外源氯化鈣對大蒜幼苗鹽脅迫傷害的緩解作用

朱利君+閆秋潔

摘要：使用不同濃度的氯化鈣對鹽脅迫下大蒜（Allium sativum L.）幼苗進行處理，對大蒜幼苗的株高、根長、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性和葉綠素、脯氨酸、丙二醛（MDA）、H2O2含量進行了測定。結(jié)果表明，150 mmol/L NaCl脅迫顯著抑制了大蒜幼苗的生長，添加不同濃度的CaCl2后，大蒜幼苗的株高、根長、葉綠素含量、抗氧化保護酶活性逐漸增加，脯氨酸、MDA、HO2含量逐漸降低。當在150 mmol/L NaCl中添加30 mmol/L CaCl2后，大蒜幼苗的株高、根長、葉綠素含量、抗氧化保護酶活性達到最大，脯氨酸、MDA、H2O2含量降到最低。因此，外源CaCl2可以緩解NaCl脅迫對大蒜幼苗的傷害，最適用濃度為 30 mmol/L CaCl2。

關(guān)鍵詞：外源鈣；鹽脅迫；大蒜；幼苗；生理特性；抗氧化酶

中圖分類號： S633.401文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0242-03

大蒜（Allium sativum L.），多年生草本植物，百合科蔥屬。現(xiàn)代科學分析證明，大蒜含有蛋白質(zhì)，味道香辛，因具有豐富的營養(yǎng)保健和藥用價值[1]而成為近幾年研究的熱點。土壤鹽漬化是農(nóng)作物生長中常見的自然逆境之一。中國是世界上鹽堿土大國之一。鹽脅迫是影響植物生長發(fā)育和農(nóng)作物產(chǎn)量的主要環(huán)境脅迫因子之一，中國鹽荒地約有2 000萬hm2，次生鹽漬化土壤670萬hm2，約占全國總土地面積的14%。研究大蒜抗鹽生理機制，對減少土壤鹽漬化的危害、提高大蒜產(chǎn)量具有重要意義[2]。

植物在受到逆境脅迫時能提高游離Ca2+的濃度，并通過Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合啟動一系列生理生化過程，對逆境的感受、傳遞、響應(yīng)和適應(yīng)過程中發(fā)揮重要作用。鈣能提高植物組織或細胞的多種抗性和抗多種礦質(zhì)元素毒害脅迫等。適量的鈣離子能降低質(zhì)膜透性，阻止胞內(nèi)鉀離子的外滲和鈉離子的進入，從而提高植物的耐鹽性，促進植物的生長[3]。有關(guān)鈣對鹽脅迫影響的報道，多集中在大田作物，如小麥、玉米、大豆[4-6]等。外源鈣能否緩解鹽脅迫對大蒜幼苗的傷害，到目前為止還未見報道。本試驗采用不同濃度外源鈣作用于鹽脅迫下的大蒜幼苗，測定大蒜幼苗的株高、根長，抗氧化保護酶SOD、POD、CAT、APX活性，脯氨酸、MDA、葉綠素、H2O2含量，篩選出緩解大蒜幼苗鹽脅迫的最適外源鈣濃度，以期為大蒜在生產(chǎn)種植提供相關(guān)參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

選取籽粒飽滿健康、大小一致的大蒜鱗莖，漂洗干凈，用10%次氯酸鈉溶液消毒10 min，用蒸餾水沖洗4次，于25 ℃恒溫水浴鍋中浸種24 h，置于鋪有3層紗布的培養(yǎng)皿中，分別用0（對照）、50、100、150、200 mmol/L NaCl 溶液處理，每處理100粒，3次重復(fù)。22 ℃恒溫箱催芽，第5天統(tǒng)計其芽長、根長。以芽長超過種子長度的50%為發(fā)芽標準[3]。待萌發(fā)后，選取未處理的大蒜分別用0、150 mmol/L NaCl、150 mmol/L NaCl+15 mmol/L CaCl2、150 mmol/L NaCl+20 mmol/L CaCl2、150 mmol/L NaCl+30 mmol/L CaCl2、150 mmol/L NaCl+40 mmol/L CaCl2、150 mmol/L NaCl+50 mmol/L CaCl2分別處理，每個處理加入1/2 Hoagland營養(yǎng)液。每處理30株，3次重復(fù)。每天更換1次處理液，處理 10 d 后，檢測大蒜苗的株高和根長，同時檢測其SOD、POD、CAT、APX活性，H2O2、葉綠素、脯氨酸、MDA含量。

1.2測定方法

SOD活性測定參照Stewart等的方法[7]。 APX活性測定參照Dong等的方法[8]。POD活性、CAT活性和H2O2、葉綠素、脯氨酸、MDA含量測定參照張志良等的方法[9]。

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件處理，用One-way ANOVA進行單因素方差分析，若影響顯著，再用Duncan法對平均值進行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度的NaCl脅迫對大蒜幼苗芽長和根長的影響

不同濃度NaCl脅迫處理的大蒜，隨著NaCl濃度的升高，大蒜幼苗的芽長和根長逐漸降低。

2.4不同濃度氯化鈣對鹽脅迫下大蒜幼苗的H2O2、葉綠素含量的影響

150 mmol/L NaCl處理大蒜幼苗的H2O2含量升高，葉綠素含量降低，與對照相比差異顯著（表4）。添加不同濃度CaCl2后，大蒜幼苗的H2O2含量呈先降后升的變化趨勢，葉綠素含量呈先升后降的變化趨勢。當CaCl2濃度為 30 mmol/L 時，大蒜幼苗的H2O2含量降到最低，與單一鹽脅迫處理相比，下降了23.75%，差異顯著；而葉綠素含量達到最高，與單一鹽脅迫處理相比，增加了25.59%，差異顯著，表明CaCl2可以有效提高NaCl脅迫大蒜幼苗的葉綠素含量，緩解鹽脅迫對幼苗光系統(tǒng)的損傷。

2.5不同濃度氯化鈣對鹽脅迫下大蒜幼苗脯氨酸、MDA含量的影響

150 mmol/L NaCl處理大蒜幼苗的脯氨酸、MDA含量均顯著升高，與對照相比顯著差異（表5）。添加不同濃度CaCl2后，大蒜幼苗的脯氨酸、MDA含量呈先降后升的變化趨勢。當CaCl2濃度為30 mmol/L時，大蒜幼苗的脯氨酸、MDA含量降[CM（25]到最低，與單獨鹽脅迫處理相比，分別下降了2841%、[CM）]

3討論

在150 mmol/L NaCl脅迫下，大蒜幼苗的生長受到抑制，當添加CaCl2后，大蒜幼苗的耐鹽性明顯增強。在添加不同濃度的CaCl2后，與單一鹽脅迫相比，大蒜幼苗株高、根長均有所增加，幼苗的葉綠素含量和抗氧化酶活性增加、脯氨酸和MDA含量下降。當添加CaCl2 為30 mmol/L 時，大蒜幼苗的株高、根長、葉綠素含量、抗氧化酶活性達到最大，脯氨酸、MDA含量降到最低。因此，緩解NaCl脅迫對大蒜幼苗傷害的最適CaCl2濃度為30 mmol/L。

鹽脅迫主要包括離子不平衡、滲透脅迫、離子毒害和營養(yǎng)缺乏等[10]。鹽脅迫下植物生長受到抑制，能耗增加，光合下降，胞內(nèi)物質(zhì)外滲，造成植物代謝狀況惡化，植物體啟動自身的CAT、POD等保護酶系統(tǒng)以抵御活性氧自由基對植物細胞造成的傷害[11]。本試驗中150 mmol/L NaCl脅迫嚴重抑制了大蒜幼苗的生長，抗氧化保護酶SOD、POD、CAT、APX活性顯著提高，當添加不同濃度的CaCl2 后，抗氧化保護酶的活性進一步提高，來緩解NaCl脅迫對大蒜幼苗生長的影響。當添加CaCl2 為30 mmol/L時，抗氧化保護酶的活性達到最大。

植物體內(nèi)葉綠素含量的多少，很大程度上決定光合作用的強弱，并與植物生長和生理狀況緊密相關(guān)，是衡量植株代謝的一個重要指標[12]。本試驗150 mmol/L NaCl脅迫處理使大蒜葉片葉綠素含量下降，添加不同濃度的CaCl2后，大蒜葉片中葉綠素含量顯著提高，當CaCl2為30 mmol/L時，葉綠素含量達到最大。本結(jié)論與米銀法等研究外源鈣對鹽脅迫下菊花生理效應(yīng)的影響結(jié)論[3]一致。可能Ca2+有利于葉綠體膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進而提高葉綠素含量。

一般情況下，植物體內(nèi)游離脯氨酸含量很低，但在逆境條件下脯氨酸含量可能增數(shù)十倍至百倍，因此，植物體內(nèi)脯氨酸含量已成為抗逆性的一項生理指標[13]。本試驗氯化鈉脅迫下大蒜葉片中脯氨酸含量大量積累，添加氯化鈣后脯氨酸的含量顯著低于單一鹽脅迫處理。當CaCl2為30 mmol/L時，脯氨酸含量降到最低，這與程玉靜等研究外源硝酸鈣對黃瓜幼苗鹽脅迫傷害的緩解作用的結(jié)論[14]一致。可能是鈣離子改善了植株的水分狀況，緩解滲透脅迫，使脯氨酸代謝達到平衡。

植物器官在逆境或衰老時，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛是其產(chǎn)物之一，其含量愈高過氧化作用愈強[15]。本試驗中外源氯化鈣處理顯著降低了鹽脅迫下大蒜幼苗的MDA含量，與曾長立等研究外源鈣對鹽脅迫下蕓薹屬植物幼苗的生理效應(yīng)的結(jié)論[15]一致。可能是Ca2+降低了質(zhì)膜透性，從而減輕對植物的傷害。

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