外源钙对盐胁迫下玉米幼苗叶片生理指标的影响

周红菊

（衡水学院生命科学系 河北 衡水 053000）

玉米(Zea mays L.)属于非盐生植物，是北方的主要粮食作物之一，同时也是重要的畜牧业饲料来源和工业加工原料。其调节渗透压、降低膜透性，主要依靠合成不同的有机物质，从而缓解盐胁迫[1]。植物减轻盐胁迫可以通过外源物质诱导积累渗透调节物质来维持体内渗透压的动态平衡，保护酶活性，稳定生物膜的结构等。任菲[2]等认为，外源ABA可以诱导植物积累大量脯氨酸来缓解盐胁迫。另有关试验表明，在盐胁迫下，通过氯化钙浸种玉米种子的萌发率能显著提高，胚根的膜伤害减轻，胚根活力提高，玉米幼苗的生长状况得到改善。郎志红[3]等研究表明，氯化钙可以提高芨芨草对盐胁迫的适应性，缓解其受到的盐胁迫。肖雯、贾恢先[4]等认为，在盐渍条件下，叶绿素含量大小能够表示植物光合作用的强弱，MDA和脯氨酸含量可以作为植物抗盐性的重要参考指标。本试验探讨喷施不同浓度的CaCl2对不同浓度NaCl胁迫下玉米幼苗叶片几个生理指标的影响，希望能为玉米生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料。玉米种子蠡玉68(购于衡水市农资店)。

1.2 材料处理。选择颗粒饱满的蠡玉68玉米种子，播种于盛有沙子的花盆中，种植深度相同，幼苗长出之前，每天浇水300 ml，保证表面湿润。幼苗长出之后，每天施加300 ml不同浓度的NaCl溶液，同一盐浓度下，喷施100 ml不同浓度的CaCl2溶液，设置NaCl浓度梯度为0、50mmol/L(低浓度)、150mmol/L(中浓度)、250 mmol/L(高浓度)。CaCl2的浓度分别为0、0.05%、0.1%、0.5%、1%。每个处理设置3次重复。

1.3 指标测定及数据处理。叶绿素的提取采用浸提的方法，浸提液为丙酮∶乙醇∶水=4.5∶4.5∶1，分光光度法测叶绿素含量；硫代巴比妥酸法测丙二醛含量；磺基水杨酸法测脯氨酸含量。结果取3次重复的平均值，比值为同一盐浓度下，不同钙离子浓度处理与不喷施钙离子的比值。

表1 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素含量的影响

表2 外源钙对盐胁迫下玉米叶片丙二醛含量的影响

表3 外源钙对盐胁迫下玉米叶片脯氨酸含量的影响

2 结果与分析

2.1 外源钙对盐胁迫下玉米叶片叶绿素含量的影响。植物叶片叶绿素含量的多少可以在一定程度上反映其光合能力的大小，并且在某种程度上体现植物受胁迫的情况。表1的数据表明，在各种程度的盐胁迫下，叶绿素含量最高的组都是经过喷施外源钙的，说明通过喷施合适浓度的外源钙，玉米所受到的盐胁迫在一定程度上得到了缓解。低盐胁迫(50 mmol/L NaCl)下，喷施0.05%的外源钙，叶绿素含量最高，是对照组的1.07倍；中盐胁迫(150 mmol/L NaCl)下，喷施0.1%的外源钙，叶绿素含量最高，是对照组的1.36倍；高盐胁迫(250 mmol/L NaCl)下，喷施1%的外源钙，叶绿素含量最高，是对照组的1.11倍。说明随着盐胁迫强度的增加，提高叶绿素含量所需的外源钙浓度也在不断增高。中等盐胁迫下，喷施外源钙叶绿素含量提高的最为明显。

2.2 外源钙对盐胁迫下玉米叶片丙二醛含量的影响。通常以丙二醛作为膜脂过氧化的指标，表示植物对逆境条件反应的强弱。表2的数据表明，高盐胁迫下，丙二醛含量明显增加。经过喷施外源钙，低、中盐胁迫条件下，丙二醛的含量高于对照组，高盐胁迫下，丙二醛含量没有明显变化。

2.3 外源钙对盐胁迫下玉米叶片脯氨酸含量的影响。盐胁迫条件下，脯氨酸(Pro)起着多种有益作用，一些研究者认为，脯氨酸(Pro)在细胞中的积累可作为植物适应盐胁迫的一条途径。本试验的数据表明(表3)，随着盐浓度的升高，脯氨酸含量增加。经过喷施外源钙处理后，低盐胁迫下的各组幼苗叶片中脯氨酸含量随着外源钙浓度的增加不断增高；中盐胁迫下各组幼苗叶片中脯氨酸含量随着外源钙浓度的增加先升高后降低，当外源钙浓度为0.10%的时候，脯氨酸含量最高，是对照组的1.13倍，喷施其它浓度的外源钙，玉米幼苗叶片中脯氨酸的含量和对照组相比没有明显变化；高盐胁迫下，喷施0.05%的外源钙，玉米幼苗叶片中脯氨酸含量最高，是对照组的1.28倍，其他外源钙处理的玉米幼苗中的脯氨酸含量都明显低于对照组。由此可知较低水平盐胁迫下，喷施合适浓度的外源钙可以提高玉米幼苗叶片中的脯氨酸含量，并且在轻微盐胁迫下，随着钙浓度的增加，脯氨酸的含量也随之增加。

3 结论与讨论

钙离子对细胞的结构和生理功能有着很多重要的作用，盐胁迫条件下，外源钙可以缓解许多植物的盐害效应[3]。钙可以维护和稳定细胞膜和叶绿体膜的正常结构，从而保证叶绿体正常的生理作用，保证光合作用能够正常的进行。盐胁迫使植物叶绿体的膜透性受到影响，叶绿体膜的结构遭到破坏，叶绿体裂解，叶绿素含量受到影响，光合作用下降[5，6]。本试验的研究结果表明：通过喷施氯化钙，低、中和高盐胁迫中，能提高叶绿素含量的外源钙浓度分别为0.05%、0.10%、1.00%。

膜脂过氧化的最终分解产物之一丙二醛(MDA)，可以用来表示细胞膜脂过氧化的程度和植物对逆境条件反应的强弱，在一定程度的盐胁迫下，植物细胞膜脂过氧化作用加强，丙二醛含量会上升，植物的生长发育受到影响。而在本试验当中，低、中盐胁迫组喷施CaCl2后，丙二醛含量均有不同程度的提高，含量最高的为对照组的1.5倍。升高的机理有待进一步研究，可能是外源钙增加了膜脂过氧化程度。

逆境胁迫下，植物叶片中游离脯氨酸含量增加是一种抗盐机制。脯氨酸是一种重要的有机渗透调节物质，具有平衡液泡中高浓度的盐分、避免细胞脱水、稳定蛋白质结构的作用。关于脯氨酸含量增加的生理效应及其与植物抗性的关系，解释不一致。本试验结果显示，随着盐浓度的升高，脯氨酸含量增加。低盐胁迫组(50 mmol/L)，喷施1%的CaCl2脯氨酸含量最高，是对照组的1.29倍。中盐胁迫组(150 mmol/L)，喷施0.1%的CaCl2脯氨酸含量最高，是对照组的1.13倍。高盐胁迫组(250 mmol/L)，喷施0.05%的CaCl2脯氨酸含量最高，是对照组的1.28倍。

有关研究者认为，植物在缓解盐胁迫的过程中，会有脯氨酸积累的过程[7，8]；龚明和杨兴富[9]的研究表明：在盐胁迫下，钙浸种的玉米幼苗体内游离脯氨酸的含量明显高于比蒸馏水浸种的幼苗。本研究探讨了盐胁迫下喷施CaCl2玉米幼苗叶片中叶绿素、丙二醛、脯氨酸的含量变化，试验结果显示：盐胁迫下，喷施合适浓度外源钙，能够提高玉米幼苗叶片中叶绿素和脯氨酸的含量，进而调节玉米幼苗体内的正常生理生化反应，使玉米幼苗受到的盐胁迫在一定程度上得到缓解，维持玉米幼苗的正常生长发育。在后续试验中，可加强不同生育期抗盐性以及外源钙缓解盐胁迫的研究。