学士学位论文枯萎病不同抗性西瓜品种光合生理特性和产量的比较Word文件下载.docx

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1.3.2西瓜嫁接研究-2-

1.3.3西瓜生理特性研究-3-

2材料与方法-5-

2.1供试材料-5-

2.1.1试验地点-5-

2.1.2试验材料-5-

2.1.3试验时间-5-

2.1.4供试土壤-5-

2.1.5实验药品-5-

2.1.6实验仪器-5-

2.2试验设计-6-

2.3试验方法-7-

2.3.1种子处理-7-

2.3.2嫁接-7-

2.3.3温室定植-7-

2.3.4生理指标测定-7-

2.4数据处理-7-

3结果与分析-8-

3.1不同抗性西瓜光合速率变化的比较-8-

3.2不同抗性西瓜蒸腾速率的比较-8-

3.3不同抗性西瓜气孔导度的比较-9-

3.4西瓜枯萎病对产量的影响-10-

4讨论-11-

4.1嫁接对西瓜生理性状影响的探讨-11-

4.2抗性对嫁接西瓜光合特性影响的探讨-11-

4.3抗性对西瓜果实品质形成影响的探讨-11-

4.4抗性对西瓜产量影响的探讨-12-

5结论-13-

参考文献-14-

致谢-15-

1前言

1.1引言

西瓜（CitrullusvulgarisSchrad）为葫芦科西瓜属植物，原产于非洲热带草原，是一种世界性园艺作物，是大众化夏季水果，其栽培面积与总产量在世界十大之列，中国是世界西瓜的第一种植大国。

每年我国西瓜种植面积为300多万公顷，西瓜是我国的重要经济蔬菜作物之一（王鸣，侯佩等，2006）。

西瓜忌连作，西瓜枯萎病病源在土壤中存活可达10年以上，故轮作周期要长。

目前，随着轮作周期的缩短（许如意等，2007），枯萎病发病率有逐年提高的趋势，产量逐年下将。

西瓜一般要求至少6年以上的轮作，但是由于我国耕地面积和现行的土地使用制度的限制，西瓜生产无法实行严格的轮作制度，轮作年限越来越短，而保护地西瓜生产则不可避免地连作重茬（吴凤芝等，2004）。

由于西瓜多年连作，地力衰退，生产力降低，病虫害加剧，导致其产量降低，品质下降，产生连作障碍。

据上海调查，近几年设施栽培条件下的西瓜枯萎病发病率一般在10%-30%，严重的病棚株率在50%（郭超，1995），目前还没有十分有效的方法，农民为了控制病情只好大量使用化学农药，不仅造成土壤环境污染，同时也影响了产品质量和农产品安全，严重威胁生态环境和人们的身体健康（关军锋，2001）。

连作障碍已成为制约一些地区农业生产特别是蔬菜生产可持续发展的重要因素，其发生主要同土壤传染性病害、土壤理化性状劣变以及由根际分泌物和残茬分解物等引起的自毒作用等有关，而这些因子均不同程度地与土壤中的微生物有关（吴凤芝等，2004）。

近年来，在一些西瓜产区病害频频发生，并有蔓延趋势，西瓜枯萎病对植株的侵害严重地影响了西瓜产量和品质。

目前，对于西瓜连作障碍的研究，土传病虫害一直是国内外西瓜研究的重点，并在病原菌生理小种的分类鉴定，致病机理及西瓜种质资源的筛选、抗病遗传规律、连作土壤微生物种类等多方面进行了较为深入的研究（范红伟等，2004），虽然选用抗病品种是最经济有效的措施，但目前选育抗病品种所需时间长，而目前选用的抗病品种一般在连续种植3-4年后，其抗病性迅速下降，而失去商品价值（蒋有条等，1998）。

此外，目前选育的抗病品种品质往往商品性差。

生产上采取嫁接栽培技术，对克服镰刀菌的危害具有很好的效果。

作物土传病害与土壤性质关系密切，在与病害有关的土壤因子当中，土壤微生物起着极其重要的作用，土传病原菌是土壤微生物群落的组成部分，微生物群落抑制土传病原菌的能力大小与作物病情指数之间存在密切关系.

通过各种手段培育出产量高、品质好的西瓜品种，是解决商品瓜标准化、优质化和多样化的根本途径。

在西瓜的引种、育种及嫁接的过程中，选择一些生长生理指标作为这些过程的参考指标，是采用的基本手段，可以为研究高产优质西瓜的生长及生理特性能为其育种提供理论依据和科学指导（蒋有条等，2000）。

光合作用是作物产量形成的基础，提高西瓜产量的主要途径是提高它的光合产量。

但在已有的研究中，采用施肥和田间栽培技术来提高西瓜产量的报道较多，而对西瓜的光合强度和产量关系的研究报道较少。

西瓜在伸蔓期和座瓜期，主侧蔓叶片的光合产物主要用于本蔓的生长（徐坤等，1999），在果实生长盛期，光合产物主要是供给果实（刘文革等，2003）。

因此，对西瓜进行光合强度测定的研究，可以为生产者选择品种、合理密植和科学地进行田间管理提供理论依据。

1.2研究的目的和意义

本试验探索西瓜枯萎病致病菌对西瓜光合特性与产量的影响，为进一步研究西瓜的产量与连作障碍的关系奠定基础，探究嫁接对西瓜枯萎病的影响，为指导生产中缓解西瓜枯萎病提供科学的理论及实践依据，以及西瓜不同抗性品种对枯萎病病原菌的抗病性,为进一步研究西瓜的光合特性、抗病育种和有效防治此类病害提供理论基础和科学依据。

1.3关于本实验国内外相关的研究动态

1.3.1西瓜抗病性研究

我国是西瓜栽培大国，具有悠久的栽培历史，我国的嫁接技术起源于自然接木现象的启示、插条繁殖技术的发展和自然界中半寄生植物种间关系的启示。

其中瓜类嫁接在我国至少有3000年历史，根据文献记载，中国嫁接技术的起源至少可以追溯到周秦时代，其后代有演进。

最早关于葫芦科植物嫁接的记载是西汉的《氾胜之书》，“下瓠子十颗，既生，长二尺余，便总聚十茎一处，以布缠之五寸许，复用泥泥之，不过数日，缠处便合为一茎。

留强者，余悉掐去。

引蔓结子。

子外之条亦掐去之。

勿令蔓延。

”

近年来，西瓜病害（尤其是枯萎病）成为威胁我国西瓜生产的主要病害。

对于西瓜枯萎病的防治一是靠轮作倒茬，但由于土地面积的限制，难以实现；

二是采用化学药剂处理土壤，价格昂贵，污染环境，效果甚微，至今无理想药剂；

三是选用抗枯萎病的西瓜品种，由于育种技术的限制和西瓜枯萎病菌生理小种的多样性致使育种难度很大。

据近年实践证明，选择适合的砧木品种，采用嫁接技术是生产中解决西瓜枯萎病发生的有效途径。

因此，对西瓜砧木资源的收集、研究和利用显得尤为重要。

西瓜易感染枯萎病，因此目前瓜类嫁接的砧木大多抗枯萎病，但其抗病机理尚不明了。

研究嫁接西瓜对枯萎病的抗性表明，嫁接西瓜的抗病效果与POD同工酶的变化有密切关系。

抗病性越强的砧木，其同工酶谱带的变化越大，表现为“抗病”特征带的出现与“感病”带的消失和减弱（郭传友等，2004）。

在感病条件下，嫁接植株的电导率、脯氨酸含量的增加程度极显著低于自根苗，说明嫁接可有效阻止病原菌的侵染及在体内的扩展，致使积累脯氨酸来缓解病菌侵害的作用减弱。

嫁接后植株体内PAL活性明显升高，并保持较高的活性水平（郑群，2000）。

也有人认为在砧木根系中可能有抗病物质的合成，这种物质能运至地上部，但还需进一步研究（陈俊伟等）。

1.3.2西瓜嫁接研究

人工嫁接是一项世界性的园艺技术。

西瓜嫁接研究起始于1925年的日本和朝鲜，最初主要是利用葫芦砧木防治西瓜保护地生产中的连作障碍，但是由于嫁接技术不够完善，当时未能在生产上推广应用。

直至20世纪50年代建立了子叶苗嫁接体系，简化了嫁接技术，提高了效率，加之日本西瓜枯萎病严重发生，使得这一技术得以迅速发展（川田武男，1985）。

西瓜的嫁接栽培主要集中于砧木材料的收集、研究和利用，以及嫁接方法的探讨、嫁接苗的管理等，力求抗病增产。

两个不同的植株嫁接在一起，产生成功的结合部，同时发育成完整的植株，这种嫁接是亲和的，否则就是不亲和的。

因此，嫁接亲和力的探讨很有价值。

目前对嫁接愈合过程比较明确，Jeffree认为嫁接成活过程首先是使穗、砧断面的形成层互相密接，之后两者分别产生愈伤组织。

愈伤组织相结合后，经细胞分裂、分化而使形成层连接起来，完全形成愈合组织。

Moore等用电镜详细观察了嫁接愈合过程的细胞学变化，并将其分为5个阶段：

（1）切断面形成坏死层；

（2）由细胞质活化而导致高尔基体的累积和砧穗间的密接；

（3）砧穗愈伤组织形成和坏死层消失；

（4）砧穗间维管束的分化；

（5）嫁接愈合和成活。

对嫁接亲和性机制，虽然作了大量的研究工作，但目前仍不清楚。

Jeffree等注意到嫁接后细胞膜有变薄的现象，推测愈合过程可能涉及细胞识别机制。

Moore认为愈合过程与愈伤组织和细胞壁形成的前体物质的聚合有关，但这种前体物质是什么尚不清楚。

有关嫁接不亲和的机理，提出了很多假说。

Jeffree认为嫁接不亲和的主要原因是接穗和砧木接合面的组织形态不同，从而阻碍了养分、水分从根部向茎叶运输和同化产物从茎叶向根部运输。

同时认为，砧木对养分的供给力同茎叶部的养分要求度，在质或量上产生过量或者不足；

砧木对同化产物的要求度同接穗的供给力不平衡时，也产生不亲和。

Moore等认为伤害和木质化是不亲和的机理之一。

此外，植物生长调节剂和不亲和毒物是控制亲和力的重要因素。

嫁接成活后砧木与接穗间也是相互影响的。

如矮化砧可以促进植株提早结果、增强抗逆性、提高果实品质；

接穗也会在生长势和抗寒性上影响砧木。

砧木与接穗之间相互影响的可能机制有：

（1）砧木与接穗间基因型的差异；

（2）对营养物质吸收和利用的不同；

（3）光合产物的形成与养分运输的不同。

但是亲和性机理到目前为止尚不清楚。

1.3.3西瓜生理特性研究

光合速率以单位时间、单位光合机构（干重、面积或叶绿素）固定的二氧化碳或释放的氧气或积累的干物质的数量来表示。

从表面上看，光合速率不是一个效率指标。

但是，实际上它是一个重要的光合效率指标。

它是光合作用不受光能供应限制即光饱和条件下表明光合效率高低的重要指标。

在其它条件都相同的情况下，高光合速率总是导致高产量、高光能利用率。

因此，人们常常把高光合速率说成高光合效率。

现在的绝大多数文献报告的光合速率都是以单位叶面积表示的。

因此，用单位叶面积表示的光合速率和有关参数，例如叶片的叶绿素、光合产物等含量和酶活性等，不仅便于不同文献资料之间的相互比较，而且也便于综合分析各个参数之间的相互关系，包括它们变化的因果关系和数量关系。

用单位叶鲜重表示各种有关参数是最不可取的做法，因为用这种单位表示的各种参数很容易受叶片含水量变化的影响，特别是在涉及不同水分处理的情况下，不确定性和不可比性就更大。

植物总是生活在外界环境中，由于影响净光合速率的主要环境因子－光照、温度等在一天呈现出明显的日变化，因此，植物光合作用也呈现出日变化规律。

在自然条件下，植物光合作用的日程有两种典型的方式。

一种是单峰型，净光合速率在上午随着太阳光强的增加而升高，中午达到最大值，然后在下午随着太阳光强的减弱而逐步降低。

另一种是双峰型，在净光合速率变化日进程好中有两个高峰，一个在上午的晚一些时候，另一个在下午的晚一些时候，它往往比上午的第一个峰低一些，在这两个峰之间有一个中午的低谷，即所谓的中午降低或“午睡”现象。

对于光合“午睡”现象来说，强太阳光、低空气湿度和低土壤水势可能是主要的环境因子，气孔导度的降低可能是重要的生理因子，而ABA合成的增加和光系统Ⅱ光化学效率的降低可能是重要的生化因子。

这些因子相互密切联系引起生理和生化的变化。

陈年来等在日光温室条件下研究了“宝冠”和“新金兰”两个品种西瓜冠层光合作用日变化特性。

结果表明，日光温室两个西瓜品种间冠层光照分布和单叶光合作用日变化模式存在明显的差异，冠层光照条件影响个叶层的光合强度及其日变化趋势。

两品种冠层整体光合速率日动态呈单峰型，“宝冠”西瓜单叶净光合速率较高，光效光合时间较长，但表现出午休特征。

“新金兰”西瓜单叶光合速率低，光效光合时间较短，未表现出明显午休特征。

2材料与方法

本实验于2006年11月开始至2008年1月结束，实验于东北农业大学蔬菜栽培实验室完成。

2.1供试材料

2.1.1试验地点

试验在东北农业大学园艺试验站1号大棚和园艺学院蔬菜生理生态研究室进行。

2.1.2试验材料

供试西瓜品种2个：

丰乐甜妞（高抗，R1），丰乐小天使（感病，S2）（合肥丰乐种业股份有限公司）。

果型中小型。

供试砧木品种：

博强一号南瓜（P）（天津德瑞特种业有限公司）。

2.1.3试验时间

本实验于2008年3月开始至2008年8月结束

2.1.4供试土壤

试验土壤为黑土，前茬黄瓜。

表2-1-4供试土壤基本理化性质：

Tab.2-1-4Basicphysicochemicalpropertiesoftestedsoil

电导率

（mS·

cm-1）

EC

pH

有机质

（%）

Organicmatter

碱解氮

（mg·

kg-1）

Alkali-hydrolyzableN

有效磷

AvailableP

速效钾

AvailableK

0.96

7.21

4.66

296.51

275.00

372.05

2.1.5实验药品

甲醇、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、浓硫酸；

丙酮、石英砂；

氢氧化钠、硼酸、甲基红-溴甲酚绿指示剂；

碳酸氢钠、无磷活性炭粉、钼锑贮备液、钼锑抗显色剂；

乙酸铵、氯化钾；

重铬酸钾、邻菲啰啉指示剂；

葡萄糖。

2.1.6实验仪器

表2-1-6实验仪器

Tab.2-1-6Laboratoryapparatus

仪器名称

Apparatusdenomination

型号

Version

生产厂家

Fabricant

电子天平

PL303

梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司

实验室pH计

FE20

实验室电导率仪

FE30

超纯水装置

MILLIPOREB.P.307

法国

恒温摇床

ZHWY-2120C

上海智城分析仪器制造有限公司

光照培养箱

LRH-250G-I智能型

广东省医疗器械厂

医用型洁净工作台

DL-CJ-2ND

北京东联哈尔仪器制造有限公司

电热鼓风干燥箱

101-3A

天津市泰斯特仪器有限公司

可调式电砂浴

DK-2

北京永光明医疗仪器厂

旋转蒸发仪

N-1000

上海爱朗仪器有限公司

水浴锅

SB-2000

水流抽气机

A-3S

分光光度计

WFJ722

上海光谱仪器有限公司

便携式光合仪

LI-6400

美国Li-COR

火焰光度计

FP6410

北京

高压蒸汽灭菌锅

DSX-280B

上海申安医疗器械厂

电热恒温水浴锅

HW-SY21-K-4C

北京市长风仪器仪表公司

高速冷冻离心机

AllegraX-22R

BeckmanCoulter.Inc.

PCR仪

PTC-200

美国Bio-Rad

电泳仪

DYY-6C

北京市六一仪器厂

变性梯度凝胶电泳系统

DcodeTMUniversal

MutationDetectionSystem

紫外成像仪

AlphalmagerHP

AlphaInnotechCorp.

2.2试验设计

采用下面的处理编号，见表。

表2-2实验中不同处理西瓜品种的编号

Table2-2Thenumberofdifferentresistancecucumbervariety

品种

Species

丰乐甜妞

fengtianheiniu

丰乐小天使

fenglexiaotianshi

博强一号南瓜

Boqiangnangua1hao

序号

R1

S2

P

2.3试验方法

2.3.1种子处理

西瓜和砧木种子在0.1%高锰酸钾溶液中浸泡10min.,然后在55℃的温水中搅拌至恒温。

南瓜浸种6h，投洗干净,在30℃恒温箱内催芽，待胚根长约0.5cm时，播种于营养钵中,接穗种子播于灭菌蛭石穴盘中。

2.3.2嫁接

采用顶插法。

嫁接时，砧木苗以真叶出现时为宜，接穗西瓜苗以子叶充分开展为宜，为此砧木提前5d播种，直接播入钵中，同时播种催芽的西瓜种子，7d后嫁接。

刚嫁接时，白天保持26℃-28℃，夜间18℃-20℃，放在遮阴保湿的塑料棚内。

后随通风增加逐步降温，1周后白天23℃-24℃，夜间18℃-20℃。

嫁接前2天应充分浇水，嫁接后密封，使空气湿度达到饱和状态，不必换气。

5-6d后进入融合期，在清早、傍晚空气湿度高时换气，并逐渐增加通风时间与通风量。

在苗床盖遮阳网遮光，避免高温和直射光引起接穗凋萎，5-6d后在早上，傍晚除去覆盖物，接受散射光，并渐增见光时间，10d后只在中午遮光，12-15d后恢复到一般苗床管理。

2.3.3温室定植

垄作，垄距为60cm,株距40cm.每个小区面积为4.32m2（0.6m×

1.2m×

6m），每个处理设3次重复，随机排列。

每行16株，每小区32株。

定植前施入有机肥，实验过程中不施加任何肥料。

常规管理。

2.3.4生理指标测定

选择晴好天气用美国Li-COR公司生产的LI-6400便携式光合仪在上午10.00-12：

00，选择各品种（系）中长势基本一致的植株，取其叶龄、叶位基本一致的成熟无病害叶片，对西瓜功能叶片进行净光合速率及影响因子，包括光和有效辐射、气孔导度及蒸腾速率的测定。

每个处理随机取3株，3次重复，取9次测定结果的平均值。

待西瓜果实成熟时，在田间分别测出各品种单瓜重量，最后计算其产量。

2.4数据处理

数据的整理采用Excel软件完成，差异显著性测验采用SAS（V6.12）软件完成。

3结果与分析

3.1不同抗性西瓜光合速率变化的比较

从一天的光合效率比较，伸蔓期时，四个品种（系）西瓜的净光合速率（Pn）为R1>

S2>

PR1>

PS2。

在坐果期时其净光合速率（Pn）为R1>

嫁接抗性无籽西瓜种皮厚，从而致使小苗生长弱而缓慢。

但是PR1既是嫁接又是抗性西瓜，所以其生长比较旺盛，光合速率也较高。

由此可知7月4日时，PR1已经开始显现出抗性嫁接的优势。

前期R1抗枯萎病的品种，净光合速率在试验品种中明显为最高速率，其他品种虽有差距但不显著，后期S2品种多染病，致使净光合速率显著下降。

整体看来R1为净光合速率最高的品种，嫁接的PR1、PS2中嫁接抗病品种PR1较PS2净光合速率略高。

表3-1不同西瓜处理对西瓜净光合速率的影响/µ

mol·

m-2·

s-1

Table3-1EffectsofdifferenttreamentonpHotosyntheticrateofwatermelon/µ

处理

PR1

PS2

5.25

15.63

14.1

11.93

11.81

17.21

±

0.30

1.20

0.84

0.45

0.54

Bb

Cc

Dd

Aa

6.14

14.01

1.2

7.4

14.90

10.30

10.10

8.45

11.60

0.95

0.20

0.10

3.05

0.26

Bbc

Bc

Abb

7.24

5.34

3.77

6.89

6.43

4.51

0.81

0.85

0.33

1.04

0.39

BCbc

ABab

DCdc

3.2不同抗性西瓜蒸腾速率的比较

四个品种西瓜叶片的蒸腾速率变化曲线均成明显的单峰型。

R1、S2、P三种品种西瓜叶片的蒸腾速率均逐渐下降；

而PR1、PS2的蒸腾速率为先下降后增长的趋势，而其中的PR1特性表现最为明显。

10：

00～14：

00期间，四个品种（系）西瓜有较快的蒸腾速率，前期感病自根苗S2蒸腾速率极显著，中期抗病自根苗R1蒸腾速率显著，结果期嫁接抗病PR1。

表3-2不同西瓜处理对西瓜蒸腾速率的影响/mol·

m-2·

Table3-2Effectsofdifferenttreamentontranspirationrateofwatermelon/mol·

.m-2·

6.05

4.63

4.37

5.81

0.27

0.15

0.16

0.13

0.69

ABb

BCc

Aab

4.86

4.26

3.84

3.74

4.8

0.09

0.76

0.24

1.98

1.21

2.64

1.65

2.66

0.17

0.04

0.03

0.46

0.02

BCb

1.26

3.33

3.54

2.43

0.53

1.43

0.42