解明

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Ca2+對NaCl中度脅迫下玉米試管苗生化指標的影響

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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，當加入100 mmol/L的NaCl溶液時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

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者研究的重點，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胞保護膜，可以減輕鹽脅迫對植物造成的傷害，維持細胞膜的正常狀態(tài)，促進根細胞質(zhì)膜K+通道開放和根對K+的吸收，增強根對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進行觀察和測定，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，為玉米抗鹽品種的培育提供理論參考依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用材料來自石河子大學植物組織培養(yǎng)實驗室經(jīng)莖尖脫毒獲得的部分無毒玉米 （新玉13號）試管苗。

1.2 試驗方法

本試驗以基本培養(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，鈣處理濃度設置 5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L、40 mmol/L 共 5個處理， 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個莖段，培養(yǎng)室溫度控制在25±2℃，光強2 000 Lx，光照時間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。

1.3 指標測定

超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用氮藍四唑(NBT)光還原法[3]；過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性采用王學奎[4]測定方法。每處理3次重復。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件包分析方差，計算標準差，檢驗差異顯著性，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）時達到最大，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）時達到最大；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）時達到最大。說明Ca2+對中度鹽脅迫下玉米試管苗有保護作用，有助于提高試管苗的抗性，并在濃度為30 mmol/L時效果最為顯著。

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情況進行分析探討，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，說明Ca2+可以降低鹽害，這一點與趙可夫等[5]的實驗結(jié)果是一致的。

SOD活性、POD酶活性、CAT酶活性等保護酶類在植物體內(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了這三種保護酶活性的增強，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外源Ca2+的進入，使細胞內(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學報,2003,29(5)：449-450.

[2]董發(fā)才,崔香環(huán),安國勇,等.Ca2+在茉莉酸甲酯誘導擬南芥氣孔關(guān)閉中的信號轉(zhuǎn)導作用[J].植物生理與分子生物學學報,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[J].植物生理學報,1991,17(2)：177-182.

[4]王學奎.植物生理生化實驗原理和技術(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的研究[J].植物學報,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].植物生理學報,1987,13(2)：168-173.

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

2015-04-16