缺镁胁迫影响冬瓜产量和下一代种子萌发

【作者】 张白鸽； 陈晓东； Ismail Cakmak； 谢大森； 陈潇； 余超然； 冯建春； 宋钊； 曹健； 何裕志；

【机构】 广东省农业科学院蔬菜研究所； 广东省蔬菜重点实验室； Sabanci University；

【摘要】 冬瓜(Benincasa hispida)在华南地区广泛种植。该地区的土壤母质化学风化彻底,对阳离子的吸附能力弱。镁离子水合半径大,对土壤胶体的吸附强度小,且华南赤红壤中含有H+、Al3+等与Mg2+拮抗的因素较多,导致镁的含量和生物有效性都较低。近年来,冬瓜缺镁现象普遍发生,然而缺镁对冬瓜植株生长和果实产量以及下一代种子萌发的影响还不清楚。采用了田间原位研究方法,以‘铁柱2号’冬瓜为供试材料,设置5个供镁梯度(0、30、60、90、120 kg·hm-2),探讨镁素营养对冬瓜的产量构成要素、源库器官的干物质分配、叶片的叶绿素和镁素含量、叶片和韧皮部的淀粉与蔗糖含量以及下一代种子萌发和幼苗生长情况的影响。两年的试验结果稳定表明,90 kg·hm-2是最优供镁水平,冬瓜产量为130 kg·hm-2,未施镁对照的产量为114 kg·hm-2,即缺镁造成减产12.3%。缺镁时,冬瓜果实长度、直径和果肉硬度都不同程度降低。缺镁胁迫显著影响冬瓜后代种子和幼苗活力。与供镁充足的果实中获取的种子相比,受到胁迫的果实中获取的种子外形小而薄,种子数量降低24.8%,萌发率降低了76.5%,培养15 d后幼苗总干样质量降低了34.4%。由此可见,镁不足降低冬瓜产量和下一代种子种苗质量;补充适宜镁素,可以提高冬瓜产量和制种质量。镁对冬瓜糖代谢的影响始于初果期,此时与供镁充足的处理相比,缺镁植株的叶片镁素含量降低42.8%,但是叶片淀粉和蔗糖含量都显著增加,分别是正常供镁植株叶片的14.7倍和1.6倍,表明缺镁胁迫引起叶片糖类物质累积。但受胁迫的冬瓜韧皮部提取液中的蔗糖含量下降29.4%。随着镁素供应水平的增加,果实干物质占整株干物质的比例呈递增趋势,5个供镁梯度分别为74%、77%、78%、81%和82%。以上结果表明,镁不足限制了叶片光合产物向果实运输。在幼苗期、花期和初果期,镁不足未对叶片的叶绿素含量产生明显影响。进入果实膨大期后,外源供镁水平对冬瓜叶片叶绿素含量的影响达到显著水平,此时与正常供镁植株相比,缺镁胁迫降低叶片叶绿素含量28.6%,表明镁不足对叶片光合性能的影响滞后于对叶片光合产物运输的影响。综上,镁不足时,光合产物在叶片中累积,碳水化合物向果实运输过程受阻,导致果实体积和果肉密度下降,致使冬瓜果实和种子生长受限。缺镁对冬瓜碳水化合物运输的影响早于叶片光合性能变化和表型症状。因此,及时补镁对改善冬瓜生长,提高果实产量和种子活力有重要意义。更多还原