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不 同砧木嫁接对西瓜果实 Cd含量和品质的影响 王志伟 1， 2 ， 李涵 3 ， 孙波 1 ， 邹甜 1 ， 孙小武 1 （ 1 .湖南农业大学园艺园林学院 ， 长沙 ， 410128； 2.湖南省蔬菜研究所 ； 3.湖南省作物研究所 ） 中国是世界西瓜生产与消费大国 ， 据 FAO 统 计 ， 2014年中国西瓜种植面积 186万 hm 2 ， 产量 7 505万 t ， 占世界种植面积的 53.6 ， 占世界西瓜 产量的 67.6。 随着经济社会的发展 、 矿产的开发 、 冶炼 、 交通和矿物肥料的使用 ， Cd已经成为环境中 的主要污染物之一 。 在农业生产过程中 ， 由于农药 、 化肥和污泥等的大量施用 ， 多数农田己经出现重金 属含量超标现象 。 Cd是植物生长的非必需元素 ， 低 浓度时便可以通过土壤到达植物根部进而迁移至 植物地上部分 ， 对植物生长发育造成不利影响 ， 更 重要的是它可以通过食物链危害人体健康 。 2014年 湖南省在全国率先进行了重金属污染治理的试点 工作 ， 其中治理 Cd污染土壤最有效的途径就是种 植非食用作物或食用器官累积量低的作物品种 ， 既 可以通过植物逐渐吸收消除土壤中的 Cd， 不仅可 以合理利用土地 ， 同时还可以保障土地持续的产 基金项目 国家西甜瓜产业技术体系 （ CARS-25-09 ） 资助 王志伟 （ 1985- ）， 男 ， 在读博士 ， 助理研究员 ， 主要从事瓜类育 种与栽培工作 ， 电话 0731-84617810 ， E-mail 孙小武 ， 通讯作者 ， 教授 ， 主要从事瓜类育种与栽培工作 ， E-mail 收稿日期 2017-10-19 摘 要 采用野郎 、 野郎 2号 、 西嫁强生等 8个砧木品种 ， 以早佳 84-24 为接穗 ， 采用顶插接方法进行嫁接 ， 分析不同 砧木嫁接对果实中 Cd含量和品质的影响 。 试验结果表明 ， 不同砧木嫁接后西瓜果实总糖 、 果糖 、 葡萄糖 、 蔗糖和 Cd 的含量存在显著差异 ， 其中 T 1 （ 野郎 ） 和 T 5 （ 西嫁强生 ） 砧木提高了果实蔗糖 、 果糖 、 总糖含量 ， 降低果实中 Cd的含量 ， 增加了单瓜质量 ， 同时对果皮厚度影响较小 ，适于重金属污染地区嫁接栽培 。 关键词 砧木 ； 嫁接 ； 西瓜 ； Cd； 品质 中图分类号 S651 文献标识码 A 文章编号 1001-3547 （ 2018） 02-0066-05 DOI10.3865/j.issn.1001-3547.2018.02.022 2018.2 Effects of 2,4-D on Major Appearance Commodity Traits and Eating Quality of Cucumber FU Qianglin, MO Jinshuang, XIAN Shisong, ZHOU Yunfei, RUAN Likun, LI Wei Co l l eg e o f A g r i cu l t u r e,Gu i z h o u Un i v er s i t y ,Gu i y an g 5 5 0025 Abstract Using cucumber cultivar Jinyou 401 as test material and spraying water as the contrast, the effects of spraying different concentrations of growth regulator 2,4-D on commodity traits and eating quality of cucumber was studided. The results showed that the growth of fruit was accelerated by the application of lower concentrations of 2,4-D and fruit was more straight. The values of length and diameter of commodity fruit increased in some extent. Fruit was easily maled when the concentrations of 2,4-D was too high. The growth and appearance commodity traits of fruit were efficiently improved by spraying 20 mg/L 2,4-D on cucumber production, at the meantime, the concentration of 2,4-D had no adverse effect on internal quality of cucumber fruit. Key words Cucumber; 2,4-D; Top flower; Commodity traits; Eating quality 66 - - 表 1 砧木种类与来源 编号 品名 种类 来源 T 1 野郎 南瓜 湖南雪峰种业有限公司 T 2 野郎 2号 南瓜 湖南雪峰种业有限公司 T 3 野郎 3号 南瓜 湖南雪峰种业有限公司 T 4 强砧 1 号 葫芦 湖南雪峰种业有限公司 T 5 西嫁强生 南瓜 郑州果树研究所 T 6 京欣砧王 葫芦 北京京研益农科技发展中心 T 7 青平铁木甲 南瓜 青岛宝友种业有限公司 T 8 黄金搭档 南瓜 北京中农绿亨种子科技有限公司 出 。 其中筛选低积累农作物品种取得了较大的进 展 ， 西瓜果实 Cd 积累量较低 ， 已经在部分轻度和中 度 Cd 污染地区种植 ， 李涵等 [1] 通过不同 Cd 含量的 土壤进行盆栽试验 ， 试验结果为 Cd 超标地区西瓜 种植提供了理论基础 。 西瓜 [ Ci t r u l l u s l a n a t u s （ Thunb. ） Manf.] 以其汁 多味甜 、 甘甜爽口受到人们的喜爱 ， 是人们夏季主 要消费的水果 。 在湖南地区栽培历史悠久 、 分布区 域广 ， 每年播种面积为 14 万 hm 2 左右 ， 播种面积位 居全国第 4 ， 经济效益相当可观 ， 是湖南产区的重 要园艺作物 [2] 。 20 世纪 70 年代于贤昌等 [3] 首次将嫁 接技术引入西瓜温室生产中 ， 有效地解决了温室西 瓜连作重茬问题 ， 20 世纪 90 年代末已在生产上大 面积应用 。 此后 ， 相关科研人员在西瓜嫁接技术 [4] 、 砧木筛选 [5 7] 、 嫁接防病 [8] 、 嫁接对产量和品质 [9 12] 、 提 高瓜类耐盐能力 [13 14] 等方面做了大量工作 ， 在解决 西瓜重茬栽培 、 抗病等方面发挥了重要作用 。 Rouphael 等 [15] 研究发现 ， 嫁接可以减轻重金属 Cu 2 对黄瓜的毒害作用 ； Tomohito 等 [16] 研究表明 ， 嫁接可 以 降 低 Cd 在 茄 子果实 内 的积累 ， 但 是嫁接在 降 低 西瓜重金属含量方面的研究较 少 。 因 此 ， 本文 以不 同的砧木嫁接 早佳 84-24 ， 在 Cd 污染的 大田 种植 ， 研究不同 组合 西瓜果实中 Cd 含量 ， 以 及 不同砧木 嫁接对西瓜果实品种和产量的 影响 ， 为重金属 Cd 污染区西瓜产业 持续 发展提供理论 依据 。 1 材料与方法 1.1 试验材料 土壤基 本情况 pH 值 7.14、 有 机 质 36.9 mg/kg 、 碱 解 氮 126.8 mg/kg 、 速 效 磷 29.2 mg/kg 、 速 效 钾 71.2 mg/kg 、 阳离 子 交换 量 14.8 cmol/kg 、 Cd 0.83 mg/kg 。 供试西瓜品种为 早佳 84-24 ， 由 湖南雪峰种业 有限 责任 公司提供 。 砧木品种 8个 ， 具体见 表 1 。 1.2 试验方法 ① 试验 设计 试验于 2016 年 47 月 在湖南农 业 大学蔬菜 瓜类研究所 湘潭 基地进行 。 各 砧木于 4 月 1 日 进行温 汤浸 种 催芽 ， 挑 选 芽长一致 的种子播 于 50 孔穴盘 。 4 月 6日 ， 砧木 开始破 土 时 ， 接 穗开始 浸 种 催芽 ， 播于 育苗盘 中 ， 于连 栋塑料大棚内 进行 育苗 。 4 月 1517 日采 用 改良顶插 接 法 对 适龄 的接 穗 和砧木进行嫁接 。 5月 2日 嫁接 苗定 植于试验基 地 ， 株距 50 cm ， 行 距 220 cm ， 每 小 区 定 植 25 株 ， 以 自根苗 为对 照 ， 完 全 随机 区 组设计 ， 每 处 理 设 3次 重 复 。 2蔓整枝 ， 每 株留 1 瓜 ， 进行 正常 的 田间管 理 。 西瓜 成熟期 每 处 理 随机采收节 位 一致 、 成熟 度 （ 坐 瓜 天数 ） 一致 的西瓜果实 5个 ， 用于 测定 果实中 Cd 、 总糖 、 果 糖 、 葡萄糖 、 蔗糖 、 番茄红素 、 瓜 氨酸 的 含量和 外 观品质 。 ② 糖 含量 测定 糖 的提取 将西瓜果实 冲洗干 净 ， 擦干 表面水分 ， 纵切 取全瓜的瓜 瓤榨 汁 ， 用 匀浆 机 做 破壁处 理 ， 称 取 匀浆 3 g ， 加 入 80 乙醇 4.5 mL ， 80℃ 水 浴 提取 40 min ， 加 入 2 g 活性炭 ， 80℃ 脱色 30 min ， 然 后过 滤 。 蔗糖 和果 糖 含量的 测定采 用 蒽酮比色法 ， 还原 糖 含量的 测定采 用 3， 5- 二硝 基水 杨酸法比色法 ， 每次 测定设 重 复 3次 ， 取其平 均值 [17] 。 葡萄糖 含量 还原糖 含量 - 果 糖 含量 ， 总糖 含量 还原糖 含量 蔗 糖 含量 。 ③ 瓜 氨酸 的 测定 参照程志 强等 [18] 方 法 称 取 西瓜 匀浆 10 g ， 加 入 体 积 比 为 9∶ 1 的 纯 甲 醇 和 6 mol/L 盐 酸配成 的提取 液 15 mL ， 55℃ 水 浴 20 min ， 活性炭脱色 后过 滤 ， 稀释 40 倍 ， 取 5 mL 稀 释液 ， 加 入 体 积 比 为 3∶ 1 的 硫酸 和 磷酸混合液 2 mL 和 30 g/L 二乙酰一肟 0.25 mL ， 摇匀 ； 避光煮沸 30 min ， 冷却至 室温 ， 在 波长 490 nm 处测定吸光 度 ， 根据 标 准曲线 方 程计算 瓜 氨酸 含量 。 ④ 番茄红素 的 测定 参照 万 学闪 等 [19] 的方 法 称 取 破壁 的 匀浆 3.0 g ， 用 20 mL 无 水 乙醇 分多次 脱 水 ， 30 mL 甲 醇 分多次 洗涤至洗出液无色 ， 再 用 2 二氯 甲 烷石油醚 提取西瓜 渣至无色 ， 合并 提取 液定并容至 100 mL ， 测定波长 502 nm 处吸光值 ， 根据 标 准曲线 方 程计算番茄红素 的含量 。 ⑤ Cd 含量的 测定 土壤 pH 值 、 有 机 质 、 土壤 阳离 子 交换 量和土壤 速 效 磷 的 测定参照 土壤农业 化学 分 析 方 法 。 Cd 含量 测定委托 湖南 省 农业科 学 院 农 化检测 中心 ， 土壤 Cd 依据 GB/T 17141-1997 2018.2 67 - - 表 3 不同砧木嫁接对西瓜果实瓜氨酸和番茄红素含量的影响 嫁接组合 瓜氨酸含量 g/kg 番茄红素含量 mg/kg ZCK 1.987 4 0.059 1 cd 28.211 0 4.135 5 b ZT 1 2.082 2 0.027 9 c 26.983 6 12.791 7 b ZT 2 1.904 8 0.082 9 cd 28.734 4 0.706 7 b ZT 3 2.300 9 0.082 2 b 23.680 6 1.958 6 b ZT 4 1.514 7 0.127 1 f 34.257 5 7.950 9 ab ZT 5 2.680 9 0.151 2 a 42.145 0 6.355 0 a ZT 6 1.670 9 0.062 1 ef 26.712 9 1.127 2 b ZT 7 1.859 4 0.091 5 de 23.752 8 1.933 0 b ZT 8 2.101 3 0.221 1 bc 22.814 2 2.069 2 b 标准检验并提供检验数据 。 植物样品 Cd 含量依据 GB/T 5009.15-2014 标准检验并提供检验数据 。 1.3 数据分析 运用 Excel 2010 软件处理数据和绘图 ； 采用 SPSS 17.0 软件进行差异显著性分析 。 2 结果与分析 2.1 不同砧木嫁接对西瓜果实不同糖成分含量的 影响 由表 2可知 ， 不同砧木嫁接对西瓜果实中各种 糖成分含量的影响不同 。 其中 ZT 5 和 ZT 1 的果实中 蔗糖含量较实生苗有所增加 ， 增幅显著 ， ZT 7 降低了 果实中蔗糖含量 ， 未达到显著水平 ； ZT 5 、 ZT 1 、 ZT 2 和 ZT 8 显著提高了果实中的果糖含量 ， ZT 3 、 ZT 4 和 ZT 7 降低了果实中果糖的含量 ， 3个砧木嫁接果实中果 糖的含量与对照相比降低幅度均达到显著水平 ； 不 同砧木嫁接对西瓜果实葡萄糖含量的增加不明显 ， ZT 1 和 ZT 3 葡萄糖含量有所增加 ， 但增幅未达到显 著水平 ； 各砧木嫁接对西瓜果实总糖含量的影响较 大 ， 其中 ZT 1 、 ZT 5 、 ZT 6 和 ZT 7 的总糖含量与对照相 比增幅显著 ， 以 ZT 1 果实的 总糖含量最高 。 综上所述 ， ZT 1 和 ZT 5 提高了西瓜果实蔗糖 、 果糖 和总糖含量 ， 适于早佳 84- 24的嫁接栽培 。 2.2 不同砧木嫁接对西瓜 果实瓜氨酸和番茄红素含 量的影响 由表 3可以看出 ， 不同 砧木嫁接对西瓜果实瓜氨 酸含量的影响存在差异 ， 其 中 ZT 5 显著提高了果实中瓜氨酸含量 ， 而 ZT 4 和 ZT 6 显著降低了果实中瓜氨酸含量 。 与对照相比 ， ZT 5 显 著提高了果实中番茄红素的含量 ， 其他砧木嫁接对 西瓜果实含量的影响不显著 。 2.3 不同砧木嫁接对西瓜果实 Cd 含量的影响 不同砧木嫁接后西瓜果实 Cd 含量之间存在差 异 （ 图 1）， ZT 1 、 ZT 2 和 ZT 5 组合果实 Cd 含量分别比 实生苗减少 60.5、 61.3和 59.1， ZT 4 组合果实 图 1 不同砧木嫁接西瓜果实 Cd 含量 Cd 含 量 / m g k g -1 砧穗组合 CK ZT 8 ZT 1 ZT 2 ZT 3 ZT 4 ZT 5 ZT 6 ZT 7 0 0.007 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 b d f e f a f c b 表 2 不同砧木嫁接的西瓜果实不同糖成分含量 蔗糖 /g kg -1 果糖 /g kg -1 葡萄糖 /g kg -1 总糖 /g kg -1 ZCK 10.441 5 2.645 7 c 54.578 4 9.660 5 de 33.865 9 7.634 4 abc 98.885 8 3.352 8 c ZT 1 15.889 5 2.285 5 ab 71.071 1 3.913 2 ab 39.976 4 3.685 1 a 126.937 0 8.05 9 a ZT 2 10.986 3 1.195 8 bc 64.47 4 2.946 2 bc 26.959 8 2.131 2 c 102.420 1 2.774 6 bc ZT 3 12.461 8 4.130 6 abc 51.680 3 3.005 2 e 29.618 6 8.168 9 bc 93.760 6 8.652 1 cd ZT 4 12.734 2 0.245 5 abc 47.828 8 4.547 7 e 28.803 6 4.712 9 bc 91.991 5 6.309 6 cd ZT 5 16.661 3 2.625 5 a 73.530 7 3.093 2 a 39.558 4 6.625 2 a 126.323 4 3.500 5 a ZT 6 13.392 5 4.338 3 abc 60.317 5 0.587 1 cd 33.595 4 0.728 6 abc 111.680 1 11.397 8 b ZT 7 9.510 8 1.907 2 c 51.775 6 2.321 4 e 36.960 4 1.947 3 ab 111.589 9 5.533 8 b ZT 8 10.350 7 2.554 4 c 66.57 1 2.395 8 abc 28.726 9 6.174 2 bc 83.774 9 2.707 0 d 注 同列不同小写字母表示 5 水平上的差异 ， 下同 。 嫁接组合 2018.2 68 - - 表 4 不同砧木嫁接对西瓜外观品质和产量的影响 嫁接组合 单瓜质量 /kg 果形指数 果皮厚 /cm ZCK 3.73 0.18 de 1.05 0.030 abc 0.97 0.06 ab ZT 1 5.17 0.22 ab 1.08 0.020 ab 1.03 0.06 a ZT 2 3.43 0.32 e 1.10 0.050 a 0.97 0.06 ab ZT 3 3.80 0.72 de 0.99 0.060 c 0.77 0.29 b ZT 4 4.52 0.57 bcd 1.02 0.050 bc 1.07 0.12 a ZT 5 5.79 0.40 a 1.05 0.010 abc 0.97 0.06 ab ZT 6 3.72 0.43 de 1.02 0.010 bc 0.93 0.06 ab ZT 7 4.73 0.51 bc 1.05 0.005 abc 0.87 0.06 ab ZT 8 4.34 0.35 cd 1.04 0.006 abc 0.9 0.10 ab Cd 含量比实生苗增加了 41.6。 各组合西瓜果实 Cd 含量最高为 0.006 4 mg/kg ， 低于食品安全国家标准 食品中污染物限量 GB 2762 - 2012 规定的 0.05 mg/kg 。 2.4 不同砧木对西瓜外观品质和产量的影响 单瓜质量是西瓜产量构成的重要因素 ， 皮厚和 果形指数是西瓜外观品质 ， 中心糖和边糖含量是评 判西瓜果实感官品质的重要因素 。 从表 4可以看 出 ， 不同砧穗组合西瓜果实单瓜质量表现差异较 大 ， 其中 ZT 2 和 ZT 6 组合单瓜质量较 CK 有所降低 ， 但差异不显著 ， 而 ZT 5 组合单瓜质量增加显著 ， 达 到了 5.79 kg 。 ZT 2 和 ZT 3 组合对果形指数的影响较 大 ， 与对照差异显著 ， 其他组合对果形指数的影响 不大 。 嫁接对皮厚的影响各砧穗组合表现不一致 ， 其中 ZT 1 和 ZT 4 增加了果皮厚度 ， 与 CK 差异显著 ， 其他各砧穗组合与 CK 之间差异不显著 。 3 结论与讨论 西瓜嫁接苗是个复合体 ， 由于砧木根系的差异 及砧木与接穗间的互作 ， 改变了西瓜原有的吸收能 力及 “ 源 ” 与 “ 库 ” 关系 ， 从而引起一系列生理生化反 应 ， 影响了西瓜的生长发育 。 果实含糖量的高低是 西瓜重要的品质指标之一 ， 西瓜中的糖分主要包括 蔗糖 、 果糖和葡萄糖 ， 其中蔗糖是西瓜果实中糖分 积累的主要形式 ， 其含量是影响西瓜品质的主要因 素 。 高军红等 [20] 、 孙艳等 [21] 研究认为 ， 砧木对西瓜果 实中可溶性糖含量的影响依砧木的不同而异 。 本研 究的结果表明 ， 部分砧木嫁接后降低了西瓜果实中 的糖分含量 ， 这与齐红岩 [22] 、 吴宇芬等 [23] 在甜瓜上的 研究结果相吻合 。 关于嫁接对西瓜果实中番茄红素含量影响的 研究在学术界还存在分歧 ， 意大利科学家 Proietti 等 [24] 通过研究嫁接和灌溉对西瓜果实品质的影响 ， 结果发现干旱对西瓜营养成分的影响很大 ， 而嫁接 可以增加 40.5的番茄红素含量 ； 关立颖 [25] 研究了 4种砧木和 4个西瓜品种嫁接后果实中番茄红素含 量的变化 ， 结果表明 ， 南瓜砧木嫁接会降低番茄红 素含量 ， 葫芦和瓠子对番茄红素含量的影响因接穗 品种不同而异 ， 野生西瓜嫁接仅对小红玉选的番茄 红素含量有显著影响 ， 但 4种砧木嫁接后均未引起 番茄红素含量的显著变化 。 本试验中 T 5 （ 西嫁强生 ） 砧木嫁接提高了果实中番茄红素含量 ， 而其他砧木 嫁接的果实中番茄红素变化不显著 ， 与前人研究结 果基本一致 。 瓜氨酸被人体吸收后有诸多保健作用 ， 是西瓜 果实中特有的功能性成分 。 西瓜嫁接通过砧木改变 了植株内一些 酶 和氨基酸合成的量和合成的 时机 ， 谷 氨酸和 精 氨酸在 适宜 的 条件下 均可 转 化成瓜氨 酸 ， 是引起瓜氨酸含量变化的原因 [26] ， 不同砧木可 能会对这 2种氨基酸的合成分 解 有不同的影响 ， 进 而引起了果实中瓜氨酸含量的变化 。 本试验中各砧 木嫁接的果实中瓜氨酸的变化较大 ， ZT 5 显著提高 了果实中的瓜氨酸含量 。 根 据 GB 15618-1995 土壤环境 质量标准 的 规定 ， 本试验 地属 于 Cd 中度污染 ， 根 据 国家食品安 全国家标准 食品中污染物限量标准 GB 2762- 2012 的规定 ， 西瓜果实中的 Cd 含量应低于 0.05 mg/kg 。 从本试验的结果 来 看 ， 不同砧木嫁接对 Cd 的吸收和分 配 存在差异 ， 西瓜果实 Cd 含量均低 于国家限量标准 。 其中葫芦砧木组合 （ ZT 4 和 ZT 7 ） Cd 含量均比对照和南瓜嫁接苗的高 ， 这与 朱士农 等 [27] 在葫芦砧木嫁接提高植株体内 Na 和 K 方面 的 研究结果一致 。 综 上所 述 ， 不同砧木嫁接对西瓜果实的品质和 Cd 含量的影响存在差异 ， 其中 T 1 （ 野 郎 ） 和 T 5 （ 西嫁 强生 ） 在提高果实品质和产量的同 时 ， 果实 Cd 含量 明显低于对照 ， 适 于重 金属 污染 区 嫁接 栽培 。 参考文献 [1] 李涵 ， 王志伟 ， 孙 波 ， 等 .土壤镉 含量对西瓜 茎叶 和果实 镉 含量的影响 [J].果 树 学 报 ， 2017 ， 34（ 3） 337-343. 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H u n an C r o p Re s e ar chIn s t i t u t e Abstract Using Zaojia 84 -24 as scion, it was grafted with 8 rootstock cultivars including Yelang, Yelang No.2, Xijiaqiangsheng by adopting the of top insertion. The quality characters of total sugar, fructose, glucose, sucrose, cadmium content, single fruit weight, fruit shape index and thickness were analyzed when watermelon fruit was matured. The results showed that contents of total sugar, fructose, glucose, sucrose and cadmium were significantly different grafted with different rootstocks. The contents of sucrose, fructose and total sugar were increased and the content of cadmium was reduced in fruit while grafted with T 1 Yelang and T 5 Xijiaqiangsheng, additionally, the weight of single melon was increased, while the thickness of fruit was less affected, so the two rootstocks were suitable for grafting cultivation of heavy metal contaminated areas. Key words Rootstock; Grafting; Watermelon; Cadmium; Quality 70 - -