外源鈣對鹽脅迫下玉米幼苗葉片生理指標(biāo)的影響

周紅菊

（衡水學(xué)院生命科學(xué)系 河北 衡水 053000）

玉米(Zea mays L.)屬于非鹽生植物，是北方的主要糧食作物之一，同時也是重要的畜牧業(yè)飼料來源和工業(yè)加工原料。其調(diào)節(jié)滲透壓、降低膜透性，主要依靠合成不同的有機(jī)物質(zhì)，從而緩解鹽脅迫[1]。植物減輕鹽脅迫可以通過外源物質(zhì)誘導(dǎo)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來維持體內(nèi)滲透壓的動態(tài)平衡，保護(hù)酶活性，穩(wěn)定生物膜的結(jié)構(gòu)等。任菲[2]等認(rèn)為，外源ABA可以誘導(dǎo)植物積累大量脯氨酸來緩解鹽脅迫。另有關(guān)試驗(yàn)表明，在鹽脅迫下，通過氯化鈣浸種玉米種子的萌發(fā)率能顯著提高，胚根的膜傷害減輕，胚根活力提高，玉米幼苗的生長狀況得到改善。郎志紅[3]等研究表明，氯化鈣可以提高芨芨草對鹽脅迫的適應(yīng)性，緩解其受到的鹽脅迫。肖雯、賈恢先[4]等認(rèn)為，在鹽漬條件下，葉綠素含量大小能夠表示植物光合作用的強(qiáng)弱，MDA和脯氨酸含量可以作為植物抗鹽性的重要參考指標(biāo)。本試驗(yàn)探討噴施不同濃度的CaCl2對不同濃度NaCl脅迫下玉米幼苗葉片幾個生理指標(biāo)的影響，希望能為玉米生產(chǎn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料。玉米種子蠡玉68(購于衡水市農(nóng)資店)。

1.2 材料處理。選擇顆粒飽滿的蠡玉68玉米種子，播種于盛有沙子的花盆中，種植深度相同，幼苗長出之前，每天澆水300 ml，保證表面濕潤。幼苗長出之后，每天施加300 ml不同濃度的NaCl溶液，同一鹽濃度下，噴施100 ml不同濃度的CaCl2溶液，設(shè)置NaCl濃度梯度為0、50mmol/L(低濃度)、150mmol/L(中濃度)、250 mmol/L(高濃度)。CaCl2的濃度分別為0、0.05%、0.1%、0.5%、1%。每個處理設(shè)置3次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測定及數(shù)據(jù)處理。葉綠素的提取采用浸提的方法，浸提液為丙酮∶乙醇∶水=4.5∶4.5∶1，分光光度法測葉綠素含量；硫代巴比妥酸法測丙二醛含量；磺基水楊酸法測脯氨酸含量。結(jié)果取3次重復(fù)的平均值，比值為同一鹽濃度下，不同鈣離子濃度處理與不噴施鈣離子的比值。

表1 外源鈣對鹽脅迫下玉米幼苗葉綠素含量的影響

表2 外源鈣對鹽脅迫下玉米葉片丙二醛含量的影響

表3 外源鈣對鹽脅迫下玉米葉片脯氨酸含量的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 外源鈣對鹽脅迫下玉米葉片葉綠素含量的影響。植物葉片葉綠素含量的多少可以在一定程度上反映其光合能力的大小，并且在某種程度上體現(xiàn)植物受脅迫的情況。表1的數(shù)據(jù)表明，在各種程度的鹽脅迫下，葉綠素含量最高的組都是經(jīng)過噴施外源鈣的，說明通過噴施合適濃度的外源鈣，玉米所受到的鹽脅迫在一定程度上得到了緩解。低鹽脅迫(50 mmol/L NaCl)下，噴施0.05%的外源鈣，葉綠素含量最高，是對照組的1.07倍；中鹽脅迫(150 mmol/L NaCl)下，噴施0.1%的外源鈣，葉綠素含量最高，是對照組的1.36倍；高鹽脅迫(250 mmol/L NaCl)下，噴施1%的外源鈣，葉綠素含量最高，是對照組的1.11倍。說明隨著鹽脅迫強(qiáng)度的增加，提高葉綠素含量所需的外源鈣濃度也在不斷增高。中等鹽脅迫下，噴施外源鈣葉綠素含量提高的最為明顯。

2.2 外源鈣對鹽脅迫下玉米葉片丙二醛含量的影響。通常以丙二醛作為膜脂過氧化的指標(biāo)，表示植物對逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱。表2的數(shù)據(jù)表明，高鹽脅迫下，丙二醛含量明顯增加。經(jīng)過噴施外源鈣，低、中鹽脅迫條件下，丙二醛的含量高于對照組，高鹽脅迫下，丙二醛含量沒有明顯變化。

2.3 外源鈣對鹽脅迫下玉米葉片脯氨酸含量的影響。鹽脅迫條件下，脯氨酸(Pro)起著多種有益作用，一些研究者認(rèn)為，脯氨酸(Pro)在細(xì)胞中的積累可作為植物適應(yīng)鹽脅迫的一條途徑。本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明(表3)，隨著鹽濃度的升高，脯氨酸含量增加。經(jīng)過噴施外源鈣處理后，低鹽脅迫下的各組幼苗葉片中脯氨酸含量隨著外源鈣濃度的增加不斷增高；中鹽脅迫下各組幼苗葉片中脯氨酸含量隨著外源鈣濃度的增加先升高后降低，當(dāng)外源鈣濃度為0.10%的時候，脯氨酸含量最高，是對照組的1.13倍，噴施其它濃度的外源鈣，玉米幼苗葉片中脯氨酸的含量和對照組相比沒有明顯變化；高鹽脅迫下，噴施0.05%的外源鈣，玉米幼苗葉片中脯氨酸含量最高，是對照組的1.28倍，其他外源鈣處理的玉米幼苗中的脯氨酸含量都明顯低于對照組。由此可知較低水平鹽脅迫下，噴施合適濃度的外源鈣可以提高玉米幼苗葉片中的脯氨酸含量，并且在輕微鹽脅迫下，隨著鈣濃度的增加，脯氨酸的含量也隨之增加。

3 結(jié)論與討論

鈣離子對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和生理功能有著很多重要的作用，鹽脅迫條件下，外源鈣可以緩解許多植物的鹽害效應(yīng)[3]。鈣可以維護(hù)和穩(wěn)定細(xì)胞膜和葉綠體膜的正常結(jié)構(gòu)，從而保證葉綠體正常的生理作用，保證光合作用能夠正常的進(jìn)行。鹽脅迫使植物葉綠體的膜透性受到影響，葉綠體膜的結(jié)構(gòu)遭到破壞，葉綠體裂解，葉綠素含量受到影響，光合作用下降[5，6]。本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明：通過噴施氯化鈣，低、中和高鹽脅迫中，能提高葉綠素含量的外源鈣濃度分別為0.05%、0.10%、1.00%。

膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物之一丙二醛(MDA)，可以用來表示細(xì)胞膜脂過氧化的程度和植物對逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱，在一定程度的鹽脅迫下，植物細(xì)胞膜脂過氧化作用加強(qiáng)，丙二醛含量會上升，植物的生長發(fā)育受到影響。而在本試驗(yàn)當(dāng)中，低、中鹽脅迫組噴施CaCl2后，丙二醛含量均有不同程度的提高，含量最高的為對照組的1.5倍。升高的機(jī)理有待進(jìn)一步研究，可能是外源鈣增加了膜脂過氧化程度。

逆境脅迫下，植物葉片中游離脯氨酸含量增加是一種抗鹽機(jī)制。脯氨酸是一種重要的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有平衡液泡中高濃度的鹽分、避免細(xì)胞脫水、穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用。關(guān)于脯氨酸含量增加的生理效應(yīng)及其與植物抗性的關(guān)系，解釋不一致。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著鹽濃度的升高，脯氨酸含量增加。低鹽脅迫組(50 mmol/L)，噴施1%的CaCl2脯氨酸含量最高，是對照組的1.29倍。中鹽脅迫組(150 mmol/L)，噴施0.1%的CaCl2脯氨酸含量最高，是對照組的1.13倍。高鹽脅迫組(250 mmol/L)，噴施0.05%的CaCl2脯氨酸含量最高，是對照組的1.28倍。

有關(guān)研究者認(rèn)為，植物在緩解鹽脅迫的過程中，會有脯氨酸積累的過程[7，8]；龔明和楊興富[9]的研究表明：在鹽脅迫下，鈣浸種的玉米幼苗體內(nèi)游離脯氨酸的含量明顯高于比蒸餾水浸種的幼苗。本研究探討了鹽脅迫下噴施CaCl2玉米幼苗葉片中葉綠素、丙二醛、脯氨酸的含量變化，試驗(yàn)結(jié)果顯示：鹽脅迫下，噴施合適濃度外源鈣，能夠提高玉米幼苗葉片中葉綠素和脯氨酸的含量，進(jìn)而調(diào)節(jié)玉米幼苗體內(nèi)的正常生理生化反應(yīng)，使玉米幼苗受到的鹽脅迫在一定程度上得到緩解，維持玉米幼苗的正常生長發(fā)育。在后續(xù)試驗(yàn)中，可加強(qiáng)不同生育期抗鹽性以及外源鈣緩解鹽脅迫的研究。