农艺技术,通过嫁接西瓜改变西瓜根系及周围生态系统环境从而克服西瓜连作障碍并增加产量1 3。此外,嫁接通过提高咖啡抗氧化酶的活性来促进茄子生长,改善土壤生化特性,降低对黄瓜植株光合系统的损伤,从而减轻化感物质对蔬菜造成的损伤1 4-1 6。而化感物质邻苯二甲酸对自根西瓜和不同砧木嫁接西瓜根系生理特性以及矿质元素含量的影响目前还未取得进展。因此,本试验以 早佳8 4-2 4 西瓜为接穗,以 京欣砧 砧秋 日本雪松 和 酒砧一号 作为砧木,研究D I B P和D O P两种脂肪酸酯对嫁接西瓜根系生理特性及矿质元素含量的影响,为深入探讨嫁接缓解西瓜连作障碍提供理论依据。1 材料与方法1.1 材 料供试西瓜品种(C i t r u l l u s l a n a t u s)为市售 早佳8 4-2 4,砧木为葫芦(L a g e n a r i as i c e r a r i a)品种 京欣砧 和 砧秋,南瓜品种(C u c u r b i t am o s-c h a t a)为 日本雪松 和 酒砧一号,共4种砧木。供试 试 剂 为 邻 苯 二 甲 酸 二 异 丁 酯(D I B P,C1 6H2 2O4,分 析 纯,国 药),邻 苯 二 甲 酸 二 辛 酯(D O P,C2 4H3 8O4,分析纯,国药)。1.2 试验设计挑选大小均匀一致、健康饱满的西瓜种子,1 0 0倍福尔马林溶液浸种3 0m i n,蒸馏水冲洗干净后。将种子放入恒温培养箱中恒温(3 0)催芽。西瓜种子比葫芦种子提前1d催芽,南瓜种子比葫芦种子晚1d催芽。待种子露白后,将种子播至盛有基质(草炭蛭石珍珠岩体积比为211)的7 2孔穴盘中,将砧木种子播种至盛有基质(草炭蛭石珍珠岩体积比为211)的营养钵中,种子出土后,用1/3H o a g l a n d营养液浇灌,子叶展平时采用贴接法嫁接。以西瓜自根苗为对照,待接穗长至一叶一心时,开始向根周围浇灌处理液(以1/3H o a g l a n d营养液为溶剂,分 别 添 加D I B P和D O P配 制 成 浓 度 为4mm o lL-1的溶液),共1 0个处理(表1),每处理3 0株,每株2 0m L,每3d处理一次,培养1 5d后进行指标测定,每处理3次生物学重复。1.3 测定方法根长用直尺测定;生理指标参考植物生理学实验指导1 7:西瓜完整根系脱氢酶活性用T T C法测定;超氧化物歧化酶(S O D)活性用氮蓝四唑(N B T)法测定;过氧化物酶(P O D)活性用愈创木酚法测定;过氧化氢酶(C AT)活性用紫外分光光度计法测定;丙二醛(MD A)含量用硫代巴比妥酸(T B A)法测定;可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G-2 5 0法测定;硝酸还原酶活性用离体法测定。表1 试验设计及处理T a b l e1 E x p e r i m e n t a l d e s i g na n dt r e a t m e n t处理T r e a t m e n t浓度/(mm o lL-1)C o n c e n t r a t i o n邻苯二甲酸P h t h a l i ca c i d砧木类型R o o t s t o c kt y p eB PC K4D I B P自根苗Z a o j i a8 4 2 4B P京4D I B P京欣砧J i n g x i n z h e nB P砧4D I B P砧秋Z h e n q i uB P日4D I B P日本雪松R i b e n x u e s o n gB P酒4D I B P酒砧1号J i u z h e nN o.1O PC K4D O P自根苗Z a o j i a8 4 2 4O P京4D O P京欣砧J i n g x i n z h e nO P砧4D O P砧秋Z h e n q i uO P日4D O P日本雪松R i b e n x u e s o n gO P酒4D O P酒砧1号J i u z h e nN o.1 将西瓜完整根系烘干粉碎进行元素测定。K、C a、M g、F e、Z n、C u元素含量测定:称取0.5g样品置于锥形瓶中,加入4m L高氯酸和1 6m L硝酸,用保鲜膜封口过夜,在电热板上加热消煮定容后,用原子吸收分光光度计测定。P元素测定:称取0.5g样品用1 0m LH2S O4封口过夜,适当添加H2O2加热消煮,过滤定容,备用,采用钒钼黄比色法测定1 8。1.4 统计分析利用M i c r o s o f tE x c e l 2 0 1 6软件整理试验数据并作图,用S P S S2 0.0进行统计分析。所得数据进行 单 因 素 方 差 分 析(ANOVA)并 以P0.0 5为标准,用D u n c a ns法进行差异显著性检验,图表中数据均为“平均值标准差”。2 结果与分析2.1 邻苯二甲酸对不同砧木嫁接西瓜根长的影响由图1可知,不同砧木嫁接经4mm o lL-1D I B P和4mm o lL-1D O P分别处理后使西瓜苗具有砧木根系的生长特性。8种嫁接苗的根长较9633期肖家昶等:邻苯二甲酸对不同砧木西瓜嫁接苗根系生理特性及矿物质含量的影响B P C K均有显著提高,其中B P日和B P酒嫁接苗根长较B P C K显著提高1 4 2.0 7%和9 4.2 1%。说明嫁接可以缓解化感物质抑制根系生长,且南瓜砧木受D I B P和D O P的生长抑制小于葫芦嫁接苗。同一品种不同处理间小写字母不同表示两者差异达显著水平(P0.0 5)。下同L o w e r c a s e l e t t e ro nt h es a m eb a ra m o n gd i f f i r e n t t r e a t m e n t s i n d i c a t e ss i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t(P0.0 5).T h es a m eb e l o w图1 D I B P和D O P处理下嫁接西瓜根长F i g.1 R o o t l e n g t ho fg r a f t e dw a t e r m e l o nu n d e r t r e a t m e n t so fD I B Pa n dD O P2.2 邻苯二甲酸对不同砧木嫁接西瓜根系脱氢酶活性的影响由图2可知,在4mm o lL-1D I B P处理下,嫁接西瓜苗B P京、B P砧和B P酒的根系脱氢酶活性高于B P C K,而B P日的根系脱氢酶活性低于B P C K。在4mm o lL-1的D O P处理下,O P京和O P砧 的 嫁 接 苗 根 系 脱 氢 酶 活 性 均 高 于O P C K,而O P日和O P酒嫁接苗的根系脱氢酶活性显著低于O P C K。说明脂肪酸酯处理下葫芦砧木具有较强的脱氢酶活性,其中 京欣砧 嫁接苗脱氢酶活性最强。图2 D I B P和D O P处理下嫁接西瓜根系脱氢酶活性F i g.2 R o o td e h y d r o g e n a s ea c t i v i t yo fg r a f t e dw a t e r m e l o nr o o t su n d e r t r e a t m e n t so fD I B Pa n dD O P2.3 邻苯二甲酸对不同砧木嫁接西瓜根系抗氧化酶活性的影响由表2可知,经4mm o lL-1D I B P处理不同砧木西瓜嫁接苗可以提高其根系抗氧化酶活性。4种嫁接西