外源Ca~(2+)对盐胁迫下玉米萌发与幼苗生长的影响

中圈藤擘ｃ薹擅　２０１０，２６（１７）：１９７－２００　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　外源Ｃａ２＋对盐胁迫下玉米萌发与幼苗生长的影响　刘雪琴，仝瑞建，施佳妮　（洛阳师范学院生命科学系，河南洛阳４７１０２２）　摘要：分别用ＮａＣ１和不同浓度的Ｃａ（Ｎｏ　）　＋ＮａＣ１溶液处理玉米种子及幼苗，然后测定幼苗的生理指标　和形态指标，研究外源Ｃａ２　对盐胁迫下玉米萌发和生长的影响。结果表明：ＮａＣ１胁迫抑制了玉米的萌　发和生长，使玉米幼苗中的可溶蛋白质含量和叶绿素含量分别降低了３９．４３％和２１．９７％，ＭＤＡ含量升高　了６２．０５％。当添加不同浓度的外源ｃ　后，玉米幼苗中的可溶蛋白质含量和叶绿素含量均有所增加，　ＭＤＡ含量下降，明显缓解了盐胁迫。当外源ｃａ２＋的浓度为２０　ｍｍｏｌ／Ｌ时，缓解作用达到最佳。　关键词：钙离子；玉米；盐胁迫；生理指标；形态指标　中图分类号：Ｓ５１３　文献标志码：Ａ　论文编号：２０１０．０５３３　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｃａｌｃｉｕｍ　ｏｎ　Ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｅｅｄｌｉｎｇ　Ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　Ｍａｉｚｅ　ｕｎｄｅｒ　Ｓａｌｔ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｌｉｕ　Ｘｕｅｑｉｎ，Ｔｏｎｇ　Ｒｕｉｊｉａｎ，Ｓｈｉ　Ｊｉａｎｉ　／ｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｕｏｙａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ　Ｈｅｎａｎ　４７１０２２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｉｚｅ　ｓｅｅｄｓ　ａｎｄ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ＮａＣ　ｌ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｃａ（ＮＯ３）２＋ＮａＣ　１．　Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒａｉｔｓ　ｏｆ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃａｌｃｉｕｍ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　ｍａｉｚｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ＮａＣ　１　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ　ｔｈｅ　ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　ｍａｉｚｅ，ｔｈｅ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｉｚｅ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　３９．４３％ａｎｄ　２　１．９７％，ＭＤＡ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　６２．０５％．Ｔｈｅ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｉｚｅ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ　ＭＤＡ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗａｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｈｅｎ　ａｄｄｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｃａ（ＮＯ３）２．ＳＯ　ｓａｌｔ　ｉｎｊｕｒｙ　ｗａｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ａｌｌｅｖｉａｔｅｄ．ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃａ（ＮＯ３）２　ｗａｓ　２０ｍｍｏｌ／Ｌ，ｔｈｅ　ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｌｃｉｕｍ；ｍａｉｚｅ；ｓａｌｔ　ｓｔｒｅｓｓ；ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ；ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　ｔｒａｉｔｓ　０引言　性和钙信号系统的正常发生和传递，从而维持细胞内　离子平衡。笔者研究了外源Ｃａ２　对盐胁迫下玉米种子　萌发和幼苗生长的影响，从而了解外源钙对玉米幼苗　耐盐性的影响，旨在为玉米抗盐碱研究和应用提供理　论依据。　土壤盐碱化是影响生态环境和农业生产的严重问　题。据统计，世界上盐碱化土壤约占可耕地面积的　１０％，中国就有３亿多亩盐荒地和１亿多亩盐碱化土壤，　约占可耕地面积的２５％ｔ”。由于盐胁迫抑制种子的正　常萌发，妨碍植物在盐碱地上出苗而影响产量［２３。因　此，近年来，应用外源物质减轻盐害已成为作物抗（耐）　１材料与方法　１．１试验时间、地点和材料　盐研究中的热点。　对植物来说，钙不仅是一种大量营养元素，而且还　是植物代谢和发育的主要调控者。盐分胁迫条件下施　加适量的外源钙，一方面可以缓解因钙不足造成的矿　试验于２００９年在洛阳师范学院生命科学系植物　生理实验室进行，供试玉米品种为郑单９５８，由洛阳市　农业科学院提供。　１．２试验方法　质营养胁迫，另一方面适量的钙能够增加质膜的稳定　基金项目：河南省教育厅自然科学研究项目（２００９Ｂ１８ＯＯｌ７）。　挑选籽粒饱满、大小一致的玉米种子，用１０％次氯　第一作者简介：刘雪琴，女，１９８１年出生，汉族，山东菏泽人，硕士研究生，主要研究方向为植物营养与植物生理。通信地址：４７１０２２河南省洛阳市洛　阳师范学院生命科学系，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｕｅｑｉｎ８１０３１０＠１６３．ｃｏｍ。　收稿日期：２０１０—０３—０２，修回日期：２０１０—０４—２３。　・１９８・　中国农学通报ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｓｂ．ｏｒｇ．ＣＩ１　１　酸钠消毒１０　ｍｉｎ，２５ｏＣ浸种２４　ｈ，然后置于铺有一层滤　纸的培养皿内，每皿３０粒，每处理重复５次。然后分别　加入如下处理溶液：　（１）Ｔ１（对照）：１／２　Ｈｏａｇｌａｎｄ；　鋈　褂　敞　（２）Ｔ２（盐胁迫对照）：１／２　Ｈｏａｇｌａｎｄ＋１５０　ｍｍｏｌ／Ｌ　ＮａＣ１；　（３）Ｔ３：１／２　Ｈｏａｇｌａｎｄ＋１５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣＩ＋５　ｍｍｏｌ／Ｌ　Ｃａ（Ｎ０３）２｜　（４）Ｔ４：１／２　Ｈｏａｇｌａｎｄ＋１５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣＩ＋１０　ｍｍｏｌ／　ＬＣａ（Ｎ０３）２；　（５）Ｔ５：１／２　Ｈｏａｇｌａｎｄ＋１５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣＩ＋１５　ｍｍｏｌ／　ＬＣａ（ＮＯ３）２；　（６）Ｔ６：１／２　Ｈｏａｇｌａｎｄ＋１５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣ１＋２０　ｍｍｏｌ／　ＬＣａ（Ｎ０３）２；　（７）Ｔ７：１／２　Ｈｏａｇｌａｎｄ＋１５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ＋２５　ｍｍｏｌ／　ＬＣａ（ＮＯ３）２。　置于２５℃恒温培养箱中培养催芽，每天用相应　∞　舳　∞如加如加ｍ　Ｏ　０　９　８　７　６　５　４　３　２　ｌ　Ｏ　的处理溶液冲洗材料，以保持处理浓度不变，并记录　发芽数（以芽长超过种子长度一半为发芽标准），统　计发芽率、发芽指数、活力指数；参照顾增辉等ｐ　的　方法计算发芽率、发芽指数和活力指数。然后，将已　发芽的种子播种于盛有砂质土的盆中，每个处理播　种３盆，播种后置于室温下培养，每天观察记录幼苗　的形态学变化，并于幼苗具有３片真叶时测定叶片　蛋白质含量、叶绿素含量和ＭＤＡ含量以及株高、根长　等指标。株高为地上部分的高度，根长为３条最长根　的平均值。蛋白质浓度用紫外分光光度法测量　。叶　绿素含量采用分光光度法测定　。ＭＤＡ含量采用双　组分光光度法测定［６】。试验所用分光光度计为上海　美谱达仪器有限公司生产的ｕＶ．１１００型紫外可见分　光光度计，所用主要试剂ＮａＣ１和Ｃａ（ＮＯ，）：均为分析　纯。　２结果与分析　２．１盐胁迫下外源Ｃａ２　对玉米种子发芽率、发芽指数、　活力指数的影响　由图１、图２、图３可见，在１５０　ｍｍｏｌ／Ｌ　ＮａＣ１胁迫　下玉米种子的发芽率、发芽指数和活力指数均有所下　降，而外源Ｃａ（ＮＯ，）　显著缓解了盐胁迫对玉米种子发　芽的抑制作用，且随Ｃａ（ＮＯ　）：浓度的增加缓解作用逐　渐增强，当Ｃａ（ＮＯ　）：溶液浓度达到２０　ｍｍｏｌ／Ｌ时缓解　作用达到最强，然后随浓度增加缓解作用减弱。这表　明添加外源Ｃａ２　对ＮａＣ１胁迫下玉米种子发芽具有促　进作用，在该试验浓度范围内，外源Ｃａ２　的最适添加浓　度为２０　ｍｍｏｌ／Ｌ。　Ｔ１　Ｔ２　Ｔ３　Ｔ４　Ｔ５　Ｔ６　Ｔ７　处理　图１盐胁迫下钙离子对玉米发芽率的影响　籁　撤　Ｔ１　Ｔ２　Ｔ３　Ｔ４　Ｔ５　Ｔ６　Ｔ７　处理　图２盐胁迫下钙离子对玉米发芽指数的影响　１．４　１．２　１　盏０．８　螽ｏ＿６　０．４　０．２　０　Ｔ１　Ｔ２　Ｔ３　Ｔ４　Ｔ５　Ｔ６　Ｔ７　处理　图３盐胁迫下钙离子对玉米活力指数的影响　２．２盐胁迫下外源Ｃ　对玉米幼苗形态指标的影响　从表１可以看出，不同处理的玉米株高和根长的　变化非常明显。盐胁迫下玉米的株高、根长均明显小　于对照，株高的降幅为１２．３５％～２９．１６％，根长的降幅为　３．０１％～２３．９５％。而外源钙离子的添加均不同程度的　缓解了玉米生长所受的盐胁迫抑制。在该试验中，当　外源钙离子浓度达到２０　ｍｍｏｌ／Ｌ时，玉米的株高和根　刘雪琴等：外源Ｃａ　对盐胁迫下玉米萌发与幼苗生长的影响　・１９９・　长与盐胁迫对照相比分别增加了２３．７３％和２７．５３％，缓　玉米叶片可溶性蛋白质含量下降，添加外源Ｃａ２十后，玉　解盐胁迫作用效果最佳。　米叶片中可溶蛋白质含量明显增加，在Ｃａ２　浓度为　２．３盐胁迫下外源Ｃ　对玉米幼苗生理指标的影响　２０　ｍｍｏｌ／Ｌ时达到最佳效果。　从表１可以看出，与对照相比，盐胁迫对照处理　盐渍环境下，植物体内活性氧代谢的平衡受到影　使玉米幼苗中的可溶蛋白质含量降低了３９．４３％，加入　响，活性氧的产生增加，从而引起膜脂过氧化作用，而　外源Ｃａ。＋后，蛋白质含量明显增加，在浓度为２０　ｍｍｏｌ／Ｌ　丙二醛（ＭＤＡ）是膜脂过氧化作用的主要产物之一　。　时达到最佳效果，２５　ｍｍｏｌ／Ｌ次之。从表１还可以看　在盐胁迫下，植物体内ＭＤＡ含量随着胁迫程度的加　出，与对照相比，盐胁迫对照处理使玉米幼苗中的　重明显增加，施加钙能抑制盐胁迫下植物体内ＭＤＡ　ＭＤＡ含量升高了６２．０５％，加入外源Ｃａ２＋后，玉米叶片　的积累，说明钙能抑制膜脂过氧化作用，从而减轻膜　中的ＭＤＡ含量均有不同程度的降低，与盐胁迫对照　脂过氧化对细胞的伤害　”。该试验中，在ＮａＣ１胁迫　相比，降低幅度达到１１．５７％～２９．４８％，在该试验浓度范　下，玉米叶片中ＭＤＡ含量明显增加，而添加了不同　围内，当Ｃａ　在浓度为２０　ｍｍｏｌ／Ｌ时，玉米幼苗中的　浓度的Ｃａ　处理中，玉米叶片中ＭＤＡ含量均有不同　ＭＤＡ含量最低。此外，外源Ｃａ２＋有效的缓解了盐胁迫　程度的减小。这说明施加外源钙能抑制玉米叶片中　下玉米幼苗中叶绿素含量降低的效应，与对照相比，盐　ＭＤＡ的积累，从而增强玉米幼苗在盐逆境下的适应　胁迫对照处理使玉米幼苗中的叶绿素含量降低了　性。　２１．９７％，添加外源Ｃａ２十后，玉米幼苗中叶绿素含量均增　叶绿素是光合作用的主要色素，一定范围内、叶　加，与盐胁迫对照相比增幅达２．６８％～２５．６１％。在浓度　绿素含量与光合作用紧密相关。其含量的高低可影　为２０　ｍｍｏｌ／Ｌ和２５　ｍｍｏｌ／Ｌ时达到较好的效果。　响叶绿体的光能利用率。在植物体内叶绿素含量的　３结论与讨论　多少，在很大程度上决定着光合作用的强弱，并与植　该试验结果表明，在ＮａＣ１胁迫下，玉米种子的发　物生长和生理状况紧密相关。而盐分对植物色素及　芽率、发芽指数、活力指数明显下降，添２１１＃１，源Ｃｇ　对　其蛋白复合体的合成和代谢的抑制作用是造成植物　盐胁迫作用有一定的缓解效应，该结果与前人的相关　缺绿和叶片发黄的原因。因此，叶绿素含量是衡量盐　研究结论相一致　】。在ＮａＣ１胁迫下，玉米幼苗的生长　胁迫程度高低的一个重要指标　－１３】。该试验表明，盐　也受到抑制，而施加外源Ｃ矿使玉米的耐盐性有所增　胁迫明显影响了玉米幼苗叶绿素的含量，而施；０ｔｌ＃ｌ，源　加。在添加不同浓度的外源Ｃｇ　后，与盐胁迫对照相　钙可以抑制叶绿素含量的下降，维持叶片较高的叶绿　比，玉米幼苗株高和根长均有所增加，幼苗的可溶蛋白　素含量，从而对维持盐胁迫下玉米较高的光合效率有　质含量和叶绿素含量增加、ＭＤＡ含量下降，因此施加　一定促进作用。　外源Ｃａ：　对盐胁迫下玉米幼苗的生长具有明显的促进　外源钙处理虽然能缓解玉米种子萌发和幼苗生　作用。在该试验浓度范围内，外源Ｃ　的最佳施加浓　长过程中的盐胁迫效应，提高幼苗的耐盐性，但该试　度为２０　ｍｍｏｌ／Ｌ。　验结果表明，外源Ｃａ：　的缓解作用也有一定的限制　植物体内的可溶性蛋白质大多是参与各种代谢的　性，即适宜的Ｃａ　浓度可以促进植物的生长，缓解盐　酶类，测其含量是了解植物总代谢的一个重要指标。　害效应，当外源Ｃａ２＋浓度较高时，其促进作用明显减　Ｚｈｏｕ等　研究发现，盐胁迫可引起不同的水稻可溶性　弱。高浓度Ｃｇ　对植物生长的影响还有待于进一步　蛋白质量分数降低。该试验结果显示，盐胁迫同样使　研究。　・２００・　Ⅲ　中国农孝通报同　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｓｂ．ｏｒｇ．ｃｎ　傅秀云，范海，陈梅，等．盐碱地耐盐小麦覆膜栽培高产机理的研究　参考文献　Ｅｐｓｔｅｉｎ　Ｅ．Ｎｕｇｅｎｔ　Ｊ，Ｏ’Ｇｏｎｎｅｒ　Ｍ（ｅｄｓ）．Ｂｅｔｔｅｒ　ＣｏＩｐｓ　ｆｏｒ　Ｆｏｏｄ［Ｍ］．　Ｐｉｔｍａｎ．Ｌｏｎｄｏｎ，１９９３：６１．　［Ｊ］．西北植物学报，２０００，２０（５）：７４６．７５３．　Ｚｈｏｕ　Ｗ　ＳＵＮ　Ｑ　Ｊ，ＺＨＡＮＧ　Ｃ　Ｆ＇ｅｔ　ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓａｌｔ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｎ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ　ｅｎｚｙｍｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔｓ　ｏｆ　ｒｉｃｅ（Ｏｒｙｚａ　ｓａｔｉｖａ）　ｃｕｌｔｉｖａｒｓ　ｉｉｆｅｒｉｎｇ　ｉｎ　ｓａｌｉｎｉ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｂｏｔａｎｉｃａ　ｓｉｎｉｃ￣　余叔文，汤章城．植物生理与分子生物学（２版）［Ｍ］．北京：科学出版　社，２０００，７５２—７６９．　２００４，４６（８）：９２１－９２７．　顾增辉，宋剑辉．大豆抗冷性生理生化指标的筛选［Ｊ］．中国农业科　赵可夫．植物抗盐生理【Ｍ】．北京：中国科学技术出版社，１９９３：　学，１９９２，２５（４）：１５－２３．　毕辛华，戴心维．种子学［Ｍ］．北京：农业出社，１９９３：６０—７５．　张志良，瞿伟箐，李小方，等．植物生理学实验指导［１Ｖ／］．北京：高等教　育出版社，２００６：７０．７３．　张志良，瞿伟箐，李小方，等．植物生理学实验指导ＩＭ］．北京：高等教　育出版社，２００６：２７４—２７７．　赵旭，王林权，周春菊，等．钙离子对两种基因型冬小麦萌发过程中　盐胁迫效应的影响［Ｊ】．土壤通报，２００６，２７（４）：７４８—７５１．　研　【　【ｒ｝川　ｒ吲　Ｌ　２３４．２３５．　刘峰，张军，张文吉．氧化钙对水稻的生理作用研究明．植物学通报，　２００１，１８（４）：４９０—４９５．　Ｍｕｎｎｓ　Ｒ．Ｐｈｙｓｉｏｌｃｌｇｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｌｉｍｉｔｉｎｇ　ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｉｎ　ｓａｌｎｉｅ　ｓｏｉｌｓ：ｓｏｍｅ　ｄｏｇｍａｓ　ａｎｄ　ｈｙｐｏｔｈｅｓｅｓ［Ｊ】＿Ｐｌｎａｔ　Ｃｅｌｌ　Ｅｎｖｉｒｏｎ，１９９３　（１６）：１５—２４．　孙振雷，刘鹏，叶柏军．绿豆种子萌发及苗期抗盐性的研究【Ｊ】．内蒙　古民族大学学报，２００１，１６（１０）：３１．３８．