耐盐南瓜砧木嫁接对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗碳水化合物代谢和果实品质的影响

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设施作物生产中施肥管理不当以及过度施肥使得设施土壤次生盐渍化问题日益严重,从而影响设施蔬菜产业的发展。研究表明,设施土壤盐渍化的特征为高水平的NO3-和Ca2+积累。黄瓜(Cucumis satius L.)是设施栽培的主要蔬菜作物。然而,黄瓜根系细弱,耐盐性较弱。采用耐盐砧木嫁接是缓解蔬菜作物胁迫伤害的一种简单易行,成本低且行之有效的方法。目前,关于黄瓜嫁接和耐盐性方面的报道多集中于NaCl胁迫以及胁迫对生长发育和产量的影响。而对于砧木嫁接如何调节植株碳水化合物代谢过程知之甚少。为此,本研究以黄瓜品种’津优3号’为接穗,以耐盐白籽南瓜’青砧1号’(Cucurbita maxima ×C.moschata(为砧木,研究 80 mmol·L-1 Ca(NO32胁迫下,自根嫁接和砧木嫁接苗碳水化合物代谢的差异变化,探讨砧木嫁接提高黄瓜幼苗耐盐性的生理机制。主要研究结果如下:1.Ca(NO32胁迫下黄瓜自根嫁接苗生长显著受到抑制,而白籽南瓜砧木嫁接苗的生长受抑制程度明显得到缓解。Ca(NO32胁迫下,砧木嫁接苗叶片中可溶性糖总糖(TSS)、蔗糖和果糖的含量显著增加,淀粉含量却显著降低。且盐胁迫下,与自根嫁接苗相比,砧木嫁接苗叶片中蔗糖和可溶性总糖含量显著较高。盐胁迫下,砧木嫁接苗叶片中蔗糖代谢关键酶中酸转化酶(AI)、中性转化酶(NI)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性均显著高于自根嫁接苗。说明砧木嫁接可能通过提高蔗糖代谢水平来增加黄瓜幼苗的耐盐性。2.Ca(NO32胁迫下,自根嫁接苗叶片中糖酵解途径中间产物3-磷酸甘油酸(3-PGA)和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)含量显著增加,而丙酮酸含量显著下降,且蔗糖代谢关键酶果糖激酶(FK)、己糖激酶(HK)、磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶(PK)活性显著下降。盐胁迫下,砧木嫁接苗叶片中FK、HK、PFK、PK、磷酸烯醇式丙酮酸脱羧酶(PEPC)和烯醇化酶(ENO)的活性均维持在一个较高的水平;此外,砧木嫁接能够大幅度地降低由盐胁迫引起的糖酵解关键酶高水平的基因表达。这表明盐胁迫时,砧木嫁接能够维持植株较高水平的糖酵解代谢。3.盐胁迫显著降低了自根嫁接苗叶片三羧酸循环(TCA)中琥珀酸和苹果酸含量,显著降低异柠檬酸脱氢酶(IDH)、琥珀酸脱氢酶(SDH)和苹果酸脱氢酶(MDH)的活性。砧木嫁接显著增加了盐胁迫下黄瓜幼苗叶片糖酵解代谢和三羧酸循环过程中中间产物(柠檬酸、琥珀酸和苹果酸)的含量,提高酶(PEPC、ENO、SDH和MDH)的活性,关键酶活性显著高于自根嫁接苗;盐胁迫下,砧木嫁接可显著增强TCA关键酶同工酶的表达;此外,盐胁迫下砧木嫁接苗叶片中ATP的含量显著高于自根嫁接苗,而ADP的含量正好相反.这些结果表明,砧木嫁接可缓解Ca(NO32胁迫对黄瓜幼苗叶片中TCA的抑制作用,有利于黄瓜幼苗呼吸代谢和维持ATP较高的水平,进而提高盐胁迫下黄瓜幼苗的抗性.4.Ca(NO32胁迫下,砧木嫁接对黄瓜单株坐果数、果实含水量没有显著影响。但砧木嫁接黄瓜果实表皮呈深绿色,且果形指数最小.Ca(NO32胁迫下,与自根嫁接黄瓜相比,砧木嫁接黄瓜果实可滴定酸、游离氨基酸含量显著较低,而可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖、果糖和葡萄糖含量均显著高于自根嫁接黄瓜,且蔗糖代谢相关酶活性也较高.表明砧木嫁接可改善黄瓜果实的感官品质、营养特性和风味,缓解盐胁迫对黄瓜果实品质的损害,进而提高黄瓜的适口性。
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