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Ca2+對NaCl中度脅迫下玉米試管苗生化指標(biāo)的影響

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通過研究Ca2+(0～40 mmol/L CaCl2)對NaCl中度脅迫下玉米試管苗生長、生化指標(biāo)的影響，分析Ca2+對玉米試管苗在中度鹽脅迫下的作用。結(jié)果表明，當(dāng)加入100 mmol/L的NaCl溶液時(shí)玉米試管苗生長明顯受到抑制，CaCl2處理后，鹽脅迫下玉米試管苗的生長抑制得到部分緩解，SOD活性、POD酶活性、CAT酶活性明顯升高。說明外源Ca2+有助于緩解玉米試管苗的鹽傷害，其中以30 mmol/L CaCl2的緩解效果最好。

玉米試管苗；鹽脅迫；生化指標(biāo)

土壤鹽堿化是目前制約新疆農(nóng)作物產(chǎn)量的主要因素之一[1]，在土壤鹽堿化地區(qū)，如何提高農(nóng)作物的耐鹽性是許多學(xué)者研究的重點(diǎn)，也是新疆提高農(nóng)作物產(chǎn)量的途徑之一。鈣作為一種重要的細(xì)胞保護(hù)膜，可以減輕鹽脅迫對植物造成的傷害，維持細(xì)胞膜的正常狀態(tài)，促進(jìn)根細(xì)胞質(zhì)膜K+通道開放和根對K+的吸收，增強(qiáng)根對K+和Na+的選擇性吸收[2]。因此，本研究對玉米試管苗在中度鹽脅迫下的生長情況和生化指標(biāo)進(jìn)行觀察和測定，并測定不同濃度Ca2+對NaCl中度脅迫下玉米試管苗的生化指標(biāo)，為玉米抗鹽品種的培育提供理論參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用材料來自石河子大學(xué)植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)莖尖脫毒獲得的部分無毒玉米 （新玉13號(hào)）試管苗。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)以基本培養(yǎng)基（7.2 g/L瓊脂，30 g/L蔗糖，pH值5.8，大口罐頭培養(yǎng)瓶中分別倒入30 mL培養(yǎng)基，高壓滅菌）、基本培養(yǎng)基+100 mmol/LNaCl溶液為對照組，中性鹽基為100 mmol/LNaCl溶液，鈣處理濃度設(shè)置 5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L、40 mmol/L 共 5個(gè)處理， 各處理分別為中性鹽基+不同濃度的CaCl2溶液。將生長整齊一致的玉米試管苗切割成單節(jié)莖段扦插在培養(yǎng)基上，每處理6瓶，每瓶接種20個(gè)莖段，培養(yǎng)室溫度控制在25±2℃，光強(qiáng)2 000 Lx，光照時(shí)間16 h/d。接種后30 d觀察玉米試管苗的生長情況，并測定生化等相關(guān)指標(biāo)。

1.3 指標(biāo)測定

超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用氮藍(lán)四唑(NBT)光還原法[3]；過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性采用王學(xué)奎[4]測定方法。每處理3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件包分析方差，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，檢驗(yàn)差異顯著性，并采用Excel制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鈣對中度NaCl脅迫下玉米試管苗生長的影響

接種30 d后觀察玉米試管苗的生長情況發(fā)現(xiàn)，在100 mmol/L的NaCl溶液脅迫下的玉米試管苗與基本培養(yǎng)基相比，生長明顯受到抑制，但當(dāng)加入CaCl2溶液后，抑制有所減緩，隨著Ca2+的升高，抑制逐漸減緩，并與基本培養(yǎng)基相比，玉米試管苗生長健壯，說明加入一定濃度的CaCl2溶液有利于培養(yǎng)壯苗，提高抗逆性。

2.2 不同濃度鈣對中度NaCl脅迫下玉米試管苗生化指標(biāo)的影響

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由表1可知，在100 mmol/L的NaCl處理下（CK2），SOD活性、POD酶活性和 CAT酶活性最低，與基本培養(yǎng)基（CK1）相比，差異顯著，說明中度鹽脅迫抑制了玉米試管苗的生長。5個(gè)處理與對照相比，隨著Ca2+濃度增加，抑制逐漸減弱，SOD活性逐漸升高，在處理4（鈣濃度為30 mmol/L）時(shí)達(dá)到最大，并高于CK1，隨之又降低；CAT酶活性處理1到處理5均高于CK1和CK2，在處理4（鈣濃度為30 mmol/L）時(shí)達(dá)到最大；POD酶活性處理1到處理5均高于 CK2，低于 CK1，在處理 4（鈣濃度為30 mmol/L）時(shí)達(dá)到最大。說明Ca2+對中度鹽脅迫下玉米試管苗有保護(hù)作用，有助于提高試管苗的抗性，并在濃度為30 mmol/L時(shí)效果最為顯著。

3 結(jié)論與討論

本研究針對不同濃度鈣對中度NaCl溶液脅迫下玉米試管苗生長和生化指標(biāo)情況進(jìn)行分析探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在基本培養(yǎng)基中加入100 mmol/L的NaCl溶液，玉米試管苗生長明顯受到抑制，當(dāng)加入CaCl2溶液后，抑制有所減緩，并隨著Ca2+濃度增加，玉米試管苗生長逐漸增強(qiáng)，說明Ca2+可以降低鹽害，這一點(diǎn)與趙可夫等[5]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。

SOD活性、POD酶活性、CAT酶活性等保護(hù)酶類在植物體內(nèi)協(xié)同作用，可以在一定程度上忍耐、減緩或抵御不良環(huán)境[1]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，適量的Ca2+提高了中度鹽脅迫下玉米試管苗SOD、CAT、POD的活性，且30 mmol/LCa2+處理較其它處理更為有效地誘導(dǎo)了這三種保護(hù)酶活性的增強(qiáng)，但隨著Ca2+濃度的繼續(xù)增大，SOD、CAT、POD的活性有所降低。

Ca2+可以緩解鹽害的主要原因可能是當(dāng)外源Ca2+的進(jìn)入，使細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)結(jié)合的鈣增多，從而使膜所結(jié)合的離子Na+/Ca2+下降，使膜的結(jié)構(gòu)完整性、功能性得以保證，所以鈣具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用，進(jìn)而提高膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[6]。

[1]陳華新,李衛(wèi)軍,安沙舟,等.鈣對NaCl脅迫下雜交酸模幼苗葉片光抑制的減輕作用[J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2003,29(5)：449-450.

[2]董發(fā)才,崔香環(huán),安國勇,等.Ca2+在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)擬南芥氣孔關(guān)閉中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用[J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào),2002,28(6)：457-462.

[3]曾韶西,王以柔,劉鴻先.低溫光照下與黃瓜子葉葉綠素降低有關(guān)的酶促反應(yīng)[J].植物生理學(xué)報(bào),1991,17(2)：177-182.

[4]王學(xué)奎.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社,2006,167-173.

[5]趙可夫,盧元芳.鈣對小麥幼苗降低鹽害效應(yīng)的研究[J].植物學(xué)報(bào),1993,35(1)：51-56.

[6]欒升,倪晉山.表面活性劑和鈣對大麥根質(zhì)膜透性的作用[J].植物生理學(xué)報(bào),1987,13(2)：168-173.

解明（1977年11月-），新疆沙灣人，本科學(xué)歷，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

2015-04-16