南瓜砧木促进西瓜嫁接苗的氮利用效率研究

    汪亮明 焦妍妍 陈晨 赵良 梅孟军 余云龙 别之龙 黄远

    

    目的与意义：氮是植物生长发育所必需的大量营元素，其主要以硝酸根（NO3-）的形式被植物所吸收。嫁接作为克服土传病害，消除连作障碍的一项有效技术措施，在西瓜生产上已得到广泛应用。然而，关于嫁接西瓜氮效率的研究较少。本文以南瓜砧木为材料，研究砧木对西瓜接穗氮利用效率的影响，并探讨其中的生理机制。

    材料与方法： 以西瓜‘早佳8424为接穗，南瓜‘青研砧1号为砧木，进行自嫁（西瓜/西瓜）和异嫁（西瓜/南瓜）。嫁接苗成活后，2个嫁接组合分别在9 mmol·L-1（正常氮）和0.2 mmol·L-1（低氮）的氮水平下培养。在不同氮水平处理后第11天和第22天进行采样，分析砧木和接穗干重及氮含量，计算氮利用效率（NUE）;同时，观察叶片的组织形态与叶绿素（SPAD值）之间的联系;对细胞分裂素中的玉米素核苷（ZR）和异戊烯腺苷（iPA）在根和叶中的浓度进行测定;最后运用实时荧光定量PCR对接穗中的硝酸还原酶（NR）与亚硝酸还原酶（NiR）基因进行定量表达分析。

    结果与分析： （1）南瓜砧木能显著提高嫁接苗的生长，但不同氮水平对嫁接苗的生长量（全株干重）在11 d影响不显著，在22 d影响显著。（2）对氮处理22 d的SPAD和叶片形态分析，发现两种氮水平下，南瓜砧木嫁接增加了西瓜叶片栅栏薄壁组织、海绵薄壁组织和叶肉组织的厚度，显著提高叶片SPAD值，但在低氮水平下，显著性更强。因此推测在低氮条件下，接穗叶片的栅栏细胞与海绵状薄壁组织之间的空间增大，为CO2吸收提供了更大的表面积，从而促进叶片光合作用。（3）对嫁接苗接穗和砧木中的离子含量进行测定，发现在正常氮水平下，南瓜砧木提高了接穗在11 d（9.7%）和22 d（16.6%）的氮含量，而低氮水平下，处理11 d后，接穗氮含量略微降低，22 d后无显著差异。南瓜砧木中的氮含量在11 d和22 d均明显降低，但总氮积累量较自嫁降低幅度小。（4）对2个嫁接组合在不同氮水平下氮吸收和氮利用效率进行分析，发现处理11 d和22 d后，自嫁和异嫁氮吸收和利用效率在不同氮水平下均显著提高，但异嫁提高的幅度更大。（5）对根和叶中ZR和iPA含量进行分析，发现南瓜砧木能提高正常和低氮处理下根系和叶片的ZR水平。在低氮和正常氮水平下，嫁接苗根系中iPA含量增加。同时，在低氮处理下，叶片iPA含量升高，而在正常氮处理下iPA含量降低。（6）运用实时荧光定量PCR技术，对硝酸还原酶相关基因的表达量进行分析，发现处理11 d后硝酸还原酶（NR）基因（Cla002791和Cla023145）在2种氮水平的南瓜嫁接苗中均有较强的表达，在自嫁西瓜中则无明显表达。而Cla002791和Cla023145是促进南瓜植株氮同化的标记基因。同时，南瓜砧木对接穗亚硝酸盐还原酶基因（Cla0013062）的相对表达量较自嫁略有增加，但差异不显著。因此南瓜砧木可能通过增加NR基因在西瓜接穗叶片中的表达，来促进硝酸盐的还原，从而提高硝酸盐的吸收和氮利用效率。

    结? ? 论： 南瓜砧木通过提高氮的吸收、增加细胞分裂素的供应、上调接穗NR基因的表达、增加栅栏和海绵状薄壁组织的厚度、增加葉绿素含量等途径提高了‘早佳（8424）西瓜的氮利用效率。