盐胁迫对西瓜幼苗生理生化特性的影响

摘   要：为研究幼苗期西瓜在盐胁迫下的生理生化变化，以4个西瓜品种（中兴红1号、中科6号、郑抗9号、花冠）为试材，在温室水培环境下，分别观察不同浓度盐胁迫下西瓜幼苗的表型并测定盐害指数、鲜质量、光合因子、离子含量、膜透性等指标。结果表明，随着盐浓度的升高，不同品种西瓜幼苗盐害程度不断加深，盐害指数、相对电导率、Na+含量逐渐增加，鲜质量受到显著抑制。当盐浓度为150 mmol·L-1时，各品种的鲜质量与对照相比分别降低了82.17%、60.29%、57.54%、61.66%;SPAD表现出先增加后降低的趋势，当盐浓度为100 mmol·L-1时，不同品种西瓜的SPAD均达到最大值;净光合速率显著下降，当盐浓度为150 mmol·L-1时，各品种西瓜的净光合速率与对照相比分别降低了90.51%、84.66%、61.87%、80.54%;K+/Na+逐渐下降。鲜质量和净光合速率在不同浓度盐胁迫下受到的抑制作用显著，可以作为后期西瓜耐盐研究的参考指标。

关键词：西瓜;盐胁迫;生理生化特性

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）08-035-07

Salt stress affects physiological and biochemical characteristics of watermelon seedlings

GAO Bowen， SUN Dexi， LIU Junpu， YUAN Gaopeng， AN Guolin， LI Weihua， SI Wenjing， ZHU Yingchun

（Zhengzhou Fruit Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450009， Henan， China）

Abstract： In order to study the physiological and biochemical changes of watermelon under salt stress at seedling stage， 4 watermelon varieties （Zhongxinghong 1， Zhongke 6， Zhengkang 9 and Huaguan）were used as test materials in the greenhouse hydroponic environment to observe the phenotype of watermelon seedlings under different NaCl concentrations and determine their salt injury index， fresh weight， photosynthesis， ions， membrane permeability and other indicators. The results showed that with the increase of salt concentration， the salt injury degree of watermelon seedlings of different varieties deepened， the salt damage index， relative conductivity and Na+ content increased gradually， and the fresh weight was significantly inhibited. When salt concentration at 150 mmol·L-1， the fresh weight of 4 varieties decreased by 82.17%， 60.29%， 57.54% and 61.66%， compared with the control. SPAD showed a trend of first increasing and then decreasing. When salt concentration at 100 mmol·L-1， SPAD of different watermelon varieties reached the maximum value. When salt concentration at 150 mmol·L-1， the net photosynthetic rate of 4 watermelon varieties decreased by 90.51%， 84.66%， 61.87% and 80.54%， compared with the control， and K+/Na+ gradually decreased. The fresh weight and net photosynthetic rate were significantly inhibited under different concentrations of NaCl stress， which could be used as reference indexes for the later study of watermelon salt tolerance.

Key words： Watermelon; Salt stress; Physiological and biochemical characteristics

西瓜是世界上最重要的水果之一，其种植面积和产量在世界水果中都位居前列[1]。我国作为西瓜最大的生产与消费国，年播种面积约154万hm2，年总产量达6300万t[2]。然而土壤盐渍化是制约农业可持续发展的重大难题。据联合国粮农组织统计，全球盐渍土面积达9.5亿hm2[3]，我国盐渍土面积约占全球盐渍土面积的3.8%，位居世界前列[4]。由于过度施用化肥和不合理灌溉等，土壤的次生盐渍化问题也日益严重。

在农业生产过程中针对提高西瓜耐盐性的研究不在少数，各种新技术、新方法层出不穷，但都相对有限。Romic等[5]研究表明，即使是采用盐水滴灌，也会导致西瓜减产25%～35%。同时前人针对西瓜自身的耐盐性研究也是多种多样。张振兴[6]研究发现盐胁迫下西瓜果实品质受到严重影响：可溶性固形物、可溶性糖、氨基酸含量下降，可滴定酸含量上升。盐胁迫下西瓜N、P代谢能力减弱，K在一定程度上能够参与渗透调节缓解西瓜受到的盐害[7-8]。盐胁迫下，西瓜幼苗生物量和生长势均显著下降，光合作用减弱[9]。随着盐浓度提高，西瓜幼苗细胞膜结构遭到破坏，质膜相对透性均显著增加[10]。王中玉等[11]研究发现，低盐胁迫下西瓜净光合速率受气孔因素影响，高盐胁迫下受非气孔因素影响，除此之外，也与电子传递有关。

因此，西瓜在盐胁迫下的生理变化体现在多个方面，尚不清楚哪个指标受到的影响更大。除此之外，前人的报道多是以单一西瓜品种为研究对象，对于多个西瓜品种的耐盐性研究又往往是在特定盐浓度下进行的。当盐浓度发生变化时，不同品种对盐胁迫做出的响应并不完全相同[12]。笔者选择不同西瓜品种分析其在不同盐浓度下的鲜质量、光合因子、离子含量、膜透性等指标的变化，旨在寻找受盐胁迫影响显著的稳定指标，为建立西瓜品种耐盐评价体系及指导盐碱地西瓜生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料中兴红1号、中科6号、郑抗9号、花冠由郑州果树研究所二倍体西瓜遗传育种课题组选育，品种特性见表1。

1.2 方法

1.2.1 前期准备 陶土：直径2～4 mm的陶粒。水培盆：规格为31.5 cm×25.5 cm×10.0 cm，底部和四周粘贴黑色胶带，以保持水培盆中黑暗环境，顶部盖上31.5 cm×25.5 cm的聚乙烯塑料板（均匀打15个孔，孔距为5 cm×6 cm）。海绵条：长5 cm、宽1 cm。Hoagland’s营养液：配方见表2。

1.2.2 试验内容 试验于2021年10—11月在郑州果树研究所智能温室进行。

（1）播前管理：挑选籽粒饱满、大小均匀一致、成熟无霉斑的西瓜种子各200粒，55 ℃温水浸种6 h后放入恒温箱（30 ℃）催芽36～48 h。用镊子挑选发芽健硕的西瓜种子小心播种于盛有总容量二分之一的陶土盆中，并覆盖相同厚度的陶土以减少戴帽现象。播种过程要耐心谨慎，喷施充足水分后用无菌保鲜膜密封，温度为白天20～25 ℃，夜间15～18 ℃。

（2）幼苗移植：选取子叶展开完好、长势整齐一致的西瓜幼苗，用薄海绵包裹根部向上1 cm处，快速移栽至盛有Hoagland’s营养液的水培盆中，每个品种150株。每2 d更换1次营养液来维持西瓜幼苗的正常供氧和营养，温度为白天25～28 ℃，夜间18～20 ℃。

（3）NaCl胁迫处理：待西瓜幼苗长至3叶1心时，分别用0（CK）、50、100、150、200 mmol·L-1 NaCl（溶于Hoagland’s营养液中）进行处理，每个处理30株幼苗，3次重复，每次重复10株。观察盐处理后西瓜幼苗每天反应以及变化，并记录。

（4）取样：处理后8 d，从西瓜幼苗上摘取从上往下数第3片展开叶，迅速放入冰盒，-80 ℃保存，用于后续试验。由于200 mmol·L-1 NaCl处理下西瓜幼苗均死亡，因此未进行取样。

1.3 测定指标和方法

表型测定使用佳能EOS 80D相机对整盆植株进行拍照记录。盐害指数参照刘文革[13]的盐害指数分级标准（表3），盐害指数/%=∑（代表级值×株数）/（最高级值×总株数）×100。每处理选择6株受胁迫程度一致的西瓜幼苗用清水冲洗干净并迅速擦干，用百分之一电子天平称鲜质量。避开叶脉，采用SPAD-502叶绿素含量测定仪分别测定新鲜叶片的左、右、上部3个位置的读数，取平均值作为该叶片的SPAD值。09：00—11：30采用LI-6400便携式手持光合仪测定净光合速率，测定环境为：叶室面积为6.25 cm2，叶片温度为28 ℃，叶片表面有效光辐射为1500 μmol·m-2·s-1，相对湿度为75%，周围CO2浓度为600 μmol·L-1，每个处理测定10次。采用相对电导法测定相对电导率[14]，取待测叶片0.3 g，放入玻璃试管，加20 mL蒸馏水，另外设一组对照，每处理3次重复;25 ℃室温下浸泡24 h，用电导率仪（雷磁DDS-307）测电导率值（R1）;之后将试管放入沸水中加热20 min，冷却至室温再次测电导率值（R2），相对电导率/%=R1/R2 ×100。Na+、K+含量采用试剂盒（购自南京建成生物工程研究所）测定，使用酶标免疫分析仪（SpectraMax i3x）进行读数。

1.4 数据处理与分析

采用Adobe Photoshop CC 2017进行照片处理与排版，采用Microsoft Excel 2019进行数据处理，采用SPSS 19.0的Ducan法对同一西瓜品种在不同盐浓度下的盐胁迫指标进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl对西瓜幼苗整体生长的影响

如图1所示，盐胁迫8 d后，与对照相比，不同处理下的西瓜幼苗植株在株高、茎粗、叶片枯萎程度以及叶片数量等方面均受到影响，表明盐胁迫对西瓜幼苗的生长具有抑制作用。与未进行盐处理的西瓜幼苗相比，随着盐浓度的增加，西瓜幼苗的盐害程度不断加深，具体表现为：当NaCl浓度为50 mmol·L-1时，西瓜幼苗的叶面积减少，植株生长开始减慢，茎粗、株高以及根系茂密度都开始下降;当NaCl浓度为100 mmol·L-1时，西瓜幼苗的株高明显降低、叶面积明显减小并有部分叶片开始发黄和卷曲，株型更加紧凑，整体萎蔫程度加剧;当NaCl浓度为150 mmol·L-1时，西瓜幼苗生长停滞，叶片表现出明显的卷曲、萎蔫甚至焦枯，与盐处理前相比，西瓜叶片数量未见明显增加，株高未见明显升高，茎部纤细、颜色加深，根系伴有腐烂;当NaCl浓度为200 mmol·L-1时，西瓜幼苗植株已全部死亡。