外源硅对不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉和硅吸收及相关基因表达的影响.pdf

园艺学报， 2018， 45 (6)： 1115 1124. Acta Horticulturae Sinica doi： 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0744； http： /www. ahs. ac. cn 1115 收稿日期 ： 2018 03 12； 修回日期 ： 2018 06 01 基金项目 ： 国家自然科学基金项目（ 31272211； 31572171） ； “十二五”国家科技支撑计划课题（ 2014BAD05B03） ；国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（ CARS-23） * 并列第一作者 * 通信作者 Author for correspondence（ E-mail： minweisdau.edu.cn） 外源硅对不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉和硅吸收及相关基因表达的影响 赵 升1，李治红1,*，沈 琼1，王 慧1，周 鑫1，魏 珉1,2,3,*（1山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安 271018；2作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018；3山东果蔬优质高效生产协同创新中心，山东泰安 271018） 摘 要： 为探明砧木影响嫁接黄瓜果面蜡粉形成的机制以及与外源硅的关系，以山农 5 号黄瓜为接穗， 云南黑籽南瓜 （去蜡粉能力弱）和黄诚根 2 号南瓜（去蜡粉能力强）为砧木进行嫁接，采用水培法，研究营养液中添加硅与否对黄瓜硅吸收、硅转运蛋白相关基因表达和果实表面蜡粉形成的影响。结果表明：加硅显著提高了云南黑籽南瓜嫁接黄瓜和自根黄瓜果面蜡粉量及各器官硅含量，但加硅后黄诚根 2 号嫁接黄瓜的果面蜡粉量和各器官硅含量均较低，与不加硅条件下的嫁接和自根黄瓜相近；加硅处理后云南黑籽南瓜嫁接黄瓜苗根系中硅转运蛋白基因 CmLsi1、 CmLsi2-1、 CmLsi2-2和 CmLsi3 的表达量均高于黄诚根 2 号嫁接黄瓜苗；随着硅处理时间延长， 云南黑籽南瓜嫁接黄瓜苗根系中硅转运蛋白基因表达下调，而黄诚根 2 号嫁接黄瓜苗根系中硅转运蛋白基因的表达同样下调。 关键词： 黄瓜；嫁接；砧木；蜡粉；硅；硅转运蛋白基因 中图分类号： S 642.2 文献标志码： A 文章编号： 0513-353X（ 2018） 06-1115-10 Effects of Silicon Nutrition and Rootstocks on Silicon Uptake and Distribution and Expression of Silicon Transporter Genes in Grafted Cucumbers ZHAO Sheng1， LI Zhihong1,*， SHEN Qiong1， WANG Hui1， ZHOU Xin1， and WEI Min1,2,3,*（1College of Horticultural Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Taian， Shandong 271018， China；2State Key Laboratory of Crop Biology， Taian， Shandong 271018， China；3Collaborative Innovation Center of Fruit & Vegetable Quality and Efficient Production in Shandong， Taian， Shandong 271018， China） Abstract： In order to investigate the mechanism underlying the effects of rootstocks on fruit bloom formation of grafted cucumbers under different silicon nutrition conditions， the rootstocks Yunnan figleaf gourd and Huangchenggen 2 were used to study the absorption and distribution of silicon， expression of silicon transporter genes and bloom formation in the grafted plants of cucumber Shannong 5 ， which were grown by hydroponics with the nutrient solution with silicon added or without. The results showed Zhao Sheng， Li Zhihong， Shen Qiong， Wang Hui， Zhou Xin， Wei Min. Effects of silicon nutrition and rootstocks on silicon uptake and distribution and expression of silicon transporter genes in grafted cucumbers. 1116 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (6)： 1115 1124. that the fruit bloom and silicon contents in organ of the cucumbers grafted on Yunnan figleaf gourd and self-rooted cucumbers were significantly increased by added silicon， and much higher than those in the cucumbers grafted on Huangchenggen 2 . The fruit bloom and silicon contents in organs of the cucumbers grafted on Huangchenggen 2 by added silicon were similar with those of the cucumbers grafted or self-rooted cucumbers in the condition without silicon added. The expression of CmLsi1， CmLsi2-1，CmLsi2-2 and CmLsi3 in roots of cucumbers grafted on Yunnan figleaf gourd was higher than that in roots of cucumbers grafted on Huangchenggen 2 . With the prolongation of silicon treatment， the expression of silicon transporter genes in roots of cucumbers grafted onto Yunnan figleaf gourd was down-regulated， the expression of those genes in roots of cucumbers grafted on Huangchenggen 2 also decreased. Keywords： cucumber； grafting； rootstock； bloom； silicon； silicon transporter gene 近年来，消费者对黄瓜（ Cucumis sativus L.）品质的要求越来越高，果面少蜡粉黄瓜的市场竞争力明显增强，而不同砧木嫁接栽培的黄瓜果面蜡粉量存在明显差异（ Sakata et al.， 2008；刘 青 等，2012） 。研究表明，黄瓜果实表面蜡粉的形成与对硅的吸收有一定关系。将多蜡粉黄瓜品种嫁接到去蜡粉的砧木上，黄瓜果实表面的蜡粉量明显减少；而嫁接到多蜡粉砧木上，果面蜡粉量会明显增加，如多蜡粉砧木黑籽南瓜（王铁臣 等， 2010；高彦魁 等， 2011；沈琼， 2013） 。一方面，砧木可能通过改变黄瓜植株对硅的吸收转运影响果面蜡粉形成（本岛俊明， 1989；刘青 等， 2012） ；另一方面，硅转运蛋白基因起重要作用， Mitani 等（ 2011a）发现砧木根系 Lsi1 基因 242 位氨基酸突变是导致硅吸收能力丧失的原因，最终导致果面蜡粉发生情况不同。不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉量的差异，可能主要受砧木基因型的控制（高彦魁 等， 2008；王铁臣 等， 2011） 。有研究认为，白菜叶片表面无蜡粉的突变植株，可能是调控蜡粉合成的基因表达受到阻断，进而导致合成蜡粉的通路受阻（孙红 等， 2017） ；唐俊等（ 2015）通过研究甘蓝蜡粉缺失突变体，发现突变体植株蜡粉合成途径中的烷烃合成途径受阻。 目前，人们已从单子叶植物水稻、玉米、大麦和双子叶植物南瓜、黄瓜中鉴定了多个硅转运蛋白基因。在南瓜中鉴定出硅转运蛋白基因有 Cmlsi1、 Cmlsi2 和 Cmlsi3（ Mitani et al.， 2009a， 2009b；王慧 等， 2015） ；在黄瓜中鉴定出 CsiT-1 和 CsiT-2（王东旭， 2014） 。然而，关于外源硅对黄瓜和南瓜体内硅转运蛋白相关基因表达的影响尚未见报道。本试验中通过研究外源硅对不同砧木嫁接黄瓜硅转运蛋白相关基因表达的影响，探讨其与硅吸收分配及果面蜡粉形成的关系，以期为黄瓜砧木育种和优质栽培提供依据。 1 材料与方法 1.1 试验材料与试验处理 试验于 2012 2015 年在山东农业大学北校区玻璃温室进行，采用山崎黄瓜专用营养液配方水培。供试黄瓜品种为山农 5 号 ，由山东农业大学曹晨兴副教授提供；南瓜砧木品种为云南黑籽南瓜 （ Cucurbita ficifolia，去蜡粉能力弱）和黄诚根 2 号 （ C. moschata，去蜡粉能力强） （沈琼，2013；王慧 等， 2015） ，分别由云南农作资源开发研究所与青岛市农业科学研究院提供。 硅吸收分配试验：以山农 5 号黄瓜为接穗，待黄瓜子叶展平时用斜插法嫁接，嫁接成活后赵 升，李治红，沈 琼，王 慧，周 鑫，魏 珉 . 外源硅对不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉和硅吸收及相关基因表达的影响 . 园艺学报， 2018， 45 (6)： 1115 1124. 1117 定植到长 120 cm、宽 100 cm、高 10 cm 水培槽中，株距 15 cm。随机排列， 3 次重复，每重复 12株，常规管理。设营养液中无硅（去离子水，硅含量为 8.7 × 10-4 mmol · L-1）和加硅（ K2SiO4， 1.7 mmol · L-1）两个处理， pH 6.0 6.5。在黄瓜幼苗期（四叶一心 五叶一心）和结果期，每重复取样 3 株测定根系、接穗茎、叶片和果实（商品瓜）中硅含量。在结果期随机采收节位、大小一致的商品成熟果实 2 3 个，用色差仪（ HP-200 型）测定其明度差。 基因表达试验：以山农 5 号黄瓜为接穗，采用插接法嫁接，嫁接成活后用山崎配方水培。所有嫁接苗统一培养，待幼苗长至五叶一心时，在营养液中加入 1.7 mmol · L-1K2SiO3，调节 pH 值至 6.0 6.5，分别于处理后 0、 1、 3、 5 和 7 d 取根尖 0 30 mm 区段和叶片、根尖立即放入液氮， 70 保存，测定硅转运蛋白相关基因表达；同时取叶片测定叶片中的硅含量。并以不加硅的嫁接黄瓜作为对照进行测试。 1.2 测定方法 1.2.1 果面蜡粉量 用精密色差仪（ HP-200 型）测定果实表面的明度差（沈琼， 2013） ：将透明胶带贴于黑色衬板上，用色差仪测其明度为基础值，然后用透明胶带在果实表面中间位置找一点轻压，使蜡粉粘附在透明胶带上，取下胶带，再次贴于黑色衬板上，测明度并计算明度差 L（测定值基础值） ，以此评价果面蜡粉多少， L 值越大表示果面蜡粉量越多。每处理 3 次重复。 1.2.2 硅含量 称取烘干粉碎样品 0.3 g，放入瓷坩埚，在马弗炉中 300 预灰化 3 h，升温至 550 灰化 4 h。将灰化样品用 48 mL 0.08 mol · L-1H2SO4冲洗入干净的聚乙烯瓶中，加 2 mL 40%氢氟酸，摇床振荡过夜，过滤。取 2 mL 滤液转移到新的聚乙烯瓶中，加入 50 mL 0.32% H3BO3，振荡 2 h。取 10 mL混合液， 加入 5 mL H2SO4钼酸铵混合液 体积比 1 1， H2SO4浓度 0.08 mol · L-1， (NH4)6Mo7O24· 4H2O 浓度 20 g · L-1 ，振荡反应 5 min，然后加入 5 mL 3.3%酒石酸和 5 mL 0.4%还原型抗坏血酸，振荡反应 25 min，在 811 nm 处测定吸光度值（ A） ，计算硅的含量（沈琼， 2013） 。整个过程均用超纯水。 3次重复，计算平均值。 1.2.3 Real-time PCR 采用超纯 RNA 提取试剂盒（ CW0581，北京康为世纪生物科技有限公司）提取各样品总 RNA。经紫外分光光度计和 1%琼脂糖电泳检测 RNA 纯度和完整性。 cDNA 反转录采用 Prime ScriptTMRTreagent Kit（ RR047A， TaKaRa）试剂，荧光定量采用 TransStart® TipGreen qPCR SuperMix 试剂，并按说明书进行。硅转运蛋白基因 CmLsi1、 CmLsi2-1、 CmLsi2-2 和 CmLsi3 荧光定量引物见表 1，并以南瓜 -Actin 为内参基因。 Real-time PCR 反应在 BIO-RAD iQ5 上进行。反应体系为 25 L，反应程序为 94 30 s；然后 94 5 s， 60 30 s， 40 个循环。按照 2-CT法计算硅转运蛋白基因的相对表达量，每个处理样品设置 3 次重复。 表 1 qRT-PCR 扩增所用引物序列 Table 1 Primes sequences used in qRT-PCR amplification 基因名称 Gene name 上游引物（ 5 3） Forward primer 下游引物（ 5 3） Reverse primer CmLsi1 GTGATGATTTATGCCGTCGGACAC GCTGCTGCATACAATGGAACCTG CmLsi2-1 ATACTGTGAAAGTTATCCTGGGCTC CCTAGCAGAGATCCTGCCGTTCTC CmLsi2-2 GCAATGCTAATGGTCGTGTTCCGAG ACTCCTCCATGACAGCACCTTACC CmLsi3 GTGCCTGCTATGTATGTTGCC GGTCCAAACGGAGAATGGCATG Zhao Sheng， Li Zhihong， Shen Qiong， Wang Hui， Zhou Xin， Wei Min. Effects of silicon nutrition and rootstocks on silicon uptake and distribution and expression of silicon transporter genes in grafted cucumbers. 1118 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (6)： 1115 1124. 1.3 数据处理 采用 Excel 软件处理数据和绘图，采用 DPS7.05 软件进行统计分析，采用 Duncans 法进行差异显著性检验（ P < 0.05） 。 2 结果与分析 2.1 外源硅对嫁接黄瓜果面蜡粉形成的影响 黄瓜果实商品成熟时的明度差值，反映了果面蜡粉量的多少。由图 1 可知，营养液无硅（ -Si）处理的黄瓜，不论嫁接与否，果面蜡粉量均较少，不同砧木处理间存在显著差异，以云南黑籽南瓜嫁接黄瓜的明度差最大， 黄诚根 2 号嫁接黄瓜最小。加硅（ +Si）处理中，云南黑籽南瓜嫁接和自根黄瓜的明度差值分别比黄诚根 2 号嫁接黄瓜高出 181%和 148%，黄诚根 2 号嫁接黄瓜的果面蜡粉量与无硅处理的嫁接和自根黄瓜果面蜡粉量也存在显著差异。加硅处理能显著提高黄瓜，尤其自根黄瓜和云南黑籽南瓜嫁接黄瓜的果面蜡粉量，而黄诚根 2 号嫁接的黄瓜受到影响相对较小。 图 1 加硅营养液培养对山农 5 号嫁接黄瓜果面蜡粉形成的影响 不同小写字母表示在 5%水平上差异显著。下同。 Fig. 1 Effects of silicon nutrition solution culture on bloom formation of grafted Shannong 5 cucumber fruits Small letters mean significant difference at 5% level. The same below. 2.2 外源硅对嫁接黄瓜植株硅吸收的影响 2.2.1 加硅营养液培养对商品成熟果实中硅含量的影响 无硅条件下，无论是嫁接还是自根黄瓜，其商品成熟果实的果皮和果肉中硅含量均较低，彼此差异较小；加硅营养液培养显著提高了云南黑籽南瓜嫁接和自根黄瓜果皮和果肉中硅含量，果皮中硅含量分别增加了 164.03%和 207.38%，果肉中硅含量分别增加了 47.74%和 82.24%。而加硅营养液培养的黄诚根 2 号嫁接黄瓜果皮中硅含量仅增加了 53%，果肉中仅增加了 19.03%（图 2） 。 2.2.2 加硅营养液培养对根、茎、叶中硅含量的影响 如表 2 所示，幼苗期，无硅营养液培养的嫁接和自根黄瓜根、接穗茎、叶中硅含量均较低，且自根黄瓜和不同砧木嫁接黄瓜间差异不显著；加硅营养液培养的各黄瓜均比无硅营养液培养的显著升高，但黄诚根 2 号嫁接黄瓜升高幅度较小。 赵 升，李治红，沈 琼，王 慧，周 鑫，魏 珉 . 外源硅对不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉和硅吸收及相关基因表达的影响 . 园艺学报， 2018， 45 (6)： 1115 1124. 1119 与幼苗期相比，结果期根系中硅含量有所升高，尤其是加硅营养液培养的。加硅营养液培养显著提高了云南黑籽南瓜嫁接和自根黄瓜根、接穗茎、叶中硅含量，其中叶片的硅含量分别是无硅培养的 11.14 倍和 10.60 倍；而黄诚根 2 号嫁接黄瓜的根、茎、叶中硅含量显著低于云南黑籽南瓜嫁接黄瓜和自根黄瓜。加硅营养液培养能够提高云南黑籽南瓜嫁接和自根黄瓜根、接穗茎、叶中硅含量，而黄诚根 2 号嫁接黄瓜受影响较小，在叶片中仅提高了 7.50%（表 2） 。 图 2 加硅营养液培养对山农 5 号嫁接黄瓜果实硅吸收分配的影响 Fig. 2 Effects of silicon nutrition solution culture on silicon absorption and distribution of silicon in grafted Shannong 5 cucumber fruits 表 2 加硅营养液培养对山农 5 号嫁接黄瓜果实硅吸收分配的影响 Table 2 Effect of silicon nutrition solution culture on silicon absorption and distribution of silicon in grafted Shannong 5 cucumber fruits 砧木 Rootstock 硅处理 Silicon treatment 幼苗期 Seedling stage 结果期 Fruiting stage 根系 Root 接穗茎 Scion stem 叶片 Leaf 根系 Root 接穗茎 Scion stem 叶片 Leaf 自根黄瓜 Self-rooted cucumber -Si 0.82 cd 0.78 c 1.10 d 0.86 c 0.52 c 0.88 c +Si 3.37 a 2.39 a 5.91 b 5.32 a 2.89 a 9.33 b 黄诚根 2 号 Huangchenggen 2 -Si 0.75 d 0.54 d 1.00 d 0.87 c 0.49 c 0.80 c +Si 0.88 c 0.89 c 1.27 c 1.15 b 0.54 c 0.86 c 云南黑籽南瓜 Yunnan figleaf gourd -Si 0.75 d 0.77 c 1.07 d 1.13 b 0.49 c 0.92 c +Si 3.23 b 1.87 b 6.65 a 5.20 a 2.07 b 10.25 a 注：同列数值不同字母表示 5%水平上差异显著。 Note： Different letters with in the same column indicate significant difference at 5% level. 2.2.3 幼苗期加硅处理后嫁接黄瓜叶片硅含量变化 加硅能使两种砧木南瓜嫁接的黄瓜幼苗叶片中硅含量显著增加（图 3） 。云南黑籽南瓜嫁接苗叶片中硅的增加量在处理 0 5 d 较大 （提高了 9.72 倍） ， 在 5 7 d 间增加量较少； 不加硅时， 云南黑籽南瓜砧木嫁接苗叶片的硅含量增加较少。加硅的黄诚根 2 号南瓜嫁接苗叶中硅的增加量始终较少，主要在加硅的前 3 d 积累，提高了 61.47%， 7 d 仅较 0 d 提高 64.83%；不加硅时，黄诚根 2 号南瓜嫁接苗叶片的硅含量 7 d 仅较 0 d 提高 34.41%。 这说明了在相同硅水平的营养液中，两种砧木根系对硅的吸收能力存在较大差异，砧木云南黑籽南瓜的根系对硅吸收能力强，而黄诚根 2 号南瓜的则较弱。 Zhao Sheng， Li Zhihong， Shen Qiong， Wang Hui， Zhou Xin， Wei Min. Effects of silicon nutrition and rootstocks on silicon uptake and distribution and expression of silicon transporter genes in grafted cucumbers. 1120 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (6)： 1115 1124. 图 3 幼苗期加硅处理对嫁接黄瓜苗叶片中硅含量的影响 Fig. 3 Effects of silicon treatment at seedling stage on silicon contents in grafted cucumber leaves 2.3 加硅处理对砧木及其嫁接黄瓜根系硅转运蛋白基因表达的影响 2.3.1 CmLsi1 利用实时荧光定量 PCR 检测嫁接黄瓜苗根系中 CmLsi1 相对表达量的变化情况，发现两种砧木根系 CmLsi1 对硅的响应模式不同（图 4） 。以云南黑籽南瓜为砧木嫁接的黄瓜苗经硅处理后，CmLsi1 表达量迅速下降，处理 1 d 时，下降至起始的 81.02%，处理 3 d 时，下降至起始的 61.2%，处理 7 d 后，下降至起始的 60.28%；不加硅的表达量虽下降，但下降平缓，处理 7 d 时仅下降至起始的 88.06%。 以黄诚根 2 号为砧木嫁接的黄瓜苗的 CmLsi1 表达量整体变化较小。不加硅处理 CmLsi1 表达量稳定在对照云南黑籽南瓜起始的 36%，处理 7 d 时表达量为 0 d 时的 98.99%。加硅处理 1、3、 5 和 7 d 时， CmLsi1 表达量比不加硅处理的低 26.84%、 40.57%、 43.83%和 45.57%（图 4） 。 图 4 加硅处理对两种砧木南瓜嫁接黄瓜苗根系中 CmLsi1 表达的影响 以无硅处理的云南黑籽南瓜嫁接黄瓜根系的基因表达量为 1。下同。 Fig. 4 The relative expression level of CmLsi1 gene in roots of cucumber grafted onto different pumpkins after silicon treatment The expression of the gene in cucumber roots grafted onto Yunnan figleaf gourd was 1， as control； The same below. 赵 升，李治红，沈 琼，王 慧，周 鑫，魏 珉 . 外源硅对不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉和硅吸收及相关基因表达的影响 . 园艺学报， 2018， 45 (6)： 1115 1124. 1121 2.3.2 CmLsi2-1 以云南黑籽南瓜为砧木嫁接的黄瓜苗在硅处理时根系中 CmLsi2-1 的表达量也呈现先下降后趋于平缓的趋势；处理 1 d 时，下降至起始的 70.65%，处理 3 d 时下降至起始的 67.61%，处理 5 d时下降至起始的 65.26%，处理 7 d 时下降至起始的 64.28%；不加硅的云南黑籽南瓜嫁接黄瓜苗的表达量下降平缓，处理 7 d 时仅下降至起始的 89.49%（图 5） 。 以黄诚根 2 号为砧木嫁接的黄瓜苗 CmLsi2-1 表达量水平整体较低（图 5） 。不加硅处理稳定在云南黑籽南瓜起始的 39.85%，加硅处理 7 d 时表达量为 0 d 时的 53.88%。加硅处理 1、 3、5 和 7 d 时， CmLsi2-1 表达量比不加硅处理的低 35.94%、 52.37%、 65.46%和 71.86%，说明加硅处理对黄诚根 2 号为砧木嫁接的黄瓜苗的 CmLsi2-1 表达量影响幅度大，但总量很小。 图 5 加硅处理对两种砧木南瓜嫁接黄瓜苗根系中 CmLsi2-1 表达的影响 Fig. 5 The relative expression level of CmLsi2-1 gene in roots of cucumber grafted onto different pumpkins after silicon treatment 2.3.3 CmLsi2-2 随着硅处理时间的延长，两种南瓜砧木嫁接的黄瓜根系中 CmLsi2-2 的表达量呈现下降趋势。处理 1 d 时，以云南黑籽南瓜为砧木嫁接的黄瓜苗根中的 CmLsi2-2 表达量下降至起始的 80.12%，处理 3 d 时下降至起始的 67.08%， 处理 5 d时下降至起始的 44.52%， 处理 7 d 时下降至起始的 44.28%；不加硅的云南黑籽南瓜嫁接黄瓜苗的表达量下降平缓，处理 7 d 时仅下降至起始的 89.57%（图6） ，与 CmLsi2-1 对硅的响应基本相同。 图 6 加硅处理对砧木嫁接黄瓜苗根系中 CmLsi2-2 表达的影响 Fig. 6 The relative expression level of CmLsi2-2 in roots of cucumber grafted onto different pumpkins after silicon treatment Zhao Sheng， Li Zhihong， Shen Qiong， Wang Hui， Zhou Xin， Wei Min. Effects of silicon nutrition and rootstocks on silicon uptake and distribution and expression of silicon transporter genes in grafted cucumbers. 1122 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (6)： 1115 1124. 以黄诚根 2 号为砧木嫁接的黄瓜苗的 CmLsi2-2 表达量水平也较低（图 6） 。不加硅处理的CmLsi2-2 表达量稳定在对照云南黑籽南瓜的 40%左右，加硅处理 1、 3、 5 和 7 d 时， CmLsi2-2表达量比不加硅处理的低 9.04%、 38.34%、 53.65%和 58.43%，说明加硅处理对黄诚根 2 号为砧木嫁接的黄瓜苗的 CmLsi2-2 表达量影响幅度大，但总量很小。 2.3.4 CmLsi3 加硅处理后云南黑籽南瓜嫁接黄瓜苗的根系中硅转运蛋白基因 CmLsi3 的表达量均高于黄诚根 2 号嫁接黄瓜苗（图 7） 。在加硅处理 1 d 和 3 d， 云南黑籽南瓜根系中 CmLsi3 表达量显著下降，分别为起始的 82.12%和 70.48%，处理 5 d 和 7 d 时，表达变化趋于稳定，为起始的 66.30%左右。 以黄诚根 2 号为砧木嫁接的黄瓜苗根系中 CmLsi3 的表达量水平较低（图 7） 。不加硅处理CmLsi3 表达量稳定在云南黑籽南瓜起始的 38.3%左右。加硅处理 1、 3、 5 和 7 d 时， CmLsi3 表达量比不加硅处理的低 9.04%、 35.15%、 51.23%和 55.82%，说明该处理对黄诚根 2 号为砧木嫁接的黄瓜苗 CmLsi3 表达量影响幅度大，但总体表达量很小。 图 7 加硅处理对砧木南瓜嫁接黄瓜苗根系中 CmLsi3 表达的影响 Fig. 7 The relative expression level of CmLsi3 gene in roots of cucumber grafted onto different pumpkins after silicon treatment 3 讨论 3.1 外源硅对嫁接黄瓜硅吸收及果面蜡粉形成的影响 蜡粉是黄瓜重要的商品性状之一，而黄瓜果皮表面蜡粉的多少与黄瓜品种和砧木类型有关，并取决于植株对硅的吸收分配特性（山下久男 等， 1989；刘青 等， 2012） 。 Mitani 和 Ma（ 2005）认为高等植物是被动运输硅的， Liang 等 （ 2005） 认为黄瓜植株对硅的吸收分配是一个主动过程， Mitani等（ 2011a）发现南瓜具有典型的硅主动吸收特征。本试验结果表明，随着硅处理时间的延长， 云南黑籽南瓜嫁接黄瓜苗叶片中硅的含量先上升后趋于平缓，而黄诚根 2 号嫁接黄瓜苗叶片中硅的含量虽有升高但始终维持在一个较低的水平。这体现出硅虽在植株体内不断积累，但吸收速率在不同类型的砧木南瓜根系很不相同。在不加硅条件下，所有嫁接和自根黄瓜各器官中硅含量均较低，商品成熟果实果面蜡粉量少，果皮色亮。加硅处理显著提高了云南黑籽南瓜嫁接黄瓜和自根黄瓜各器官中硅含量，黄瓜的果面蜡粉量多，色灰暗；而黄诚根 2 号嫁接黄瓜的果面蜡粉量和各器官硅含量显著低于云南黑籽南瓜嫁接黄瓜和自根黄瓜，与不加硅条件下的嫁接和自根黄瓜相近。说明外源硅对云南黑籽南瓜砧木根系硅吸收的影响较大，而对黄诚根 2 号影响较赵 升，李治红，沈 琼，王 慧，周 鑫，魏 珉 . 外源硅对不同砧木嫁接黄瓜果面蜡粉和硅吸收及相关基因表达的影响 . 园艺学报， 2018， 45 (6)： 1115 1124. 1123 小。砧木可能通过改变植株对硅的吸收分配从而间接影响黄瓜果面蜡粉形成（刘青 等， 2012；王慧 等， 2015） ，本试验结果印证了这一点。不同砧木对外源硅的响应差异可能与根系硅转运蛋白相关基因的表达存在一定的相关性，进而引起硅吸收量产生差异，其中硅转运蛋白的主动吸收在砧木根系吸收转运过程中应起主要作用。 3.2 外源硅对嫁接黄瓜硅转运蛋白相关基因表达的影响 不同的硅转运蛋白基因对外源硅的响应模式不同。研究表明，连续 3 d 供硅（ 1.0 mmol · L-1） ，水稻根系中 OsLsi1 和 OsLsi2 的表达量下降到最初的 1/4（ Ma et al.， 2006， 2007） 。连续 6 d 供硅，水稻根系 OsLsi6 的表达水平也下降至最初的 1/4（ Yamaji et al.， 2008） 。大麦和玉米根系 Lsi1、 Lsi6的表达几乎不受外源硅的影响（ Seki & Hotta， 1997； Liang et al.， 2005； Mitani et al.， 2009a；刘青 等， 2012） ，而根系 Lsi2 基因在连续 7 d 供硅时分别下降到最初的 1/5 和 1/2（ Mitani et al.， 2009a） 。对硅处理下黄瓜硅转运蛋白基因 CsiT-1 和 CsiT-2 的表达量研究表明， 低硅能够促进 CsiT-1 和 CsiT-2在叶中的表达，而高硅抑制 CsiT-1 和 CsiT-2 在叶中的表达（王东旭， 2014） 。本试验表明，在 1.7 mmol · L-1硅处理下， 云南黑籽南瓜嫁接黄瓜苗根系 CmLsi1、 CmLsi2-1、 CmLsi2-2 和 CmLsi3 基因的表达水平明显下调， 这与水稻根系 OsLsi1、 OsLsi2 和 OsLsi6 对硅的响应模式 （ Chiba et al.， 2009；Mitani et al.， 2009a， 2009b， 2011a， 2011b）