馮曉東，張鈴露，趙 琦

（1.延安大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；2.延安市設(shè)施果蔬工程技術(shù)研究中心，陜西 延安 716000）

茄子（SolanummelongenaL.）是我國廣泛種植的設(shè)施蔬菜之一，在我國的設(shè)施蔬菜栽培中占有重要地位［1］，茄子生長雖然較耐鹽堿，但在鹽堿化土壤中種植會導(dǎo)致茄子產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降。近年來，我國設(shè)施蔬菜種植中土壤鹽堿化污染越來越嚴(yán)重［2］。鹽堿脅迫對蔬菜幼苗生長的抑制現(xiàn)象顯著，表現(xiàn)為鹽堿脅迫后植株生長受到抑制、植物鮮重下降，同時葉片抗氧化酶體系穩(wěn)定性被破壞、可溶性蛋白合成降低、葉綠素合成量下降［3］。

鈣作為植物生長的必需元素，在植物的生長發(fā)育過程和逆境應(yīng)答過程中起著非常重要的作用［4］，鈣離子在植物生長發(fā)育和逆境應(yīng)答過程中的主要作用一方面體現(xiàn)在有利于維持植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，另一方面鈣離子也參與植物體內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［5］。有大量實(shí)驗(yàn)研究表明鈣離子可以增強(qiáng)植物的抗旱、抗低溫、抗高溫和抗鹽等作用［6］。適量的鈣離子能降低質(zhì)膜透性，阻止胞內(nèi)鉀離子的外滲和鈉離子的進(jìn)入，從而提高植物的耐鹽性［7］。植物感知鹽環(huán)境的刺激后，通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的瞬時變化，使其響應(yīng)鹽脅迫，在鹽堿脅迫的土壤環(huán)境中施加一定量的外源鈣可以提高植物中的各種抗逆物質(zhì)積累以及植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，緩解鹽堿脅迫的危害，進(jìn)而有助于增強(qiáng)植物對鹽堿脅迫的抗性或耐性［8］。同時，在鹽堿脅迫的條件下植物體內(nèi)鈣離子會被誘導(dǎo)增強(qiáng)代謝活力，鈣離子代謝被促進(jìn)后就容易誘導(dǎo)植物抵御不良脅迫，從而取得較良好的提高作物的抗性的效果［9］。本試驗(yàn)以茄子為研究對象，通過研究鹽堿脅迫下施加外源鈣離子對茄子幼苗形態(tài)和生理特性的影響，目的在于了解茄子對鹽堿脅迫的生理反應(yīng)，探究茄子幼苗緩解鹽堿脅迫的最適鈣離子濃度，為茄子的設(shè)施栽培提供一定的依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為綠領(lǐng)裕農(nóng)三號茄子，購自南京綠領(lǐng)種業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)材料的培養(yǎng)與處理

選取一定數(shù)量的茄子種子，用清水浸種10 min，漂出癟籽，然后用蒸餾水反復(fù)搓洗數(shù)次，清除種子表面的防腐劑，然后置于1 L 的燒杯中，取5 倍于種子量的55 ℃溫水倒入燒杯中，立即攪拌使種子充分濕潤，于55 ℃恒溫水浴鍋中浸泡15 min，期間不斷攪拌。15 min 后取出燒杯的，繼續(xù)攪拌，使水溫自然降至30 ℃時停止攪拌，再繼續(xù)用30 ℃蒸餾水浸種24 h，每8 h 換一次水。浸種24 h 后，撈出種子并用蒸餾水沖洗干凈，然后于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。期間每天澆灌50 mL 0.5倍的Hoagland營養(yǎng)液，培養(yǎng)至幼苗長至3葉1芯時，作為試驗(yàn)材料。將栽培茄子幼苗的土壤先用50 mmol·L-（1cNaC∶lcNaHCO3=1∶1）的鹽堿溶液處理，然后分別配制0、5、10、15、20、25、30 mmol·L-1CaCl2的Hoagland 溶液進(jìn)行澆灌，連續(xù)培養(yǎng)10 d 再進(jìn)行測量茄子幼苗的株高、葉片數(shù)量、葉綠素含量、脯氨酸含量和SOD活性。

1.3 測量方法

茄子幼苗單株葉片數(shù)量、株高的測量：在茄子幼苗處理培養(yǎng)10 d 后，即從培養(yǎng)盆中取出完整的茄子幼苗，先將其根部泥土沖洗干凈，然后測量茄子幼苗的葉片數(shù)量和幼苗株高。幼苗株高的測量從莖基部起到頂葉為止測量株高，每組每項(xiàng)測量均重復(fù)3 次，分別將每組每項(xiàng)測量的數(shù)據(jù)均求平均值作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

葉綠素含量的測定參照王學(xué)奎［10］的方法；脯氨酸含量測定參照張志良等［11］的方法；SOD 活性測定采用NBT（氮藍(lán)四唑）光化還原法［12］，以抑制NBT 光化還原50%的酶量為1個酶活單位（U）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)結(jié)果以測定的平均值表示。采用SPSS 21.0 軟件和Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，各處理的比較采用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行多重比較，其中P>0.05、P<0.05 分別表示無顯著差異、有顯著差異，且圖中不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鈣離子濃度對茄子幼苗葉片數(shù)量的影響

由圖1可知，鹽堿脅迫下，在不同的外源鈣離子濃度處理下，茄子幼苗葉片數(shù)量平均值存在顯著差異（P<0.05），隨鈣離子濃度的增加，茄子葉片數(shù)量呈先增后減的趨勢，在鈣離子含量為20 mmol·L-1時，葉片數(shù)量達(dá)到最大值。與對照相比較，不同濃度鈣離子處理下，茄子幼苗的葉片數(shù)均增加，且有顯著差異。20 mmol·L-1與其他濃度的鈣離子處理間存在顯著差異（P<0.05），15 mmol·L-1與25 mmol·L-1、10 mmol·L-1和30 mmol·L-1處理間無顯著差異（P>0.05）。結(jié)果表明，鈣離子處理下茄子幼苗的葉片數(shù)會顯著增加，緩解了鹽堿脅迫對茄子幼苗的生長的抑制，其中當(dāng)鈣離子濃度達(dá)到20 mmol·L-1時，茄子幼苗葉片數(shù)量增加最顯著，可以有效增加光合面積，更好地促進(jìn)幼苗的生長，有利于茄子幼苗對抗鹽堿脅迫的危害。

圖1 鈣離子濃度對茄子幼苗葉片數(shù)量的影響

2.2 鈣離子濃度對茄子株高的影響

由圖2可知，鹽堿脅迫下，不同鈣離子濃度處理對茄子幼苗株高有顯著影響，差異顯著（P<0.05），隨鈣離子濃度的增加株高呈先增后減的趨勢，在鈣離子濃度為20 mmol·L-1時，茄子幼苗株高達(dá)到最高，與其他濃度處理間存在顯著差異（P<0.05），5 mmol·L-1與10 mmol·L-1、15 mmol·L-1、25 mmol·L-1處理間無顯著差異（P>0.05），0 mmol·L-1與30 mmol·L-1處理間無顯著差異（P>0.05），鈣離子處理對鹽堿脅迫茄子幼苗的株高影響主要在5～25 mmol·L-1之間，當(dāng)鈣離子濃度為20 mmol·L-1時，影響顯著，能顯著促進(jìn)茄子幼苗株高的增加，增強(qiáng)了茄子幼苗的生長。

圖2 鈣離子濃度對茄子幼苗株高的影響

2.3 鈣離子對茄子幼苗葉綠素含量的影響

由圖3可知，在不同的鈣離子濃度處理下，茄子幼苗葉片中葉綠素含量存在顯著差異（P<0.05），葉綠素含量隨鈣離子濃度的增加呈先增后減的趨勢，15 mmol·L-1處理與其他濃度處理間有顯著差異（P>0.05），5、25、30 mmol·L-1處理無顯著差異（P>0.05），10 mmol·L-1處理與20 mmol·L-1處理間無顯著差異（P>0.05），表明鈣離子濃度在10～20 mmol·L-1之間能有效增加鹽堿脅迫下茄子幼苗的葉綠素含量，顯著緩解了鹽堿脅迫對茄子幼苗葉綠素合成和積累的影響，鈣離子濃度在15 mmol·L-1時，促進(jìn)作用最大，可以顯著增加茄子幼苗的葉綠素含量，光合能力增強(qiáng)，緩解鹽堿脅迫的效果較好。

圖3 鈣離子濃度對茄子幼苗葉綠素含量的影響

2.4 鈣離子濃度對茄子脯氨酸含量的影響

由圖4可知，不同鈣離子濃度處理下，茄子幼苗體內(nèi)脯氨酸含量存在顯著差異（P<0.05），隨著鈣離子濃度的增加，茄子幼苗體內(nèi)的平均脯氨酸含量呈先增后減的趨勢。當(dāng)鈣離子濃度為20 mmol·L-1時，茄子幼苗體內(nèi)脯氨酸含量達(dá)到最大值。20 mmol·L-1鈣離子處理濃度與其他濃度處理間存在顯著差異（P<0.05），10 mmol·L-1處理與25 mmol·L-1處理間無顯著差異（P>0.05），5 mmol·L-1與30 mmol·L-1處理間無顯著差異（P>0.05），10 mmol·L-1與15 mmol·L-1處理間存在顯著差異，但與對照相比較，均顯著增加，當(dāng)鈣離子濃度達(dá)到20 mmo·lL-1時，顯著促進(jìn)了茄子幼苗體內(nèi)脯氨酸含量的積累，提高了茄子幼苗的抗鹽堿能力。

圖4 鈣離子濃度對茄子幼苗脯氨酸含量的影響

2.5 鈣離子濃度對茄子幼苗SOD活性的影響

由圖5可知，在不同的鈣離子濃度處理下，茄子幼苗葉片中SOD 活性存在顯著差異（P<0.05），隨鈣離子濃度的增加，茄子幼苗體內(nèi)SOD 活性呈先增后減的趨勢。當(dāng)鈣離子濃度為20 mmo·lL-1時，茄子幼苗SOD 含量最高。20 mmol·L-1鈣離子處理與其他濃度處理存在顯著差異（P<0.05），15 mmol·L-1與25 mmol·L-1處理無顯著差異（P>0.05），但與其他處理濃度存在顯著差異，0 mmo·lL-1處理與5 mmo·lL-1、10 mmo·lL-1、30 mmo·lL-1處理間無顯著差異（P>0.05），表明鈣離子濃度在15 mmol·L-1與25 mmol·L-1之間能顯著促進(jìn)鹽堿脅迫下茄子幼苗體內(nèi)SOD 活性，鈣離子濃度在20 mmol·L-1時，茄子幼苗體內(nèi)SOD活性的增強(qiáng)最顯著，能有效增加茄子幼苗的抗鹽堿能力。

圖5 鈣離子濃度對茄子幼苗SOD活性的影響

3 討論與結(jié)論

鈣是植物生長周期中不可缺少的元素，對穩(wěn)定植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有很大的作用，也參與植物體內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，研究表明，鈣有助于提高植物對抗各種非生物逆境脅迫的抗性［5］。

鹽堿脅迫對植物最顯著的影響是生長受到抑制，使植物的形態(tài)發(fā)生顯著變化。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，鹽堿脅迫下，不同濃度外源鈣離子對茄子幼苗的株高和葉片數(shù)的影響存在顯著影響，當(dāng)外源鈣離子濃度達(dá)到20 mmol·L-1時，茄子幼苗株高和葉片數(shù)量達(dá)到最大值，緩解鹽堿脅迫效果明顯，能顯著增強(qiáng)茄子幼苗的生長。

葉綠素含量與葉片光合速率及植物體的有機(jī)物質(zhì)積累、生長發(fā)育、產(chǎn)量形成密切相關(guān)，通常把葉綠素含量作為衡量葉片光合作用強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。鹽堿脅迫有抑制幼苗的生長和降低葉綠素的含量的作用［13］，本研究結(jié)果顯示，鹽堿脅迫下，施加外源鈣離子，隨鈣離子濃度增加，茄子體內(nèi)葉綠素含量呈先增后減的趨勢，說明一定濃度的鈣離子，對鹽堿脅迫導(dǎo)致葉綠素含量下降有明顯的抑制作用，在鹽堿脅迫處理后，外源鈣離子可明顯促進(jìn)葉綠素的恢復(fù)，當(dāng)鈣離子濃度達(dá)到15 mmol·L-1時，葉綠素含量達(dá)到最大，但之后隨著鈣離子濃度的繼續(xù)增加，葉綠素含量又會逐漸降低，鈣離子濃度大于20 mmol·L-1時對番茄幼苗的生長起到抑制作用。

植物體內(nèi)的脯氨酸含量在干旱、高溫、鹽漬等逆境條件下均有明顯的上升趨勢［14］，脯氨酸在植物受到逆境脅迫時具有重要的滲透調(diào)節(jié)功能，具有緩解逆境對植物生長發(fā)育抑制的作用［15］，同時可增加內(nèi)源滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，誘導(dǎo)抗氧化酶系統(tǒng)發(fā)揮作用，緩解鹽堿脅迫對植物的毒害作用［16］；鹽脅迫下，植物體內(nèi)會產(chǎn)生大量活性氧自由基，從而導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜透性增大、離子平衡失調(diào)、代謝紊亂等一系列不良鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，嚴(yán)重會導(dǎo)致作物死亡，進(jìn)而導(dǎo)致作物減產(chǎn)。SOD 是植物體內(nèi)的保護(hù)酶，它與超氧物歧化酶、過氧化氫酶相互協(xié)調(diào)共同協(xié)作，清除脅迫條件下細(xì)胞中產(chǎn)生的氧自由基，減少膜脂過氧化作用，最終達(dá)到保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的作用，對整個植物非生物脅迫抗性都起著至關(guān)重要的作用。本研究表明，在鹽堿脅迫下，鈣離子處理能顯著增加茄子幼苗體內(nèi)的脯氨酸含量和SOD 活性，鈣離子濃度為20 mmol·L-1時促進(jìn)效果最顯著，這與鈣離子對番茄幼苗葉片數(shù)、株高和葉綠素含量的增加最顯著時的濃度相一致，表明鈣離子可以通過提高茄子幼苗抗鹽堿脅迫的能力緩解鹽堿脅迫對茄子幼苗生長的影響。雖然施加外源鈣離子可以有效的緩解鹽堿脅迫對茄子幼苗的傷害，提高茄子的抗鹽堿能力，但存在一定的劑量效應(yīng)，有待于進(jìn)一步的研究。

綜上所述，鈣離子能有效增加茄子幼苗對鹽堿脅迫的抵抗能力，緩解鹽堿脅迫對茄子幼苗生長的影響，當(dāng)施加的外源鈣離子濃度在15 mmol·L-1和20 mmol·L-1時，茄子幼苗株高、葉片數(shù)量、葉綠素含量、脯氨酸含量和SOD 活性均顯著增加，能夠有效緩解鹽堿脅迫對茄子幼苗的傷害作用，顯著促進(jìn)茄子生長和代謝。