嫁接对铜胁迫下黄瓜幼苗生长和光合特性的影响.docx

1、嫁接对铜胁迫下黄瓜幼苗生长和光合特性的影响嫁接对铜胁迫下黄瓜幼苗生长和光合特性的影响摘要：通过营养液栽培黄瓜，研究铜（Cu）胁迫下黄瓜幼苗生长和光合特性的影响。结果表明，黄瓜幼苗的生长受到Cu胁迫抑制，黄瓜幼苗地下部与地上部干质量显著下降，嫁接可以显著降低Cu胁迫对黄瓜幼苗的抑制作用。在Cu胁迫下，嫁接苗叶片中叶绿素含量、类胡萝卜素含量、气孔导度（Gs）均显著高于自根苗，因而具有较高的净光合速率（Pn）。Cu胁迫处理使 Pn和Gs显著下降，而Ci无显著变化，Cu胁迫下Pn下降是由非气孔因素引起的。表明嫁接可以提高Cu胁迫下黄瓜幼苗叶绿素、类胡萝卜素含量，提高黄瓜幼苗的光合速率，从而提高黄瓜幼苗

2、抗铜胁迫能力。关键词：嫁接；铜胁迫；砧木；光合速率中图分类号： S642.201 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2016）04-0201-03 铜（Cu）是植物生长发育所必需的微量营养元素，过量Cu会干扰细胞代谢和离子平衡，对植物产生毒害作用1。铜矿开采、污水灌溉、含Cu杀菌剂、农药和化肥的施用使农田土壤中含Cu量逐年升高，对植物和土壤微生物产生毒害，严重威胁着农产品的产量和质量安全2。蔬菜嫁接技术是随着保护地蔬菜栽培的发展而兴起的一项新技术，具有增强作物的抗逆性3-4、提高吸收能力5-6、增加内源激素的合成量、降低污染物的吸收7、提高作物的抗盐能力8和水分利用效率9及产量1

3、0等优点。近年来，关于Cu胁迫在番茄、辣椒、甜瓜、萝卜11-14等蔬菜上研究已见报道，Cu胁迫对黄瓜等效应研究鲜见报道。黄瓜是对Cu敏感的一类作物，然而有些种类对Cu有很高的耐性和富集性，因此可以利用嫁接技术，将作物嫁接到耐Cu性强的砧木上，以减轻Cu胁迫对黄瓜作物地上部的伤害。本试验以新土佐南瓜作砧木嫁接黄瓜，通过营养液栽培探究铜胁迫对黄瓜幼苗生长和光合特性的影响，研究砧木嫁接对黄瓜幼苗耐铜胁迫能力的影响。1 材料与方法1.1 试验设计试验用南瓜砧木新土佐于2014年8月10日播种，接穗黄瓜津优39于8月12日播种。常规管理，8月21日嫁接。待黄瓜接穗生长至3叶1心时（9月9日），选取生长整

4、齐健壮的黄瓜幼苗定植至栽培槽中，栽培槽规格为：长5 m、宽 0.4 m、高0.1 m，内有营养液150 L，按照株距20 cm、行距 25 cm 定植2行。营养液配方为大量元素15和微量元素，pH值保持在5.56.5，定植缓苗2 d后开始处理。试验设4个处理，分别为自根苗（U0）、自根苗+Cu（U40）、嫁接苗（G0）、嫁接苗+Cu（G40），Cu浓度为40 mol/L，用CuSO4?5H2O调节。试验设3次重复，12个处理，每个处理40株，胁迫处理 7 d，第4天更换1次营养液。1.2 测定方法Cu胁迫后7 d后从上往下选取黄瓜植株第2张平展叶测叶绿素、类胡萝卜素含量、电解质渗漏率和光合参数

5、。叶绿素、胡萝卜素含量采用分光光度法测定16；采用美国LI-COR公司生产的LI-6400光合仪测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci），测定条件需要室内光源强度、CO2浓度分别为600 mol/（m2?s）、370 mol/mol，温度为25 。1.3 数据统计用SAS软件Duncans多重比较法进行统计分析。2 结果与分析2.1 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗生长的效应处理7 d后，测定黄瓜植株地上部、地下部干质量（图1）。在正常生长条件下，嫁接苗与自根苗地上部干质量与地下部干质量均无显著差异。Cu胁迫显著影响黄瓜植株的生长，处理7 d后，U40处理较U0处理地上部、地下

6、部干质量分别下降了25.23%、32.35%，而G40处理较G0处理分别下降了13.39%、19.44%，结果表明，嫁接可以显著缓解Cu胁迫对黄瓜植株的抑制作用。2.2 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗光合色素的影响Cu胁迫处理显著降低黄瓜幼苗叶片叶绿素含量，自根苗叶绿素含量下降了 41.77%，嫁接苗叶绿素含量仅下降 23.86%，表明嫁接苗叶片叶绿素含量受Cu胁迫影响较小，抵御Cu胁迫的能力较强。无论是在Cu胁迫还是正常条件下，嫁接苗的叶片叶绿素含量均显著高于自根苗，嫁接苗在正常生长条件下比自根苗高 11.39%，而在Cu胁迫条件下高45.65%（图2-a）。从图2-b可以看出，嫁接苗叶片类胡萝卜

7、素含量在正常生长条件下和Cu胁迫条件下均显著高于自根苗，分别比自根苗高9.38%、31.82%；在Cu胁迫条件下，黄瓜幼苗叶片类胡萝卜素含量显著降低，自根苗类胡萝卜素含量下降了 31.25%，而嫁接苗类胡萝卜素仅下降了17.14%。2.3 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗净光合速率的影响Cu胁迫显著抑制黄瓜幼苗叶片的Pn。从图3可以看出，与正常生长相比，Cu处理自根黄瓜叶片Pn降低了 23.88%，而嫁接黄瓜叶片Pn下降了10.52%。嫁接苗在正常生长条件下和Cu胁迫下Pn分别比自根苗高8.53%、 26.90%，嫁接苗在Cu胁迫下维持较高的Pn保证了光合产物的供给，提高了黄瓜耐Cu性。2.4 嫁接对

8、Cu胁迫下黄瓜幼苗气孔导度和胞间CO2浓度的影响在正常生长条件下，嫁接苗和自根苗叶片气孔导度无显著差异，而在Cu胁迫条件下，嫁接苗的气孔导度显著高于自根苗，气孔导度比自根苗高25.0%；Cu胁迫使黄瓜幼苗叶片气孔导度显著降低，自根苗、嫁接苗分别下降了36.0%、200%（图4-a）。无论在正常生长条件下还是在Cu胁迫条件下，嫁接苗叶片胞间CO2浓度与自根苗均无显著差异（图4-b）。Cu处理下黄瓜幼苗叶片胞间CO2浓度与正常生长条件下差异不显著，自根苗、嫁接苗分别仅下降了2.99%、3.48%。3 讨论与结论植物生长受抑制是重金属毒害作用的明显特征17。Cu胁迫在植物上的主要体现就是生长量的变化

9、，特别表现在生长受抑制、生物量积累下降18-19。本试验中，Cu胁迫显著降低了嫁接和自根苗地上部和根系的生长量。在Cu胁迫下，嫁接苗的生物量显著高于自根苗，表明嫁接苗比自根苗具有更高耐Cu胁迫能力。植物生产力的主要因素就是光合作用，叶绿素是植物进行光合作用的重要色素，其含量高低与光合强弱密切联系。过量的Cu抑制植物的光合作用和光合色素的合成20。类胡萝卜素主要功能是进行光合作用、清除自由基和活性氧、延缓植株衰老21。本试验中，Cu胁迫处理黄瓜幼苗的叶绿素和类胡萝卜素含量显著下降，原因是Cu进入植物体内使叶绿体酶活性比例失调，致使叶绿素分解加快22；同时，过量的Cu降低了叶片、叶绿体、质体中Fe

10、、Mg的含量，低Fe含量影响叶绿素的合成和叶绿体的结构23；此外，与叶绿体中蛋白质上的巯基结合，或取代其中的 Fe2+、Zn2+、Mg2+，使叶绿素蛋白中心离子组成发生变化而导致叶绿素的合成下降24。本研究中嫁接苗叶片中叶绿素、类胡萝卜素含量明显高于自根苗，表明嫁接苗所受的Cu胁迫伤害程度轻，嫁接减轻了Cu胁迫对黄瓜幼苗的胁迫效应。叶片光合速率的降低由气孔、非气孔2个因素引起，判定依据主要是Ci、Gs的变化方向。本研究表明，Cu胁迫下Pn、Gs显著下降，而Ci无显著变化，表明Cu胁迫下Pn下降是由非气孔因素引起的，与前人的研究结论18一致。本试验中虽然在Cu胁迫下，嫁接和自根苗叶片中Ci无显著

11、差异，然而嫁接苗的Pn、Gs显著高于自根苗，表明自根苗受到更为严重的非气孔限制因素的影响，嫁接可以提高Cu胁迫下植株的光合速率，本结果与前人研究结论25一致。利用新土佐南瓜砧木嫁接可以提高Cu胁迫下黄瓜幼苗光合色素含量，进而提高黄瓜幼苗的光合速率，从而提高黄瓜幼苗抗铜胁迫能力。参考文献：1潘瑞炽. 植物生理学M. 6版.北京：高等教育出版社，2008. 2宋婕. 黄瓜根尖边缘细胞对铜胁迫的响应机制研究D. 杭州：浙江大学，2014. 3李瑶. 嫁接提高甜瓜耐低温生理机制的研究D. 长春：吉林大学，2014. 4王水霞，崔世茂，付崇毅，等. 高温逆境下嫁接辣椒耐热性的研究J. 华北农学报，201

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