外源Ca2+對鹽脅迫下玉米幼苗生理指標的影響

武燕　解丹丹　馬小亭　徐熔　王倩

摘要[目的]分析外源Ca2+對玉米幼苗在鹽脅迫下的緩解效果。[方法]以玉米為試驗材料，用 100 mmol/L NaCl對玉米進行鹽脅迫處理（對照組），試驗組在此基礎上加入20 mmol/L CaCl2溶液，待玉米幼苗長至三葉期后測定其生理生化指標。[結果]施加了外源Ca2+后玉米幼苗葉片中POD活性在005水平顯著升高，可溶性糖和葉綠素含量在005水平顯著增加；MDA和脯氨酸含量在005水平顯著降低。[結論]外源 Ca2+對玉米幼苗NaCl鹽害有一定的緩解作用。

關鍵詞鹽脅迫；外源Ca2+；玉米葉片；生理生化指標

中圖分類號S513文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03471-02

基金項目黑龍江省大學生創新創業項目（201310235007）。

作者簡介武燕（1975-），女，黑龍江肇州人，講師，從事植物生理生態學方面的研究。

收稿日期20140411全世界有1/3的土地是鹽堿地，我國約有3 000萬hm2。黑龍江省大慶地區是土壤鹽漬化程度非常高的地區之一。土壤鹽化嚴重影響和限制植物的生長，制約了農業生產[1]。玉米是大慶地區主要的糧食作物。土地鹽漬化對玉米生長、產量有很大的威脅。為了更好地利用鹽漬地資源，通過施加外源緩解劑來改善土壤的鹽漬化的研究越來越受到人們的重視，其中外源施加CaCl2是目前采用的緩解土壤鹽漬化的方法之一。Ca2+不僅作為植物必須營養元素，而且具有穩定膜結構及作為某些酶分子結構“穩定劑”的功能。同時，Ca2+作為第二信使，在植物體對外界信號的感應、傳遞和響應過程中起著重要作用。已有不少研究證實，外源CaCl2處理可改進植物在逆境條件下的生長狀況，減輕脅迫傷害，提高植物的抗逆性[2]。該研究考察了外源CaCl2處理對鹽脅迫下玉米幼苗生理指標的緩解作用，為地區農業生產中提高玉米產量提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料的處理將玉米（鄭丹958）種子用濃度10%次氯酸鈉消毒15 min，23～25 ℃浸種24 h，24～26 ℃暗萌發48 h，將發芽的種子移置培養皿中，27 ℃恒溫培養，每天光照8～10 h。種子萌發后分2組進行處理：對照組，用含100 mmol/L NaCl的Hoagland完全營養液進行鹽脅迫處理；試驗組，用含100 mmol/L NaCl和20 mmol/L CaCl2的Hoagland完全營養液進行鹽脅迫的緩解處理。

1.2生理指標的測定待幼苗長到三葉一心時，取玉米幼苗葉片，測定各項生理指標。每個處理重復3次。過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創木酚法；丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸反應法；脯氨酸含量的測定采用茚三酮法；可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法；葉綠素含量的測定采用分光光度法[3]。

1.3數據分析試驗數據應用SPSS17.0統計分析軟件和Excel軟件進行Duncan檢驗、分析差異顯著性及圖表制作。

2結果與分析

2.1POD活性的變化POD是植物體內酶促防御系統的重要保護酶之一。POD可清除膜脂過氧化作用而產生的活性氧，降低細胞膜的損傷，提高植物的抗逆性[4]。由圖1可知，施加了外源Ca2+的試驗組玉米幼苗葉片中POD活性在0.05水平顯著高于對照組（單鹽脅迫），比對照增加了222%。這說明外源Ca2+可通過提高玉米幼苗葉片中POD活性來抵御鹽害。

2.2MDA含量和葉綠素含量的變化MDA是膜質過氧化的重要產物之一，能夠反映植物細胞膜受損傷的程度，且在一定鹽脅迫范圍內，MDA含量可以作為鑒定植物耐鹽性的生理指標[5]。由圖2可知，加入Ca2+在0.05水平顯著降低了鹽脅迫下玉米幼苗葉片中MDA含量。這說明外源Ca2+能降低植物葉片中MDA含量，減少膜脂過氧化產物的積累，從而提高植物的抗鹽傷害能力。

葉綠素是綠色葉片用于捕獲光能的重要物質。光合作用產物的積累增強了對鹽脅迫的忍耐力。由圖3可知，Ca2+緩解下的玉米幼苗葉片中葉綠素含量在0.05水平顯著高于鹽脅迫玉米幼苗葉片。這說明外源Ca2+對提高葉綠素含量、增強植物抵抗鹽脅迫有一定助益。

2.3脯氨酸含量和可溶性糖含量的變化脯氨酸作為植物抗逆性的防御系統之一，在維持胞質溶膠與環境之間滲透平衡和保持膜結構的穩定性方面起重要作用[6]。由圖4可知，與對照相比，經外源CaCl2處理的試驗組幼苗葉片中脯氨酸含量有所下降，比對照降低了27.3%，差異達0.05顯著水平?？扇苄蕴鞘侵参矬w內重要的滲透調節物質之一，對逆境條件下減少植物所受的傷害起重要作用[7]。由圖5可知，經CaCl2處理玉米幼苗的可溶性糖含量在0.05水平顯著高于對照組。

3結論與討論

研究表明，用100 mmol/L NaCl對玉米幼苗進行鹽脅迫后，通過施加外源 Ca2+后玉米幼苗葉片中POD活性在0.05水平顯著提高，可溶性糖和葉綠素含量在0.05水平顯著增加，MDA和脯氨酸含量在0.05水平顯著降低，說明外源Ca2+對玉米幼苗NaCl鹽害有一定的緩解作用。

植物體內抗氧化系統在正常生理條件下可以提供足夠的抗氧化損傷的保護作用。POD在清除鹽脅迫產生的大量自由基方面有著重要作用，減輕了膜脂不飽和脂肪酸的氧化分解，降低了其膜脂過氧化產物MDA含量，對提高膜結構的穩定性起很好的調節作用[8]。研究中，鹽脅迫下外源施加Ca2+后，POD活性大幅度提高，同時MDA含量明顯下降，說明POD在清除自由基、緩解膜質過氧化作用方面起關鍵作用。脯氨酸和可溶性糖作為滲透調節物質在逆境條件下積累具有普遍性 ，經CaCl2處理后可促進Ca2+ 吸收，減少Na+的吸收[9-10]。這在一定程度上抑制脯氨酸含量的增加?？扇苄蕴窃谀婢硹l件下對減少傷害起重要作用。積累的可溶性糖可調節胞內的碳水化合物含量，所以在外源CaCl2處理后，植物體內大量積累的可溶性糖可抵抗逆境條件以維持植株的正常生長。Na+加速了玉米葉片中葉綠素的降解，影響葉綠體中的光合膜進行光合作用，抑制植物的生長發育[11]。該研究表明，經CaCl2處理的玉米在鹽脅迫條件下能夠提高葉片中葉綠素含量，在一定程度上減輕鹽脅迫下對植物的傷害。Ca2+對許多植物的氯化鈉鹽害有緩解作用[12]。

參考文獻

[1] 王文成，郭燕超，李克嘩，等.鹽脅迫對竹柳種苗形態及生理指標的影響[J].華北農學報，2011，26（S1）：143-146.

[2] 郭麗紅，陳善娜，龔明.氯化鈣浸種對玉米幼苗抗逆性的影響及其與谷胱甘肽還原酶的關系[J].云南植物研究，2004，26（1）：111-117.

[3] 張志良.植物生理學試驗指導[M].3版.北京：高等教育出版社，2003：121-277.

[4] 陳珍.水楊酸對鎘脅迫下花椰菜種子萌發及幼苗生長的影響[J].種子，2009，28（2）：39-43.

[5] BERNSTEIN N，LAUCHLI A，SILK W K.Kinematics and dynamics of sorghum （Sorghum bicolor L.） leaf development at various Na/Ca salinities[J].Plant Physiol，1993，103：1170-1114.

[6] 盧靜君，多立安，劉祥君.鹽脅迫下兩種草SOD和POD及脯氨酸動態研究[J].植物研究，2004，24（1）：115-119.

[7] 張美云，錢吉，鄭師章.滲透脅迫下野生大豆游離脯氨酸和可溶性糖的變化[J].復旦大學學報，2001，40（5）：558-561.

[8] LIANG Y C，CHERT Q，LIU Q，et al.Exogenous silioon （Si） increase antioxidant enzyme activity and reduce lipid peroxidation in roots of saltstressed barley（Hordeum vulgare L）[J].Journal of Plant Physiol，2000，160：1157-1164.

[9] 劉友良，章文華.鹽脅迫下Ca2+ 對大、小麥植株離子吸收分配的調節[C]//中國植物生理學會第五次全國會議論文摘要匯編.中國植物生理學會，1990：346-347.

[10] 商學芳，董樹亭，鄭世英，等.玉米種子萌發過程中Na+和Ca2+含量變化與耐鹽性的關系[J].作物學報，2008，34（2）：333-336.

[11] 王忠.植物生理學[M].北京：中國農業出版社，2000：457-459.