鈣離子在植物鹽脅迫下的作用

蘇 艷

對植物來說，鈣不僅是一種營養元素，還是細胞結構物質，是植物代謝和發育的主要調控者。

土壤中鹽分濃度過高會對植物造成滲透脅迫，干擾營養離子平衡，進而引起營養失衡，造成次級反應，如氧化脅迫等過程，最終抑制植物的生長。那么，植物在受到鹽分脅迫的作用下，鈣離子是如何影響植物的一些生理指標的呢？

一.鹽分脅迫下鈣離子的作用

適量的鈣離子能降低質膜透性，阻止胞內鉀離子的外滲和鈉離子的進入，從而提高植物的耐鹽性。鹽分脅迫條件下施加適量的外源鈣，一方面可以緩解因鈣不足造成的礦質營養脅迫；另一方面，適量的鈣能夠增加質膜的穩定性和鈣信號系統的正常發生和傳遞，從而維持細胞內離子平衡。

二.鹽分脅迫下外源鈣離子對植物生理指標的影響

常測的生理指標有：過氧化物酶、脯氨酸、丙二醛、氮同化酶活性、鮮重、葉綠素及可溶性蛋白含量及幼苗生長狀況等。

過氧化物酶是植物體內的保護酶，它與超氧物歧化酶、過氧化氫酶相互協調共同協作，清除脅迫條件下細胞中產生的氧自由基，減少膜脂過氧化作用，最終達到保護膜結構的作用。對小麥幼苗，進行鹽處理，過氧化物酶活性隨鹽處理天數以及鹽濃度增加而下降，但噴施外源氯化鈣的小麥幼苗，過氧化物酶活性下降的幅度明顯低于未噴施氯化鈣的對照組。外源鈣離子對小麥幼苗的保護作用機理可能是鈣離子與鈣調蛋白結合，活化了過氧化物酶等保護酶的活性，使小麥幼苗還保持著較高的過氧化物酶活性，因此可以減少活性氧的積累，從而降低植物細胞內活性氧對膜脂的過氧化作用，維持細胞膜的穩定性和完整性。

丙二醛是植物細胞膜脂過氧化物之一。隨著鹽脅迫程度的加劇、脅迫時間的延長，丙二醛含量升高，這說明鹽脅迫引起氧化作用加強，細胞膜傷害更加嚴重。外源鈣能抑制膜脂過氧化作用，從而減輕對細胞的傷害。丙二醛是膜脂過氧化作用的主要產物之一，它可與細胞膜上的蛋白質、酶等結合，引起蛋白質分子內和分子間交聯，從而使酶失活，破壞生物膜的結構和功能。丙二醛含量可反映膜脂過氧化作用的強弱，其含量是判斷膜脂過氧化程度的一個重要指標。

脯氨酸是植物蛋白質的主要組成部分，當植物受到鹽脅迫時，脯氨酸可作為滲透劑參與植物的滲透調節作用，鹽分脅迫會導致植物體內脯氨酸含量積累增加。鈣在鹽脅迫下促進脯氨酸積累，但其生理機制迄今仍不明了。有研究者認為，該過程可能涉及鈣調蛋白的活化，并通過基因表達大量合成脯氨酸。

近年來，由于人口增長、工業發展、不合理農業灌溉和施肥等原因，土壤鹽堿化面積還在不斷擴大，鹽脅迫成為限制作物生長發育和產量的主要環境因素之一。鹽脅迫下，植物體內會產生大量活性氧自由基，動態平衡被破壞，從而導致細胞質膜透性增大、離子平衡失調、代謝紊亂等一系列不良鏈式反應，嚴重會導致作物死亡，進而導致作物減產。本文通過探究鈣離子在植物遭受鹽脅迫下的作用機理，為農業生產實踐中合理施用鈣肥及鹽堿土壤改良提供理論基礎。