甜瓜果实糖分积累对弱光的响应及其生理机理研究

发布时间：2020-08-09 09:28

【摘要】：甜瓜设施反季节生产中,弱光逆境通过对源器官生长、光合生产、同化物转运、库器官糖分代谢等一系列生理过程的影响使果实产量和品质潜力的发挥受到限制,认识甜瓜果实糖分积累对弱光逆境的响应及其机理,可为甜瓜反季节栽培技术改进和耐弱光品种选育提供理论依据。本研究以耐弱光甜瓜品种‘玉金香’和不耐弱光品种‘钰雪三号’为试材,分析果实发育期间叶片光合作用和同化物装载能力、果实同化物卸载和糖分积累能力变化,探讨不同耐性品种叶片同化物输出和果实糖分积累对弱光的响应及生理机理。主要研究结果如下:1.遮光处理后,两品种甜瓜叶径生长速率明显减缓,单叶面积、比叶重均显著降低;‘钰雪三号’叶径、叶面积、比叶重降幅(分别为7.8%、15.0%、6.7%)显著大于‘玉金香’(5.0%、9.6%、5.4%),说明弱光胁迫下甜瓜植株光截获能力降低,且不耐弱光品种对胁迫更敏感。两品种甜瓜叶片在遮光后Chla和Chlb含量明显升高,Chla/b显著降低,‘玉金香’叶片Chlb增幅(12.3%)和Chla/b降幅(10.0%)均显著大于‘钰雪三号’(分别为10.4%、5.8%),表明耐弱光品种通过提高捕光色素比例适应弱光环境的能力更强。2.弱光胁迫显著降低两品种叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),胞间CO_2浓度(Ci)明显升高,气孔限制值(Ls)显著降低,说明弱光条件下Pn降低主要由非气孔因素导致。‘玉金香’叶片Pn降幅(30.3%)显著低于‘钰雪三号’(45.2%)。两甜瓜品种叶片在弱光条件下蔗糖合成方向酶活性显著降低,果糖、葡萄糖和蔗糖含量均显著低于对照,‘玉金香’蔗糖合成酶降幅和蔗糖含量降幅显著低于‘钰雪三号’。遮光处理前期,两甜瓜品种叶片淀粉含量明显升高,表明弱光导致叶片蔗糖合成受阻之后,同化物能暂时以淀粉形式积累。3.两品种甜瓜叶片肌醇半乳糖苷合成酶(GS)活性和肌醇半乳糖苷含量在遮光后显著降低,但品种间差异不显著。弱光胁迫显著降低叶片棉子糖、水苏糖含量和水苏糖合成酶(STS)活性,‘钰雪三号’STS酶活性降幅(32.4%)显著大于‘玉金香’(23.8%),表明弱光下叶片同化物装载受到抑制,且不耐弱光品种受抑制程度较大,品种间装载能力差异主要由水苏糖合成能力决定。弱光胁迫显著降低两品种果实水苏糖含量,表明果实同化物输入减少,‘玉金香’水苏糖含量降幅(27.9%)显著低于‘钰雪三号’(37.9%)。遮光处理后,两品种果实酸性和碱性α-半乳糖苷酶活性显著降低,棉子糖含量在遮光处理前期显著高于对照,表明弱光胁迫初期同化物卸载受到抑制。‘钰雪三号’在弱光下果实水苏糖含量较低,而棉子糖含量显著高于‘玉金香’,表明不耐弱光品种果实卸载过程受弱光抑制程度更高。4.两品种甜瓜果肉细胞数目和大小在遮光处理后均显著降低,‘玉金香’果肉细胞数目、长度和宽度的降幅(分别为16.3%、5.1%和9.0%)显著低于‘钰雪三号’(分别为34.1%、10.4%和16.2%),最终果实体积和重量降低程度(分别为23.3%、24.4%)小于‘钰雪三号’(分别为54.9%、55.8%),表明弱光胁迫通过抑制细胞分裂和生长限制甜瓜果实库容发育。遮光处理使两甜瓜品种果实膨大期果肉酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶分解方向(SS-c)酶活性均显著降低,库活力下降,‘玉金香’酶活性均显著高于‘钰雪三号’。5.授粉25d后甜瓜果实蔗糖迅速积累,遮光处理下果实蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性逐渐降低,没有出现对照中的峰值,蔗糖合成酶合成方向(SS-s)活性在30~35d低于对照,蔗糖积累被抑制,但品种间差异不显著。弱光胁迫导致两品种成熟期果肉总糖含量显著降低,其中蔗糖含量降幅大于葡萄糖和果糖,‘玉金香’总糖含量降幅(24.8%)显著低于‘钰雪三号’(32.2%),表明弱光胁迫主要抑制甜瓜果实蔗糖积累,耐弱光品种果实糖分积累对弱光胁迫的敏感性更小。综上所述,弱光胁迫使甜瓜叶片同化物合成和装载受抑制,果实同化物卸载能力显著降低,果肉总糖含量显著下降。遮光后不耐弱光品种叶片同化物输出较少的主要原因是捕光面积和净光合速率下降更多、蔗糖合成酶和水苏糖合成酶活性降幅更大;果实同化物卸载相关的棉子糖分解能力受抑制程度更大,以上结果为培育耐弱光甜瓜品种、研发反季节生产技术,提高甜瓜反季节栽培的产量和品质提供了科学依据。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S652;S627
【图文】：

甜瓜,叶片,弱光,纵径

甘肃农业大学 2018 届博士毕业论文第三章结果与分析3.1 甜瓜叶片生长对弱光的响应3.1.1 叶片纵横径甜瓜坐果节位叶片纵径在授粉后 5～20 d 增长明显（图 3-1），在 20 d 两个品种叶片纵径分别为：155.03 mm（‘玉金香’）、176.10 mm（‘钰雪三号’），达到 35 d 叶片纵径的 97.1%（‘玉金香’）、97.5%（‘钰雪三号’），20 d 之后叶片纵径增幅减小。遮光处理后，叶片纵径在授粉后 35 d 分别达到：150.61 mm（‘玉金香’）、167.05 mm（‘钰雪三号’），与对照相比分别降低了 5.7%（‘玉金香’）、7.5%（‘钰雪三号’）。

比叶重,甜瓜,弱光,叶面积

甘肃农业大学 2018 届博士毕业论文3.1.2 单叶面积和比叶重甜瓜叶面积在授粉后 5～20 d 增长明显（图 3-2），在 20 d 叶面积为：192.81cm2（‘玉金香’）、269.75 cm2（‘钰雪三号’），达到 35 d 时的 94.8%（‘玉金香’）、95.8%（‘钰雪三号’），20 d 之后增长较小。弱光条件下叶面积在授粉后 35 d 分别达到：183.81 cm2（‘玉金香’）、239.57 cm2（‘钰雪三号’），与对照相比分别降低了 9.6%（‘玉金香’）、15.0%（‘钰雪三号’）。

甜瓜,弱光,叶绿素含量,叶片

甘肃农业大学 2018 届博士毕业论文3-3）。两个品种 Chla 含量均在 20 d 达到峰值，分别为：1.47 mg g-1（‘玉金香’）和 1.40 mg g-1（‘钰雪三号’）。在果实发育过程中，‘玉金香’Chla 含量均高于‘钰雪三号’。遮光处理后，两个品种 Chla 含量在 20 d 达到峰值：1.52 mg g-1（‘玉金香’）和 1.51 mg g-1（‘钰雪三号’），品种间差异不显著。授粉后 10～25 d，两个品种 Chla 含量均高于对照（P＜0.05），平均升高幅度为：8.7%（‘玉金香’）和 10.7%（‘钰雪三号’）；30～35 d 两个品种遮光处理下的 Chla 含量均显著低于对照。

【相似文献】