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Physiological response of Cucumis melo seedlings under high temperature stress and techniques for regulating sound seedlings

  • Liu Jiamei
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  • Shanshan County Agricultural Technology Extension Center, Shanshan 838200, China

Received date: 2025-02-07

  Online published: 2026-02-11

Abstract

To clarify the growth characteristics and stress adaptation rules of Cucumis melo seedlings, this paper reviewed the impact of high temperature stress on the physiological growth of Cucumis melo seedlings, and proposed strategies for promoting vigorous seedling cultivation. High temperature stress inhibits the germination of Cucumis melo seeds and the growth of seedlings by inducing the production of abscisic acid. It also reduces the photosynthetic indicators such as net photosynthetic rate and stomatal conductance, weakens the plant's antioxidant capacity, and thereby lowers its biomass accumulation level. By selecting heat-resistant Cucumis melo varieties such as Huangmengcui and Nasimi, practicing crop rotation with vegetables like scallions, ginger, garlic and cumin, preparing the soil, plowing and applying base fertilizer, implementing precise water management, timely replanting, using shading nets for shading and cooling, and applying growth regulators such as calcium chelate and paclobutrazol to cope with extreme high temperature stress, the aim is to promote the growth of seedlings. This article provides a reference for the scientific cultivation of Cucumis melo in the Turpan region during autumn.

Cite this article

Liu Jiamei . Physiological response of Cucumis melo seedlings under high temperature stress and techniques for regulating sound seedlings[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2026 , 32(4) : 32 -34 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.04.008

甜瓜(Cucumis melo)是一种葫芦科黄瓜属的经济作物。当前,吐鲁番地区的甜瓜种植已发展为一年两季,其中秋季甜瓜于7月中旬播种,10月成熟采收[1-2]。该植物的适宜生长温度在25~35 ℃,而吐鲁番每年超过40 ℃的高温天超过35 d,且集中在7—8月,这一定程度上影响甜瓜苗期生长[3]。相关学者在高温胁迫对甜瓜生长发育影响方面已开展大量研究。杨君妍等[3]研究发现,高温明显降低了黄皮9818、新密14号和卡拉克赛等品种甜瓜的发芽率、鲜重、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,明显增强了黄梦脆、纳斯密等品种的SOD、CAT和POD活性。段祥坤等[4]研究发现,高温降低了甜瓜的叶绿素相对含量、净光合速率和光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光能转化效率。为明晰甜瓜苗期生长特性及逆境适应规律,本文综述了高温胁迫对其苗期生理生长的影响机制,提出了壮苗培育措施,为吐鲁番地区甜瓜科学种植提供参考。

1 高温对甜瓜幼苗的影响

1.1 对种子萌发的影响

温度是对植物生长发育影响较大的环境因子之一,高温通过诱导产生脱落酸来抑制种子萌发。在发芽过程中,高温会导致甜瓜种子细胞和胚胎受损甚至死亡,影响种子的正常发芽[5]

1.2 对幼苗光合作用的影响

光合作用是植物将光能转化为化学能并为自身生长发育供能的核心生理过程,借助便携式光合测定仪、叶绿素荧光仪等仪器测定光合作用相关指标,可在一定程度上反映植物叶片的光合速率及物质积累。甜瓜幼苗在25~45 ℃的温度条件下,其叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、PSⅡ活性和PSⅡ最大光能转化效率均随温度升高呈先上升后降低的趋势,在30 ℃时各项指标均最大[4]

1.3 对幼苗活性氧及抗氧化物质的影响

高温胁迫会触发植物体内多条分子调控通路,碳水化合物转运与代谢、光合作用、信号转导通路、抗病相关途径及次生代谢产物合成等生理生化过程共同参与调控植物耐热性的防御网络[6]。高温破坏了甜瓜幼苗的叶绿体结构,抑制了其叶绿素产生,导致净光合作用降低。高温胁迫对叶绿体光合机构中的PSⅡ造成的损伤,会直接降低植物叶片的光合性能;而PSⅡ受损后,光照条件下产生的活性氧(ROS)无法被及时清除并持续积累,这类物质具有强氧化性,会对植物细胞器造成严重损伤。ROS包括超氧阴离子( )、过氧化氢( )和羟自由基(OH-)等。为维持植物在高温条件下生长,抗氧化系统会迅速被激活。抗氧化系统包括抗氧化酶防御系统和抗氧化物防御系统,抗氧化酶包括SOD、POD和CAT等,这些酶在植物系统中的活性反映植物对高温胁迫的耐受程度。SOD被 歧化成H2O2和分子氧;POD和CAT将H2O2催化分解为O2和H2O[7]。在持续高温胁迫下,甜瓜幼苗的SOD、POD、CAT活性增强,抗坏血酸(AsA)和H2O2含量明显增加[6]。此外,抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环也是光合植物清除ROS的关键清除系统。Gupta等[8]研究表明,高温胁迫下的小麦AsA和GSH含量明显增加。

1.4 对幼苗生长的影响

幼苗生长活力参数包括苗高、苗鲜重和苗干重等。杨君妍等[3]研究指出,在28、35和40 ℃条件下处理厚皮甜瓜幼苗,其长度和鲜重均在35 ℃时最大,说明35 ℃是甜瓜的最适生长温度,温度较低时幼苗生长相对缓慢,而温度过高可能抑制了甜瓜生长。在不同温度处理下幼苗的干重存在差异,在30 ℃时干重较高,而在25 ℃时干重相对较低。表明温度较低时幼苗的吸水量较高,因此干重较低[5]

2 高温胁迫下甜瓜壮苗措施

2.1 品种选育

根据当地夏秋季甜瓜种植时的高温条件选择抗热性强的甜瓜品种,当前吐鲁番地区秋季甜瓜的种植品种以西州密17号、西州密25号和黄梦脆为主,黄梦脆和纳斯密品种的耐热性较强[3]。品种间的耐热性差异与其基因型有关。Weng等[6]研究表明,高温胁迫条件下,耐高温甜瓜品种中MEL03C004214.2、MEL03C015076.2及MEL03C035770.2等基因丰度明显偏高;高温敏感品种中,有15个相关基因的丰度明显偏低,这种表达差异影响了高温胁迫下相关物质的生物合成,表明不同基因型的遗传潜力决定了其对高温的耐受程度。耐高温甜瓜品种耐热性明显强于其他品种,其光合作用、抗氧化酶活性、抗氧化物质含量和生物积累量等明显较高[9]

2.2 田间管理

甜瓜生长过程中,适宜的生长环境和水肥管理是其茁壮生长和增产增收的有效措施。

2.2.1 地块选择

瓜类和蔬菜连作会降低土壤肥力,提高病虫害发生概率。因此,选择种植葱、姜、蒜和孜然等作物的地块轮作,可在一定程度上预防病虫害的发生,并提高甜瓜产量和品质[10]

2.2.2 整地施基肥

春季作物收获后,及时整地翻耕并施入基肥,保证甜瓜生长过程中的营养供应,同时施入杀菌药剂,降低病虫害发生概率。在高温天气下翻耕,可疏松土壤,杀死部分土传病害菌和虫卵。基肥可采用牛羊粪肥、饼肥、尿素、磷酸二铵、硫酸钾和重过磷酸钙等有机、无机肥混施,杀菌药剂施用多菌灵和生石灰等[11]

2.2.3 水分调控

在干燥通风的贮藏环境下,种子通常维持生理休眠状态,而适宜的水分供给有助于打破休眠。依托当前成熟的滴灌技术,可实现甜瓜种植过程中水分的精准化调控[12]。播种至甜瓜幼苗出现2片真叶期间,保证土壤湿度,以提高甜瓜出苗率,出现缺苗及时补苗;在甜瓜幼苗出现2片真叶后,控水蹲苗使幼苗逐渐适应高温干旱条件[11]

2.2.4 遮阳降温

在高温天气下,甜瓜出苗至蹲苗期间甜瓜幼苗长势较弱,在这期间需采取降温措施保证根部有充足的水分,以保证成活率。高温强光下,采用遮阳网进行遮阳降温以减轻高温强光对幼苗的伤害;此外,在种植时可采用穴式种植,挖深15 cm、直径10 cm的穴,放入种子后覆土2 cm左右,待甜瓜出苗后降低根区土壤温度,以促进幼苗健壮生长[13]

2.3 生长调节剂调控

由于种子生理休眠和发芽质量存在差异,在发芽过程中易出现不整齐和缓慢发芽情况,这影响种植甜瓜生长的一致性,可能影响其产量和质量。因此,通过喷施植物生长调节剂调节种子萌发时间,以保证甜瓜在同一时期成熟,为商业生产提供生长一致的甜瓜幼苗。在种植前,可用赤霉素和6-苄基腺嘌呤浸种打破种子休眠和加速发芽,促进种子胚生长[14]。此外,外源喷施生长调节剂可增强逆境条件下甜瓜幼苗的抗逆能力,通过诱导抗逆相关基因的表达,进一步提升甜瓜幼苗对各类逆境胁迫的耐受水平[15]。定期检查瓜田,尤其是幼苗长势较弱的时期,及时观察幼苗生长状况,并采取相应措施。此外,结合栽培和水分调控的降温措施,施用调环酸钙、多效唑和矮壮素等生长调节剂壮苗,提高甜瓜幼苗对高温的耐受程度[16]

3 结语

本文综述了高温胁迫对作物苗期生理生长的影响机制,提出了壮苗培育措施。在极端高温条件下,秋季种植甜瓜时需做好苗期管理,甜瓜幼苗对高温较敏感,其发芽率、光合作用、抗氧化酶活性、抗氧化物质含量及生物积累量易受高温影响。高温胁迫可抑制甜瓜种子萌发与幼苗光合作用,削弱植株抗氧化能力,进而降低其生物量积累水平。基于此,提出壮苗培育策略,包括选育适合吐鲁番地区秋季生长的甜瓜品种,加强甜瓜幼苗期的管理,通过生长调节剂调节种子发芽和幼苗生长,采用穴式种植法、保证苗期供水量并采取适当的降温措施,以提高甜瓜的质量,进而增加种植户收益。
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