段青青 丁 明 黃丹楓 賀洪軍

(1德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東 德州 253015;2西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院,陜西楊凌 712100;3上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海 200240)

西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.and Nakai]是經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的一種園藝作物,2017年,我國(guó)西瓜栽培面積約185.97 萬(wàn)hm2,總產(chǎn)量7 948.70萬(wàn)t,分別占世界西瓜栽培面積和總產(chǎn)量的53.5%和67.1%,均居世界第一。西瓜種苗市場(chǎng)需求量的日益增大加強(qiáng)了不同地域間的種苗流通,因此,種苗的及時(shí)運(yùn)輸是種苗足量供應(yīng)的關(guān)鍵。但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)茬口安排不合理、缺乏勞動(dòng)力、惡劣天氣變化等意外情況,使得種苗不能按期定植或銷(xiāo)售,需要進(jìn)行貯藏,貯藏溫度是影響種苗質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一[1-2]。研究表明,在貯藏期間補(bǔ)充光照對(duì)種苗質(zhì)量的保持及定植后的恢復(fù)效果優(yōu)于低溫黑暗貯藏[3-6]。但是相對(duì)于溫度的控制,在種苗貯藏期間安裝補(bǔ)光裝置對(duì)設(shè)備的要求更高,安裝更復(fù)雜。因此,國(guó)內(nèi)種苗運(yùn)輸多在無(wú)降溫措施的黑暗條件下進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn),種苗貯藏期間的低溫、黑暗環(huán)境會(huì)對(duì)種苗質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響,主要表現(xiàn)為植株干物質(zhì)消耗、葉綠素破壞[7-9]、碳水化合物貯量減少[10-11]、膜脂過(guò)氧化水平上升[12-14]等,但貯藏環(huán)境對(duì)種苗超微結(jié)構(gòu)及定植后光合性能的恢復(fù)情況研究相對(duì)較少[15-16]。本試驗(yàn)選取黑暗15℃、黑暗25℃兩種模擬貯藏條件,通過(guò)分析葉片的光合結(jié)構(gòu),探討不同貯藏溫度對(duì)西瓜種苗葉片葉綠體結(jié)構(gòu)及定植后光合性能恢復(fù)的影響差異,旨在為西瓜種苗貯運(yùn)技術(shù)及幼苗定植后的恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

西瓜嫁接苗品種為早佳84-24,砧木為南瓜(Cucurbita moschataDuch.),品種為壯士,均來(lái)自上海源怡種苗有限公司。基質(zhì)配比為珍珠巖∶蛭石∶草炭=2∶2∶1(v/v/v)。砧木比接穗提前5 d 播種,砧木長(zhǎng)至一片真葉,接穗兩片子葉完全展開(kāi)時(shí)采用插接法進(jìn)行嫁接。嫁接苗在27℃,相對(duì)濕度95%,光強(qiáng)50 μmol·m-2·s-1條件下愈合6 d 后,轉(zhuǎn)入溫室內(nèi)生長(zhǎng),溫室內(nèi)晝夜溫度為26/20℃,相對(duì)濕度60%～80%,5 d后,選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗轉(zhuǎn)移至HP1000GS-D 型植物生長(zhǎng)箱(武漢瑞華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司)中進(jìn)行培養(yǎng),光周期12 h/12 h,生長(zhǎng)箱內(nèi)設(shè)定光強(qiáng)300 μmol·m-2·s-1,晝夜溫度25/18±1℃,相對(duì)濕度70%。幼苗每天澆灌1/2 濃度的霍格蘭氏營(yíng)養(yǎng)液,待嫁接苗長(zhǎng)至兩葉一心時(shí),選取均勻一致的幼苗進(jìn)行貯藏試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)用西瓜苗均為72 孔穴盤(pán)苗,在生長(zhǎng)箱中進(jìn)行模擬貯藏試驗(yàn),生長(zhǎng)箱內(nèi)光強(qiáng)設(shè)為0 μmol·m-2·s-1,溫度分別設(shè)為15℃(storage at 15℃,S15)和25℃(storage at 25℃,S25)兩個(gè)處理;另有一組穴盤(pán)苗繼續(xù)在正常生長(zhǎng)條件(與貯藏前一致)下培養(yǎng),作為對(duì)照(control,CK),每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)。

試驗(yàn)期間,每次取樣前一天,將穴盤(pán)從生長(zhǎng)箱中拿出,在1/2 濃度的霍格蘭氏營(yíng)養(yǎng)液中浸盤(pán)5 min,隨后將穴盤(pán)隨機(jī)換位放回生長(zhǎng)箱中,所有操作在暗光(＜1 μmol·m-2·s-1)下進(jìn)行。貯藏4 d 和6 d 后,兩個(gè)處理分別取出144 株幼苗,移栽至塑料盆(直徑20 cm)中在正常生長(zhǎng)條件下恢復(fù)6 d。

取樣時(shí)間為開(kāi)始處理后的0、2、4、6 d,以及處理4 d 和6 d 后分別恢復(fù)6 d,取第一片真葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 葉綠體超微結(jié)構(gòu)樣品制備 取各處理3 株植物的葉片,避開(kāi)主脈,切成1 mm×1 mm 的小塊,采用戌二醛和鋨酸雙固定法制備電鏡樣品[17],利用JEM-2100 型透射電鏡(日本JEOL 有限公司)觀察葉綠體結(jié)構(gòu)并拍照,計(jì)算葉綠體長(zhǎng)、寬。

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定 取12 株長(zhǎng)勢(shì)均一的幼苗,用便攜式OS1-FL 型葉綠素?zé)晒鈨x(美國(guó)OptiScience 公司)測(cè)定同一部位葉片的PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率(actual photochemical,ФPSⅡ)、初始熒光(original fluorescence,Fo)和最大熒光產(chǎn)量(maximal fluoroscence,Fm),計(jì)算 PS Ⅱ最大光化學(xué)效率(maximum photochemical,Fv/Fm)。

1.3.3 光合參數(shù)的測(cè)定 測(cè)定開(kāi)始前每個(gè)處理選取均一的待測(cè)植株先在CK 條件下恢復(fù)2 h,然后采用CIRAS-2 型光合儀(英國(guó)PP Systems 公司)進(jìn)行測(cè)定。條件設(shè)定如下:光強(qiáng)800 μmol·m-2·s-1、CO2濃度375 μmol·mol-1、葉室面積1.7 cm2、葉室溫度25℃、大氣相對(duì)濕度45%±5%;測(cè)定項(xiàng)目:凈光合速率(net photos ynthetic rate,Pn,μmol·m-2·s-1)、氣孔導(dǎo)度(stomatal conductance,Gs,mmol·m-2·s-1)、胞間CO2濃度(intercellular CO2concentration,Ci,μmol·mol-1)和蒸騰速率(transpiration rate,Tr,mol·m-2·s-1)。每處理測(cè)定3 株,每張葉片記錄10 個(gè)值。

1.3.4 地上部干重的測(cè)定 選取12 株幼苗,剪取幼苗地上部,放入烘箱105℃殺青10 min 后80℃烘干至恒重,取幼苗的平均值為干重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

用SPSS 16.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及處理,Tukey 法檢驗(yàn)進(jìn)行(P＜0.05)顯著性分析,用Origin 8.5軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響

貯藏前的葉綠體呈長(zhǎng)橢圓形,基質(zhì)和基粒類(lèi)囊體垛疊豐富,片層沿葉綠體長(zhǎng)軸方向排列整齊且緊密,淀粉粒清晰(圖1-A)。與貯藏前(0 d)相比,黑暗貯藏2 d,S15 和S25 幼苗葉片葉綠體開(kāi)始膨大,淀粉粒消失,基粒垛疊減少(圖1-B、C);只有靠近葉綠體被膜的地方有片層分布,內(nèi)緣片層消失,兩種處理無(wú)明顯差異。隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),葉綠體逐步膨脹,到貯藏第6 天,兩種貯藏溫度的葉綠體形狀均近似球形(圖1-D、E、F、G)。不同的是,S25 幼苗類(lèi)囊體模糊不清,片層排列產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象,且有較多的嗜鋨顆粒出現(xiàn)(圖1-D、F);而S15 幼苗葉綠體內(nèi)基粒類(lèi)囊體垛疊較多,與基質(zhì)類(lèi)囊體界限清晰,嗜鋨顆粒較少(圖1-E、G)。

由圖2 可知,與貯藏0 d 相比,黑暗貯藏2 d,兩種處理幼苗的葉綠體長(zhǎng)、寬和葉綠體長(zhǎng)/寬無(wú)顯著變化。貯藏4 d 時(shí),S15 和S25 幼苗葉綠體長(zhǎng)度縮小,寬度增加,葉綠體長(zhǎng)/寬降低,且S25 比S15 變化更明顯。貯藏6 d 時(shí),S25 和S15 葉綠體長(zhǎng)/寬分別比貯藏前(0 d)降低了63.2%和57.5%,這也是黑暗貯藏條件下葉綠體形狀變圓的原因。

圖1 黑暗下不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響Fig.1 Effect of different different storage temperature in darkness on chloroplast ultrastructure of watermelon seedlings leaves

2.2 不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由圖3 可知,隨著黑暗貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),西瓜幼苗葉片的Fv/Fm和ФPSⅡ呈下降趨勢(shì),貯藏4 d 內(nèi),S25 的Fv/Fm和ФPSⅡ下降緩慢,且與S15 之間無(wú)顯著差異;貯藏6 d 時(shí),S25 的Fv/Fm和ФPSⅡ急速下降,且顯著低于S15,與貯藏0 d 相比,S25 的Fv/Fm和ФPSⅡ分別降低了24.72%和23.04%,而S15 的Fv/Fm和ФPSⅡ分別降低了7.35%和13.82%。表明貯藏溫度對(duì)短期黑暗貯藏的幼苗光化學(xué)活性無(wú)顯著影響,但隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),低溫能相對(duì)延緩黑暗貯藏造成的幼苗Fv/Fm和ФPSⅡ的降低。

2.3 不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗光合特性的影響

黑暗貯藏降低了西瓜幼苗葉片的Pn、Gs 和Tr,貯藏時(shí)間越長(zhǎng),降低越明顯(圖4)。貯藏4 d 內(nèi),兩種處理幼苗葉片的Gs 和Ci 均降低,可知黑暗貯藏降低了氣孔的開(kāi)度,從而引起了Pn 的降低;貯藏6 d 時(shí),Gs繼續(xù)下降,Ci 卻顯著上升(P＜0.05),氣孔開(kāi)度的降低并未引起Ci 的下降,但Pn 持續(xù)降低,推測(cè)是非氣孔因素導(dǎo)致的結(jié)果,這可能與黑暗貯藏6 d 葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞有關(guān)。此外,從貯藏溫度來(lái)看,貯藏4 d 時(shí),S25 幼苗葉片的Pn、Gs、Ci 和Tr 與S15 均無(wú)顯著差異;貯藏6 d 時(shí),S15 幼苗葉片的Pn、Gs 和Tr 均顯著高于S25,但二者之間的Ci 無(wú)顯著差異,這可能與S15 幼苗葉綠體內(nèi)片層結(jié)構(gòu)保存相對(duì)良好有關(guān)。

2.4 不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)恢復(fù)的影響

黑暗貯藏4 d 的幼苗定植后6 d,其細(xì)胞壁及質(zhì)膜結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn),葉綠體恢復(fù)到橢圓形,類(lèi)囊體排列緊密且有序,片層結(jié)構(gòu)清晰,基粒沿葉綠體長(zhǎng)軸排列,淀粉粒在葉綠體內(nèi)重新積累,且S15 和S25 兩處理恢復(fù)后的葉綠體結(jié)構(gòu)無(wú)明顯差異(圖5-A、C)。從貯藏溫度來(lái)看,S25 處理貯藏6 d 的幼苗葉綠體結(jié)構(gòu)在定植后6 d 仍不能恢復(fù)正常,葉綠體形狀膨大近似半球形,葉綠體內(nèi)基粒較少,排列相對(duì)紊亂,且葉綠體內(nèi)出現(xiàn)較多的嗜鋨顆粒(圖5-B)。S15 處理貯藏6 d 的幼苗定植后6 d,其葉綠體內(nèi)含有較少的嗜鋨顆粒(圖5-D),葉綠體的形狀與正常葉綠體(圖1-A)無(wú)明顯差異,葉綠體內(nèi)的片層結(jié)構(gòu)雖排列疏松,但基粒類(lèi)囊體與基質(zhì)類(lèi)囊體界限清晰,類(lèi)囊體排列正常有序。

2.5 不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗光合及熒光恢復(fù)的影響

黑暗貯藏不僅影響西瓜幼苗的葉綠體結(jié)構(gòu),還會(huì)導(dǎo)致PSⅡ光化學(xué)活性和氣體交換參數(shù)下降,且貯藏時(shí)間的長(zhǎng)短影響定植后西瓜幼苗生長(zhǎng)及光合特性的恢復(fù)。由圖6 可知,貯藏4 d 的幼苗恢復(fù)6 d,S15 和S25兩處理幼苗葉片的Fv/Fm和ФPSⅡ均能恢復(fù)到CK 水平;貯藏6 d 的幼苗恢復(fù)6 d,S15 幼苗葉片的Fv/Fm和ФPSⅡ能恢復(fù)到CK 水平,但S25 顯著低于CK。黑暗貯藏對(duì)Pn 的影響與對(duì)PSⅡ的影響不同,S25 處理4 d 和6 d 的幼苗在定植后6 d 其葉片Pn 均不能恢復(fù)到CK水平;而S15 處理4 d,其Pn 在定植后6 d 可恢復(fù),S15處理6 d,Pn 在定植后6 d 雖不可恢復(fù),卻顯著高于S25,可見(jiàn)低溫貯藏提高了幼苗定植后的光合恢復(fù)能力。幼苗植株干物質(zhì)重的變化能反映其體內(nèi)物質(zhì)積累和消耗的情況,黑暗貯藏能影響西瓜幼苗定植后的生長(zhǎng),S15 和S25 兩處理黑暗貯藏4 d 和6 d 的幼苗,地上部干重在6 d 內(nèi)都不能恢復(fù)到CK 水平,但S15 幼苗地上部干重高于S25。

圖2 不同貯藏溫度對(duì)葉綠體長(zhǎng)、寬及葉綠體長(zhǎng)/寬的影響Fig.2 Effect of storage temperature on the chloroplast length,chloroplast width and the ratio of chloroplast length/width of watermelon seedlings leaves

圖3 黑暗下不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉片F(xiàn)v/Fm 和ФPSⅡ的影響Fig.3 Effect of storage temperature on the Fv/Fm and ФPSⅡof watermelon seedlings leaves

3 討論

3.1 黑暗下貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉綠體結(jié)構(gòu)、葉綠素?zé)晒饧肮夂咸匦缘挠绊?/h3>

黑暗是誘發(fā)植物衰老的因子之一。Niu 等[18]研究發(fā)現(xiàn),野生型擬南芥離體葉片黑暗處理4 d,葉綠體內(nèi)基質(zhì)片層排列松散,有較多嗜鋨顆粒出現(xiàn)。Hilda-Araceli 等[19]發(fā)現(xiàn)小麥葉片經(jīng)黑暗誘導(dǎo)4 d,葉綠體膨脹呈圓形,類(lèi)囊體排列松散,質(zhì)體小球變大且增多;黑暗誘導(dǎo)6 d 后,葉綠體消失。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,黑暗貯藏2 d,西瓜幼苗葉片葉綠體內(nèi)淀粉粒消失,基粒垛疊減少,內(nèi)緣片層消失;黑暗貯藏4 d,葉綠體開(kāi)始膨大;黑暗貯藏6 d,葉綠體內(nèi)嗜鋨顆粒增多,葉綠體膨脹成近似球形。研究表明,葉綠體的大小、數(shù)量、形態(tài)及類(lèi)囊體的垛疊程度都會(huì)隨溫度的改變發(fā)生變化[20],且葉綠體對(duì)溫度的響應(yīng)因處理時(shí)間和植物種類(lèi)不同有所差異。李國(guó)強(qiáng)等[21]研究表明,12℃和9℃夜間低溫處理7 d 的番茄葉片葉綠體結(jié)構(gòu)與對(duì)照(15℃)無(wú)顯著差異,但6℃低溫處理7 d 的葉綠體基粒數(shù)減少,片層排列松散。而枇杷小苗在-2℃低溫處理時(shí)葉綠體內(nèi)的類(lèi)囊體才有垛疊程度降低的現(xiàn)象出現(xiàn)[22]。芳樟一年生幼苗在-10℃脅迫24 h,葉綠體嚴(yán)重?fù)p傷,而猴樟的葉綠體結(jié)構(gòu)尚能維持完整[23]。本試驗(yàn)中,黑暗貯藏4 d,S25 與S15 的葉綠體片層結(jié)構(gòu)才出現(xiàn)差異;黑暗貯藏6 d,S25 的葉綠體片層排列、扭曲,嗜鋨顆粒較多,而S15 的葉綠體內(nèi)基粒較多,與基質(zhì)類(lèi)囊體界限清晰,嗜鋨顆粒較少。可見(jiàn),隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),低溫可相對(duì)減輕黑暗對(duì)西瓜幼苗葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞,進(jìn)而貢獻(xiàn)于植物的光合性能。

圖4 不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉片光合作用的影響Fig.4 Effect of storage temperature on photosynthetic parameter of watermelon seedlings leaves

圖5 不同貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗葉片葉綠體超微結(jié)構(gòu)恢復(fù)的影響Fig.5 Effect of storage temperature on the recovery of chloroplast ultrastructure from the watermelon seedlings leaves

圖6 不同溫度黑暗貯藏對(duì)西瓜幼苗Fv/Fm、ΦPSⅡ、Pn 和地上部干重恢復(fù)的影響Fig.6 Effect of storage temperature on the recovery of Fv/Fm,ΦPSⅡ,Pn and shoot dry weight of watermelon seedlings during storage in darkness

葉綠體作為植物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器,對(duì)衰老的響應(yīng)最敏感[24],其衰老往往導(dǎo)致光合系統(tǒng)的衰退[25-27]以及PSⅡ光化學(xué)效率的降低[28-30]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,黑暗貯藏造成葉綠體結(jié)構(gòu)破壞的同時(shí),也伴隨著Fv/Fm、和ФPSⅡ的下降。黑暗貯藏4 d 內(nèi),S15和S25 二者的Fv/Fm和ФPSⅡ無(wú)顯著差異;黑暗貯藏6 d 時(shí),S15 的Fv/Fm和ФPSⅡ顯著高于S25,說(shuō)明低溫能減緩長(zhǎng)期黑暗貯藏對(duì)幼苗PSⅡ化學(xué)反應(yīng)中心活性的損傷。

光合作用的下降主要有氣孔限制和非氣孔限制兩種原因,Gs 和Ci 同時(shí)下降,才可說(shuō)明是氣孔限制因素導(dǎo)致的光合速率降低[31],且有研究表明,植物遭受脅迫加重時(shí),Pn 與Ci 呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)[32]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,黑暗貯藏引起西瓜幼苗光合速率的下降是由氣孔限制和非氣孔限制兩種因素共同作用的,黑暗貯藏4 d,氣孔限制是光合速率降低的主要因素;黑暗貯藏6 d,S15 和S25 的幼苗葉綠體均膨大接近球形,類(lèi)囊體片層均受損,此時(shí)是非氣孔限制占主導(dǎo)作用,這與前人對(duì)矮牽牛的研究結(jié)果相符[33]。此外,從貯藏溫度來(lái)看,黑暗貯藏4 d 內(nèi),S25 幼苗葉片的Pn、Gs、Ci 和Tr 與S15 無(wú)顯著差異;貯藏6 d,處理之間的Ci 值無(wú)顯著差異,但是S15 幼苗葉片的Gs、Tr 和Pn 均顯著高于S25,這正好與S15 幼苗保存有相對(duì)良好的葉綠體片層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象相吻合?？梢?jiàn)短期黑暗(4 d 內(nèi)),貯藏溫度對(duì)西瓜幼苗的葉綠體結(jié)構(gòu)、光化學(xué)活性和光合作用的影響差異不明顯,而低溫對(duì)長(zhǎng)期黑暗(6 d)貯藏引起的葉綠體結(jié)構(gòu)、PSⅡ反應(yīng)中心及光合作用的破壞能起到減緩作用。

3.2 黑暗下貯藏溫度對(duì)定植后西瓜幼苗葉綠體結(jié)構(gòu)、葉綠素?zé)晒饧肮夂咸匦曰謴?fù)的影響

Macijej 等[34]研究發(fā)現(xiàn),黑暗低溫對(duì)葉綠體造成的破壞短時(shí)間還可以恢復(fù),長(zhǎng)時(shí)間不可恢復(fù)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,黑暗貯藏4 d 的西瓜幼苗恢復(fù)光照6 d,其葉綠體結(jié)構(gòu)和形狀均可恢復(fù)。但是,黑暗貯藏6 d,S25的葉綠體結(jié)構(gòu)在定植后6 d 仍不能恢復(fù)正常。相比較而言,S15 處理的幼苗定植后6 d,葉綠體內(nèi)含有較少的嗜鋨顆粒,葉綠體的形狀與正常葉綠體無(wú)明顯差異。此外,黑暗下,兩種溫度處理的西瓜幼苗葉綠體淀粉粒均消失,因?yàn)橛酌缭诤诎抵袩o(wú)法進(jìn)行光合作用儲(chǔ)存能量,呼吸作用的持續(xù)進(jìn)行使原本儲(chǔ)存在葉綠體中作為能量?jī)?chǔ)備的淀粉粒不斷被消耗、分解和利用,用于植株的生長(zhǎng)代謝,因此淀粉粒的消失是對(duì)黑暗逆境的一種適應(yīng);恢復(fù)光照后,葉綠體內(nèi)淀粉粒重新積累,說(shuō)明葉綠體作為光合作用場(chǎng)所的功能開(kāi)始恢復(fù)。

葉綠體結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣與PSⅡ反應(yīng)中心的光化學(xué)能力密切相關(guān),葉綠體結(jié)構(gòu)良好,PSⅡ的光化學(xué)活性也相對(duì)穩(wěn)定[35]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,定植后6 d,黑暗貯藏4 d 的西瓜幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和ФPSⅡ均恢復(fù)到CK 水平;黑暗貯藏6 d 的幼苗恢復(fù)情況因貯藏溫度不同有所差異,S15 幼苗葉片的Fv/Fm和ФPSⅡ可以恢復(fù)到CK 水平,S25 則不能,這與其葉綠體結(jié)構(gòu)的不完全恢復(fù)有關(guān)?？梢?jiàn),短期黑暗貯藏下,適度低溫使PSⅡ中心發(fā)生可逆性失活,并未造成PSⅡ反應(yīng)中心的永久性破壞,但25℃黑暗貯藏6 d 的幼苗PSⅡ反應(yīng)中心是遭受了永久性破壞還是需要更長(zhǎng)的時(shí)間恢復(fù)還有待研究。

研究認(rèn)為,光合作用的降低與葉綠體結(jié)構(gòu)的紊亂有關(guān)[36]。本研究結(jié)果顯示,貯藏溫度對(duì)黑暗貯藏后幼苗光合能力的恢復(fù)影響較大,西瓜幼苗定植后6 d,S25處理4 d 和6 d 的幼苗Pn 均不能恢復(fù)到CK 水平,S15處理4 d 的幼苗Pn 能夠恢復(fù),而S15 處理6 d 的幼苗Pn 雖然未恢復(fù)到CK 水平,但顯著高于S25,可見(jiàn)適度低溫提高了種苗貯藏后的光合恢復(fù)能力。種苗貯藏期間較高的光合能力有助于幼苗定植后的生長(zhǎng)[37],雖然在幼苗定植后6 d,黑暗貯藏4 d 和6 d 的幼苗地上部干重均顯著低于CK,但S25 地上部干重顯著高于S15,可見(jiàn)低溫能提高黑暗貯藏的植株定植后的生長(zhǎng)速度。

4 結(jié)論

西瓜種苗經(jīng)黑暗貯藏均導(dǎo)致葉片葉綠體結(jié)構(gòu)破壞、PSⅡ反應(yīng)中心活性下降、光合速率降低,進(jìn)而影響貯藏幼苗定植后的恢復(fù)速度。黑暗條件下,與常溫(25℃)貯藏相比,低溫(15℃)貯藏有助于維持幼苗質(zhì)量的原因在于當(dāng)貯藏時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)能較好地保持葉綠體的結(jié)構(gòu),具有較高的PSⅡ光化學(xué)活性和碳同化能力,從而使幼苗定植后的光合性能和物質(zhì)積累快速恢復(fù)。建議西瓜種苗黑暗常溫下貯藏不宜超過(guò)4 d,黑暗低溫下貯藏不宜超過(guò)6 d。本研究結(jié)果可為西、甜瓜等瓜類(lèi)種苗貯藏提供一定的理論參考。但由于本試驗(yàn)只分析了兩種貯藏溫度下幼苗的光合生理變化,關(guān)于不同低溫或施加外源物質(zhì)等對(duì)幼苗的物質(zhì)代謝、信號(hào)傳導(dǎo)、激素變化等方面的影響還有待進(jìn)一步研究。