不同砧木嫁接对西瓜果实营养品质及瓜氨酸代谢的影响

马燕萍， 赖逸云， 应泉盛， 方春英， 郑佳雯， 朱祝军， 何 勇

(1.浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江杭州 311300； 2.宁波市农业科学研究院，浙江宁波 315040)

我国西瓜产业发展迅速，在农业产业结构调整与农民收入提高中占重要地位[1]。根据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO)统计，2016年全国西瓜播种面积为189.08万hm2，总产量为 7 940万t[2]。连作障碍是影响设施西瓜可持续生产的重要限制性因子[3]，而嫁接是缓解西瓜连作障碍的有效方法之一。近年来，有研究认为嫁接会影响西瓜果实营养品质。刘润秋等发现，黑籽南瓜、N-型西瓜砧、将军、超丰F1等砧木嫁接后西瓜果实中可溶性蛋白质含量显著降低[4]。陈晖等研究表明，南瓜类砧木黑籽南瓜、南砧一号、新土佐嫁接后西瓜果实中维生素C含量显著低于自根苗，葫芦类砧木京欣砧一号、航兴砧一号、好伙伴F1嫁接后西瓜果实中维生素C含量显著高于自根苗[5]。关立颖利用南瓜、葫芦、瓠子和野生西瓜进行嫁接，4种砧木嫁接后西瓜果实中番茄红素含量无显著差异[6]。这些研究多侧重于外观与口感以及可溶性蛋白质、维生素C、番茄红素含量等方面，对瓜氨酸含量影响的研究较少[7]。本试验研究了南瓜、葫芦2种主要类型的砧木嫁接对西瓜果实重要营养品质及瓜氨酸代谢的影响，以期为优质西瓜生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

西瓜接穗品种为早佳8424，砧木品种共4个，分别是2个南瓜类砧木YZ7和YZ10、葫芦类砧木P26和P10，均由宁波市农业科学研究院提供；以早佳8424自根苗为对照。试验于2018年在宁波市农业科学研究院塑料大棚内进行，于西瓜开花后30 d采摘西瓜果实，每处理3次重复。

1.2 试验方法

果实成熟后按小区采摘，每处理3次重复，每重复标记10株，依次称质量，计算产量。

1.2.1 果实营养成分含量的测定 维生素C含量采用2，6-二氯靛酚钠盐滴定法[8]测定；番茄红素含量采用分光光度法[9]测量；可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法[10]测定。

1.2.2 瓜氨酸含量的测定 参照程志强等的方法[11]测定。称取 10 g 西瓜瓤鲜样进行研磨，加入15 mL甲醇-6 mol/L HCl(体积比9 ∶1)，在55 ℃下水浴20 min，用活性炭脱色并过滤，每1 mL滤液中添加7 mL的蒸馏水进行稀释，混匀。取1 mL稀释液加入4 mL蒸馏水、2 mL硫酸-磷酸(体积比 1 ∶3)混合液和0.25 mL 30 g/L二乙酰一肟，充分摇匀，避光煮沸 30 min。冷却到室温后，在波长 490 nm 下测定吸光度。

1.2.3 鸟氨酸氨基甲酰转移酶(OCT)活性的测定 参照张一兵等的方法[12]测定。称取西瓜瓤鲜样2 g放入研钵中，加入10 mL的Tris-HCl缓冲液，冰浴研磨成匀浆。4 ℃条件下静置4 h，10 000 r/min，离心 20 min。取0.15 mL的酶粗提液，1.5 mL的R1溶液，0.35 mL 的R2溶液，测D340 nm变化率，根据消光系数[6.22 L/(mmol·cm)]计算活性，每单位活性(U)是指在25 ℃下 1 min 内使1 μmol NADH转化为NAD+所需要OCT的微摩尔数。其中R1溶液为0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH值=7.2)、12 mol/L α-酮戊二酸、0.7 kU/L谷氨酸脱氢酶、0.4 mol/L NADH和4 mol/L ADP；R2溶液为0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH值=7.2)和2 mol/L瓜氨酸。

1.3 数据分析

用SPSS软件进行数据统计分析，采用LSD法(least significant difference)进行显著性分析，使用Excel软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同砧木嫁接对西瓜单果质量和产量的影响

由表1可知，4种砧木嫁接后西瓜单果质量均显著提高(P<0.05)，P10嫁接西瓜的单果质量最大，达7.20 kg，较对照提高了46.0%；4种砧木嫁接西瓜产量均显著高于对照(P<0.05)，P10嫁接后西瓜产量最高，达到38 925 kg/hm2，与对照相比增产63.21%。

表1 不同砧木嫁接对西瓜单果质量、产量的影响

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.2 不同砧木嫁接对西瓜果实可溶性蛋白质含量的影响

砧木嫁接对西瓜果实可溶性蛋白质含量影响因砧木类型而异(图1)，与对照相比，P10、YZ10嫁接果实可溶性蛋白质含量显著(P<0.05)下降，其值为55.63、44.39 mg/100 g FW，分别降低了12.7%、30.3%，YZ7和P26嫁接对可溶性蛋白质含量无显著影响。

2.3 不同砧木嫁接对西瓜果实维生素C含量的影响

由图2可以看出，砧木嫁接对西瓜果实中维生素C含量影响存在品种依赖性，YZ10、P10嫁接后西瓜果实维生素C含量显著提高(P<0.05)，达到18.7 、 16.83 mg/100 g·FW，分别提高了130.9%、107.8%。YZ7和P26嫁接后西瓜果实中的维生素C含量显著(P<0.05)降低，为4.74、1.78 mg/100 g·FW，分别降低了41.5%、78.0%。

2.4 不同砧木嫁接对西瓜果实番茄红素含量的影响

与对照相比，4种砧木嫁接均显著，降低了西瓜果实番茄红素含量(P<0.05)。YZ7、P26砧木嫁接后西瓜果实中番茄红素含量显著低于其他砧木嫁接(P<0.05)，其值为0.52、0.64 mg/100 g FW，分别比对照降低了70.2%、63.2%(图3)。

2.5 不同砧木嫁接对西瓜果实瓜氨酸含量的影响

由图4可知，不同砧木嫁接对果实中瓜氨酸含量影响不同。南瓜类砧木YZ10、YZ7嫁接后西瓜果实中的瓜氨酸含量显著高于其他砧木(P<0.05)，达到1.33、1.06 g/kg FW，分别比对照提高了111.1%、68.3%，葫芦类砧木P26和P10嫁接后无显著影响。

2.6 不同砧木嫁接对西瓜果实OCT活性的影响

南瓜类砧木YZ10、YZ7的OCT活性显著高于未嫁接和葫芦砧木嫁接西瓜(P<0.05)，达到 0.025 4、0.024 8 U/g FW，分别比对照增加63.9%、59.7%，葫芦类砧木P26和P10与对照没有显著差异(图5)。

2.7 西瓜果实中瓜氨酸含量与OCT活性的相关性分析

经F检验，P<0.05，表明西瓜果实中瓜氨酸含量与OCT活性间相关系数r达到显著水平，相关系数r=0.935(表2)。

3 讨论

单果质量是西瓜产量构成的重要因素。张兆辉等发现，不同砧木嫁接西瓜平均单瓜质量增加 0.45 kg 以上；嫁接西瓜的产量均达到47000.0 kg/hm2，增产10%以上[13]。刘国栋等研究表明，与自根苗相比，超丰F1、散葫芦砧木嫁接后产量分别降低了5%和3%，京欣砧1号砧木嫁接后产量提高了8%[14]。本试验表明，4种不同砧木嫁接西瓜的单果质量和产量均显著高于对照，与张兆辉等的研究结果[13]一致，这说明选用适当的砧木嫁接可以提高西瓜单果质量和产量。

表2 瓜氨酸含量与OCT活性相关性

注：*在0.05水平(双侧)上显著相关。

可溶性蛋白质是西瓜中重要的营养物质。林叶等以京欣砧3号等12个南瓜类砧木嫁接西瓜早佳8424，发现南瓜类砧木嫁接均显著增加了西瓜果实中可溶性蛋白质含量[15]。施先锋等研究表明，H22砧木嫁接后果实中可溶性蛋白质含量显著低于自根苗，XTZ和H08-6砧木嫁接对可溶性蛋白质含量无显著影响[16]。本研究发现，YZ10和P10砧木嫁接后西瓜果肉的可溶性蛋白质含量显著低于对照，YZ7和P26砧木嫁接西瓜中的可溶性蛋白质含量与对照相比无显著性差异，这说明砧木品种是影响嫁接后西瓜果实可溶性蛋白质含量的重要因素。

番茄红素是一种天然色素，有抗癌、抗氧化、预防心血管疾病等生理功能[17-18]。Proietti等发现，南瓜杂交种PS1313作为砧木嫁接后西瓜果实中番茄红素含量增加 40.5%[19]。关立颖利用南瓜、葫芦、瓠子和野生西瓜进行嫁接，发现4种砧木嫁接后均未引起番茄红素含量的显著变化[6]。施先锋等研究表明，以优秀砧1号嫁接小型果西瓜万福来、极品春玉王，与自根苗相比，嫁接组合植株果实中的番茄红素含量大幅度降低[20]。本试验发现嫁接西瓜果实中的番茄红素含量显著降低，与施先锋等的研究结果[20]相一致。这说明砧木嫁接对西瓜果实中番茄红素含量的影响存在砧木品种依赖性。

维生素C是西瓜果实中的重要营养物质之一，是人体中的高效抗氧化剂[21]。刘润秋等发现，以南瓜、葫芦、西瓜本砧为砧木嫁接早佳西瓜后，各嫁接组合植株果实的维生素C含量与自根苗无显著差异[4]。Proietti等研究发现，将南瓜杂交种PS1313作为砧木进行嫁接，嫁接植株果实中的总维生素C含量比自根苗西瓜提高了7%[19]。本研究发现，YZ10与P10砧木嫁接西瓜可显著提高果肉中的维生素C含量，这与Proietti等的研究结果[19]一致，但P26与YZ7砧木嫁接西瓜中维生素C含量显著低于对照，这可能是由砧木品种差异造成的。

瓜氨酸是西瓜果实中重要的次生代谢物质。李蒙蒙研究表明，南瓜类砧木9904和SBD黑嫁接后西瓜果实瓜氨酸含量分别提高了14.0%和63.0%[22]。Kyriacou等研究也表明，和自根苗相比，南瓜杂交种TZ148砧木嫁接后西瓜果实中瓜氨酸含量增加12.5%[7]。本试验表明，南瓜类砧木YZ7、YZ10嫁接后西瓜果实中瓜氨酸含量显著高于对照，葫芦类砧木P26、P10与对照相比无显著性差异。这说明部分南瓜类砧木嫁接后可以提高西瓜果实中瓜氨酸的含量。

OCT是瓜氨酸合成代谢的关键酶，催化鸟氨酸和氨基甲酰磷酸合成瓜氨酸[23]。本研究发现，南瓜类砧木YZ10、YZ7嫁接后显著提高了西瓜果肉中的OCT活性。4种不同砧木嫁接西瓜中OCT活性与瓜氨酸含量显著正相关(r=0.935)，这说明南瓜类砧木嫁接可能通过提高OCT活性促进西瓜果实中瓜氨酸的积累。

4 结论

砧木嫁接能显著提高西瓜果实的产量，对西瓜营养品质的影响因砧木品种不同而异。砧木P10和YZ10嫁接降低了西瓜果实可溶性蛋白质含量，提高了西瓜果实维生素C含量。南瓜类砧木YZ7和YZ10嫁接提高了西瓜果实中瓜氨酸代谢关键酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶活性，促进了功能成分瓜氨酸的积累。