高溫對(duì)不同倍性西瓜生理特性及果實(shí)品質(zhì)的影響

何 毅，張 力，陸杰思，李 智，李桂芬，覃斯華，黃金艷，柳唐鏡

（1．廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所，廣西 南寧530007；2．廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，廣西 南寧530007；

3．廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)科技信息研究所，廣西 南寧530007）

西瓜（Citrullus lanatus var．lanatus）富含葡萄糖、蘋果酸、果糖、氨基酸、番茄素及維生素C 等物質(zhì)，具有清熱解暑、生津止渴的功效，是夏季常見的水果。西瓜適宜生長(zhǎng)的溫度為25～30℃，但我國(guó)南方地區(qū)夏季炎熱高溫，白天氣溫普遍超過35℃，溫室大棚的溫度往往超過40℃，極端高溫可達(dá)50～60℃，極易造成高溫危害，影響西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。因大棚種植具有防蟲、防雨、防風(fēng)等積極作用，目前，廣西大棚西瓜種植面積已達(dá)333．3hm2，但西瓜夏季大棚種植高溫產(chǎn)生的嚴(yán)重影響也制約著廣西西瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

近年來關(guān)于瓜類耐熱性研究主要集中在黃瓜和甜瓜，對(duì)西瓜的耐熱研究報(bào)道較少。劉成靜等［1］研究了西瓜自根苗和不同西瓜砧木嫁接苗的耐熱性及保護(hù)酶的變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，嫁接苗的耐熱性高于自根苗；郝曉杰［2］研究表明，高溫脅迫下西瓜幼苗的光合速率和葉片葉綠素含量均下降，葉片MDA 含量顯著升高，GPX、POD 活性顯著升高。為篩選耐熱西瓜類型，促進(jìn)廣西西瓜夏季保護(hù)地生產(chǎn)，筆者選取不同倍性西瓜進(jìn)行高溫栽培試驗(yàn)，對(duì)比其生理特性和品質(zhì)的變化，以及不同倍性西瓜耐熱性表現(xiàn)，以期為西瓜耐熱育種及克服夏季保護(hù)地栽培高溫障礙提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)材料

供試材料：W2（二倍體西瓜、紅瓤）、W3（三倍體西瓜、紅瓤）、W4（四倍體西瓜、紅瓤），均由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年6月中旬至8月初在廣西南寧市武鳴縣試驗(yàn)基地進(jìn)行，采用營(yíng)養(yǎng)塊育苗，3葉一心期將各試驗(yàn)材料幼苗分別定植于大棚中，雙行種植，株距45cm。不同倍性西瓜品種隨機(jī)排列，3 次重復(fù)。以棚內(nèi)溫度為處理對(duì)象，設(shè)高溫和正常棚溫2個(gè)處理。高溫處理在定植1周后將棚膜覆蓋大棚兩側(cè)一半面積處進(jìn)行悶棚，以提高棚內(nèi)溫度，正常管理大棚為對(duì)照。

1．3 測(cè)定項(xiàng)目

分別在高溫處理后第10天、20天和30天對(duì)棚內(nèi)溫度進(jìn)行觀測(cè)，采集葉樣測(cè)定總?cè)~綠素、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性，測(cè)定時(shí)每次隨機(jī)取5 株，重復(fù)3次。收瓜后進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)測(cè)定，測(cè)定可溶性固形物、VC和可溶性蛋白含量?？?cè)~綠素含量采用浙江托普公司生產(chǎn)的便攜式葉綠素測(cè)定儀（TYSA）測(cè)定，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法，脯氨酸含量采用磺基水楊酸法，過氧化物酶活性采用愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶活性采用比色法［3］，可溶性固形物含量采用手持式糖度儀測(cè)定，VC含量采用2，6－二氯酚靛酚滴定法，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G－250染色法［4］。

1．4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同處理大棚的溫度

由表1可知，高溫處理10～30d，高溫（悶棚）棚內(nèi)的平均溫度比對(duì)照高1．97～2．6℃，最高溫度比對(duì)照高3．5～7℃。說明，高溫處理一定程度上可提高大棚內(nèi)的溫度。

2．2 高溫對(duì)不同倍性西瓜的葉片總?cè)~綠素、MDA和脯氨酸含量的影響

2．2．1 總?cè)~綠素含量 由表2可知，高溫處理后，不同倍性西瓜葉片總?cè)~綠素含量均低于對(duì)照。悶棚第10天，W2比對(duì)照低8%，差異顯著；W3和W4分別比對(duì)照低1．76%和6．01%，差異不顯著。高溫處理第20 天，W2 和W3 分 別 比 對(duì) 照 低8．13%和5．46%，差異顯著；W4比對(duì)照低3．17%，差異不顯著。高溫處理第30 天，各試材均顯著低于對(duì)照，W2、W3和W4分別比對(duì)照低17．12%、12．47%和8．15%。表明，高溫使西瓜葉片總?cè)~綠素含量下降，在不同倍性西瓜中，葉片總?cè)~綠素下降幅度以四倍體西瓜最小，三倍體西瓜次之，二倍體西瓜下降幅度最大。

2．2．2 MDA 含量 高溫處理后，各試材葉片MDA 含量均高于對(duì)照。從表2 看出：高溫處理第10 天，W2 和W4 葉 片MDA 含 量 分 別 比 對(duì) 照 高16．47%和16．97%，差異顯著；W3比對(duì)照高11．32%，差異不顯著。高溫處理第20 天，W2 比對(duì)照高28．63%，差 異 顯 著；W3 和 W4 分 別 比 對(duì) 照 高12．83%和18．01%，差異不顯著。高溫處理第30天，W2、W3和W4分別比對(duì)照高41．51%、19．06%和27．57%，差異顯著。表明，高溫造成西瓜葉片MDA 含量上升，其中，三倍體西瓜上升幅度最小，四倍體次之，二倍體上升幅度最大。

表2 不同棚溫不同倍性西瓜的總?cè)~綠素、MDA和脯氨酸含量Table 2 Total chlorophyll，MDA and proline content of watermelon varieties with different ploidsunder different temperature

2．2．3 脯氨酸含量 高溫處理后，各試材脯氨酸含量均高于對(duì)照。高溫處理第10 天，W2、W3 和W4分別比對(duì)照高99．36%、111．95%和130．66%，差異顯著；高溫處理第20 天，W2、W3 和W4 分別比對(duì)照高47．84%、101．34%和80．64%，差異顯著；高溫處理第30天，各試材均顯著高于對(duì)照，W2、W3和W4分別比對(duì)照高15．95%、70．34%和52．05%（表2）。表明，高溫造成西瓜葉片脯氨酸含量上升，其中，三倍體西瓜上升幅度最大，四倍體次之，二倍體上升幅度最小。

2．3 高溫對(duì)不同倍性西瓜葉片POD 和CAT 活性的影響

2．3．1 POD 活性 由表3可知，高溫處理后各試材的POD 活性均高于對(duì)照。高溫處理第10 天，W2、W3 和 W4 葉 片POD 活 性 分 別 比 對(duì) 照 高21．96%、66．16%和47．51%，差異顯著；高溫處理第20天，W2、W3和W4分別比對(duì)照上升38．22%、54．08%和31．59%，差異顯著；高溫處理第30 天，W2與對(duì)照差異不顯著，W3 和W4 與對(duì)照差異顯著。表明，高溫會(huì)引起西瓜葉片POD 活性上升，三倍體西瓜上升幅度最大，四倍體次之，二倍體上升幅度最小。

2．3．2 CAT 活性 高溫處理后，各試材的CAT活性與對(duì)照相比存在一定差異（表3）。高溫處理第10天，W2葉片CAT 活性比對(duì)照低22．98%，差異顯著；W3比對(duì)照高17．01%，差異顯著；W4高于對(duì)照0．54%，差異不顯著。高溫處理第20 天，W2 比對(duì)照上升4．74%，差異不顯著；W3和W4分別比對(duì)照上升33．56%和13．85%，差異顯著。高溫處理第30天，W2和W4分別比對(duì)照低9．81%和13．03%，差異顯著；W3 比對(duì)照高2．12%，差異不顯著。表明，高溫對(duì)西瓜CAT 活性影響比較復(fù)雜，有待進(jìn)一步研究。

2．4 高溫對(duì)不同倍性西瓜果實(shí)可溶性固形物、VC含量和可溶性蛋白的影響

由表4可知，高溫處理后，不同倍性西瓜的可溶性固形物含量均低于對(duì)照，W2、W3 和W4 分別比對(duì)照下降16．28%、13．40%和14．14%，差異顯著；VC含量均低于對(duì)照，W2、W3和W4分別比對(duì)照下降34．97%、17．48%和29．04%，差異顯著；可溶性蛋白含量均低于對(duì)照，W2、W3 和W4 分別比對(duì)照下降56．24%、18．63%和15．41%，差異顯著。

總體來看，高溫造成了各倍性西瓜的品質(zhì)下降，其中二倍體西瓜下降幅度最大，四倍體西瓜下降幅度較小，三倍體西瓜下降幅度最小。

表3 不同棚溫不同倍性西瓜的POD和CAT活性Table 3 POD and CAT activity of watermelon varieties with different ploids under different temperature

表4 不同棚溫不同倍性西瓜的果實(shí)可溶性固形物、VC 含量和可溶性蛋白Table 4 Soluble solid，Vc and soluble protein content of watermelon varieties with different ploids under different temperature

3 結(jié)論與討論

四倍體西瓜耐熱性強(qiáng)于二倍體西瓜。

丙二醛（MDA）是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，其含量的多少可以反映細(xì)胞膜受傷害的程度。植物在高溫下MDA 含量會(huì)出現(xiàn)增加，增加幅度越小，耐熱性越強(qiáng)［7］。研究中不同倍性西瓜在高溫處理下MDA含量均出現(xiàn)增加，增加幅度表現(xiàn)為三倍體＜四倍體＜二倍體，故三倍體和四倍體西瓜耐熱性優(yōu)于二

植物在高溫環(huán)境下葉綠體受到破壞，葉綠素合成受阻而含量下降，并且耐熱性強(qiáng)的品種下降幅度比不耐熱的品種下降幅度?。?－6］。研究中不同倍性西瓜在高溫處理下總?cè)~綠素含量均下降，下降幅度表現(xiàn)為四倍體＜三倍體＜二倍體。表明，三倍體和倍體西瓜。

逆境脅迫下脯氨酸的積累能夠增強(qiáng)植物抗氧化能力和滲透調(diào)節(jié)能力，研究表明，在高溫脅迫下蔬菜脯氨酸的增幅與品種的耐熱性成正相關(guān)［8－10］。研究中不同倍性西瓜在高溫處理下脯氨酸含量均出現(xiàn)增加，增加的幅度因西瓜倍性而異，表現(xiàn)為三倍體＞四倍體＞二倍體，故二倍體西瓜的耐熱性低于三倍體和四倍體西瓜。

POD 和CAT 作為植物的保護(hù)性酶，能避免或減輕植物葉片細(xì)胞膜的膜脂過氧化作用，清除自由基［11］。研究中不同倍性西瓜在高溫處理下POD 活性均出現(xiàn)上升，上升幅度表現(xiàn)為三倍體＞四倍體＞二倍體。可見，三倍體和四倍體西瓜的耐熱性較二倍體西瓜強(qiáng)。CAT 活性不同倍性西瓜表現(xiàn)無規(guī)律可循，這可能是高溫對(duì)不同酶活性的影響不一致，CAT 酶活性在達(dá)到一定高溫時(shí)出現(xiàn)下降，具體溫度對(duì)不同酶活性的影響還有待進(jìn)一步研究。

果實(shí)商品性等性狀可作為作物耐熱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)［12－13］。本研究結(jié)果表明，在高溫處理下不同倍性西瓜的可溶性固形物含量、VC含量、可溶性蛋白含量均出現(xiàn)不同程度的下降，表明，高溫致使果實(shí)品質(zhì)出現(xiàn)下降，這與前人研究一致［14］。其中，二倍體西瓜各品質(zhì)指標(biāo)下降幅度均大于三倍體和四倍體西瓜，故其耐熱性最差。

研究表明，多倍體西瓜的抗逆性要優(yōu)于二倍體西 瓜［15－16］。孫 寶 娟［17］對(duì) 不 同 茄 子 材 料 耐 熱 性 進(jìn) 行研究發(fā)現(xiàn)，葉片厚的材料耐熱性好；朱紅菊［18］研究發(fā)現(xiàn)，三倍體和四倍體西瓜較二倍體西瓜葉片厚，且維管束組織較強(qiáng)、細(xì)胞較大、單個(gè)細(xì)胞內(nèi)的葉綠體和線粒體以及基粒片層數(shù)增加，推斷葉片的特殊結(jié)構(gòu)可能是多倍體西瓜耐熱性優(yōu)于二倍體西瓜的原因。因此，在廣西大棚夏季西瓜種植中，建議選擇三倍體和四倍體西瓜，充分利用其耐高溫性，推動(dòng)夏季保護(hù)地西瓜生產(chǎn)。

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