外源鈣對鋁脅迫下辣椒植株幾個生理指標的影響

摘要 [目的] 為了解辣椒的耐鋁機理提供參考依據。[方法] 研究了不同濃度鈣處理對同一濃度鋁脅迫下辣椒植株生理特性的差異，解析在幾種不等鈣濃度狀態下辣椒植株生理生化特性和形態的改變。[結果] 在200 μmol/L鋁脅迫下，辣椒植株生長明顯受到影響；加入不同濃度的鈣，可有效地減輕鋁對辣椒幼苗的脅迫，隨鈣溶液處理濃度的增加，辣椒植株葉片的葉綠素含量變化幅度較小；凈光合速率呈先上升后下降的趨勢；細胞間隙二氧化碳濃度表現出遞增式下降；辣椒植株的根長隨鈣濃度增加而增長。[結論] 1 mmo/L鈣離子對辣椒植株的鋁脅迫緩解達到最佳生理狀態。

關鍵詞 辣椒；鈣離子；鋁脅迫；生理特性

中圖分類號 S641.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08481-02

Abstract [Objective] The research aimed to provide the reference basis for the mechanism of aluminum resisance of pepper plant. [Method] Under different concentration of calcium treatment， the different physiological characteristics of the pepper plant under aluminum stress in the same concentration were studied， and physiological characteristics change was analyzed. [Result] Under 200 μmol/L aluminum stress， hot pepper plant growth was significantly affected. In different concentrations of calcium aluminum， Ca2+ could effectively reduce the stress of hot pepper seedlings， with the increase of aqueous calcium concentration， hot pepper plant changed in small variations in the chlorophyll content of leaves. Net photosynthetic rate showed a trend of falling after rising first. Intercellular CO2 concentration showed an incremental decline. Pepper plant root was significantly longer. [Conclusion] 1 mmol/L Ca2+ was the best for aluminum stress relief of the pepper plant.

Key words Pepper； Calcium； Stress of aluminium； Physiological characteristics

鋁作為地殼中含量最豐富的金屬元素，一般情況下以穩定的鋁硅酸鹽形式存在于土壤中。然而，由于最近幾年的酸雨沉降增長和大量使用生理酸性化肥，土壤中的鋁含量增加，鋁毒害已逐漸成為影響作物生長和減產的重要因素[1]。鋁脅迫主要表現為阻礙作物根系生長。根系短時間接觸鋁毒害就可以受到毒害作用，表現出根系受阻癥狀[1-3]。我國15個省分布有酸性土壤，占我國土壤總面積的21%[4]。因此，鋁毒害已經成為影響我國農業生產的重要因素。所以，研究鋁脅迫對酸性土壤的毒害和找到消除鋁脅迫對酸性土壤毒害的方法，已成為提高作物產量的重要途徑。

現今國內外已經針對植物鋁毒害展開了一定的研究。大量試驗證明，鋁對植物的毒害作用主要體現在植物的根系中，鋁毒害機制可能與破壞植物根部細胞膜的結構與功能有關[5]，在細胞膜中Ca2+參與細胞內各種生化過程調控，穩定細胞膜，起到與Al3+相反的作用[6-10]。針對小麥、苜蓿、大豆等植物的鋁毒害問題，可以施用外源鈣以緩解毒害[11-13]。目前，有關鈣是否能夠緩解辣椒鋁脅迫還未見報道。筆者研究了幾種濃度鈣對鋁脅迫下辣椒幼苗生長的影響，以期為利用外源物質減輕鋁脅迫毒害提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為辣椒種子紅龍2號。

1.2 方法

辣椒種子經過處理后，被栽種于土壤中。當幼苗長至3～4片真葉時， 選擇生長一致的辣椒幼苗移栽于塑料盆中，進行土培培養。當幼苗長至5～6片真葉時，對辣椒幼苗進行處理。為了避免鋁離子與鈣離子發生沉淀，把AlCl3（200 μmol/L） 和不同濃度的鈣溶液分開澆，先澆不同濃度的鈣溶液，24 h后再澆200 μmol/L的AlCl3溶液。鈣離子濃度設6個處理，分別為0（CK）、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mmol/L。每個處理3次重復，交替處理10 d后取樣進行檢測。

2 結果與分析

2.1 CaCl2對鋁脅迫下辣椒幼苗根長的影響

在鋁脅迫下作物根尖首先受到毒害，具體表現為伸長區細胞活性受到抑制，即伸長受抑制[14]。由圖1可知，未用CaCl2處理的辣椒幼苗的根長為3.42 cm，不同濃度CaCl2處理的辣椒幼苗的根系生長比CK得到明顯的改善，且隨著CaCl2濃度的繼續增加，根長先增加，在1 mmol/L濃度后開始下降。由此可知，鋁脅迫下辣椒幼苗根長伸長受到抑制，而加入適量的外源鈣能夠起到緩解根系毒害影響，但當加入過量的外源鈣時， 辣椒幼苗也會出現與根系毒害效應，使得根系伸長受到抑制。

植物的抗重金屬機理是一個由多基因控制的數量性狀。這也決定了抗重金屬機理的復雜性。該試驗僅研究了鈣離子調控對辣椒幼苗根的伸長變化、細胞間隙二氧化碳濃度、丙二醛含量、葉綠素含量和光合速率的影響，還不能夠充分解釋鈣離子對辣椒耐鋁脅迫程度的影響，至于其他相關因素的影響作用還有待于進一步研究。

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