基于TOPSIS法对嫁接提高黄瓜耐Ca(NO3)2胁迫的综合评价

2023-02-07 06:27郭佩金陈小玲王智钰梁佳毅王德亨
东北农业大学学报 2023年1期
关键词:耐盐性嫁接苗砧木

郭佩金 ,陈小玲 ,王智钰 ,梁佳毅 ,王德亨 ,甄 爱 ,

(1.西北农林科技大学园艺学院,陕西 杨凌 712100;2.农业农村部西北设施园艺工程重点实验室,陕西 杨凌 712100;3.陕西省设施农业工程中心,陕西 杨凌 712100)

我国是蔬菜生产、消费大国,但因设施蔬菜生产缺乏统一标准,大量施用氮肥追求高产,导致农业生产成本增加且设施土壤次生盐渍化日益严重[1]。硝酸钙(Ca(NO3)2)作为一种主要氮肥化合物,其硝酸根(NO3-)是植物吸收利用最主要氮源,是造成设施土壤次生盐渍化的主要盐分阴离子,对植物造成渗透胁迫、离子拮抗、氧化损伤等多种胁迫伤害,减缓植株生长并对其造成盐伤害[2-3]。黄瓜是我国蔬菜产业中栽培面积较大的瓜类作物,其根系浅,叶面大,根系吸收能力弱,为盐敏感蔬菜。设施内土壤盐渍化严重制约黄瓜生长发育,导致黄瓜产量和商品性降低,造成巨大经济损失。所以,采取有效措施提高黄瓜耐盐性,对解决设施黄瓜因土壤次生盐渍化导致的生产受阻等问题具有重要指导意义。

研究表明,砧木嫁接是提高植株耐盐性的简单、快速且安全可行的措施[4-5]。盐胁迫下砧木嫁接黄瓜通过更强的光化学猝灭和叶黄素循环能力,减轻光抑制程度,降低活性氧生成效率,通过维持Rubisco 活性保持光合系统正常运转,同时增强体内抗氧化酶活性,降低盐胁迫对植物造成的氧化伤害[6]。盐胁迫下砧木嫁接植株体内可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质含量也高于自根青椒幼苗植株,缓解盐胁迫下植株体内渗透失衡[7]。可见,嫁接提高植株耐盐性的机制涉及上述多方面生理代谢,仅从单一生理角度开展研究对解析嫁接耐盐机制均有局限性。因此,基于多指标协同综合评价嫁接植株的耐盐性非常必要。层次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)是一种主观赋权法,但存在决策者对属性的偏好以及赋权的主观随意性问题[8]。客观赋权法(Criteria importance though intercrieria correlation,CRITIC)是从实际数据出发,利用指标值反映的客观信息确定权重的一种方法,但却忽视指标间的实际轻重关系[9]。为避免赋权的主观随意性,提高权重科学性与合理性,通过博弈论的组合赋权法将AHP 法和CRITIC法两个权重值进行融合,再基于TOPSIS 法构建评价体系,可实现对多指标内容的科学评价[10]。嫁接植株耐盐性与其盐胁迫下光合特性、抗氧化特性及渗透调节能力均密切相关。因此,采用多指标协同综合评判嫁接植株耐盐性,为准确筛选耐盐性砧木和解析嫁接黄瓜耐盐性机理提供理论依据。本研究以‘津春4号’黄瓜自嫁苗及其与南瓜‘强力士’和‘青藤台木’砧木的嫁接苗为试材,基于多指标协同对嫁接黄瓜耐盐性进行综合评判,分析不同砧木嫁接黄瓜幼苗生长、光合荧光特性、抗氧化性和渗透调节能力等方面对盐胁迫的响应,以期获得适于提高黄瓜耐盐性的最适砧木,并为解释砧木嫁接提高黄瓜耐盐性机理、为设施黄瓜嫁接栽培高效生产提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

本试验于2021 年3~8 月在西北农林科技大学揉谷试验基地进行。以黄瓜(Cucumis sativusL.)品种‘津春4 号’为接穗,以南瓜(Cucurbita moschataDuch.)品种‘强力士’和‘青藤台木’为砧木材料,黄瓜和南瓜种子分别购于天津科润黄瓜研究所和山东寿禾种业有限公司。育苗基质以草炭、蛭石和珍珠岩为主要成分,购于内蒙古蒙肥生物科技有限公司。

采用50 孔穴盘育苗,于3 月11 日先播种黄瓜自嫁砧木种子,3月19日再播种南瓜砧木种子,待南瓜砧木出土后,于3月28日播种黄瓜接穗种子。待砧木第一片真叶刚刚展平且接穗子叶半展平时采用插接法进行嫁接[11],得到黄瓜自嫁苗(J/J)、强力士砧木嫁接苗(J/L)和青藤台木砧木嫁接苗(J/T)。5 月 6 日待苗长至 2 叶 1 心时,将其移栽至 1 L 塑料花盆。花盆中填充草炭、蛭石和珍珠岩体积比为1∶1∶1,以1/2 日本山崎黄瓜专用配方营养液进行浇灌,每3 d 一次,每次150 mL。嫁接苗长至5 叶1 心时,对其进行 0 和 80 mmol·L-1Ca(NO3)2盐处理,为防止盐激,前一天下午先将一半的Ca(NO3)2用量溶于营养液中进行盐处理,一天后增加至 80 mmol·L-1,每 5 d 进行一次盐处理,共 3 次,对照为营养液,每次盐处理前一天先用清水冲洗基质,以保持盐处理浓度稳定。本试验共6 个处理,即:黄瓜自嫁苗+0 mmol·L-1Ca(NO3)(2J/J-0 mmol·L-1),强力士砧木嫁接苗+0 mmol·L-1Ca(NO3)(2J/L-0 mmol·L-1),青藤台木砧木嫁接苗+0 mmol·L-1Ca(NO3)(2J/T-0 mmol·L-1),黄瓜自嫁苗+80 mmol·L-1Ca(NO3)(2J/J-80 mmol·L-1),强力士砧木嫁接苗+80 mmol·L-1Ca(NO3)(2J/L-80 mmol·L-1),青藤台木砧木嫁接苗+80 mmol·L-1Ca(NO3)(2J/T-80 mmol·L-1),每个处理3次重复,每个重复36株植株,所有处理采取完全随机区组设计。以处理当天记为0 d,于处理14 d 测定光合荧光数据并取样冷冻保存。

1.2 测定方法

1.2.1 生长参数测定

使用 Imagery Scan Screen(Epson perfect V700 Photo,Indonesia)扫描根系,采用WinRHIZO Pro 2012a软件分析图像,测量总根长、根表面积;蒸馏水冲净植株,擦干表面水分,之后将材料置于105 ℃烘箱杀青15 min,再转至70 ℃下烘干至恒重,称取干重;状苗指数计算公式为:状苗指数=(茎粗/株高+地下干重/地上干重)×全株干重。

1.2.2 光合荧光参数测定

光合参数测定于处理开始第14 天上午9:00~11:00,选取各处理黄瓜植株生长点下第3 片完全展开功能叶片,Li-6800 光合仪测定该时期叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs);荧光参数测定采用Li-6800 光合仪于处理开始第14 天夜晚,待生长点下第3 片完全展开叶充分暗适应,以Li-6800光合仪测定PSII最大光化学量子效率[Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm],之后于第2 天上午使其对应叶片在自然光下充分适应1 h,测定其PSII 有效光化学量子效率 [Fv'/Fm'=(Fm'-Fo')/Fm']、非光化学淬 灭 系 数[NPQ=(Fm-Fm')/Fm'],其中 Fo、Fm 分别为初始荧光和最大荧光,Fo'、Fm'分别为光下最小荧光、光下最大荧光。

1.2.3 抗氧化指标测定

本试验分别测定地上部与地下部指标含量,通过计算得出全株含量,全株含量=(地上部指标含量×地上部鲜重+地下部指标含量×地下部鲜重)/(地上部鲜重+地下部鲜重)。其中超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法;过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法;过氧化氢酶(CAT)活性测定采用紫外吸收法;丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸法[12]。

1.2.4 渗透调节指标测定

全株含量计算方法与1.2.3 相同,指标测定参照李合生方法测定脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量,脯氨酸含量以μg·g-1FW表示,其他两者则均以mg·g-1FW表示[13]。

1.3 数据统计与分析

利用统计分析软件SPSS 20.0 进行数据处理与分析,采用Duncan 新复极差法作多重比较(α=0.05),以Microsoft Excel 2016 软件制图。采用Pearson 相关分析法分析 Ca(NO3)2盐处理下黄瓜生长与其他参数之间相关性,使用OriginPro 2021 绘图。采用Yaaph软件绘制黄瓜综合分析层次模型并分析各指标权重。采用Microsoft Excel 2016软件按照TOPSIS法计算综合评价数值。

2 结果与分析

2.1 不同砧木嫁接对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗生长的影响

由图1可知,正常栽培条件下,强力士和青藤台木砧木嫁接苗(J/L和J/T)生长状况均优于黄瓜自嫁苗(J/J)。然而,80 mmol·L-1Ca(NO3)2处理显著抑制黄瓜幼苗生长,但与自嫁苗相比,两种南瓜砧木嫁接苗生长受盐抑制程度较轻。

图1 Ca(NO3)2胁迫下嫁接黄瓜幼苗生长与根系形态Fig.1 Plant growth and root morphology of grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

由表1可知,正常栽培条件下与J/J 植株相比,地上部干重、地下部干重、根长、根表面积及壮苗指数J/L 植株分别增加60.61%、86.71%、51.06%、36.86%和63.71%,J/T 植株分别增加31.30%、34.03%、36.18%、6.82%和23.49%。Ca(NO3)2胁迫处理后,各嫁接组合植株生长指标均下降,其中J/J植株受盐抑制较为严重,以上所述各项指标分别较非盐处理植株下降31.27%、11.42%、24.91%、17.56%和16.96%,但盐处理下砧木嫁接苗各项生长指标仍高于黄瓜自嫁苗,其中J/L较J/J植株分别提高36.45%、42.42%、75.86%、34.48%和38.96%,J/T 较J/J 植株分别提高42.47%、36.36%、70.68%、19.65%和31.16%。相对而言,J/L 植株生长状况最优。

表1 砧木嫁接对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗生长的影响Table 1 Effects of rootstock grafting on the growth of cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.2 不同砧木嫁接对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗光合荧光特性的影响

由图2可知,正常栽培条件下,J/L和J/T植株叶片Pn、Gs和Fv'/Fm'均高于J/J植株。与非盐处理相比,Ca(NO3)2盐处理后各嫁接组合植株叶片中 Pn、Gs、Fv/Fm 及 Fv'/Fm'均降低,且 NPQ 显著增加,其中,J/J 植株上述参数分别降低76.65%、72.22%、2.83%和4.28%,NPQ增加23.79%。但Ca(NO3)2盐处理下 J/L 和 J/T 植株光合荧光特性较 J/J植株受盐抑制较轻,其中J/L植株Pn、Gs、NPQ和Fv'/Fm'较J/J 植株分别提高109.37%、176.87%、10.34%和4.54%,J/T 较J/J 植株提高79.42%、29.67%、20.76%和2.64%。

图2 Ca(NO3)2胁迫下嫁接黄瓜幼苗光合和荧光参数变化Fig.2 Changes of photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters of grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.3 不同砧木嫁接对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗抗氧化能力的影响

由图3所示,正常栽培条件下,各嫁接组合植株体内膜伤害物质MDA 含量及抗氧化保护酶SOD、POD 和 CAT 活性均无显著差异(除 J/L 植株POD 活性高于J/J 植株外)。Ca(NO3)2处理后,J/J植株中MDA 含量显著升高,较非盐处理植株增加33.67%,而J/L与J/T植株叶片中MDA含量仅分别增加8.72%和19.97%。另外,Ca(NO3)2处理下,各嫁接组合植株中SOD和POD酶活性均升高,但J/T植株中SOD 和POD 酶活性较J/J 植株分别提高13.86%和21.52%,J/L 植株POD 酶活性较J/J 植株提高57.06%。各嫁接组合植株中CAT酶活性无显著变化。

图3 Ca(NO3)2胁迫下嫁接黄瓜幼苗抗氧化能力变化Fig.3 Changes of antioxidant capacity of grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.4 不同砧木嫁接对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗渗透调节能力的影响

由图4所示,正常栽培条件下,各嫁接组合植株中渗透调节物质含量无显著差异。Ca(NO3)2胁迫处理下,各嫁接组合植株中渗透调节物质含量均增加,但砧木嫁接植株中该指标含量显著高于自嫁接植株。与 J/J 植株相比,Ca(NO3)2胁迫处理下J/L 植株中脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量分别提高75.03%、15.13%和36.01%,J/T植株中上述指标含量分别提高34.95%、6.28%和73.81%。

图4 Ca(NO3)2胁迫下嫁接黄瓜幼苗中渗透调节物质变化Fig.4 Changes of osmoregulation substances in grafted cucumber seedlings under Ca(NO3)2 stress

2.5 Ca(NO3)2胁迫下嫁接黄瓜幼苗生长与生理参数之间相关性分析

由图5可知,嫁接黄瓜幼苗壮苗指数、地上部干重、地下部干重、根长和根表面积均两两呈显著正相关关系,且均与Fv'/Fm'呈正相关(除根长外)。其中,根长与MDA含量呈显著负相关;地上部干重与Pn呈显著正相关;Pn与GS、Fv/Fm和Fv'/Fm'均呈显著正相关;GS 与Fv'/Fm'呈显著正相关。此外,NPQ与SOD活性、POD活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量及可溶性蛋白含量均呈正相关;SOD活性与可溶性蛋白含量之间存在正相关,而POD、脯氨酸含量和可溶性糖含量两两之间存在正相关。

图5 Ca(NO3)2胁迫下嫁接黄瓜幼苗生长与生理参数之间相关性Fig.5 Correlation coefficients between growth robustness of different grafted cucumbers and other parameters under Ca(NO3)2 stress

2.6 基于多指标协同嫁接黄瓜耐盐性综合评价

2.6.1 综合评价层次模型

运用Yaaph 软件建立黄瓜耐盐综合评价层次模型(见图6),将综合耐盐能力目标层(C)分为生长情况指标(C1)和光合、叶绿素荧光参数指标(C2)、抗氧化能力指标(C3)和渗透调节能力指标(C4)4个准则层,生长情况选择壮苗指数(C11)、地上部干重(C12)、地下部干重(C13)、根长(C14)和根表面积(C15)5个指标层;光合能力选择净光合速率(C21)、气孔导度(C22)、非光化学猝灭系数(C23)、PSII最大光化学量子效率(C24)和PSII有效光化学量子效率(C25)5个指标层;抗氧化能力选择过氧化氢酶活性(C31)、超氧化物歧化酶活性(C32)、过氧化物酶活性(C33)和丙二醛含量(C34)4个指标层;渗透调节能力选择脯氨酸含量(C41)、可溶性糖含量(C42)和可溶性蛋白含量(C43)3个指标层。

图6 嫁接黄瓜幼苗综合耐盐性指标层次模型Fig.6 Hierarchical model of comprehensive salt tolerance index of grafted cucumber seedlings

2.6.2 指标权重

①基于AHP法确定权重

评估层次结构构建后,运用比例标度法建立判断矩阵,并检验矩阵一致性,综合耐盐指标、生长指标、光合指标、抗氧化指标和渗透指标判断矩阵分别为:

综合耐盐指标、生长指标、光合指标、抗氧化指标和渗透指标一致性检验系数CR均小于0.10,一致性检验结果较好,所建立的判断矩阵具有可靠性和合理性(见表2,表中λmax 为最大特征值)。由表2可知,黄瓜幼苗各单一指标权重由大到小排序为壮苗指数、净光合速率、地上部干重、地下部干重、气孔导度、脯氨酸含量、抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶)、叶绿素荧光参数值(非光化学猝灭系数、PSII 最大光化学量子效率、PSII 有效光化学量子效率)、根表面积、总根长、可溶性糖含量、MDA 含量、可溶性蛋白含量。

表2 AHP 层次分析法计算权重结果Table 2 AHP analytic hierarchy process calculation weight results

②采用CRITIC法确定权重

采用CRITIC 权重法[14]计算各指标权重由大到小排序为可溶性糖含量(0.091)、PSII 最大光化学量子效率(0.084)、非光化学猝灭系数(0.073)、过氧化氢酶活性(0.072)、脯氨酸含量(0.071)、净光合速率(0.066)、过氧化物酶活性(0.066)、气孔导度(0.0602)、超氧化物歧化酶活性(0.056)、可溶性蛋白含量(0.055)、PSII 有效光化学量子效率(0.049)、地上部干重(0.045)、地下部干重(0.041)、丙二醛含量(0.041)、根表面积(0.041)、壮苗指数(0.0408)、根长(0.038)。

③基于博弈论的组合赋权法确定各指标最终权重为提高权重赋权值可靠性和科学性,通过AHP 主观赋权法与CRITIC 客观赋权法,基于博弈论的组合赋权法可将AHP 法和CRITIC 法权重结合,获得均衡的单一指标权重[10]。采用基于博弈论的组合赋权法确定各指标最终权重由大到小排序为壮苗指数(0.173)、净光合速率(0.1509)、地上部干重(0.1052)、气孔导度(0.063)、地下部干重(0.0611)、脯氨酸含量(0.0523)、过氧化氢酶活性(0.0477)、过氧化物酶活性(0.0465)、超氧化物歧化酶活性(0.0445)、PSII 最大光化学量子效率(0.0431)、非光化学猝灭系数(0.0410)、PSII有效光化学量子效率(0.0363)、可溶性糖含量(0.0340)、根表面积(0.0337)、根长(0.0267)、可溶性蛋白含量(0.0210)、丙二醛含量(0.0193)。

④基于TOPSIS分析法嫁接黄瓜耐盐综合评价

基于组合赋权的TOPSIS 综合模型评价[15],采用向量归一化法对黄瓜耐盐指标测定值进行无量纲化,采用TOPSIS法形成加权判断矩阵,计算评判指标的理想解和贴合度Ci。由表3可知,80 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫条件下各嫁接组合植株综合耐盐性较正常栽培均下降,其中J/L 植株综合耐盐性评价最高,J/T植株次之,J/J植株评价最低,表现最差。

表3 基于TOPSIS法确定的各处理嫁接黄瓜幼苗综合耐盐性排序Table 3 Ranking of comprehensive salt tolerance of grafted cucumber seedlings in different treatments based on TOPSIS

3 讨 论

Ca(NO3)2是设施盐渍化土壤主要成分和引起设施作物生长发育障碍主要原因之一,过量Ca(NO3)2积累会对植物造成渗透膜损伤、营养失衡、氧化损伤等多种胁迫伤害,抑制植株生长[3]。本研究也发现,Ca(NO3)2胁迫下自嫁接黄瓜幼苗地上部干重、地下部干重、壮苗指数、根长和根表面积显著降低,表明80 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫严重抑制黄瓜幼苗生长。然而,两种砧木嫁接黄瓜幼苗生长和根系形态受盐胁迫抑制较轻,在非盐条件下显著优于自嫁苗,其中强力士砧木嫁接苗生长表现最佳,表明耐盐砧木嫁接可有效缓解盐胁迫对黄瓜幼苗生长造成的伤害,与韩静等[16]和孙小妹等[17]研究结果一致。本研究相关性分析发现根长和根表面积与壮苗指数、地上部干重、地下部干重均两两呈显著正相关,表明Ca(NO3)2胁迫下砧木根系特性在嫁接缓解植株生长受盐抑制作用中发挥决定性作用[5]。

光合作用是植物生长发育物质和能量来源,对植物生长发育具有重要意义。盐胁迫导致叶绿体膜受损,叶绿素含量降低,光捕获减少,影响光合同化物产生[18]。本研究也发现Ca(NO3)2处理下黄瓜幼苗Pn和Gs与非盐处理相比均显著降低,但砧木嫁接苗比自嫁苗具有较高Pn,表明砧木嫁接可缓解盐胁迫对黄瓜幼苗光合性能的损害,与Orosco-Alcalá等研究结果一致[19]。可能是因为砧木嫁接可减轻盐胁迫对黄瓜光合系统及光合能力的损害,有效提高黄瓜幼苗耐盐性,促进植株在盐胁迫下生长[5]。赵秀婷等研究证实此观点[20]。相关性分析发现地上部干重与Pn 呈显著正相关。另外,叶绿素荧光参数也是判断逆境环境对光合机构伤害的有效探针[21]。本研究结果显示,Ca(NO3)2胁迫下各嫁接组合植株Fv/Fm和Fv'/Fm'与非盐处理均显著降低,NPQ 值均增加,表明植株PSII 受到严重盐胁迫伤害,可能是其光合作用下降的重要原因。然而,强力砧木嫁接植株的NPQ 和Fv'/Fm'均高于自嫁植株,说明强力士砧木嫁接缓解Ca(NO3)2胁迫对黄瓜幼苗PSII的损害。NPQ反映植物通过非光化学热耗散引起的荧光淬灭,是植物耗散过剩光能,进行光保护的能力[22]。本试验中Ca(NO3)2胁迫下两种砧木嫁接苗较高的NPQ 可能是其光合能力受盐胁迫损伤较轻的重要原因,因为砧木嫁接苗可有效清除激发能,提高植株热耗散光保护能力[23]。相关性分析显示,Pn 与GS、Fv/Fm和Fv'/Fm'均呈显著正相关,GS与Fv'/Fm'呈显著正相关,地上部干重与Pn、GS和Fv'/Fm'也呈正相关,进一步证实嫁接黄瓜幼苗在盐胁迫下生长状况与其较优的光合能力和叶绿素荧光特性相关。

研究表明,逆境胁迫破坏以抗氧化酶为主导的细胞保护系统,导致膜脂过氧化增加,生物膜受损,造成不可逆伤害[24]。李雅洁等研究表明,在一定胁迫范围内,植物为适应盐胁迫环境,降低胁迫所带来的氧化伤害,植株体内抗氧化酶活性增强[25]。本试验得到相同结果,发现Ca(NO3)2胁迫下黄瓜自嫁苗中MDA 含量及SOD和POD 酶活性均显著增加,表现明显的氧化伤害和抗氧化响应。但砧木嫁接植株中SOD 和POD 酶活性均高于自嫁植株,MDA 含量并无显著增加,表明耐盐砧木嫁接可有效提高盐胁迫下黄瓜幼苗抗氧化能力以清除植株中受盐胁迫损伤所产生的活性氧,减轻膜质氧化伤害,与贾邱颖等研究结果一致[26]。相关性分析显示,植株根长与MDA 含量呈显著负相关,说明盐胁迫对黄瓜幼苗造成的氧化损伤是其根系生长受抑制的重要原因。

植株为抵抗盐碱逆境,自身会合成或从外界环境积累一些溶质以降低水势,便于植株吸收水分,维持自身正常代谢活动。本试验中Ca(NO3)2胁迫下,各嫁接组合植株中的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均增加,其中强力士砧木嫁接苗中的含量显著高于自嫁植株,表明强力士砧木嫁接苗能通过增加渗透调节物质降低细胞内渗透势,维持高细胞质渗透压,减缓盐胁迫损伤,与张娅等研究结果一致[27]。相关性分析结果显示,NPQ 与SOD 活性、POD 活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量及可溶性蛋白含量均呈正相关,其中SOD活性与可溶性蛋白含量之间存在正相关,POD、脯氨酸含量和可溶性糖含量两两之间存在正相关,表明黄瓜幼苗响应盐胁迫的渗透调节能力与抗氧化能力之间存在正相关关系。结合上述植株生长与光合荧光特性参数变化,本研究推测砧木嫁接可通过调控黄瓜幼苗体内抗氧化能力和渗透调节能力,减少盐胁迫对植株根系及光合机构损伤,增强植株光合荧光特性,最终缓解盐胁迫对植株生长的抑制。

研究表明,砧木嫁接提高黄瓜幼苗耐盐性的功效主要取决于砧木基因型[5,28]。然而,不同砧木嫁接提高黄瓜耐盐性的调控机制存在差异,在渗透调节、抗氧化调控、光合代谢及植株生长等方面表现不同规律,这将对优良抗性砧木的筛选及嫁接植株耐盐性机理研究造成困扰。所以,采取有效方法综合评价耐盐性可为嫁接黄瓜耐盐性判定提供更准确地的理论支撑。本试验引入AHP 层次分析法和CRITIC法对4 类因素17 个指标进行多层赋权,运用基于博弈论的组合赋权法构建黄瓜综合耐盐性评价体系。结果显示Ca(NO3)2胁迫处理下各嫁接植株综合耐盐性均下降,但两种南瓜砧木嫁接植株耐盐性均优于自嫁苗,与上述生理指标研究结果一致,通过基于TOPSIS 法的综合耐盐性评判得出强力士砧木嫁接苗的综合耐盐性最佳。因此,当设施内处于Ca(NO3)2盐胁迫环境时,推荐使用南瓜品种‘强力士’作为黄瓜嫁接的耐盐性砧木。

4 结 论

综上所述,80 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗组织中膜质伤害产物MDA 含量显著增加,光合荧光特性参数Pn、Gs、Fv/Fm 和Fv'/Fm'均下降,尽管NPQ、SOD 活性、POD 活性、脯氨酸含量和可溶性糖含量均增加,对盐胁迫作出应激响应,但最终植株生长和根系形态参数值显著下降,表现盐抑制和伤害。然而,Ca(NO3)2胁迫下砧木嫁接植株MDA 含量无显著变化,Pn、Gs、NPQ 和 Fv'/Fm',SOD 与 POD 活性、脯氨酸和可溶性糖含量均高于自嫁苗,表明砧木嫁接可有效提高黄瓜幼苗抗氧化能力和渗透调节能力,减轻盐胁迫对植株根系及光合机构的损伤度,增强植株光合荧光特性,最终缓解盐胁迫对黄瓜幼苗生长的影响。进一步基于多指标协同评判对嫁接黄瓜耐盐性进行综合评价,结果显示强力士砧木嫁接苗在Ca(NO3)2胁迫下综合耐盐性评价最高,表明南瓜品种‘强力士’是适于提高黄瓜耐盐性的优良砧木,可参考应用于设施黄瓜嫁接栽培与生产。

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