外源抗坏血酸对网纹甜瓜抗早衰和果实品质的影响

周铎航， 陈艳丽， 王 敏， 杨 雨， 刘金伟， 王玲钰， 张旭阳

(1.海南大学园艺学院/海南省热带园艺作物品质调控重点实验室， 海口 570228；2.海南省农科院蔬菜研究所， 海口 571100)

甜瓜(CucumismeloL.)属于葫芦科甜瓜属，网纹甜瓜属厚皮甜瓜亚种网纹甜瓜变种。网纹甜瓜果实营养丰富、甘甜爽口、风味独特，是世界公认的十大健康水果之一。我国是重要的甜瓜生产国之一，全国广泛种植[1]。2018年我国甜瓜的收获面积、产量分别为35.45万hm2、1 272.73万t，分别占全球的33.85%、46.54%[2]。甜瓜也是海南乐东、陵水、三亚和东方等市县的优势特色产业，尤其是网纹甜瓜，是海南省反季节瓜菜栽培中重要的经济作物之一[3]。但是在网纹甜瓜膨瓜后，由于果实的迅速膨胀，植株易出现早衰，果实成熟期的叶片出现严重失绿焦枯现象，呈现大量褐色坏死斑，导致产量降低，并对果实品质造成不良影响[4]。因此，研究外源物质对网纹甜瓜抗早衰的影响，对提高网纹甜瓜产量和品质具有重要参考意义。

研究表明，不同的坐瓜节位对叶片衰老及果实品质有影响，高节位坐果能够有效延缓植株地上部的整体衰老，利于高产优质栽培[5]；对于不同叶位叶片来说，甜瓜坐果节位及其附近的叶片衰老速度最快[6]。在生产中，随着甜瓜植株坐果数的增多，叶片衰老加快，而通过甜瓜嫁接可以增强植株长势，能够有效延缓植株早衰[7]。关于AsA在提高植物抗氧化性上已有许多报道。马春花等[8]研究表明，喷施外源AsA后，有效提高了苹果离体叶片衰老过程中胞内AsA的再生能力，抑制了膜脂过氧化。在甜瓜叶面喷施适宜浓度抗坏血酸溶液可以加速抗氧化酶系统对活性氧的清除，促进叶片的光合作用[9]。在猕猴桃[10]、圣女果[11]等植物上，AsA对植物抗逆、抗氧化也有类似报道。

关于叶面喷施AsA减缓植物胁迫作用已有许多研究，但是外源AsA对甜瓜植株早衰以及果实品质的影响研究却鲜见报道，本试验旨在研究叶面喷施不同浓度的外源AsA对甜瓜生长情况、抗早衰、果实品质以及矿质营养元素含量的影响，明确最佳外源AsA浓度，为海南冬春季节甜瓜生产中延缓早衰、提高产量、品质等提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为耀珑25号甜瓜，由海南富友种苗公司提供。供试抗坏血酸为分析纯。

1.2 试验方法

本试验于2020年10—12月在海南省乐东黎族自治县佛罗镇田头村文昌坡甜瓜种植基地进行。基地土壤类型为沙壤土，0～60 cm土层含有机质0.603%，水解性氮65.75 mg/kg，有效磷224.83 mg/kg，速效钾49.27 mg/kg，交换性钙707.26 mg/kg，交换性镁24.00 mg/kg，有效硅93.34 mg/kg，pH值7.62。

田间试验采用随机区组设计，每小区定植25株，小区面积为18.9 m2。在留瓜子蔓雌花开放当天，进行全株叶面喷施AsA处理，浓度分别为1、3、5、7、9 mmol/L，依次用V1、V2、V3、V4、V5表示，以清水为对照(ck)，每隔7 d喷施一次，共喷施3次，处理液喷至叶面有液滴滴下为标准。每处理25株，重复3次。留瓜子蔓雌花开花授粉至果实采收期间，每隔7 d取坐果节位叶样用于指标测定。

1.3 测定项目及方法

1.3.1生长指标测定

在授粉后28 d测量主蔓长度，用SYATEK电子数显卡尺测量植株茎粗，卷尺测最大叶片长度、宽度。

1.3.2生理指标测定

叶绿素含量采用手持式叶绿素仪器间接反映，采用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)，采用氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶(SOD)，采用紫外吸收法测定过氧化氢酶(CAT)，采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛(MDA)含量，采用G-250考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量。上述生理生化指标的测定均参照李合生[12]的方法。

1.3.3果实品质指标测定

果实成熟后每个处理小区随机采摘9个果实，单果重量用精度为0.01 kg的电子天平测量。可溶性固形物含量使用手持式折射仪(Atago PAL-1)测定，用凯氏定氮法测定粗蛋白含量，使用2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量，可滴定酸含量使用pH计测定[13]。

1.3.4果实矿质营养元素测定

取成熟期果实(在相同部位取样)，置于液氮中保存，带回实验室，采用原子吸收分光光度计法[14]测定矿质元素含量。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2019软件进行平均值和标准误差统计分析，采用SPSS 26.0软件进行显著性方差及相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度外源AsA对网纹甜瓜生长指标的影响

由表1可知，通过不同浓度外源AsA处理，在授粉后28 d，V5处理下甜瓜坐果节位叶片最大叶宽、最大叶长及株高均显著高于ck，分别比ck提高12.26%，10.85%，4.64%。各处理之间茎粗和平均节间长差异不明显。表明喷施适宜浓度的外源AsA可在一定程度上促进甜瓜植株的生长发育。

表1 授粉后28 d叶面施用不同浓度AsA对网纹甜瓜生长指标的影响Table 1 Effects of foliar application of different concentrations of ascorbic acid on growth indexes of netted melon 28 days after pollination

2.2 不同浓度的外源AsA对网纹甜瓜坐果节位叶片叶色值的影响

从图1可知，通过不同浓度外源AsA处理，在授粉14 d时，V5处理下甜瓜坐果节位叶片SPAD值显著高于ck，较ck提高10.53%；在授粉21 d时，V4处理下甜瓜坐果节位叶片SPAD值显著高于ck，较ck提高16.89%；授粉后28 d时，V3处理SPAD值显著(p<0.05)高于ck，较ck提高25.46%。表明叶面喷施适宜浓度外源AsA可以在一定程度上提高网纹甜瓜叶片SPAD值。

图1 施用不同浓度AsA对网纹甜瓜坐果节位叶片叶色值的影响Fig.1 Effects of different concentrations of ascorbic acid on leaf color value of netted melon at fruit setting node

2.3 不同浓度的外源AsA对网纹甜瓜叶片可溶性蛋白质的影响

由图2可知，通过不同浓度外源AsA处理，在授粉后14～42 d，甜瓜坐果节位叶片中可溶性蛋白含量呈先升高后降低的趋势，并在施药后28 d到达峰值。在各时期中，V3处理均显著(p<0.05)高于ck，分别为16.4%、25.0%、21.8%、34.8%、32.0%。结果表明，叶面喷施5 mmol/L浓度的外源AsA可以延缓叶片可溶性蛋白降解，使叶片保持一定生理活性。

图2 施用不同浓度AsA对甜瓜坐果节位叶片可溶性蛋白的影响Fig.2 Effects of different concentrations of ascorbic acid on leaf soluble protein content of netted melon at fruit setting node

2.4 不同浓度的外源AsA对网纹甜瓜叶片MDA含量的影响

由图3可知，甜瓜坐果节位叶片中MDA含量呈逐渐升高的趋势，授粉后21 d开始，各组之间差异增大。在授粉后各个期间内，V2、V3处理均显著低于ck，分别为19.0%～34.1%、21.5%～34.5%。授粉后21～42 d，V4和V5处理MDA含量也显著低于ck。表明叶面喷施适宜浓度的外源AsA可以减缓MDA含量的增加，降低坐果节位叶片的膜脂过氧化水平。

图3 施用不同浓度AsA对甜瓜坐果节位叶片MDA含量的影响Fig.3 Effects of different concentrations of ascorbic acid on leaf MDA content of netted melon at fruit setting node

2.5 不同浓度的外源AsA对网纹甜瓜叶片抗氧化酶活性的影响

从图4可知，在不同浓度外源AsA处理下，甜瓜坐果节位叶片中的SOD、POD和CAT的活性均呈先升后降的趋势。CAT活性在授粉后35～42 d时，V1处理均显著(p<0.05)高于ck，分别为7.0%、16.6%，V3处理效果次之；对于POD活性，在授粉后28～42 d时，V3处理显著(p<0.05)高于ck,分别为46.9%、59.5%、43.5%；对于SOD活性，在14 d以及28～42 d时，V3处理均显著(p< 0.05)高于ck，分别为44.3%、26.0%、57.7%、63.7%。表明喷施适宜浓度的外源AsA可以显著提高坐果节位叶片中的抗氧化酶活性。

图4 喷施不同浓度AsA对甜瓜叶片SOD、POD和CAT活性的影响Fig.4 Effects of spraying with different concentrations of ascorbic acid on SOD,POD and CAT activities in the leaves of netted melon

2.6 不同浓度的外源AsA对网纹甜瓜果实品质以及矿质元素含量的影响

由表2可知，经过不同浓度外源AsA处理，在产量与果实形态上，各处理与ck无显著差异。在果实品质上，V2处理的中心可溶性固形物、维生素C和粗蛋白含量均显著(p<0.05)高于ck，分别为9.93%、34.22%、45.33%。在果实矿质元素含量方面，钙含量和镁含量各处理之间无显著差异，但V2处理在钾、磷含量上显著(p<0.05)高于ck，分别为92.8%、3.6%。表明喷施外源AsA可以改善果实品质，且以V2处理效果最佳。

表2 叶面施用不同浓度AsA对网纹甜瓜果实形态及产量的影响Table 2 Effects of different concentrations of ascorbic acid on fruit morphology and yield of netted melon

3 讨 论

叶片衰老是一种复杂的代谢过程，受许多内外因子的共同调控[15]。叶片衰老最直观的表现就是伴随着叶绿素的不断降解，叶片逐渐失绿，因此叶绿素含量及其降解速率在一定程度上反映了叶片衰老的程度[16]。研究表明，抗坏血酸能够降低叶绿体中参与光合作用部位的损害，提高光合能力，延缓衰老[17-18]。在本试验条件下，叶面喷施适宜浓度的AsA可以显著提高耀珑25号甜瓜植株株高，坐果节位叶片的叶宽和叶长，提高坐果节位叶片叶绿素含量，促进甜瓜植株的生长发育，说明合理的外源AsA处理对延缓早衰有一定积极作用。

蛋白质是植物的重要组成成分，可溶性蛋白的降解是叶片衰老的基本特征之一，Rubisco作为可溶性蛋白的重要组成部分，主要存在于叶绿体中，是植物光合作用过程中固定CO2的关键酶，在生物质合成中起到重要作用。魏燕霞等[19]研究表明，喷施AsA可以有效减少水稻叶片中Rubisco的降解，提高可溶性蛋白的含量，从而缓解了水稻叶片的早衰。在本试验中，叶面喷施不同浓度的AsA可以在不同程度上减缓可溶性蛋白降解速率，进而延缓衰老。

表3 叶面施用不同浓度AsA对网纹甜瓜果实品质的影响Table 3 Effects of different concentrations of ascorbic acid by foliar spraying on fruit quality of netted melon

表4 叶面施用不同浓度AsA对网纹甜瓜果实矿质营养元素的影响Table 4 Effects of foliar application of different concentrations of ascorbic acid on mineral nutrients in netted melon fruits

叶片衰老时活性氧逐渐积累，自由基代谢失调并加剧膜脂质过氧化产生MDA，损害细胞的结构和功能。随着叶片衰老，植物叶片内的SOD、POD和CAT活性逐渐下降，同时MDA含量逐渐上升[20]。AsA作为一种重要的抗氧化剂，可以直接清除植物体内因氧代谢、光合作用及环境胁迫等产生的活性氧，并且植物细胞内AsA含量的增加, 能增强植物抵抗高光强、冷害、干旱、水涝、盐碱、紫外辐射及臭氧等逆境的能力从而延缓衰老[21-22]。研究表明，植物缺失抗坏血酸会诱导ABA、水杨酸和乙烯等促进衰老的内源激素含量升高，进而促进衰老相关基因(sensecence-associated gene，SAG)的表达，导致植株早衰[23]。本研究中，叶面喷施AsA处理显著降低甜瓜坐果节位叶片中MDA含量，提高不同时期SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性，表明喷施外源AsA可通过增强抗氧化酶活性缓解氧化损伤，降低膜脂过氧化，使叶片保持一定的生理活性，从而减缓甜瓜植株的早衰。

陈娇等[24]研究表明，一定浓度的外源AsA处理抑制香蕉果实色泽值的降低，减缓了果肉硬度和维生素C含量的下降，延缓了TSS积累。除此之外，外施AsA能够有效地延缓菠萝果实Vc和TA(可溶性滴定酸)等含量的减少，保持果实品质[25]。在本试验条件下，外源AsA显著提高了甜瓜粗蛋白、维生素C、可溶性固形物以及矿质元素含量。其机理可能是AsA适当延缓了坐果节位叶片衰老，提高光合器官的活力，从而增强了光合同化物向甜瓜果实的输送能力，调节了可溶性糖等代谢产物的合成，并且促进了矿质营养元素的吸收与平衡，从而提高了果实品质。

4 结 论

本试验研究条件下，叶面喷施一定浓度的外源AsA对网纹甜瓜的叶长、叶宽和株高均有促进作用，且低浓度AsA对甜瓜坐果节位叶片植株抗早衰以及果实品质确实存在积极影响。综合甜瓜生长、抗氧化酶活性和果实品质等因素认为，在海南冬春季网纹甜瓜适宜抗早衰叶面喷施外源AsA浓度为5 mmol/L。