外源Ca2+对盐胁迫下玉米幼苗生理指标的影响

武燕　解丹丹　马小亭　徐熔　王倩

摘要[目的]分析外源Ca2+对玉米幼苗在盐胁迫下的缓解效果。[方法]以玉米为试验材料，用 100 mmol/L NaCl对玉米进行盐胁迫处理（对照组），试验组在此基础上加入20 mmol/L CaCl2溶液，待玉米幼苗长至三叶期后测定其生理生化指标。[结果]施加了外源Ca2+后玉米幼苗叶片中POD活性在005水平显著升高，可溶性糖和叶绿素含量在005水平显著增加；MDA和脯氨酸含量在005水平显著降低。[结论]外源 Ca2+对玉米幼苗NaCl盐害有一定的缓解作用。

关键词盐胁迫；外源Ca2+；玉米叶片；生理生化指标

中图分类号S513文献标识码A文章编号0517-6611（2014）12-03471-02

基金项目黑龙江省大学生创新创业项目（201310235007）。

作者简介武燕（1975-），女，黑龙江肇州人，讲师，从事植物生理生态学方面的研究。

收稿日期20140411全世界有1/3的土地是盐碱地，我国约有3 000万hm2。黑龙江省大庆地区是土壤盐渍化程度非常高的地区之一。土壤盐化严重影响和限制植物的生长，制约了农业生产[1]。玉米是大庆地区主要的粮食作物。土地盐渍化对玉米生长、产量有很大的威胁。为了更好地利用盐渍地资源，通过施加外源缓解剂来改善土壤的盐渍化的研究越来越受到人们的重视，其中外源施加CaCl2是目前采用的缓解土壤盐渍化的方法之一。Ca2+不仅作为植物必须营养元素，而且具有稳定膜结构及作为某些酶分子结构“稳定剂”的功能。同时，Ca2+作为第二信使，在植物体对外界信号的感应、传递和响应过程中起着重要作用。已有不少研究证实，外源CaCl2处理可改进植物在逆境条件下的生长状况，减轻胁迫伤害，提高植物的抗逆性[2]。该研究考察了外源CaCl2处理对盐胁迫下玉米幼苗生理指标的缓解作用，为地区农业生产中提高玉米产量提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料的处理将玉米（郑丹958）种子用浓度10%次氯酸钠消毒15 min，23～25 ℃浸种24 h，24～26 ℃暗萌发48 h，将发芽的种子移置培养皿中，27 ℃恒温培养，每天光照8～10 h。种子萌发后分2组进行处理：对照组，用含100 mmol/L NaCl的Hoagland完全营养液进行盐胁迫处理；试验组，用含100 mmol/L NaCl和20 mmol/L CaCl2的Hoagland完全营养液进行盐胁迫的缓解处理。

1.2生理指标的测定待幼苗长到三叶一心时，取玉米幼苗叶片，测定各项生理指标。每个处理重复3次。过氧化物酶（POD）活性的测定采用愈创木酚法；丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸反应法；脯氨酸含量的测定采用茚三酮法；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法；叶绿素含量的测定采用分光光度法[3]。

1.3数据分析试验数据应用SPSS17.0统计分析软件和Excel软件进行Duncan检验、分析差异显著性及图表制作。

2结果与分析

2.1POD活性的变化POD是植物体内酶促防御系统的重要保护酶之一。POD可清除膜脂过氧化作用而产生的活性氧，降低细胞膜的损伤，提高植物的抗逆性[4]。由图1可知，施加了外源Ca2+的试验组玉米幼苗叶片中POD活性在0.05水平顯著高于对照组（单盐胁迫），比对照增加了222%。这说明外源Ca2+可通过提高玉米幼苗叶片中POD活性来抵御盐害。

2.2MDA含量和叶绿素含量的变化MDA是膜质过氧化的重要产物之一，能够反映植物细胞膜受损伤的程度，且在一定盐胁迫范围内，MDA含量可以作为鉴定植物耐盐性的生理指标[5]。由图2可知，加入Ca2+在0.05水平显著降低了盐胁迫下玉米幼苗叶片中MDA含量。这说明外源Ca2+能降低植物叶片中MDA含量，减少膜脂过氧化产物的积累，从而提高植物的抗盐伤害能力。

叶绿素是绿色叶片用于捕获光能的重要物质。光合作用产物的积累增强了对盐胁迫的忍耐力。由图3可知，Ca2+缓解下的玉米幼苗叶片中叶绿素含量在0.05水平显著高于盐胁迫玉米幼苗叶片。这说明外源Ca2+对提高叶绿素含量、增强植物抵抗盐胁迫有一定助益。

2.3脯氨酸含量和可溶性糖含量的变化脯氨酸作为植物抗逆性的防御系统之一，在维持胞质溶胶与环境之间渗透平衡和保持膜结构的稳定性方面起重要作用[6]。由图4可知，与对照相比，经外源CaCl2处理的试验组幼苗叶片中脯氨酸含量有所下降，比对照降低了27.3%，差异达0.05显著水平。可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质之一，对逆境条件下减少植物所受的伤害起重要作用[7]。由图5可知，经CaCl2处理玉米幼苗的可溶性糖含量在0.05水平显著高于对照组。

3结论与讨论

研究表明，用100 mmol/L NaCl对玉米幼苗进行盐胁迫后，通过施加外源 Ca2+后玉米幼苗叶片中POD活性在0.05水平显著提高，可溶性糖和叶绿素含量在0.05水平显著增加，MDA和脯氨酸含量在0.05水平显著降低，说明外源Ca2+对玉米幼苗NaCl盐害有一定的缓解作用。

植物体内抗氧化系统在正常生理条件下可以提供足够的抗氧化损伤的保护作用。POD在清除盐胁迫产生的大量自由基方面有着重要作用，减轻了膜脂不饱和脂肪酸的氧化分解，降低了其膜脂过氧化产物MDA含量，对提高膜结构的稳定性起很好的调节作用[8]。研究中，盐胁迫下外源施加Ca2+后，POD活性大幅度提高，同时MDA含量明显下降，说明POD在清除自由基、缓解膜质过氧化作用方面起关键作用。脯氨酸和可溶性糖作为渗透调节物质在逆境条件下积累具有普遍性 ，经CaCl2处理后可促进Ca2+ 吸收，减少Na+的吸收[9-10]。这在一定程度上抑制脯氨酸含量的增加。可溶性糖在逆境条件下对减少伤害起重要作用。积累的可溶性糖可调节胞内的碳水化合物含量，所以在外源CaCl2处理后，植物体内大量积累的可溶性糖可抵抗逆境条件以维持植株的正常生长。Na+加速了玉米叶片中叶绿素的降解，影响叶绿体中的光合膜进行光合作用，抑制植物的生长发育[11]。该研究表明，经CaCl2处理的玉米在盐胁迫条件下能够提高叶片中叶绿素含量，在一定程度上减轻盐胁迫下对植物的伤害。Ca2+对许多植物的氯化钠盐害有缓解作用[12]。

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