趙淵淵，董春娟，尚慶茂

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，北京100081）

嫁接是增強蔬菜植株抗生物（特別是土傳病害）和非生物逆境能力、促進水分和礦質(zhì)養(yǎng)分吸收、提高蔬菜產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量的有效技術(shù)措施，且對環(huán)境友好，近年來日益受到包括歐美在內(nèi)世界各國的高度青睞［1－4］。番茄（LycopersiconesculentumMill．）作為世界性主栽果菜類蔬菜之一，2012年全球番茄栽培面積達480萬hm2以上（FAO）。番茄周年栽培過程中，不可避免地遭遇區(qū)域性或季節(jié)性低溫、干旱、鹽害、青枯病、根結(jié)線蟲病等逆境脅迫，因此，早在20世紀80年代初期人們就開始了番茄嫁接技術(shù)的研究。番茄嫁接目前普遍采用劈接法、靠接法、插接法、套管嫁接法［5－6］，在日本還采用針接法和貼接法等［7］。番茄嫁接后光合作用效率提高［8］，根系生長量增加，植株生長勢增強［9］；番茄嫁接后，前期可增產(chǎn)50%，后期可增產(chǎn)30%，總產(chǎn)量增加可達30%～120%，尤其是逆境條件下增產(chǎn)顯著［10－11］；McAvoy等［12］研究表明，番茄嫁接苗抗青枯病效果明顯增強，發(fā)病率和病情指數(shù)大幅降低；溫度逆境條件下，番茄嫁接苗葉片游離脯氨酸的含量提高，POD活性較高，可溶性蛋白質(zhì)含量顯著提高［13］。

近年來，大量的番茄嫁接研究工作集中在砧／穗親和性與品種選擇方面。研究表明，10個番茄砧木分別嫁接‘金棚1號’接穗，采用隸屬函數(shù)法綜合評價幼苗質(zhì)量，以砧木‘MIKADO’、‘影武者’嫁接苗質(zhì)量較高，以‘MIKADO’嫁接苗增產(chǎn)率較高，以‘砧木001’嫁接苗果實品質(zhì)較佳［14］。不同砧木Beaufort、He－man、local Syrian對嫁接苗的生長發(fā)育、產(chǎn)量等都有不同程度的影響，并以Beaufort為砧木的嫁接苗葉片數(shù)最多，莖粗最大，葉片的Ca、Na、Mg、Fe、K 的含量較高，葉綠素和類胡蘿卜素明顯增加，生產(chǎn)力和果實品質(zhì)顯著提高［15］。

嫁接目標能否高效實現(xiàn)的關(guān)鍵在于愈合速率和質(zhì)量。提高嫁接苗的愈合速率，可以縮短愈合時間，有利于嫁接苗愈合期管理的集約化和高效化；增加愈合質(zhì)量，有利于培育壯苗，為嫁接苗后期的生長及高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。番茄生長的適宜晝夜溫度為25～28℃／16～18℃，嫁接苗的愈合速率和質(zhì)量與其愈合期的溫度條件也有密切關(guān)系。研究表明，接合處愈合期溫度、濕度等環(huán)境條件及管理技術(shù)對嫁接苗的成活率具有決定作用［16］。黃瓜嫁接苗在20～25℃條件下長勢最好［17］。本研究在前人相關(guān)研究基礎(chǔ)上，采用顯微觀察等方法，重點研究夜溫對番茄套管嫁接苗愈合的影響，旨為番茄嫁接苗愈合期精準環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1．1 試驗材料

番茄接穗品種‘中雜105’種子購自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，砧木品種‘桂砧1號’種子購自廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院。供試穴盤規(guī)格72孔，長、寬、高分別為54cm、28cm、5cm，單穴體積40cm3，購自浙江臺州隆基塑業(yè)有限公司。育苗基質(zhì)草炭采用德國進口KLASMANN，蛭石和珍珠巖全部采用園藝級（粒徑3～5mm）；試驗所用化學(xué)試劑均購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1．2 幼苗培養(yǎng)

試驗于2014年2～4月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所玻璃溫室進行。挑選適量、飽滿度均一的砧木、接穗種子，室溫下浸種6h，5%NaClO 水溶液種子表面消毒15min，沖淋4～5遍，28／23℃催芽3d。選取出芽整齊一致幼苗，播于填裝有混合基質(zhì)［草炭∶蛭石∶珍珠巖＝3∶1∶1（V／V），白云石灰石6kg·m－3，硅酸鈣70g·m－3］的72孔穴盤，播種深度1．5cm，覆蓋蛭石，每盤灌水約0．7L，置玻璃溫室自然溫光條件下生長。幼苗子葉平展時開始灌溉250mg·L－1水溶性肥料（花多多，20－20－20－TE，上海永通化工有限公司）溶液，第1片真葉展開后肥料溶液濃度增至500mg·L－1，第3片真葉展開后增至1 000mg·L－1，灌溉量每次每盤1L。

1．3 嫁接

播種后30d，砧木、接穗3葉1心，株高8～10 cm，下胚軸直徑2．0mm 左右時進行套管嫁接。嫁接前1d剔除砧木和接穗幼苗中帶病幼苗及弱苗，將生長健壯、株高一致的幼苗集中在一起，每盤灌水1L，并葉面噴施75%百菌清可濕性粉劑600倍液。嫁接時，選砧木幼苗下胚軸距離莖基部3．5cm 處，用切削器（2JT－M－2014，廣州實凱機電科技有限公司）切取45°斜面，從頂端插入套管（1．5×12mm，浙江博仁科技有限公司），然后，取接穗幼苗在與砧木切削部位直徑相宜處用切削器切取45°斜面，并垂直向下插入套管中。

1．4 愈合期環(huán)境管理

嫁接后，立即將幼苗移入人工氣候箱（PRX－4500－30，購自寧波海曙賽福試驗儀器廠），晝溫保持恒定（26℃，10h），設(shè)3個不同夜溫處理，即16℃、21℃、26℃（14h）。嫁接后空氣相對濕度第1～3天保持95%左右，第4～7天保持70%～80%；光照強度采取梯度遞增，第1～3天黑暗，第4～7天分別為50、100、195和240μmol·m－2·s－1。嫁接第8天將幼苗移入玻璃溫室，自然溫光環(huán)境，與灌水交替施用1 000mg·L－1水溶性肥料溶液，每盤每次1L。

1．5 測定指標及方法

1．5．1 嫁接苗接合部直徑 嫁接后第5天，用游標卡尺測量嫁接苗接合部直徑。

1．5．2 嫁接苗愈合進程觀察 嫁接后第6、9、12、16天，取嫁接苗接合處5mm 長莖段，進行FAA 固定液（福爾馬林、70%乙醇、冰醋酸混合液）固定，梯度乙醇脫水，乙醇和二甲苯混合液透明，石蠟包埋，切厚度10μm 片，5%明膠粘片，脫蠟、復(fù)水、番紅－固綠染色、阿拉伯樹膠封片，顯微鏡（奧林巴斯BX53）觀測并拍照。每次每處理4株。

1．5．3 嫁接苗木質(zhì)部輸導(dǎo)能力 嫁接后第16、20天，將嫁接苗從莖基部切斷，放置于1%酸性品紅水溶液3h，取其全部真葉，稱重后加2mL 水研磨成勻漿，12 000r／min下離心3min，取上清液，分光光度計（島津SHIMADZU，UV－1700）測定吸光度值A(chǔ)545，并從標準曲線讀取酸性品紅含量。

品紅含量（mg·g－1·h－1）＝C×V×（a×W×t）－1，其中C為標準方程求得的品紅含量（mg），V為提取液總體積（mL），a為測定所取提取液體積（mL），W為葉片重量（g），t為品紅處理時間（h）。每次每處理8株。

1．5．4 嫁接苗砧／穗接合力 嫁接后第6、9天，將嫁接苗切口處套管取下，取接合處4cm 長莖段，放入數(shù)顯式推拉力計HF－30（購自北京時代海創(chuàng)科技有限公司）固定，測定砧木、接穗分離瞬間的最大拉力（N）。每次每處理8株。

1．5．5 嫁接苗成活率、根系發(fā)育及干物質(zhì)積累 嫁接后第21 天，統(tǒng)計嫁接成活率，取根系樣品，MICROTEK 掃描儀測定根系發(fā)育指標，并參照趙世杰等［18］的鮮樣烘干法測定干物質(zhì)積累狀況。

2 結(jié)果與分析

2．1 夜溫對番茄嫁接苗接合部直徑的影響

嫁接后第5天，在晝溫一定的情況下，番茄嫁接苗接合部直徑隨夜溫的升高而增大（圖1）。其中，夜溫26℃處理接合部直徑（3．62mm）比夜溫16℃處理接合部直徑（3．27mm）顯著提高了9．7%（P＜0．05），但夜溫21℃處理接合部直徑（3．44mm）與夜溫16℃、26℃處理差異均不顯著?？梢姡瑫儨匾欢l件下提高夜溫或提高日均溫有利于番茄嫁接苗結(jié)合部愈傷組織細胞的產(chǎn)生。

2．2 夜溫對番茄嫁接苗愈合進程的影響

通過對不同夜溫處理下番茄嫁接苗愈合進程觀察發(fā)現(xiàn)（表1和圖2）：嫁接后6d，夜溫16℃處理隔離層較薄，愈傷組織產(chǎn)生，質(zhì)地緊密，數(shù)量相對較少，砧木、接穗直徑較一致，維管束連通（圖2，A）；夜溫21℃處理隔離層、愈傷組織產(chǎn)生，砧木、接穗直徑不一致（圖2，B）；夜溫26℃處理隔離層較厚，愈傷組織細胞較多，砧木、接穗直徑嚴重不一致（圖2，C）。嫁接后9d，愈傷組織進一步增多；夜溫16℃處理隔離層消失（圖2，D）；夜溫21℃處理隔離層變薄，維管束連通（圖2，E）；夜溫26℃處理隔離層變薄，但維管束沒有連通（圖2，F(xiàn)）或只有1條連通。嫁接后12d，隔離層全部消失，夜溫16℃、21℃處理的嫁接苗維管束都連接良好（圖2，G、H）。嫁接后16d，維管束進一步分化增粗（圖2，J、K），夜溫26℃處理存在部分嫁接苗只有1條維管束連接（圖2，L）。因此，適宜范圍內(nèi)降低夜溫，增大晝夜溫差，番茄嫁接苗愈傷組織細胞數(shù)量相對較少，質(zhì)地緊密，接合部維管束分化、連接較快，愈合速率提高。

圖1 夜溫對番茄嫁接苗接合部直徑的影響Fig．1 Effect of night temperature on diameter of graft union of grafted tomato seedling

2．3 夜溫對番茄嫁接苗木質(zhì)部輸導(dǎo)能力和砧／穗接合力的影響

不同夜溫處理的番茄嫁接苗木質(zhì)部輸導(dǎo)能力存在顯著差異（圖3）。嫁接后16d，夜溫16℃處理嫁接苗品紅含量為0．077 7mg·g－1·h－1，與夜溫26℃處理相比顯著提高了32%，而與夜溫21℃處理相比提高了11%。嫁接后20d，夜溫16℃處理嫁接苗品紅含量為0．108 9mg·g－1·h－1，顯著高于夜溫21℃處理。因此，適宜范圍內(nèi)降低夜溫，增大晝夜溫差，番茄嫁接苗接合部木質(zhì)部愈合較好，吸收品紅的速率較高，輸導(dǎo)能力較強，嫁接苗愈合質(zhì)量較高。

表1 夜溫對番茄嫁接苗愈合進程的影響Table 1 Effect of night temperature on healing process of grafted tomato seedling

圖2 夜溫對番茄嫁接苗愈合進程的影響Fig．2 Effect of night temperature on healing process of grafted tomato seedling

圖3 夜溫對番茄嫁接苗木質(zhì)部輸導(dǎo)能力（A）和砧／穗接合力（B）的影響Fig．3 Effect of night temperature on xylem translocation ability and connecting force of grafted tomato seedling

表2 夜溫對番茄嫁接苗成活率、根系發(fā)育及干物質(zhì)積累的影響Table 2 Effect of night temperature on survival rate，root development and dry weight of grafted tomato seedling

同時，不同夜溫處理的番茄嫁接苗砧／穗接合力也存在差異（圖3）。在嫁接后第6 天，夜溫對番茄嫁接苗砧／穗接合力無顯著影響；嫁接后9d，夜溫16℃處理嫁接苗砧木、接穗分離瞬間最大拉力為6．48N，與夜溫26℃處理（5．05N）相比顯著增加了28%，與夜溫21℃處理相比增加了20%，但未達到顯著水平。所以，適宜范圍內(nèi)降低夜溫，增加晝夜溫差，番茄嫁接苗砧／穗接合緊密，分開砧、穗的拉力較大。其中，嫁接后的前6d，愈傷組織分裂迅速，維管束分化緩慢，砧、穗接合不緊密；嫁接后6～9d，維管束開始迅速分化并開始進行砧、穗連接，其間相對較低的夜溫，可以促進維管束的分化，加快砧木、接穗的連接，加快嫁接苗的愈合速率。

2．4 夜溫對番茄嫁接苗成活率、根系發(fā)育及干物質(zhì)積累的影響

表2顯示，夜溫16℃、21℃處理番茄嫁接苗嫁接成活率達99．24%，而夜溫26℃處理成活率較低，僅有95．45%；不同夜溫處理的番茄嫁接苗根系發(fā)育存在顯著差異，夜溫16℃處理嫁接苗根系總長度達162．27cm，平均直徑0．41mm，顯著高于夜溫26℃處理；同時其根體積達0．33cm3，也顯著高于夜溫21℃、26℃處理；另外，嫁接苗干物質(zhì)積累在不同夜溫處理間無顯著差異?？梢?，適宜范圍內(nèi)降低夜溫，增加晝夜溫差，有利于番茄嫁接苗的成活及根系的生長發(fā)育。

3 討 論

番茄嫁接苗愈合過程分為隔離層形成、愈傷組織產(chǎn)生、愈傷組織分化、維管束連接4 個階段［19］。環(huán)境因子通過調(diào)控嫁接苗基因表達、各種酶活性、膜的特性以及激素水平等［20］，進而影響其愈合速率及質(zhì)量。番茄葉片中光合產(chǎn)物的運輸主要在夜間進行，夜溫的高低對葉綠素含量、細胞間隙CO2濃度、光合產(chǎn)物蔗糖和淀粉的運輸?shù)犬a(chǎn)生顯著影響［21］，也會影響嫁接苗愈合。

嫁接愈合過程中，愈傷組織的產(chǎn)生是前提。一般認為，適宜溫度范圍內(nèi)，提高溫度有利于植株體內(nèi)的各種酶促反應(yīng)，加快物質(zhì)、能量的轉(zhuǎn)化與代謝，合成傷口愈合所需物質(zhì)［22－24］；并改善愈傷組織的疏松和干燥狀態(tài)，植物細胞分裂、生長活躍［25］，促進愈傷組織的形成。本試驗結(jié)果表明：嫁接后前5d，隨著夜溫的升高，愈傷組織細胞數(shù)量增加，夜溫26℃處理嫁接苗接合部直徑較21℃處理提高了5．0%，較16℃處理提高了9．7%。

愈傷組織分化是嫁接愈合的關(guān)鍵。嫁接愈合過程中，高溫會抑制生長素信號的傳遞，抑制相關(guān)應(yīng)答基因啟動子的激活，從而阻礙細胞再生和細胞周期再循環(huán)。較高的溫度下，生長素和細胞分裂素引起的保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體擴大僅5～6倍，不能進行細胞壁再生、脫分化、進入細胞周期或再分化［26］。相反，低溫條件可以部分恢復(fù)愈傷的組織再生能力，可以提高遺傳的低分化的能力［27－28］。如羊茅愈傷組織的最佳培養(yǎng)溫度為25℃，20℃處理愈傷組織分化效果更好［29］；五味子在－4℃處理53d，愈傷組織再生效果最好［30］。其次，變溫有利于愈傷組織的分化。如研究表明，25℃恒溫培養(yǎng)條件適合愈傷組織增殖生長，25／15℃變溫培養(yǎng)條件適合愈傷組織分化芽，培養(yǎng)壯苗和生根［31］；26／21℃變溫、暗培養(yǎng)條件下，安祖花葉片愈傷組織誘導(dǎo)率較高，試管苗質(zhì)量較好［32］。

本研究結(jié)果表明，晝溫不變情況下，隨著夜溫的降低，番茄嫁接苗愈合速率加快，愈合質(zhì)量提高。嫁接后前5d，夜溫16℃處理愈傷組織細胞數(shù)量少，但質(zhì)地緊密，有利于后期分化；夜溫26℃處理愈傷組織細胞數(shù)量多，但質(zhì)地蓬松，分化能力較弱。嫁接5 d之后，夜溫16℃處理隔離層消失較快，維管束橋連接迅速，砧、穗接合緊密，成活率高，木質(zhì)部輸導(dǎo)能力強；而夜溫26℃處理愈合進程緩慢。嫁接愈合過程中，適宜范圍內(nèi)較低的夜溫，可以促進生長素、細胞分裂素的信號傳導(dǎo)，調(diào)控相關(guān)基因的表達，促進細胞再生及細胞周期再循環(huán)，使脫分化、再分化、細胞壁再生等順利進行，加快接合部維管束的分化和連接，提高嫁接愈合速率。其次，愈合速率的提高，有利于砧木、接穗營養(yǎng)物質(zhì)的交換和有效分配利用，促進嫁接苗營養(yǎng)物質(zhì)的積累，使細胞連接緊密、內(nèi)含物豐富，提高嫁接愈合質(zhì)量。Ngoc等［16］研究表明，17℃、20℃、23℃處理的番茄嫁接苗成活率隨溫度的升高而增加，而26℃處理的成活率降低，其中23℃、80%濕度嫁接成活率最高，達到88．2%。Ntatsi等［33］認為番茄嫁接后溫度22／18℃（晝／夜）處理的芽伸長及葉面積等方面顯著優(yōu)于17／14℃處理。

嫁接苗的愈合速率、質(zhì)量的提高，有利于根系吸收的水分、養(yǎng)分及時、充足地運輸?shù)降厣喜?，促進莖葉的生長發(fā)育；同時有利于莖葉產(chǎn)生的光合產(chǎn)物、激素及時、充足地運輸?shù)降叵虏浚龠M根系的生長發(fā)育。研究表明，發(fā)達的根系有助于植物高效吸收水分和養(yǎng)分，保持平衡的根冠比，使植物的養(yǎng)分吸收效率及光合效率達到最佳水平［34－35］。本試驗中，夜溫16℃處理番茄嫁接苗的根系長度、體積及平均直徑顯著提高，具有發(fā)達的根系，有利于嫁接苗后期的生長及高產(chǎn)。總之，本研究表明夜溫16℃可以有效地促進番茄套管嫁接苗愈合，形成成活率和質(zhì)量高的嫁接苗。

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