薄皮甜瓜(Cucumis melo var.makuwa Makino)果实清甜,香味浓郁,是色、香、味具佳深受人们喜爱的水果,在我国栽培历史悠久,分布广泛,具有较高的经济价值。随着栽培水平的提高,栽培面积和复种指数不断增加,土壤连作障碍加剧。实践证明,利用抗性优良的砧木嫁接是克服连作障碍、提高抗病抗逆性、增加产量的一项简便易行的有效栽培措施。本研究以筛选出的优良白籽南瓜‘香砧1号’为砧木,‘广蜜1号’薄皮甜瓜为接穗,对嫁接和自根甜瓜生长发育过程的生理变化和蛋白质组学进行研究。获得的主要研究结果如下:1.以8个不同砧木品种为薄皮甜瓜‘广蜜1号’砧木试材,鉴定砧木抗病性和嫁接亲和性,并比较不同砧木品种嫁接对甜瓜幼苗生长、产量和品质等的影响,通过隶属函数和聚类分析将不同基因型砧木划分为3类:‘香砧1号’为优良薄皮甜瓜砧木品种,其次为NX16-3、NX16-2、NX16-4、TG16-11、NX16-1砧木品种,而SG-1和BX-1为不适宜薄皮甜瓜砧木品种。综合评价:白籽南瓜砧木‘香砧1号’抗枯萎病性强,嫁接成活率高、亲和性好,增产显著,对果实品质没有影响,可作为‘广蜜1号’薄皮甜瓜的理想砧木。2.以薄皮甜瓜‘广蜜1号’自根苗为对照,研究以‘香砧1号’为砧木的甜瓜嫁接苗在定植后生长和生理特性等的变化。结果表明,定植10 d,嫁接甜瓜节间长、叶片数、叶面积低于自根甜瓜,生长较慢,但定植30 d后生长势增强,节间长、茎粗、叶片数、叶面积显著高于自根甜瓜;叶片中的可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和过氧化氢酶(CAT)活性以及木质素含量在各生育期均不同程度地高于自根甜瓜,丙二醛(MDA)含量显著低于自根甜瓜;嫁接显著增强薄皮甜瓜抗枯萎病、白粉病和蔓枯病的能力。嫁接甜瓜的生长优势主要集中在中后期。与自根甜瓜相比,嫁接甜瓜具有更多的木质素含量和渗透调节物质,更强的抗氧化酶活性和抗膜脂过氧化能力,进而有较优的生长表现和抗病增产优势。3.不同时期光合特性和叶绿素荧光参数变化的研究表明,嫁接显著提高薄皮甜瓜各时期叶片叶绿素的含量。定植10 d,嫁接甜瓜净光合速率(Pn)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII实际光合效率(ΦPSII)和光合电子传递速率(ETR)显著低于自根甜瓜;定植20 d后嫁接甜瓜Pn始终高于自根甜瓜,且在定植40 d和50 d时与自根甜瓜的差异达显著水平,定植30 d后嫁接甜瓜胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)高于自根甜瓜,Fv/Fm、ETR、q P、ΦPSII也分别显著高于自根甜瓜。定植初期嫁接甜瓜光合能力弱于自根甜瓜,但生长中后期嫁接甜瓜具有更稳定的PSⅡ反应中心,更高效的电子传递速率和光能转化效率,更强的光合作用,合成更多的碳水化合物和产生更多的能量,促进嫁接甜瓜中后期更好地生长,进而显著增产。4.采用串联质谱标签(TMT)标记定量蛋白质组学方法比较嫁接和自根甜瓜同一生育期叶片中蛋白质的表达差异,共鉴定到5150个具有定量信息的蛋白质,其中2187个为差异蛋白(苗期1141个、开花期716个、果实成熟期330个)。通过生物信息学分析,定植初期嫁接甜瓜光合作用相关蛋白下调表达,电子传递和光化学效率受抑制,导致光合能力下降,进而生长缓慢。生长中后期嫁接甜瓜比自根甜瓜有更好的生长表现可能与通过光合作用和碳代谢等过程产生更多的物质和能量有关。嫁接甜瓜可以通过提高抗氧化防御能力和苯丙素生物合成(木质素、黄酮类)来提高抗病抗逆性。蛋白质合成与降解、转录后调控在嫁接甜瓜整个生长发育过程中发挥重要作用。综上所述,推测嫁接甜瓜比自根甜瓜具有较优的生长表现和抗病抗逆增产优势可能的作用机制是:苯丙素生物合成、叶绿素代谢、蛋白质合成与降解以及转录后调控对嫁接甜瓜生长发育改善起重要作用;具有更高效的抗氧化酶活性、更多的渗透调节物质积累以及更强的抗膜脂过氧化能力,从而提高嫁接甜瓜的抗病抗逆性;生长中后期更强的光合作用和稳定的碳代谢等过程产生更多的能量供给嫁接甜瓜促进其中后期的生长。植株生长、光合作用、抗氧化能力等生理指标和8个差异蛋白的靶向平行反应监视(PRM)蛋白水平以及对应的基因相对转录水平证实了TMT结果是可靠的。研究结果为嫁接栽培技术在甜瓜生产中的应用以及甜瓜优质高产栽培提供了理论依据。