硕士论文答辩欢迎各位老师和专家莅临指导黄瓜嫁接优势的生理机制研究答辩人：曾义安导师：朱月林 教授全文组成 引言 文献综述 研究部分第一章 嫁接黄瓜的生长动态和抗病性的研究 第二章 嫁接黄瓜光合特性和叶片营养元素含量的研究 第三章 嫁接黄瓜膜保护酶活性、叶片激素和可溶性蛋白质的研究 全文结论目的与意义黄瓜(Cucumis sativus L.)根系弱、吸 水吸肥能力差，对各种逆境抵抗力较差 ，导致黄瓜很难周年供应或丰产性较差 。随着嫁接技术在黄瓜栽培上的应用和发 展，这些问题部分得到了解决。然而，目前的研究多集中于嫁接改良效 果的鉴定与利用方面，而对嫁接优势的 作用机制研究甚少。目前少量嫁接优势机制的研究报道，也仅 局限于嫁接苗，而对嫁接黄瓜整个生育期 优势及其机理的研究几乎空白。 本试验以嫁接黄瓜为对象，以自根黄瓜为 对照，研究嫁接黄瓜整个生育期的生长动 态、抗病性及光合特性，还有其他生理生 化指标以及嫁接黄瓜后期矿质养分的吸收 规律，探讨嫁接黄瓜优势的内在机制，以 丰富作物嫁接的理论，并为嫁接技术进一 步推广应用提供依据和技术指标。第一章 嫁接黄瓜的生长动态和抗病性的研究 1 材料与方法 1.1 黄瓜接穗品种为津绿21-1(天津市黄瓜所培 育)和津研4号(山东宁阳蔬菜良种有限公司培 育)。砧木为云南黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia Bouch)。由昆明市京丰种苗公司 提供。 1.2 试验设4个处理：津绿21-1自根植株(S1) ，津研4号自根植株(S2)，津绿21-1与黑 籽南瓜的嫁接植株(G1)，津研4号与黑籽南 瓜的嫁接植株(G2)。图1.1 黑籽南瓜(1)与津研4号(2)的根系对比 1.3 采用劈接法嫁接图 1.2 劈接法图1.3 嫁接苗(右)与自根苗(左)的生长对比 1.4 调查方法每5d调查一次植株生长情况，每次在各处理 中选取5株生长一致的植株进行调查，包括株高、 叶数、最大叶长和叶宽。每7d调查一次植株发病情况，每处理调查10 株。枯萎病、病毒病、霜霉病和灰霉病四种病害 的鉴定分级标准采用吴营昌等的分级方法（吴营 昌，1995；张屹东，2001；王杰2002）。 1.5 统计分析 用SAS软件t测验法对嫁接植株和自根植株各项 指标进行差异显著性分析。 2 结果与分析 2.1 单株产量津绿21-1嫁接黄瓜单株产量比自根黄瓜高 69.12，津研 4号嫁接黄瓜比自根黄瓜产量高 83.11 。表1.1 嫁接黄瓜与自根黄瓜单株产量的比较 *，* 表示与自根植株的差异达5%或1%的显著水平。下表同。 2.2 形态指标对比 表1.2 津绿211嫁接植株与自根植株不同时期形态指标的比较 表1.3 津研 4号嫁接植株与自根植株不同时期形态指标的比较 2.3 不同时期的抗病性 表1.4 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期枯萎病的病情比较 表1.5 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期病毒病的病情比较 表1.6 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期霜霉病的病情比较 表1.7 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期灰霉病的病情比较 表1.8 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期枯萎病的病情比较 表1.9 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期病毒病的病情比较 表1.10 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期霜霉病的病情比较 表1.11 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期灰霉病的病情比较 3.讨论 3.1 单株产量 嫁接黄瓜强大的吸水、吸肥能力，促使植株 健壮生长，各种逆境抵抗能力提高，最终达到丰 产。 嫁接植株与自根植株单株产量的差异在津研4 号上表现得更突出，可能是因为津研4号是常规品 种，自根植株本身的长势较弱，通过嫁接换根， 使植株长势变旺，其嫁接的优势更能体现出来。 而津绿21-1是杂种一代，自根植株本身的长势较 旺，产量较高，通过嫁接换根后优势并没有前者 明显。 3.2 生长动态从植株的生长动态来看，嫁接黄瓜在整个 生长期间都优于自根植株，尤其是后期，均表 现出了显著差异。可能是因为到了后期，特别 是温室温度较高的一段时间，自根植株生长缓 慢，嫁接植株却依然保持旺盛的生长，这与其 强大的根系、强大的吸收能力不无关系。这在 常规种津研4号嫁接植株上表现尤其明显。3.3 抗病性嫁接黄瓜之所以抗病性增强，是因为黑籽南 瓜根系发达，具有野生资源对病害和不良环境条 件抵抗力强的特性，避免了土传病害从根部对黄 瓜进行侵染，以及促进健壮植株的生长，使染病 机会减少，发病率明显降低。 第二章 嫁接黄瓜光合特性和叶片营养元素含量的研究 1 材料与方法 1.1 黄瓜接穗品种为津绿21-1和津研4号。砧 木为云南黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia Bouch)。 1.2 试验设4个处理：津绿21-1自根植株 (S1)，津研4号自根植株(S2)，津绿21- 1与黑籽南瓜的嫁接植株(G1)，津研4号与 黑籽南瓜的嫁接植株(G2)。 1.3 劈接法嫁接1.4 用美国LICOR公司的LI6400便携式光合测定系统进行光合指标测定。采用人工光源 6400 02B LED光源，在（250.5）, (10002)molm-2s-1 、 CO2浓度380L L-1条件 下测定净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间 CO2浓度(Ci)。 1.5 全氮用半微量开氏扩散法，全磷采用钒目黄比 色测定法，全钾采用火焰光度计法，钙、镁采用 原子吸收分光光度法（南京农业大学主编，1996 ） 。 1.6 用SAS软件t测验法对嫁接植株和自根植株各项 指标进行差异显著性分析。 2. 结果与分析 2.1 嫁接对黄瓜光合指标的影响 表2.1 嫁接黄瓜与自根黄瓜初瓜期Pn、Gs和Ci的比较 表2.2 嫁接黄瓜与自根黄瓜盛瓜期Pn、Gs和Ci的比较 表2.3 嫁接黄瓜与自根黄瓜末瓜期Pn、Gs和Ci的比较 2.2 叶片营养元素含量 由表2.4可知，2个品种的嫁接植株在两个 不同测定时期叶片N、P、K、Ca、Mg的含量 都显著或极显著高于自根植株；津绿21-1与津 研4号相比，无论是在盛瓜期还是在末瓜期， 前者叶片的各营养元素含量均比后者高；在嫁 接和自根植株中，叶片N、Ca、Mg的含量均 是末瓜期高于盛瓜期，而K、P的含量却是盛 瓜期高于末瓜期。 表2.4 黄瓜两品种嫁接植株与自根植株在两个不同时期叶片营养元素含量的比较 3 讨论 3.1 本试验中嫁接黄瓜是以根系发达的黑籽南瓜为 砧木，其根系强大的吸水吸肥能力促进了地上部 的旺盛生长，表现为光合能力的提高。 3.2 随着叶片的衰老，气孔导度逐渐降低，胞间 CO2浓度降低，净光合速率下降。到了盛瓜期至末 瓜期，气孔导度继续降低，但胞间CO2浓度反而有 所升高，这可能因为末瓜期温室温度较高，此时 的净光合速率下降的主要原因已经不再是气孔导 度的下降了，而是非气孔因素造成的。 3.3 净光合速率的提高在2品种上表现出的差异 可能与品种特性有关，津研4号是常规品种， 本身长势较弱，通过嫁接换根后，长势变旺， 在净光合速率上表现尤其显著；而津绿21-1是 杂种一代，本身长势较旺，比较适合温室生长 ，嫁接换根后，虽然净光合速率显著提高，但 其提高的幅度没有津研4号那么大。 3.4 嫁接换根后，黑籽南瓜强大的根系促进了嫁 接植株营养元素的吸收，叶片各营养元素含量 均显著或极显著高于自根植株。3.5 N、Ca和Mg的含量在2个品种的嫁接和自根植 株中均是末瓜期高于盛瓜期，这可能是因为盛 瓜期生殖生长更旺盛，叶片N、Ca、Mg向果实 转移较末瓜期多。K和P却均是末瓜期低于盛瓜 期，末瓜期叶片中的K和P向根系和果实转移较 多，故含量降低。 第三章 嫁接黄瓜保护酶活性、叶 片激素和可溶性蛋白质的研究1 材料与方法 1.1 黄瓜接穗品种为津绿21-1和津研4号。砧 木为云南黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia Bouch)。 1.2 试验设4个处理：津绿21-1自根植株 (S1)，津研4号自根植株(S2)，津绿21- 1与黑籽南瓜的嫁接植株(G1)，津研4号与 黑籽南瓜的嫁接植株(G2)。1.3 劈接法嫁接 1.4 保护酶活性、MDA和可溶性蛋白含量测定 过氧化物酶（POD）活性按Omran（1980 ）的愈创木酚法，以每分钟内A470变化0.01 为1个酶活性单位（U）；过氧化氢酶活性 按照Cakmak（1992）的比色法，以每分钟 分解H2O2的毫克数来表示酶活性；丙二醛（ MDA）含量的测定按照赵世杰（1999）的硫 代巴比妥酸法（TBA法），可溶性蛋白含量 的测定按照汤章城（1999）的考马斯亮蓝 法。 1.5 GA和ABA测定 GA和ABA测定方法参照周燮（1996）等人的 方法（ELISA法），ELISA试剂盒由南京农业大 学植物激素研究室提供，程序按照说明进行。 1.6 可溶性蛋白双向电泳对比 用等电聚焦聚丙烯酰胺双向电泳方法（IEF- SDS PAGE）进行蛋白质分析对比，具体方法参考 何忠效（2000）等人的方法。 2. 结果与分析2.1 可溶性蛋白质含量的分析表 3.1 津绿21-1(1)和津研4号(2)嫁接植株和自根植株不同时期叶片可溶性蛋白质的比较 2.2 嫁接对黄瓜植株中保护酶活性和MDA含量影响 表3.2 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期SOD活性的比较 表3.3 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期CAT活性的比较 表3.4 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期POD活性的比较 表3.5 津绿 21-1嫁接植株(G1)与自根植株(S1)不同时期MDA含量的比较 表3.6 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期SOD活性的比较 表3.7 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期CAT活性的比较 表3.8 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期POD活性的比较 表3.9 津研4号嫁接植株(G2)与自根植株(S2)不同时期MDA含量的比较 2.3 嫁接对黄瓜植株中GA和ABA含量的影响 表3.10 津绿21-1(1)和津研4号(2)嫁接植株和自根植株不同时期叶片中 GA的含量比较 表3.11 津绿21-1(1)和津研4号(2)嫁接植株和自根植株不同时期叶片中 ABA的含量比较 表3.12 津绿21-1(1)和津研4号(2)嫁接植株和自根植株不同时期叶片中 ABA/GA值比较 2.3 嫁接黄瓜植株中可溶性蛋白质双向电泳分析图3.1 津绿21-1自根植株(A)与嫁接植株(B)双向电泳图谱对比AB图3.2 津研4号自根植株(A)与嫁接植株(B)双向电泳图谱对比AB3 讨论 3.1 可溶性蛋白质含量下降的速度能够反映叶片衰 老的程度(汤日圣，1996)，嫁接植株叶片可溶 性蛋白质含量在整个生育期都高于自根植株， 并且随着叶龄的增大，下降的速率也低于自根 植株，这说明嫁接叶片衰老的程度缓于自根植 株。 3.2 到了生长后期（第5周叶龄后），嫁接植株中 可溶性蛋白含量极显著高于自根植株，可能跟 后期植株生长的温室温度较高有关。孟焕文（ 2000）和庞金安（2001）等认为黄瓜叶片可溶 性蛋白含量与植株抗热性成正相关。本试验中 ，黄瓜生长后期，由于高温的影响，自根植株 的可溶性蛋白迅速降低，而嫁接植株降低缓慢 ，保持较高水平，这说明嫁接植株的抗热性强 于自根植株。3.3 SOD、CAT和POD三种保护酶在黄瓜嫁接植株中 的活性始终高于自根植株，而MDA的积累却显 著地低于自根植株，尤其是到了后期，这与嫁 接植株保持较长时间较强的生理功能和旺盛生 长以及更强的抗逆性是一致