氯化鈣對鹽脅迫下豌豆種子萌發及幼苗生理特性的影響

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

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氯化鈣對鹽脅迫下豌豆種子萌發及幼苗生理特性的影響

張會靈 高 文 陳雙臣 余義和 岳雪蓮 張菊平
（河南科技大學，洛陽 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）浸種對鹽脅迫下豌豆種子萌發及幼苗生理特性的影響。結果表明：鹽脅迫下，豌豆種子萌發和幼苗的生長受到明顯的抑制；與對照相比，單用氯化鈣溶液浸種也會對種子萌發和幼苗造成脅迫傷害；但是，一定濃度的氯化鈣溶液對鹽脅迫具有緩解作用，可以提高種子發芽率，促進幼苗生長，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，鈣離子濃度過低緩解效果不明顯，過高會對幼苗形成新的脅迫傷害，其中以14mmol/L氯化鈣溶液效果最佳。

關鍵詞：豌豆；鹽脅迫；氯化鈣；種子萌發；生理特性

豌豆是世界第四大豆類作物，我國是僅次于加拿大的世界第二大豌豆生產國，在世界豌豆生產中占有舉足輕重的地位。近年來土壤鹽漬化越來越嚴重，嚴重影響豌豆的品質和產量。對鹽堿土的改良方法有施用改良劑法和覆蓋改良法，但這些方法實施起來難度較大，且要耗費大量的人力和物力。因此，用化學物質調控植物的生長發育，提高植物對鹽堿土的適應性是克服鹽堿土危害的重要途徑。周月等[1]研究發現，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等保護酶的活性。張鳳銀等[2]研究認為，SA能緩解鹽脅迫對菜豆種子萌發和幼苗生長的抑制作用。近年來的研究發現，植物在加入Ca2+后鹽脅迫會在一定程度上減輕[3]。但是，外源鈣對鹽脅迫下豌豆種子萌發和幼苗生長的影響研究不多。本研究以豌豆種子為試驗材料，分析不同濃度氯化鈣對NaCl脅迫下種子萌發及幼苗生長的影響，為生產中緩解豌豆鹽害提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗材料為豌豆種子無須豆尖1號；所用試劑均為分析純。

1.2 方法 試驗共設6個處理，每個處理所用溶液見表1，每個處理重復3次。

表1 試驗處理方法

選取顆粒飽滿、大小一致、完整無損的子粒。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層濾紙的培養皿中，在25℃恒溫箱中黑暗培養。在此期間，每天噴水3～4次。從培養次日開始統計種子的萌發情況（以胚根長為種子長度的1/2作為發芽標準）。待下胚軸長至2cm左右時，將豌豆芽播種在鋪有基質的育苗盤中，放在室內進行培養，每天調換育苗盤位置，保證光照均勻，定時用清水澆灌，待幼苗長至2葉1心后，用原處理液進行澆灌，每隔2d澆灌1次。

測定發芽率和發芽勢，發芽率（%）=（發芽終期全部正常發芽的種子數/供試種子數）×100，發芽勢（%）=（前7d內供試種子的發芽數/供試種子數）×100。

在對幼苗根施處理后的第6天，每處理隨機選取10株，測量株高、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 結果與分析

2.1 氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆種子萌發的影響 發芽率、發芽勢可以反映種子發芽的速率和整齊程度。由表2可以看出，180mmol/L NaCl浸種（CK3）對種子萌發具有明顯的抑制作用，種子的發芽率、發芽勢均顯著低于清水對照組CK1，分別降低了22%和25%。14mmol/L氯化鈣浸種（CK2）對種子萌發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對種子萌發的抑制作用。T1、T2與CK3相比，發芽率分別升高了12%、22%，發芽勢分別升高了7%、27%。T3與CK3相比，發芽率和發芽勢不但沒有升高反而降低。說明一定濃度的氯化鈣溶液可以促進鹽脅迫下豌豆種子萌發，其中氯化鈣濃度為14mmol/L時效果最好，而高濃度的氯化鈣溶液則會加重脅迫。

表2 不同濃度氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆種子萌發的影響

2.2 氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆幼苗生長的影響 由表3可以看出，6個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。說明單獨的氯化鈣和氯化鈉處理，豌豆幼苗生長會受到抑制；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NaCl脅迫下豌豆幼苗生理特性的影響

葉綠素是植物葉片進行光合作用的重要物質，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引起豌豆幼苗的葉綠素含量進一步下降，CK3相比T3葉綠素含量下降了3%。綜上說明，當氯化鈣溶液的濃度為14mmom/L時，對鹽脅迫的緩解作用最顯著。

表3 不同濃度氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆幼苗生長和生理特性的影響

可溶性蛋白是一種主要的滲透調節物質，與植物的水分代謝、生長、抗性及果蔬品質等有關。可溶性蛋白含量上升，細胞液濃度提高，滲透勢降低，是植物對逆境脅迫的一種適應性生理生化反應，可作為反映植物相對抗性的指標。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%，差異達到極顯著水平。當氯化鈣濃度達到23mmoL/L時，可溶性蛋白的含量反而降低。

脯氨酸是植物體內一種有效的滲透調節物質。多種逆境下，都會導致植物體內脯氨酸含量的升高來提高植物的抗性。它既可作為滲透調節物質保持原生質內與環境的滲透平衡，防止細胞失水，也可與蛋白質結合，增強蛋白質的水合作用，增加蛋白質的可溶性和減少可溶性蛋白沉淀，保護這些生物大分子的結構和功能穩定。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，常常作為植物抗逆性指標。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時效果最為明顯。

植物器官在逆境下遭受傷害時，體內代謝平衡失調，引起膜脂過氧化作用，加速膜蛋白的聚合反應，積累許多的有害產物，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，用以反映植物膜脂過氧化作用的水平和對細胞膜的傷害程度。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。說明一定范圍濃度的氯化鈣溶液處理會緩解鹽脅迫帶來的危害，其中14mmol/L時效果最為明顯。與CK3相比，T3中丙二醛的含量上升了4．5%，與CK3差異不顯著。說明高濃度的氯化鈣溶液反而會加重鹽脅迫，使丙二醛的含量升高。

3 討論

本研究結果表明，NaCl脅迫下豌豆種子發芽率降低，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，導致幼苗生長受到抑制。文卿琳等[5]在研究鹽脅迫對海島棉種子萌發的影響研究中也得到了相似的結論。而氯化鈣浸種可以在一定程度上減緩豌豆種子及幼苗所受的鹽脅迫。劉新星等[6]對豌豆幼苗做過相似的研究，發現適宜濃度的氯化鈣能夠提高幼苗抵御鹽害的能力，但是沒有研究對種子萌發的影響。本研究結果顯示，14mmol/L氯化鈣浸種后，豌豆種子發芽率與NaCl脅迫對照相比發芽率升高了22%。

滲透調節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節物質。本研究中，氯化鈣浸種的豌豆幼苗中脯氨酸含量與對照相比顯著升高。并且是14mmol/L的氯化鈣效果最顯著，當氯化鈣濃度升高到23mmol/L時與對照差異不顯著。李青云等[7]研究發現，鈣能明顯提高作物的滲透調節物質，但是滲透調節物質的含量與鈣離子濃度并不是正相關關系。說明鹽脅迫下，適宜補充鈣離子可以減緩鹽害，但過量的Ca2+則會對植株造成離子脅迫。另外，本研究中氯化鈣濃度只設置了3個梯度，其中14mmol/L效果最顯著，這個濃度是否為最佳的濃度還需要進一步研究。

參考文獻

[1]周月，徐亮，楊立，等．外源ALA對鹽脅迫下豌豆幼苗生理特性的影響．西南師范大學學報：自然科學版，2012，37（8）：111-115

[2]張鳳銀，陳禪友，胡志輝，等．外源水楊酸對鹽脅迫下菜豆種子萌發和幼苗生理特性的影響．東北農業大學學報，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．植物生理生化實驗原理和技術．北京：高等教育出版社，2000：260-261

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

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

[7]李青云，葛會波，胡淑明．鹽脅迫下外源鈣對草莓內源激素含量的影響．西北植物學報，2008，28（3）：517-522

簡訊

韓俊解讀一號文件:慎重推廣農業轉基因技術

改革開放以來指導“三農”工作的第18份中央一號文件27國務院新聞辦公室于1月28日上午舉行新聞發布會，請中央農村工作領導小組副組長、辦公室主任陳錫文和中央農村工作領導小組辦公室副主任韓俊解讀《中共中央國務院關于落實發展新理念加快農業現代化實現全面小康目標的若干意見》有關情況，并答記者問。

中央農村工作領導小組辦公室副主任韓俊在發布會上表示，加強農業轉基因技術研發和監管，在確保安全的基礎上慎重推廣。

新一輪的農業科技革命和產業變革正在孕育興起，在農業生物技術領域，作為一個13億人的大國，中國也不能落伍，所以一號文件提出要加強農業轉基因技術的研發，我們一定要搶占技術的制高點。

第二，從國際上來看，雖然還存在一些爭論，但是轉基因作物商業化種植規模可以說是不斷擴大，所有轉基因產品在商業化種植之前都經過了大量的安全性研究和嚴格的評估審查，國際上對轉基因產品的安全性是有權威性結論的，任何批準上市的轉基因食品，可以說與傳統的食品一樣，它是安全的。我們國家對轉基因技術的政策是一貫的，是明確的。

2016年中央一號文件專門強調要加強農業轉基因技術研發和監管，在確保安全的基礎上來慎重推廣。這里特別強調了要加強監管，從已經查處的極個別地區非法種植轉基因水稻的情況來看，確實對轉基因的監管還要進一步強化，要加強日常監管，要嚴格監督執法，特別是要嚴把三個關，一個關是研發試驗關，二是品種審定關，三是生產流通關，一定要從源頭上防止轉基因的種子沒有經過審定就非法流入市場。公眾對轉基因產品存在擔心，完全是可以理解的，政府除了加強監管以外，要落實好轉基因產品的強制性標識的要求，要保證公眾對轉基因食品有知情權、選擇權。

（來源： 中國網江蘇頻道 作者： 李華）

收稿日期：（2016-01-07）

通信作者：張菊平

基金項目：國家自然科學基金（31401437）；河南科技大學博士科研啟動基金（13480045）