氯化鈣對(duì)鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響

張會(huì)靈 高 文 陳雙臣 余義和 岳雪蓮 張菊平（河南科技大學(xué)，洛陽(yáng) 471003）

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氯化鈣對(duì)鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響

張會(huì)靈 高 文 陳雙臣 余義和 岳雪蓮 張菊平
（河南科技大學(xué)，洛陽(yáng) 471003）

摘要：以豌豆為材料，研究了不同濃度的氯化鈣溶液（5mmol/L、14mmol/L、23mmol/L）浸種對(duì)鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響。結(jié)果表明：鹽脅迫下，豌豆種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)受到明顯的抑制；與對(duì)照相比，單用氯化鈣溶液浸種也會(huì)對(duì)種子萌發(fā)和幼苗造成脅迫傷害；但是，一定濃度的氯化鈣溶液對(duì)鹽脅迫具有緩解作用，可以提高種子發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，葉片葉綠素含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量升高，丙二醛含量降低；但緩解作用并不與鈣離子的濃度成正比，鈣離子濃度過(guò)低緩解效果不明顯，過(guò)高會(huì)對(duì)幼苗形成新的脅迫傷害，其中以14mmol/L氯化鈣溶液效果最佳。

關(guān)鍵詞：豌豆；鹽脅迫；氯化鈣；種子萌發(fā)；生理特性

豌豆是世界第四大豆類(lèi)作物，我國(guó)是僅次于加拿大的世界第二大豌豆生產(chǎn)國(guó)，在世界豌豆生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。近年來(lái)土壤鹽漬化越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響豌豆的品質(zhì)和產(chǎn)量。對(duì)鹽堿土的改良方法有施用改良劑法和覆蓋改良法，但這些方法實(shí)施起來(lái)難度較大，且要耗費(fèi)大量的人力和物力。因此，用化學(xué)物質(zhì)調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高植物對(duì)鹽堿土的適應(yīng)性是克服鹽堿土危害的重要途徑。周月等[1]研究發(fā)現(xiàn)，0．1mmol/L的ALA能緩解鹽脅迫下豌豆幼苗的氧化損傷，顯著提高SOD等保護(hù)酶的活性。張鳳銀等[2]研究認(rèn)為，SA能緩解鹽脅迫對(duì)菜豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的抑制作用。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，植物在加入Ca2+后鹽脅迫會(huì)在一定程度上減輕[3]。但是，外源鈣對(duì)鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響研究不多。本研究以豌豆種子為試驗(yàn)材料，分析不同濃度氯化鈣對(duì)NaCl脅迫下種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，為生產(chǎn)中緩解豌豆鹽害提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗(yàn)材料為豌豆種子無(wú)須豆尖1號(hào)；所用試劑均為分析純。

1.2 方法 試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，每個(gè)處理所用溶液見(jiàn)表1，每個(gè)處理重復(fù)3次。

表1 試驗(yàn)處理方法

選取顆粒飽滿、大小一致、完整無(wú)損的子粒。先用55℃溫水浸泡種子1h，然后用3% H2O2消毒10min。再分別在表1中的各溶液浸泡種子5～7h，使其充分吸水膨脹。將浸泡過(guò)的種子用蒸餾水淋洗2～3次后，放置于鋪有紗布和2層濾紙的培養(yǎng)皿中，在25℃恒溫箱中黑暗培養(yǎng)。在此期間，每天噴水3～4次。從培養(yǎng)次日開(kāi)始統(tǒng)計(jì)種子的萌發(fā)情況（以胚根長(zhǎng)為種子長(zhǎng)度的1/2作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)）。待下胚軸長(zhǎng)至2cm左右時(shí)，將豌豆芽播種在鋪有基質(zhì)的育苗盤(pán)中，放在室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，每天調(diào)換育苗盤(pán)位置，保證光照均勻，定時(shí)用清水澆灌，待幼苗長(zhǎng)至2葉1心后，用原處理液進(jìn)行澆灌，每隔2d澆灌1次。

測(cè)定發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽終期全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100，發(fā)芽勢(shì)（%）=（前7d內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100。

在對(duì)幼苗根施處理后的第6天，每處理隨機(jī)選取10株，測(cè)量株高、莖粗、葉綠素含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和丙二醛含量[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 氯化鈣對(duì)NaCl脅迫下豌豆種子萌發(fā)的影響 發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)可以反映種子發(fā)芽的速率和整齊程度。由表2可以看出，180mmol/L NaCl浸種（CK3）對(duì)種子萌發(fā)具有明顯的抑制作用，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均顯著低于清水對(duì)照組CK1，分別降低了22%和25%。14mmol/L氯化鈣浸種（CK2）對(duì)種子萌發(fā)也具有明顯的抑制作用，但是一定濃度的氯化鈣溶液可以減緩NaCl對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用。T1、T2與CK3相比，發(fā)芽率分別升高了12%、22%，發(fā)芽勢(shì)分別升高了7%、27%。T3與CK3相比，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)不但沒(méi)有升高反而降低。說(shuō)明一定濃度的氯化鈣溶液可以促進(jìn)鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)，其中氯化鈣濃度為14mmol/L時(shí)效果最好，而高濃度的氯化鈣溶液則會(huì)加重脅迫。

表2 不同濃度氯化鈣對(duì)NaCl脅迫下豌豆種子萌發(fā)的影響

2.2 氯化鈣對(duì)NaCl脅迫下豌豆幼苗生長(zhǎng)的影響 由表3可以看出，6個(gè)處理中豌豆幼苗的株高和莖粗由高到低的排列是：CK1>T2>T1>CK2>CK3>T3。其中，對(duì)照組中CK1的株高和莖粗均為最大，T處理組中T2的株高和莖粗均為最大。NaCl脅迫下豌豆幼苗株高、莖粗都下降，分別下降了21%、23%；一定濃度的氯化鈣

溶液處理之后，株高和莖粗都有所提高，T1與CK3相比株高和莖粗分別提高了10%和6%，T2分別提高了17%和24%；T3的株高和莖粗反而下降，但是差異不顯著。說(shuō)明單獨(dú)的氯化鈣和氯化鈉處理，豌豆幼苗生長(zhǎng)會(huì)受到抑制；但是，一定濃度的氯化鈣可以緩解NaCl的脅迫作用，其中以14mmmol/L的氯化鈣溶液效果最為顯著。

2.3 氯化鈣對(duì)NaCl脅迫下豌豆幼苗生理特性的影響

葉綠素是植物葉片進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，多種脅迫可引起葉片葉綠素含量的下降。由表3可以看出，CK2葉片的葉綠素含量與CK1相比有所降低，但是差異不顯著；CK3葉片的葉綠素含量與CK1相比顯著降低。在NaCl脅迫下施用一定濃度的氯化鈣溶液則會(huì)使葉綠素的含量有所提高，與CK3相比T1和T2葉片葉綠素含量分別升高了17%和32%。但是高濃度的氯化鈣溶液會(huì)引起豌豆幼苗的葉綠素含量進(jìn)一步下降，CK3相比T3葉綠素含量下降了3%。綜上說(shuō)明，當(dāng)氯化鈣溶液的濃度為14mmom/L時(shí)，對(duì)鹽脅迫的緩解作用最顯著。

表3 不同濃度氯化鈣對(duì)NaCl脅迫下豌豆幼苗生長(zhǎng)和生理特性的影響

可溶性蛋白是一種主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，與植物的水分代謝、生長(zhǎng)、抗性及果蔬品質(zhì)等有關(guān)。可溶性蛋白含量上升，細(xì)胞液濃度提高，滲透勢(shì)降低，是植物對(duì)逆境脅迫的一種適應(yīng)性生理生化反應(yīng)，可作為反映植物相對(duì)抗性的指標(biāo)。由表3可以看出，與CK1相比CK3幼苗的可溶性蛋白的含量下降了11%，CK2下降了7%。與CK3相比，一定濃度范圍內(nèi)的氯化鈣溶液處理可提高NaCl脅迫下豌豆幼苗可溶性蛋白的含量，T1、T2分別與CK3相比，可溶性蛋白含量分別提高了5%和11%，差異達(dá)到極顯著水平。當(dāng)氯化鈣濃度達(dá)到23mmoL/L時(shí)，可溶性蛋白的含量反而降低。

脯氨酸是植物體內(nèi)一種有效的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。多種逆境下，都會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)脯氨酸含量的升高來(lái)提高植物的抗性。它既可作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)保持原生質(zhì)內(nèi)與環(huán)境的滲透平衡，防止細(xì)胞失水，也可與蛋白質(zhì)結(jié)合，增強(qiáng)蛋白質(zhì)的水合作用，增加蛋白質(zhì)的可溶性和減少可溶性蛋白沉淀，保護(hù)這些生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定。因此植物葉片中游離脯氨酸的積累是其在逆境條件下的普遍反應(yīng)，常常作為植物抗逆性指標(biāo)。由表3可以看出，NaCl脅迫顯著地提高了豌豆幼苗葉片脯氨酸含量，CK3與CK1相比升高了105．95%；T1、T2、T3與CK3相比脯氨酸含量分別上升了30%、36%、12%。說(shuō)明與鹽脅迫下的豌豆幼苗相比，用一定濃度的氯化鈣浸種可以緩解鹽脅迫的危害，使脯氨酸的含量上升，其中氯化鈣溶液的濃度為14mmol/L時(shí)效果最為明顯。

植物器官在逆境下遭受傷害時(shí)，體內(nèi)代謝平衡失調(diào)，引起膜脂過(guò)氧化作用，加速膜蛋白的聚合反應(yīng)，積累許多的有害產(chǎn)物，丙二醛就是其中一種，常被作為植物受到逆境傷害的重要指標(biāo)，用以反映植物膜脂過(guò)氧化作用的水平和對(duì)細(xì)胞膜的傷害程度。由表3可以看出，CK3與CK1相比丙二醛的含量極顯著升高。氯化鈣溶液浸種處理組后，丙二醛的含量下降。T1、T2與CK3相比，丙二醛的含量分別降低了58%、64%，差異極顯著。說(shuō)明一定范圍濃度的氯化鈣溶液處理會(huì)緩解鹽脅迫帶來(lái)的危害，其中14mmol/L時(shí)效果最為明顯。與CK3相比，T3中丙二醛的含量上升了4．5%，與CK3差異不顯著。說(shuō)明高濃度的氯化鈣溶液反而會(huì)加重鹽脅迫，使丙二醛的含量升高。

3 討論

本研究結(jié)果表明，NaCl脅迫下豌豆種子發(fā)芽率降低，幼苗葉片葉綠素含量、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量降低，丙二醛含量升高，這些因素引起傷害效應(yīng)，導(dǎo)致幼苗生長(zhǎng)受到抑制。文卿琳等[5]在研究鹽脅迫對(duì)海島棉種子萌發(fā)的影響研究中也得到了相似的結(jié)論。而氯化鈣浸種可以在一定程度上減緩?fù)愣狗N子及幼苗所受的鹽脅迫。劉新星等[6]對(duì)豌豆幼苗做過(guò)相似的研究，發(fā)現(xiàn)適宜濃度的氯化鈣能夠提高幼苗抵御鹽害的能力，但是沒(méi)有研究對(duì)種子萌發(fā)的影響。本研究結(jié)果顯示，14mmol/L氯化鈣浸種后，豌豆種子發(fā)芽率與NaCl脅迫對(duì)照相比發(fā)芽率升高了22%。

滲透調(diào)節(jié)是植物提高耐鹽性的重要途徑之一，而脯氨酸是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。本研究中，氯化鈣浸種的豌豆幼苗中脯氨酸含量與對(duì)照相比顯著升高。并且是14mmol/L的氯化鈣效果最顯著，當(dāng)氯化鈣濃度升高到23mmol/L時(shí)與對(duì)照差異不顯著。李青云等[7]研究發(fā)現(xiàn)，鈣能明顯提高作物的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，但是滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量與鈣離子濃度并不是正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明鹽脅迫下，適宜補(bǔ)充鈣離子可以減緩鹽害，但過(guò)量的Ca2+則會(huì)對(duì)植株造成離子脅迫。另外，本研究中氯化鈣濃度只設(shè)置了3個(gè)梯度，其中14mmol/L效果最顯著，這個(gè)濃度是否為最佳的濃度還需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]周月，徐亮，楊立，等．外源ALA對(duì)鹽脅迫下豌豆幼苗生理特性的影響．西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，37（8）：111-115

[2]張鳳銀，陳禪友，胡志輝，等．外源水楊酸對(duì)鹽脅迫下菜豆種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，44（10）：39-43

[3]Genc Y，Tester M，McDonald G K．Calcium requirement of wheat in saline and non-saline conditions ． Plant Soil，2010，327：331-345

[4]李合生．植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)．北京：高等教育出版社，2000：260-261

[5]文卿琳，阿曼古麗·肉孜．鹽脅迫對(duì)海島棉種子萌發(fā)的影響．中國(guó)種業(yè)，2008（1）：39-40

[6]劉新星，羅俊杰．外源鈣對(duì)鹽脅迫下豌豆幼苗生化指標(biāo)的影響．北方園藝，2013（4）：24-27

[7]李青云，葛會(huì)波，胡淑明．鹽脅迫下外源鈣對(duì)草莓內(nèi)源激素含量的影響．西北植物學(xué)報(bào)，2008，28（3）：517-522

簡(jiǎn)訊

韓俊解讀一號(hào)文件:慎重推廣農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)

改革開(kāi)放以來(lái)指導(dǎo)“三農(nóng)”工作的第18份中央一號(hào)文件27國(guó)務(wù)院新聞辦公室于1月28日上午舉行新聞發(fā)布會(huì)，請(qǐng)中央農(nóng)村工作領(lǐng)導(dǎo)小組副組長(zhǎng)、辦公室主任陳錫文和中央農(nóng)村工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室副主任韓俊解讀《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于落實(shí)發(fā)展新理念加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)全面小康目標(biāo)的若干意見(jiàn)》有關(guān)情況，并答記者問(wèn)。

中央農(nóng)村工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室副主任韓俊在發(fā)布會(huì)上表示，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)和監(jiān)管，在確保安全的基礎(chǔ)上慎重推廣。

新一輪的農(nóng)業(yè)科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在孕育興起，在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，作為一個(gè)13億人的大國(guó)，中國(guó)也不能落伍，所以一號(hào)文件提出要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研發(fā)，我們一定要搶占技術(shù)的制高點(diǎn)。

第二，從國(guó)際上來(lái)看，雖然還存在一些爭(zhēng)論，但是轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植規(guī)模可以說(shuō)是不斷擴(kuò)大，所有轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品在商業(yè)化種植之前都經(jīng)過(guò)了大量的安全性研究和嚴(yán)格的評(píng)估審查，國(guó)際上對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性是有權(quán)威性結(jié)論的，任何批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因食品，可以說(shuō)與傳統(tǒng)的食品一樣，它是安全的。我們國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的政策是一貫的，是明確的。

2016年中央一號(hào)文件專(zhuān)門(mén)強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)和監(jiān)管，在確保安全的基礎(chǔ)上來(lái)慎重推廣。這里特別強(qiáng)調(diào)了要加強(qiáng)監(jiān)管，從已經(jīng)查處的極個(gè)別地區(qū)非法種植轉(zhuǎn)基因水稻的情況來(lái)看，確實(shí)對(duì)轉(zhuǎn)基因的監(jiān)管還要進(jìn)一步強(qiáng)化，要加強(qiáng)日常監(jiān)管，要嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)法，特別是要嚴(yán)把三個(gè)關(guān)，一個(gè)關(guān)是研發(fā)試驗(yàn)關(guān)，二是品種審定關(guān)，三是生產(chǎn)流通關(guān)，一定要從源頭上防止轉(zhuǎn)基因的種子沒(méi)有經(jīng)過(guò)審定就非法流入市場(chǎng)。公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品存在擔(dān)心，完全是可以理解的，政府除了加強(qiáng)監(jiān)管以外，要落實(shí)好轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的強(qiáng)制性標(biāo)識(shí)的要求，要保證公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因食品有知情權(quán)、選擇權(quán)。

（來(lái)源： 中國(guó)網(wǎng)江蘇頻道 作者： 李華）

收稿日期：（2016-01-07）

通信作者：張菊平

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（31401437）；河南科技大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金（13480045）