近年来，由于工矿三废的排放、无机化肥的过量使用，导致有毒重金属在土壤中过量积累，严重污染环境，对人类健康造成巨大威胁[1]。镉(Cadmium，Cd)作为有一种有害重金属，易被植物吸收，具有很强的生物毒性和化学活性，可以通过多种途径对植物产生毒害[2]。

据联合国粮食及农业组织 FAOSTAT 数据库(2016年8月更新数据)统计2015年中国甜瓜的生产面积和产量均居世界第一位。薄皮甜瓜的生育期80～90 d，具有果实成熟期早，产值高等优势，可有效增加农民收入，同时可以填补夏初水果淡季市场供应的空白。湖南省的甜瓜生产和消费以薄皮甜瓜为主，产区主要集中在常德、益阳、邵阳、岳阳、长沙、衡阳、永州等地区[3]。Cd2+在植物体内过量积累会破坏细胞内的氧化还原平衡，诱导细胞中活性氧物质的大量产生与积累，进而致使植物受到氧化损伤[4]。近年来国内外有关镉对水稻、小麦等大田作物和黄瓜等蔬菜作物种子萌发、生理生化的影响已有不少报道[2，5]。

2014年随着湖南省开展重金属超标地区种植结构的调整，在长株潭部分轻度和中度镉超标地区正在进行甜瓜的试种。本研究根据前期镉在薄皮甜瓜植株中的分布及低累积品种筛选的结果[6]，选用X-T-G(相对高积累品种)和IVF-28(相对低积累品种)，研究不同浓度的Cd胁迫对薄皮甜瓜植株生长和生理生化特性的影响，揭示X-T-G和IVF-28薄皮甜瓜品种响应Cd胁迫的生理机制，为深入研究薄皮甜瓜Cd胁迫制提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

2017年4月，在湖南农业大学蔬菜瓜类研究所进行。供试薄皮甜瓜品种为X-T-G和IVF-28，X-T-G由湖南雪峰种业有限公司提供，IVF-28由中国农业科学院蔬菜花卉研究所甜瓜课题王怀松老师提供。挑选籽粒饱满的X-T-G和IVF-28种子，用0.5‰的次氯酸钠溶液浸泡消毒30 min，然后用灭菌的蒸馏水反复将种子表面的次氯酸钠冲洗干净，用湿纱布包裹，置于发芽箱中30 ℃催芽24 h，挑选芽长一致的甜瓜种子播于口径52 mm的育苗杯中，每品种播150杯，置于人工气候室内，光照16 h，温度25 ℃，黑暗8 h，温度18 ℃，每天用 Hoagland营养液补充到恒质量(维持含水量在75%)。当甜瓜幼苗第2片真叶长出时，进行不同浓度CdCl2胁迫，试验共设4个处理，营养液中Cd离子浓度(按CdCl2中Cd计)依次为0(对照，CK)，30，60，100 mg/L，3次重复，每3 d更换1次营养液，7 d后当甜瓜幼苗第3片真叶显现时进行取样分析。

1.2 试验方法

1.2.1 测定指标和方法 株高和茎粗的测定：当甜瓜幼苗第3片真叶显现时，随机选取各处理3株甜瓜幼苗，用直尺测定甜瓜幼苗的株高、用数显游标卡尺测量甜瓜幼苗的下胚轴粗度。

每个处理选取5株长势基本一致的甜瓜幼苗，将植株从营养杯中取出，先用自来水冲洗植株根部表面的杂质，然后再用去离子水漂洗根部，用吸水纸吸干根系表面水分，并将根部和地上部于茎基切断分开，将根系放在扫描仪的托盘中，将盛有清水的托盘置于扫描仪上，然后用毛刷和镊子等工具使根系完全展开，最后利用根系分析系统(WinRHIZO，Regent Instruments Inc Cancand)对其进行扫描和分析。

抗氧化酶活性和抗氧化物质含量的测定：超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)、过氧化氢酶(Catalase，CAT)、过氧化物酶(Peroxidase，POD)、丙二醛(Malondialdehyde，MDA)、脯氨酸(Proline，PRO)、谷胱甘肽(Glutathione，GSH)、过氧化氢(Hydrogen peroxide，H2O2)的测定试剂盒均由南京建成生物工程研究所提供。

1.2.2 数据处理 试验数据采用SPSS 22.0软件进行统计分析，Microsoft Excel 2013作图。

2 结果与分析

2.1 不同浓度CdCl2对薄皮甜瓜植株生长的影响

从表1中数据可以看出，随着CdCl2浓度的增加，X-T-G和IVF-28甜瓜品种幼苗的生长受到抑制，X-T-G和IVF-28的株高、茎粗呈现逐渐降低的趋势，不同浓度处理间差异均达到了显著水平。

从表2中可以看出，随着CdCl2浓度的增加，2个甜瓜品种幼苗的总根长、根表面积、根体积和根尖数均呈现下降的趋势，30，60，100 mg/L Cd胁迫处理均与对照差异显著。其中，30，60，100 mg/L Cd处理下的IVF-28的根长分别为对照的32.04%，20.84%，22.62%，在100 mg/L时比60 mg/L时有所提高但差异未达显著水平，X-T-G的根长分别为对照的71.57%，35.85%，25.45%；30，60，100 mg/L Cd处理下IVF-28的根表面积分别为对照的54.31%，38.15%，41.15%，在100 mg/L时比60 mg/L时有所提高但差异未达显著水平，X-T-G的根表面积分别为对照的76.60%，38.02%，33.32%；30，60，100 mg/L Cd处理下IVF-28的根体积分别为对照的43.10%，36.21%，37.93%，100 mg/L时比60 mg/L时有所提高但差异未达显著水平，X-T-G的根体积分别为对照的49.21%，36.51%，33.33%；30，60，100 mg/L Cd处理下IVF-28的根尖数仅为对照的43.78%，26.97%，25.58%，X-T-G的根尖数仅为对照的69.50%，38.53%，31.99%。甜瓜根系分形维数亦随着CdCl2浓度的增加而下降，但不同品种各浓度之间差异显著性不同，IVF-28的分形维数在Cd处理与对照间差异均达到显著水平，其中100 mg/L Cd处理分形维数仅为对照的79.77%；X-T-G的根系分形维数在60，100 mg/L时与对照差异达到显著水平，100 mg/L的分形维数与其他Cd处理差异亦达显著水平，仅为对照的78.41%。