李婷婷，陳彥云,2*，沈文娟，陳陸祺，陳銀花，曹君邁

(1. 寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地/寧夏大學(xué)西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021;3.寧夏回族自治區(qū)原種場(chǎng)，寧夏 銀川 750021；4.北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】鈣作為植物生長(zhǎng)發(fā)育必須的營(yíng)養(yǎng)元素，也被稱(chēng)為細(xì)胞內(nèi)第二信使，感應(yīng)外界環(huán)境條件變化，從而提高植物抵抗逆境的能力，對(duì)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和生理功能有重要作用。馬鈴薯塊莖內(nèi)部生理紊亂現(xiàn)象與鈣含量密切相關(guān)，鈣的合理應(yīng)用能有效降低馬鈴薯病害的發(fā)生率[1]。增加馬鈴薯塊莖鈣含量，可穩(wěn)定其細(xì)胞壁及細(xì)胞膜系統(tǒng)，減緩其酶促反應(yīng)，延遲塊莖細(xì)胞的衰老。降低其生理病害率，從而有效提高馬鈴薯的食用品質(zhì)和耐貯藏性[2-3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】鈣在馬鈴薯上的應(yīng)用研究報(bào)道主要集中在影響機(jī)制方面，邢金銘等研究證實(shí)鈣可以維持細(xì)胞膜的完整性和活性，以及細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的整體性[4]。鈣亦可抑制植物衰老的進(jìn)程[5]。劉喜平等[6]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的鈣處理對(duì)貯藏期馬鈴薯塊莖淀粉酶，過(guò)氧化物酶，多酚氧化酶等酶活性及可溶性蛋白質(zhì)含量密切相關(guān)；丁紅瑾[7]研究發(fā)現(xiàn)鈣處理對(duì)貯藏期馬鈴薯塊莖營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、細(xì)胞膜、細(xì)胞壁等相關(guān)生理生化指標(biāo)密切相關(guān)。吳玉鵬等[8]研究發(fā)現(xiàn)鈣和1-MCP復(fù)合作用下可有效降低香梨貯藏期間果實(shí)萼端黑斑發(fā)生率。說(shuō)明鈣能有效減少植物貯藏期病害的發(fā)生率。和銀霞等[9]，周慧娟等[10]研究發(fā)現(xiàn)噴鈣可有效降低貯藏期果實(shí)的腐爛率。目前，關(guān)于鈣對(duì)貯藏期馬鈴薯塊莖滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及SOD保護(hù)酶的研究報(bào)道相對(duì)較少。具體的鈣處理濃度要依地力和品種而異。針對(duì)吳友根對(duì)鈣與果品貯藏關(guān)系的研究展望中提出鈣處理的最適濃度范圍及鈣處理果最佳的貯放時(shí)間閾值[11]問(wèn)題進(jìn)行探討?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本實(shí)驗(yàn)以不同濃度鈣處理的馬鈴薯塊莖為研究對(duì)象，研究其貯藏過(guò)程中可溶性總糖，脯氨酸，丙二醛含量及超氧化物岐化酶活性的動(dòng)態(tài)變化，探討鈣在馬鈴薯塊莖耐貯性能方面發(fā)揮的作用?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】為馬鈴薯合理施用鈣肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種為青薯9號(hào)，由寧夏馬鈴薯工程技術(shù)研究中心提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)置6個(gè)Ca(NO3)2施用水平，分別為CK(0 kg/hm2)、A1 (0.15 kg/hm2)、A2(0.3 kg/hm2)、A3(0.45 kg/hm2)、A4(0.6 kg/hm2)、A5(0.75 kg/hm2)、每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在寧夏馬鈴薯工程技術(shù)研究中心試驗(yàn)基地，田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為17.5 m2，每小區(qū)5行，每行長(zhǎng)7 m，株距0.35 m、行距0.50 m，等行距種植，5行邊行作為保護(hù)行。2017年4月15日播種，田間管理按常規(guī)方式進(jìn)行，于現(xiàn)蕾期(8月3日)至盛花期進(jìn)行葉面噴施Ca(NO3)2，間隔7 d噴施1次，每期2次、共4次。在10月20日收獲后，將馬鈴薯塊莖貯藏在0～8 ℃、黑暗的半地下式自然窖中。于2017年11月20日移至實(shí)驗(yàn)室冷藏柜內(nèi)儲(chǔ)藏(溫度：4 ℃，65 %～70 % RH)。在2018年1-4月分4次取樣，測(cè)定馬鈴薯塊莖中幾種透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及超氧化物歧化酶活性。

1.2.2 測(cè)定方法 可溶性總糖含量的測(cè)定采用蒽酮比色法、參照高俊鳳等[12]的方法；脯氨酸含量的測(cè)定采用酸性茚三酮法；丙二醛(MDA)含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法；超氧化物歧化酶(SOD)活性的測(cè)定采用核黃素-NBT光還原法[13]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所有數(shù)據(jù)均采用最小顯著差異(LSD)法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈣肥與馬鈴薯塊莖貯藏期間可溶性總糖含量的關(guān)系

可溶性總糖可調(diào)節(jié)滲透脅迫，逆境脅迫下其含量的變化對(duì)細(xì)胞滲透勢(shì)的調(diào)節(jié)具有重要的作用。從圖1可以看出，不同濃度Ca(NO3)2處理的馬鈴薯塊莖在整個(gè)貯藏期內(nèi)可溶性總糖含量差異達(dá)顯著水平。基本表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì)。在貯藏期1月，A4顯著高于A3、A5又顯著高于CK、A1、A2，其中A3、A4、A5 3個(gè)處理組的可溶性總糖含量分別高出對(duì)照組CK，0.438、1.007、0.385個(gè)百分點(diǎn)，且A4處理的馬鈴薯塊莖可溶性總糖含量最高；2月A3顯著高于CK及其他處理組；3月A1顯著高于A4、A5顯著高于CK又顯著高于A2和A3；4月A4和A3顯著高于A2，A5又顯著高于A1和CK，可溶性總糖含量從高到低依次表現(xiàn)為A4>A3>A2>A5>CK>A1。在整個(gè)貯藏期A4處理下的可溶性總糖含量均較高?？梢?jiàn)，對(duì)于馬鈴薯可溶性總糖含量來(lái)說(shuō)，Ca(NO3)2噴施劑量在0.6～0.75 kg/hm2濃度范圍下最適宜。

2.2 鈣肥與馬鈴薯塊莖貯藏期間脯氨酸含量的關(guān)系

脯氨酸作為植物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以提高植物的抗?jié)B透脅迫能力，其含量在一定程度上反映了植物的抗逆性。從圖2可以看出，不同濃度Ca(NO3)2處理的馬鈴薯塊莖在貯藏中后期(3-4月)脯氨酸含量差異達(dá)顯著水平。在貯藏期1月，各處理組脯氨酸含量均高于CK。在貯藏期3月A4顯著高于CK、A1、A2、A3、A5；貯藏期4月CK、A1、A4、A5顯著高于A2和A3。其中A1、A2、A3處理組脯氨酸含量均低于CK。隨著貯藏期的延長(zhǎng)，脯氨酸含量整體上呈遞增趨勢(shì)。在整個(gè)貯藏期中，A4與A5處理組總體上均高于CK對(duì)照組。由此可知，不同Ca(NO3)2處理對(duì)貯藏期馬鈴薯塊莖脯氨酸含量具有不同的影響，A3及以下濃度的Ca(NO3)2可增加馬鈴薯塊莖的抗?jié)B透脅迫能力，利于短期貯藏，A4或A5濃度的Ca(NO3)2處理的馬鈴薯有利于長(zhǎng)期貯藏?？梢?jiàn)，對(duì)于馬鈴薯脯氨酸含量來(lái)說(shuō)，Ca(NO3)2噴施劑量在0.6 kg/hm2下適合。貯藏期2月各處理組無(wú)顯著差異，故在此不做贅述。

小寫(xiě)字母表示同一列數(shù)值在0.05水平上存在顯著性差異，n=3圖1 不同鈣肥處理下馬鈴薯塊莖貯藏期間可溶性總糖含量的變化Fig.1 Changes of total soluble sugar content in potato tubers during storage under different calcium fertilizers

小寫(xiě)字母表示同一列數(shù)值在0.05水平上存在顯著性差異，n=3圖2 不同鈣肥處理下馬鈴薯塊莖貯藏期間脯氨酸含量的變化Fig.2 Changes of proline content in potato tuber during storage under different calcium fertilizers

2.3 鈣肥與馬鈴薯塊莖貯藏期間丙二醛含量的關(guān)系

MDA為膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物可指示膜脂過(guò)氧化程度，含量越高植物體受傷害程度越大，可以間接指示植物體的抗逆性。從圖3可以看出，不同濃度Ca(NO3)2處理的馬鈴薯塊莖在整個(gè)貯藏期內(nèi)丙二醛含量差異達(dá)顯著水平。馬鈴薯塊莖MDA含量總體上呈下降趨勢(shì)。在貯藏期1月，CK和A4顯著高于A1、A3、A5又顯著高于A2，其中對(duì)照組CK中的丙二醛含量達(dá)到最高值(1.064 μmol/g)；2月CK，A4顯著高于A1、A2、A3又顯著高于A5；3月A4，A2顯著高于A5、CK、A1、A3；4月CK、A1、A4顯著高于A2，A3又顯著高于A5，馬鈴薯塊莖丙二醛的含量從高到低依次為A1>CK>A4>A2>A3>A5。對(duì)照組丙二醛含量在各檢測(cè)時(shí)期總體上均高于其他處理組。表明Ca(NO3)2施用處理有利于減緩自由基對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，增加馬鈴薯耐貯藏性。并且Ca(NO3)2濃度越高，細(xì)胞膜受損傷的程度越低。整個(gè)貯藏期，A2，A3處理下的馬鈴薯塊莖內(nèi)丙二醛含量相對(duì)低于其他處理組，可見(jiàn)，對(duì)于馬鈴薯丙二醛含量來(lái)說(shuō)，Ca(NO3)2噴施劑量在0.3～0.45 kg/hm2，0.75 kg/hm2下適合。

2.4 鈣肥與馬鈴薯塊莖貯藏期間SOD活性的關(guān)系

SOD是生物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，可以維持植物體內(nèi)活性氧自由基在較低水平，能消除生物體在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。從圖4可以看出，不同濃度Ca(NO3)2處理的馬鈴薯塊莖在整個(gè)貯藏期內(nèi)SOD活性差異達(dá)顯著水平，在貯藏時(shí)期1-3月，馬鈴薯塊莖內(nèi)SOD活性呈先升高后降低的趨勢(shì)。在貯藏后期(4月)，A4與A5差異不顯著，但顯著高于A1，A2，A3。其中A1，A2差異不顯著。其中高濃度Ca(NO3)2處理組(A4、A5)SOD活性高于低濃度Ca(NO3)2處理組(A1、A2、A3)。在整個(gè)貯藏期，不同濃度Ca(NO3)2處理的馬鈴薯塊莖SOD活性始終均高于CK，表明噴施Ca(NO3)2，可以增強(qiáng)馬鈴薯塊莖內(nèi)的SOD活性。且隨著貯藏時(shí)間的增加，高濃度的Ca(NO3)2處理可有效延長(zhǎng)馬鈴薯貯藏時(shí)的SOD活性?？梢?jiàn)，對(duì)于馬鈴薯SOD活性來(lái)說(shuō)，Ca(NO3)2噴施劑量在0.6～0.75 kg/hm2下適合。

小寫(xiě)字母表示同一列數(shù)值在0.05水平上存在顯著性差異，n=3圖3 不同鈣肥處理下馬鈴薯塊莖貯藏期間丙二醛含量的變化Fig.3 Changes of malondialdehyde content in potato tuber during storage with different calcium fertilizers

3 討 論

3.1 鈣對(duì)馬鈴薯塊莖儲(chǔ)藏期間滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

貯藏期間可溶性總糖含量的變化與薯塊本身的呼吸強(qiáng)度、淀粉轉(zhuǎn)化、組織失水、基因型、塊莖成熟度、生長(zhǎng)時(shí)的環(huán)境條件、貯藏時(shí)塊莖生理年齡、冷藏前塊莖的代謝狀態(tài)以及預(yù)處理?xiàng)l件等因素密切相關(guān)[14-16]。王秋明等研究發(fā)現(xiàn)CaCl2處理延緩了芒果果實(shí)的可溶性糖含量的上升，起到了延緩芒果果實(shí)后熟衰老的作用[17]。周詠梅等研究發(fā)現(xiàn)在巨峰夏果幼果膨大期進(jìn)行噴施Ca(NO3)2，可有效提高可溶性總糖含量等果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)[18]。魏翠果等研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下添加適量鈣后，亦可提高馬鈴薯脫毒苗葉片中可溶性總糖含量，表明鈣具有提高鹽脅迫下馬鈴薯的滲透調(diào)節(jié)能力的作用，從而有效緩解鹽脅迫對(duì)馬鈴薯的傷害[19]。趙喜亭等研究發(fā)現(xiàn)在貯藏30 d之前，CaCl2處理可以明顯增加可溶性總糖并抑制30～75 d可溶性總糖的降低，對(duì)75 d之后可溶性總糖的降低雖然也起到了一定的抑制作用，但沒(méi)有前期的作用明顯[20]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在貯藏初期(1月)可溶性總糖含量普遍較高，到后期(4月)逐漸趨于穩(wěn)定，這與趙喜亭等研究結(jié)果一致。這可能因?yàn)樵趦?chǔ)藏初期，馬鈴薯塊莖中酶活性比較強(qiáng)，呼吸作用劇烈，可溶性總糖的消耗比較大。趙敏等[21]就貯藏溫度對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn)低溫更有利于維持貯藏期馬鈴薯薯塊的品質(zhì)。隨著儲(chǔ)藏期的延長(zhǎng)以及環(huán)境溫度較低，植物體內(nèi)各種生物酶活性降低，可溶性總糖含量最終趨于穩(wěn)定。

小寫(xiě)字母表示同一列數(shù)值在0.05水平上存在顯著性差異，n=3圖4 不同鈣肥處理下馬鈴薯塊莖貯藏期間SOD活性的變化Fig.4 Changes of SOD activity in potato tuber during storage under different calcium fertilizers

脯氨酸通常情況下在植物體內(nèi)游離并不多，在低溫貯藏下，游離脯氨酸含量迅速提高[22]。龔明等研究低溫對(duì)稻苗葉片生理影響發(fā)現(xiàn)抗冷性強(qiáng)的梗稻青林9號(hào)和抗冷性弱的釉稻IR24在低溫下脯氨酸都大幅度增加。但抗冷性弱的IR24比抗冷性強(qiáng)的青林9號(hào)積累脯氨酸明顯要多[23]。張秀梅等在鈣處理對(duì)桃果實(shí)生理效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)在(2±2) ℃貯藏下桃果實(shí)游離脯氨酸含量則明顯增加，但在(10±2) ℃貯藏下，桃果實(shí)游離脯氨酸含量變化不大。由此可見(jiàn)鈣處理下的桃果應(yīng)在適宜溫度下貯藏可有效積累游離脯氨酸。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)馬鈴薯在Ca(NO3)2處理及4 ℃低溫貯藏下游離脯氨酸明顯增加(圖3)，這與張秀梅等[24]研究結(jié)果一致。Ca(NO3)2處理可有效增加蔬果貯藏期間脯氨酸含量，提高植物體抗逆保護(hù)作用，增強(qiáng)植物體的休眠機(jī)制，延長(zhǎng)植物體的貯藏性。

MDA是膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物之一，可以作為判斷植物衰老和膜脂過(guò)氧化強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[25]。劉萍等[26]研究指出芍藥花瓣內(nèi)MDA含量在CaCL2+6-BA復(fù)合作用下達(dá)到有效抑制。洪森榮等[27]，鄒亞麗等[28]研究發(fā)現(xiàn)植物在整個(gè)貯藏過(guò)程中，各處理的MDA含量低于對(duì)照組。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：不同濃度的Ca(NO3)2處理均可抑制丙二醛含量的積累，這與丁紅瑾[7]，李文霞等[29]等研究結(jié)果一致。可見(jiàn)，噴施Ca(NO3)2可以有效降低植物體內(nèi)MDA含量的增加。適當(dāng)濃度Ca(NO3)2能提高細(xì)胞膜的保護(hù)性能，維持細(xì)胞壁的整體結(jié)構(gòu)，保證細(xì)胞膜的活性，減少乙烯生成，提高馬鈴薯的耐儲(chǔ)性能[30]。

3.2 鈣肥對(duì)馬鈴薯塊莖貯藏期間SOD活性的影響

超氧化物岐化酶是酶促防御系統(tǒng)的重要保護(hù)酶，通過(guò)清除生物細(xì)胞中的超氧自由基，防止O2-的毒害作用，從而保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性[31]。胡波等[32]研究發(fā)現(xiàn)一定濃度的鈣處理對(duì)采后的鄂北冬棗起到了積極作用，維持了SOD的活性，增強(qiáng)植物細(xì)胞清除自由基的能力，減少過(guò)多的O2-對(duì)生物膜的傷害。SOD活性的提高有助于貯藏期馬鈴薯自我保護(hù)機(jī)制，消除各種代謝產(chǎn)生的自由基。孫婭等[31]等研究發(fā)現(xiàn)一定濃度的鈣處理可以延緩植物體的衰老，延長(zhǎng)貯藏期。本文與鄒亞麗等[28]研究結(jié)果一致。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明噴施鈣可以顯著增強(qiáng)超氧化物岐化酶活性，高濃度的Ca(NO3)2處理[Ca(NO3)2噴施劑量在0.6～0.75 kg/hm2范圍]和低濃度的Ca(NO3)2處理(Ca(NO3)2噴施劑量在0.15～0.45 kg/hm2范圍]相比，高濃度處理下的馬鈴薯塊莖內(nèi)SOD的活性更大，從而更利于馬鈴薯的貯藏。Ca(NO3)2通過(guò)提高SOD活性，防止活性氧的積累，進(jìn)而延緩馬鈴薯的衰老，提高耐貯藏性。隨著貯藏時(shí)間的增加，高濃度的Ca(NO3)2處理更適合馬鈴薯長(zhǎng)期貯藏即300 d。劉喜平等[33]研究發(fā)現(xiàn)高濃度鈣處理下在貯藏后期馬鈴薯塊莖過(guò)氧化物酶活性和多酚氧化酶活性都高于低濃度鈣處理和對(duì)照。與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致。故此可合理提出若用于長(zhǎng)期貯藏時(shí)，噴施高濃度的Ca(NO3)2有利于維持馬鈴薯塊莖內(nèi)SOD活性，提高薯塊的耐貯藏性。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，在現(xiàn)蕾期至盛花期進(jìn)行葉面噴施Ca(NO3)2，可顯著提高儲(chǔ)藏期內(nèi)的馬鈴薯塊莖可溶性糖，脯氨酸等物質(zhì)的含量、SOD保護(hù)酶的活性，以及顯著抑制MDA累積含量，增強(qiáng)了細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)能力和原生質(zhì)保護(hù)能力，從而延長(zhǎng)了馬鈴薯塊莖的貯藏時(shí)間。 Ca(NO3)2噴施濃度在0.15 kg/hm2，0.6～0.75 kg/hm2范圍內(nèi)，馬鈴薯塊莖內(nèi)可溶性總糖含量顯著高于其他處理組；噴施濃度在0.6 kg/hm2下的馬鈴薯塊莖內(nèi)脯氨酸含量相對(duì)高于其他處理組；噴施濃度在0.3～0.45、0.75 kg/hm2范圍內(nèi)，馬鈴薯塊莖內(nèi)丙二醛含量相對(duì)低于其他處理組；噴施濃度在0.6～0.75 kg/hm2范圍的馬鈴薯塊莖超氧化物岐化酶活性最高。綜合4種生理指標(biāo)研究結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)提出Ca(NO3)2噴施濃度在0.6 kg/hm2下最佳。