外源鈣對(duì)鋁脅迫下辣椒植株幾個(gè)生理指標(biāo)的影響

摘要 [目的] 為了解辣椒的耐鋁機(jī)理提供參考依據(jù)。[方法] 研究了不同濃度鈣處理對(duì)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(tài)下辣椒植株生理生化特性和形態(tài)的改變。[結(jié)果] 在200 μmol/L鋁脅迫下，辣椒植株生長(zhǎng)明顯受到影響；加入不同濃度的鈣，可有效地減輕鋁對(duì)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(shì)；細(xì)胞間隙二氧化碳濃度表現(xiàn)出遞增式下降；辣椒植株的根長(zhǎng)隨鈣濃度增加而增長(zhǎng)。[結(jié)論] 1 mmo/L鈣離子對(duì)辣椒植株的鋁脅迫緩解達(dá)到最佳生理狀態(tài)。

關(guān)鍵詞 辣椒；鈣離子；鋁脅迫；生理特性

中圖分類號(hào) S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(wěn)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(zhǎng)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(zhǎng)和減產(chǎn)的重要因素[1]。鋁脅迫主要表現(xiàn)為阻礙作物根系生長(zhǎng)。根系短時(shí)間接觸鋁毒害就可以受到毒害作用，表現(xiàn)出根系受阻癥狀[1-3]。我國15個(gè)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(jīng)成為影響我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素。所以，研究鋁脅迫對(duì)酸性土壤的毒害和找到消除鋁脅迫對(duì)酸性土壤毒害的方法，已成為提高作物產(chǎn)量的重要途徑。

現(xiàn)今國內(nèi)外已經(jīng)針對(duì)植物鋁毒害展開了一定的研究。大量試驗(yàn)證明，鋁對(duì)植物的毒害作用主要體現(xiàn)在植物的根系中，鋁毒害機(jī)制可能與破壞植物根部細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能有關(guān)[5]，在細(xì)胞膜中Ca2+參與細(xì)胞內(nèi)各種生化過程調(diào)控，穩(wěn)定細(xì)胞膜，起到與Al3+相反的作用[6-10]。針對(duì)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(guān)鈣是否能夠緩解辣椒鋁脅迫還未見報(bào)道。筆者研究了幾種濃度鈣對(duì)鋁脅迫下辣椒幼苗生長(zhǎng)的影響，以期為利用外源物質(zhì)減輕鋁脅迫毒害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為辣椒種子紅龍2號(hào)。

1.2 方法

辣椒種子經(jīng)過處理后，被栽種于土壤中。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至3～4片真葉時(shí)， 選擇生長(zhǎng)一致的辣椒幼苗移栽于塑料盆中，進(jìn)行土培培養(yǎng)。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至5～6片真葉時(shí)，對(duì)辣椒幼苗進(jìn)行處理。為了避免鋁離子與鈣離子發(fā)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(shè)6個(gè)處理，分別為0（CK）、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mmol/L。每個(gè)處理3次重復(fù)，交替處理10 d后取樣進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 CaCl2對(duì)鋁脅迫下辣椒幼苗根長(zhǎng)的影響

在鋁脅迫下作物根尖首先受到毒害，具體表現(xiàn)為伸長(zhǎng)區(qū)細(xì)胞活性受到抑制，即伸長(zhǎng)受抑制[14]。由圖1可知，未用CaCl2處理的辣椒幼苗的根長(zhǎng)為3.42 cm，不同濃度CaCl2處理的辣椒幼苗的根系生長(zhǎng)比CK得到明顯的改善，且隨著CaCl2濃度的繼續(xù)增加，根長(zhǎng)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(zhǎng)伸長(zhǎng)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(dāng)加入過量的外源鈣時(shí)， 辣椒幼苗也會(huì)出現(xiàn)與根系毒害效應(yīng)，使得根系伸長(zhǎng)受到抑制。

植物的抗重金屬機(jī)理是一個(gè)由多基因控制的數(shù)量性狀。這也決定了抗重金屬機(jī)理的復(fù)雜性。該試驗(yàn)僅研究了鈣離子調(diào)控對(duì)辣椒幼苗根的伸長(zhǎng)變化、細(xì)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(duì)辣椒耐鋁脅迫程度的影響，至于其他相關(guān)因素的影響作用還有待于進(jìn)一步研究。

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