彭 淼 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，湖南 長沙 410128)

鐘曉紅 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院， 湖南 長沙 410128)

張 玲 (湖南省臨武縣農(nóng)業(yè)局，湖南 臨武 424300)

楊 塞 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，湖南 長沙 410128)

鈣對干旱脅迫下草莓SOD、CAT、 PPO活性的影響

彭 淼 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，湖南 長沙 410128)

鐘曉紅 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院， 湖南 長沙 410128)

張 玲 (湖南省臨武縣農(nóng)業(yè)局，湖南 臨武 424300)

楊 塞 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，湖南 長沙 410128)

采用自然干旱脅迫的方法，以‘章姬’、‘豐香’為材料，研究了干旱脅迫下不同Ca2+濃度處理對草莓(FragariaAnanassaDuchesne)葉片超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)的影響。結(jié)果表明，在干旱脅迫下，外源鈣能在一定程度上維持酶的活性，以減輕活性氧對草莓的傷害，從而在一定程度上提高草莓抗旱性，且不同處理之間存在差異，以10 mmol/L CaCl2處理效果最好。

草莓(FragariaAnanassaDuchesne)；干旱脅迫；鈣；超氧化物歧化酶；過氧化氫酶；多酚氧化酶

草莓(FragariaAnanassaDuchesne)為多年生溫帶草本果樹，果實柔軟多汁、酸甜適度、營養(yǎng)豐富、外觀美麗、香氣濃郁，在國際水果市場一直備受青睞，有“水果皇后”之譽[1]。但是由于草莓根系分布淺、葉面積較大、蒸騰旺盛，容易造成植株水分虧缺而影響生長，給草莓產(chǎn)量、品質(zhì)帶來嚴重影響[2]，特別是在我國南方，高溫往往伴隨著干旱，草莓的越夏也就成了生產(chǎn)中的難題。為了提高草莓的抗旱性，前人做過一些研究[3～5]，但用施鈣來提高草莓抗旱性的研究還未見報道。自從CaCl2作為抗蒸騰劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐以后，鈣與植物抗旱性的關(guān)系越來越被研究者重視。眾所周知，鈣是構(gòu)成細胞壁的一種大量元素，也是偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理反應(yīng)的第二信使。環(huán)境刺激通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)影響植物的生長發(fā)育，已知啟動Ca2+信使系統(tǒng)的一個中心環(huán)節(jié)是胞質(zhì)中Ca2+濃度的改變，而維持細胞內(nèi)Ca2+的低穩(wěn)態(tài)水平是完成Ca2+的信使作用和細胞調(diào)節(jié)功能的前提條件[6]。20世紀80年代，Mukherjee等[7]揭開了鈣在提高植物抗旱性及其他抗逆性研究的序幕。生理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的外源鈣能Ca2+能提高苜蓿[8]、金釵石斛[9]、裸大麥[10]、芒果[11]等植物的抗旱性。本研究主要探討在干旱脅迫下，外源鈣對草莓酶促保護系統(tǒng)的影響及與抗旱性的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料取自湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草莓基地，品種為‘章姬’和‘豐香’。2005年9月定植于25 × 30 cm 白色營養(yǎng)缽中，培養(yǎng)基質(zhì)為1∶1混合的珍珠巖和河沙，每盆栽種1株，置于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院蔬菜基地塑料大棚內(nèi)(避雨)，定期澆灌營養(yǎng)液，營養(yǎng)液參照李富恒等[12]的方法配制。前期進行正常栽培管理。

1.2 試驗方法

2006年5月18日進行，選取大小、長勢一致的植株60盆，按照完全隨機設(shè)計方法，每個單株作為1個處理，每處理2盆，設(shè)3次重復(fù)。葉片處理參照張建霞等[13]的方法加以修改，設(shè)4個處理，分別采用CaCl2(5、10、20、30 mmol/L，另加0.5%吐溫-20)噴施，對照用雙蒸水，于每天下午5時噴灑葉片，以葉片濕潤而不滴水為度，連續(xù)噴灑3 d，然后澆足水，第4天開始進行干旱脅迫處理，干旱脅迫采用不澆水的自然方式處理。分別于脅迫后第1、4、7、10天取心葉外側(cè)第3～5片功能葉進行指標測定。超氧化物歧化酶活性(SOD)和過氧化氫酶活性(CAT)采用王學(xué)奎的方法[14]。SOD活性單位以抑制氮藍四唑(NBT)光化還原50%為1個酶活性單位(U)，CAT活性單位以每分鐘光密度下降0.1為1個酶活性單位。多酚氧化酶活性(PPO)測定采用鄰苯二酚法[15]，以每克鮮重吸光密值增加0.01為1個酶活性單位。

所得數(shù)據(jù)采用DPS3.0軟件中的鄧肯氏新復(fù)極差法進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下不同濃度鈣處理對草莓SOD活性的影響

從表1可以看出，隨著干旱脅迫時間的延長，不同濃度鈣處理與對照草莓葉片SOD活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在干旱脅迫第1天，SOD活性均維持較低水平。在干旱脅迫第4天，各處理SOD活性開始上升，但是‘章姬’鈣處理組與對照無顯著差異，而‘豐香’各處理之間，以30 mmol /L CaCl2處理活性最低，甚至低于對照。干旱脅迫第7天，隨著脅迫的進一步加劇，所有處理的SOD活性都達到高峰，20 mmol/L和30 mmol/L CaCl2處理‘章姬’與對照和其他處理相比均達到顯著性差異，而‘豐香’則以10 mmol/L CaCl2處理活性最高，與對照相比達到了極顯著性差異。到了干旱脅迫第10天，葉片抗氧化能力降低，質(zhì)膜結(jié)構(gòu)破壞嚴重，SOD活性不能很好的維持，開始下降，‘章姬’CaCl2處理組都高于對照，以10 mmol/L CaCl2處理SOD活性最高，與對照相比達到了極顯著性差異；鈣處理‘豐香’草莓組也高于對照，其中也以10 mmol/L CaCl2效果最好，與對照也達到了顯著性差異。

表1 不同Ca2+濃度下草莓的SOD活性比較Table 1 Comparison of SOD activity of strawberry under different concentrations of Ca2+ U/g·min-1

注：同列不同小寫字母表示組間差異顯著(Plt;0.05)，不同大寫字母表示組間極顯著(Plt;0.01)。表2同。

2.2 干旱脅迫下不同濃度鈣處理對草莓CAT活性的影響

由表2可知，CAT活性也呈現(xiàn)出與SOD活性變化一致的趨勢，即先升后降，在第7天達到高峰，隨后下降。在干旱脅迫第4天，‘章姬’草莓葉片CAT活性較第1天上升幅度較小，而‘豐香’則上升幅度較大，這也就是‘豐香’較‘章姬’抗旱的緣故。在干旱脅迫第7天，鈣處理組均高于對照，10 mmol/L和30 mmol/L CaCl2處理‘章姬’與對照相比達到了極顯著差異；除5 mmol/L CaCl2處理外,其余鈣處理‘豐香’與對照達到了極顯著差異。到了干旱脅迫第10天，所有鈣處理‘章姬’與對照相比都達到了顯著性差異，仍然維持著較高的水平，10 mmol/L和30 mmol/L CaCl2處理與對照還達到了極顯著性差異；除5 mmol/L CaCl2處理外,其余鈣處理‘豐香’與對照相比都達到了顯著差異，10 mmol/L CaCl2處理還達到了極顯著差異。結(jié)果表明，5～30 mmol/L CaCl2處理皆能在一定程度上提高草莓的CAT活性，減輕自由基對細胞膜的損害，其中以10 mmol/L CaCl2處理效果最佳。

表2 不同Ca2+濃度下草莓的CAT活性比較Table 2 Comparison of CAT activity of strawberry under different concentrations of Ca2+ U/g·min-1

2.3 干旱脅迫下不同濃度鈣處理對草莓PPO活性的影響

圖1 不同干早脅迫程度下鈣對‘章姬’草莓PPO活性的影響Figure 1 Effects of calcium on PPO activity of ‘Zhangji’ under drought stress

圖2 不同干早脅迫程度下鈣對‘豐香’PPO活性的影響Figure 2 Effects of calcium on PPO activity of ‘Fengxiang’ under drought stress

從圖1、2可以看出，PPO活性與SOD、CAT的變化趨勢一致，也是隨著脅迫時間的延長先上升后下降，在第7天達到高峰，然后下降。從‘章姬’的變化曲線來看，以10 mmol/L CaCl2處理和30 mmol/L CaCl2處理變化最為劇烈，其中前者在脅迫第4天就達到了較高值，之后變化平穩(wěn)，維持了較高活性，后者盡管在第7天達到高峰值，但在第10天卻急劇下降。在第10天，除20 mmol/L CaCl2處理外均高于對照。‘豐香’草莓變化曲線也以10 mmol/L CaCl2處理變化劇烈，在第7天和第10天，活性均高于其他處理。與‘章姬’相似，20 mmol/L CaCl2處理‘豐香’效果也不佳。

3 討論

本研究結(jié)果表明，草莓葉片中SOD、CAT、PPO活性在干旱脅迫前期(第1～7天)呈上升趨勢，在干旱脅迫第4天，各處理SOD活性開始上升，但是‘章姬’鈣處理組與對照無顯著差異，而‘豐香’各處理之間，以30 mmol/LCaCl2處理活性最低，甚至低于對照，這可能是因為對照未經(jīng)鈣處理，細胞膜受害程度較大，進而啟動植物防御反應(yīng)，SOD活性被誘導(dǎo)的緣故。到了脅迫第10天，葉片抗氧化能力的進一步降低，葉片遭受強烈的氧化傷害，膜脂過氧化加劇，3種酶的活性均表現(xiàn)出一致的下降趨勢，即便是鈣處理的草莓葉片也不能維持之前的較高酶活性，但通過鈣處理后的草莓葉片酶活性要高于對照，這表明鈣能有效誘導(dǎo)保護酶的活性，并有效調(diào)節(jié)好保護酶的活性，有效清除膜脂過氧化產(chǎn)生的活性氧，降低膜脂過氧化程度，維持膜的相對穩(wěn)定性，恢復(fù)或維持正常的代謝水平，一定程度上減輕了干旱對植物的傷害。由于Ca2+對膜保護作用具有濃度效應(yīng)，如果Ca2+長期以較高的濃度存在于細胞質(zhì)和細胞核中，不能及時泵回到鈣庫或者胞外，就可能引起植物的“鈣中毒”，它將會同磷酸反應(yīng)生成沉淀而干擾以磷酸為基礎(chǔ)的能量代謝。因此，如果不存在毒害作用，低濃度的Ca2+就能滿足細胞的生理反應(yīng)[19～21]。本研究中，不論是‘章姬’還是‘豐香’，都以10 mmol/L CaCl2處理效果最佳，與吳顯芝[9]、吳德寬[10]等的研究結(jié)果一致。這充分說明，只有一定濃度的外源鈣才能在一定程度上提高草莓抗旱性。同時，由于在干旱脅迫下，植物對Ca2+的吸收能力顯著降低造成植物體內(nèi)Ca2+缺乏[22]，因此噴施CaCl2既可以作為施肥措施來滿足草莓全面營養(yǎng)生長需要，又不失為一種經(jīng)濟簡便的方法來減輕干旱脅迫給草莓帶來的傷害，從而提高草莓的抗旱性。

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2008-09-04

彭 淼(1981-)，男，湖南汨羅人，農(nóng)學(xué)碩士，助教，研究方向為果樹栽培生理與生態(tài).

鐘曉紅，E-mail: xh-zhong@163.com.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.01.004

Q945.78

A

1673-1409(2009)01-S011-04