南瓜砧木嫁接对黄瓜幼苗生长及镉积累特性的影响

杨和连 张煜广 郭卫丽 陈碧华李新峥 周俊国

（河南科技学院园艺园林学院，河南新乡 453003）

随着我国工业的迅速发展，以及农业生产过程中化肥、农药的大量使用，重金属镉（cadmium，Cd）通过各种途径进入土壤，造成环境镉污染日趋严重（黄益宗和朱永官，2004）。镉作为毒性较强的重金属，具有降解难、可移动性强、隐蔽性高、毒性大等特点（田丹 等，2018；陈佳和包蓉，2020），不仅会对农作物的生长产生影响，也会通过食物链对人类健康造成威胁（Satarug et al.，2003；Liu et al.，2018）。

黄瓜（L）是我国重要的蔬菜作物之一，当土壤中的镉含量过高时，黄瓜种子萌发率降低，根系生长受阻（陈新红 等，2009），植株矮小，叶片失绿，光合速率下降（冯建鹏 等，2009；刘劲松 等，2011）。将南瓜作为砧木嫁接黄瓜可以防止土传病害的发生（梁增文 等，2021），提高黄瓜品质和产量（郑秀 等，2019），增强植株抗逆性和抗非生物胁迫的能力（张红梅 等，2019），但有关筛选耐镉砧木的研究较少。河南科技学院园艺园林学院南瓜研究团队的前期试验结果表明，在9 个砧用南瓜材料中，镉砧1 号可以把镉固定在根部，向地上部转移镉的能力较低，表现出较好的耐镉特性（孟凡茹 等，2021）。因此本试验以镉砧1 号为研究对象，以其母本360-3、父本041-1 及黑籽南瓜为对照，用插接法嫁接津耘301黄瓜幼苗，研究在一定浓度的镉胁迫下不同砧木黄瓜嫁接苗的生长情况及砧木接穗不同部位的镉积累特性，为选育耐镉南瓜砧木提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试南瓜砧木包括J-母（360-3）、J-父（041-1）、J-杂（镉砧1 号，360-3 × 041-1），均由河南科技学院园艺园林学院提供；生产上常用南瓜砧木J-黑（黑籽南瓜），购自山东省寿光市金凯种业有限公司。黄瓜接穗品种为津耘301，购自天津市耕耘种业有限公司。J-母、J-父、J-杂、J-黑、津耘301 的主要特征特性见表1。

表1 参试南瓜砧木及黄瓜接穗材料的主要特征特性

1.2 试验方法

试验于2020 年10—12月在河南科技学院园艺园林学院栽培实验室进行。用硫酸镉溶液与基质充分搅拌，使基质镉含量为10 mg·kg。10月1日将南瓜种子温汤浸种催芽后播在营养钵中，每个品种播30 粒，黄瓜比南瓜晚播种4 d，播种200 粒。

1.2.1 嫁接苗成活率的测定 10月26日采用插接法嫁接，此时南瓜第1 片真叶展开，黄瓜子叶刚刚展平。去掉南瓜生长点，用与黄瓜茎粗相当的竹签在南瓜右侧子叶主叶脉向另一侧子叶方向朝下斜插3～4 mm，角度为35°，黄瓜在子叶下1 cm 处切断，削成楔形紧插到南瓜幼苗孔内，与南瓜子叶呈“十”字形。嫁接后遮阴、保湿7 d，之后逐渐见光，10 d 后正常管理。嫁接后14 d 测定嫁接苗成活率。

1.2.2 株高、茎粗、叶片数、叶绿素相对含量（SPAD）、生物量的测定 11月30日，用卷尺测量嫁接苗地面高度，游标卡尺测量茎粗（茎基部至两片子叶1/2 处），观察统计叶片数量，每个处理设置3 次重复，每个重复1 株幼苗。采用便携式叶绿素仪SPAD-502 测定嫁接苗叶绿素相对含量，每株幼苗分别选取自下而上第2 片真叶、第4 片真叶、第6 片真叶共3 片真叶进行测定，取平均值，每个处理设置3 次重复，每个重复1 株幼苗。将嫁接苗先用自来水冲洗干净，再用蒸馏水冲洗3 次，吸水纸吸干水分后，将根、茎、叶剪开（嫁接苗从嫁接口分开，自根苗从根颈部分开，地下部分为根，地上部分去掉叶为茎），分别称量其鲜质量，然后放至烘箱105 ℃下杀青30 min，70 ℃烘干至恒重，再分别称量根、茎、叶干质量，每个处理设置3 次重复，每个重复1 株幼苗。

1.2.3 嫁接苗叶片相对电导率、抗氧化酶活性及丙二醛（MDA）含量的测定 12月12—20日，选取嫁接苗顶部向下第2 片真叶进行叶片相对电导率及MDA 含量的测定，选取嫁接苗顶部向下第3 片真叶进行超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性测定，每个处理3 次重复，每个重复3 株幼苗。相对电导率的测定参照Dresler 等（2014）的方法；SOD、POD、CAT、APX 活性的测定参照Nakano和Asada（1981）的方法，略有改进；MDA 含量的测定参照李合生（2000）的方法，略有改进。

1.2.4 根系活力的测定 11月30日采用TTC 法测定嫁接苗根系活力（李合生，2000），每个处理设3 次重复，每个重复1 株幼苗。

1.2.5 嫁接苗各器官镉含量及转移系数的测定 12月26—28日，分别称取嫁接苗根、茎和叶的烘干样品各0.2 g 左右于研钵中研磨，在消解罐中加入7 mL 浓硝酸和2 mL 双氧水，置于消解仪中（165 ℃ 5 W）消解30～60 min，消解至澄清、无杂质后，将消解完成的溶液转移至50 mL 的聚四氟乙烯烧杯中，在电热板上（170 ℃）赶酸，除去氯气，赶酸至近干后用0.5%硝酸定容至10 mL，利用Optima 2100 DV 电感耦合等离子体发射光谱仪测定样品中的镉含量，并计算镉转移系数（陈碧华 等，2012）。

1.3 数据统计和分析

试验结果采用DPS 7.55 和Excel 2007 进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 镉胁迫对黄瓜嫁接苗成活率的影响

由表2 可知，镉胁迫下，J-父和J-杂嫁接苗成活率最高，达到92.86%；其次是J-母嫁接苗，成活率为88.46%；J-黑嫁接苗成活率最低，为88.24%。

表2 镉胁迫对黄瓜嫁接苗成活率的影响

2.2 镉胁迫对黄瓜嫁接苗生长指标的影响

2.2.1 镉胁迫对黄瓜嫁接苗株高、茎粗、叶片数及叶绿素相对含量的影响 由表3 可知，镉胁迫下，J-母、J-父和J-杂嫁接苗的生长受抑制程度小，植株能够正常生长，各项指标均高于J-黑嫁接苗和黄瓜自根苗，其中茎粗、叶片数与黄瓜自根苗的差异达到显著水平。

表3 镉胁迫对黄瓜嫁接苗株高、茎粗、叶片数及叶绿素相对含量的影响

2.2.2 镉胁迫对黄瓜嫁接苗不同器官鲜、干质量的影响 由表4 可知，镉胁迫下，不同砧木黄瓜嫁接苗的根、茎和叶的鲜、干质量均高于黄瓜自根苗，其中以J-杂嫁接苗的增加幅度最大，与黄瓜自根苗的差异均达到显著水平。

表4 镉胁迫对黄瓜嫁接苗不同器官鲜、干质量的影响

2.3 镉胁迫对黄瓜嫁接苗生理指标的影响

2.3.1 镉胁迫对黄瓜嫁接苗根系活力的影响 由图1 可知，镉胁迫下，不同砧木黄瓜嫁接苗均表现出较强的根系活力，其中J-杂和J-黑嫁接苗的根系活力显著高于黄瓜自根苗。

图1 镉胁迫对黄瓜嫁接苗根系活力的影响

2.3.2 镉胁迫对黄瓜嫁接苗叶片膜脂过氧化的影响 由表5 可知，镉胁迫下，不同砧木黄瓜嫁接苗的叶片相对电导率、MDA 含量均显著低于黄瓜自根苗。不同砧木黄瓜嫁接苗和黄瓜自根苗叶片的SOD 活性差异不显著；J-杂嫁接苗叶片的POD、CAT、APX 活性相比其他材料均表现出较高水平，其中POD 活性显著高于J-母嫁接苗和黄瓜自根苗，CAT 活性显著高于J-父、J-黑嫁接苗，APX活性显著高于黄瓜自根苗。综合来看，在镉胁迫下，J-杂嫁接苗的叶片各抗氧化酶活性较高，清除活性氧能力较强。

表5 镉胁迫对黄瓜嫁接苗叶片膜脂过氧化的影响

2.4 镉胁迫对黄瓜嫁接苗不同器官镉含量及转移系数的影响

由表6 可知，镉胁迫下，不同砧木黄瓜嫁接苗及黄瓜自根苗的不同器官中镉含量存在显著差异，整体来看，不同器官的镉含量分布规律为：根＞ 茎＞叶。其中J-杂嫁接苗根中的镉含量显著高于其他嫁接苗和黄瓜自根苗，茎和叶片中的镉含量低于J-母、J-黑嫁接苗和黄瓜自根苗。

表6 镉胁迫对黄瓜嫁接苗不同器官镉含量及转移系数的影响

不同砧木黄瓜嫁接苗的镉转移系数均小于1，黄瓜自根苗的镉转移系数大于1，且显著高于不同砧木黄瓜嫁接苗。其中J-杂嫁接苗的转移系数最低，表明与其他南瓜砧木嫁接苗相比，J-杂嫁接苗的根系将基质中较多的镉积累在根部，向地上部转运的镉较少。

3 结论与讨论

一般嫁接亲和性好的材料愈合也会较好，嫁接成活率较高（周俊国，2008）。本试验中，在镉胁迫下，J-父和J-杂嫁接苗的成活率最高，达到92.86%，说明J-父和J-杂作为砧木时和津耘301黄瓜的嫁接亲和性较好。

嫁接对植株生长的影响很大程度上与砧木的选择有关，适宜的砧木可有效提高嫁接苗的生物量（谭明明 等，2014；袁军伟 等，2019）。本试验结果表明，镉胁迫下，J-杂嫁接苗的根、茎、叶片的干、鲜质量均较高，说明砧木J-杂对重金属镉有一定的耐受性。

本试验中不同砧木黄瓜嫁接苗的根系活力均高于黄瓜自根苗，其中J-杂和J-黑嫁接苗的根系活力与黄瓜自根苗的差异达到显著水平，表明一定浓度镉胁迫对嫁接苗的根系活力影响较小，这与李雯琳等（2020）的研究结果一致。

本试验中，在镉胁迫下，不同砧木黄瓜嫁接苗叶片的相对电导率和MDA 含量均显著低于黄瓜自根苗，J-杂嫁接苗叶片的POD 活性和APX 活性均显著高于黄瓜自根苗，表明J-杂嫁接苗膜脂过氧化程度较黄瓜自根苗轻，这与李小红等（2018）的研究结果一致。

本试验中，不同砧木黄瓜嫁接苗及黄瓜自根苗的不同器官中镉含量分布规律为：根＞茎＞叶。所有嫁接苗的镉转移系数均小于1，黄瓜自根苗的镉转移系数大于1，且J-杂嫁接苗的镉积累在根部，向地上部转运镉的能力低于J-母、J-父和J-黑嫁接苗。

综合来看，在镉胁迫下，镉砧1 号作为黄瓜嫁接砧木，有较好的生长势，能将较多镉积累在根部，减少镉对地上部的危害，可作为耐镉南瓜砧木材料在生产上应用推广。