氯化鈣對鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響

張會靈 高 文 陳雙臣 余義和 岳雪蓮 張菊平（河南科技大學，洛陽 471003）

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氯化鈣對鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響

張會靈 高 文 陳雙臣 余義和 岳雪蓮 張菊平
（河南科技大學，洛陽 471003）

摘要：以豌豆為材料，研究了不同濃度的氯化鈣溶液（5mmol/L、14mmol/L、23mmol/L）浸種對鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響。結果表明：鹽脅迫下，豌豆種子萌發(fā)和幼苗的生長受到明顯的抑制；與對照相比，單用氯化鈣溶液浸種也會對種子萌發(fā)和幼苗造成脅迫傷害；但是，一定濃度的氯化鈣溶液對鹽脅迫具有緩解作用，可以提高種子發(fā)芽率，促進幼苗生長，葉片葉綠素含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量升高，丙二醛含量降低；但緩解作用并不與鈣離子的濃度成正比，鈣離子濃度過低緩解效果不明顯，過高會對幼苗形成新的脅迫傷害，其中以14mmol/L氯化鈣溶液效果最佳。

關鍵詞：豌豆；鹽脅迫；氯化鈣；種子萌發(fā)；生理特性

豌豆是世界第四大豆類作物，我國是僅次于加拿大的世界第二大豌豆生產國，在世界豌豆生產中占有舉足輕重的地位。近年來土壤鹽漬化越來越嚴重，嚴重影響豌豆的品質和產量。對鹽堿土的改良方法有施用改良劑法和覆蓋改良法，但這些方法實施起來難度較大，且要耗費大量的人力和物力。因此，用化學物質調控植物的生長發(fā)育，提高植物對鹽堿土的適應性是克服鹽堿土危害的重要途徑。周月等[1]研究發(fā)現(xiàn)，0．1mmol/L的ALA能緩解鹽脅迫下豌豆幼苗的氧化損傷，顯著提高SOD等保護酶的活性。張鳳銀等[2]研究認為，SA能緩解鹽脅迫對菜豆種子萌發(fā)和幼苗生長的抑制作用。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，植物在加入Ca2+后鹽脅迫會在一定程度上減輕[3]。但是，外源鈣對鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)和幼苗生長的影響研究不多。本研究以豌豆種子為試驗材料，分析不同濃度氯化鈣對NaCl脅迫下種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，為生產中緩解豌豆鹽害提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗材料為豌豆種子無須豆尖1號；所用試劑均為分析純。

1.2 方法 試驗共設6個處理，每個處理所用溶液見表1，每個處理重復3次。

表1 試驗處理方法

選取顆粒飽滿、大小一致、完整無損的子粒。先用55℃溫水浸泡種子1h，然后用3% H2O2消毒10min。再分別在表1中的各溶液浸泡種子5～7h，使其充分吸水膨脹。將浸泡過的種子用蒸餾水淋洗2～3次后，放置于鋪有紗布和2層濾紙的培養(yǎng)皿中，在25℃恒溫箱中黑暗培養(yǎng)。在此期間，每天噴水3～4次。從培養(yǎng)次日開始統(tǒng)計種子的萌發(fā)情況（以胚根長為種子長度的1/2作為發(fā)芽標準）。待下胚軸長至2cm左右時，將豌豆芽播種在鋪有基質的育苗盤中，放在室內進行培養(yǎng)，每天調換育苗盤位置，保證光照均勻，定時用清水澆灌，待幼苗長至2葉1心后，用原處理液進行澆灌，每隔2d澆灌1次。

測定發(fā)芽率和發(fā)芽勢，發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽終期全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100，發(fā)芽勢（%）=（前7d內供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100。

在對幼苗根施處理后的第6天，每處理隨機選取10株，測量株高、莖粗、葉綠素含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和丙二醛含量[4]。

2 結果與分析

2.1 氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆種子萌發(fā)的影響 發(fā)芽率、發(fā)芽勢可以反映種子發(fā)芽的速率和整齊程度。由表2可以看出，180mmol/L NaCl浸種（CK3）對種子萌發(fā)具有明顯的抑制作用，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均顯著低于清水對照組CK1，分別降低了22%和25%。14mmol/L氯化鈣浸種（CK2）對種子萌發(fā)也具有明顯的抑制作用，但是一定濃度的氯化鈣溶液可以減緩NaCl對種子萌發(fā)的抑制作用。T1、T2與CK3相比，發(fā)芽率分別升高了12%、22%，發(fā)芽勢分別升高了7%、27%。T3與CK3相比，發(fā)芽率和發(fā)芽勢不但沒有升高反而降低。說明一定濃度的氯化鈣溶液可以促進鹽脅迫下豌豆種子萌發(fā)，其中氯化鈣濃度為14mmol/L時效果最好，而高濃度的氯化鈣溶液則會加重脅迫。

表2 不同濃度氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆種子萌發(fā)的影響

2.2 氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆幼苗生長的影響 由表3可以看出，6個處理中豌豆幼苗的株高和莖粗由高到低的排列是：CK1>T2>T1>CK2>CK3>T3。其中，對照組中CK1的株高和莖粗均為最大，T處理組中T2的株高和莖粗均為最大。NaCl脅迫下豌豆幼苗株高、莖粗都下降，分別下降了21%、23%；一定濃度的氯化鈣

溶液處理之后，株高和莖粗都有所提高，T1與CK3相比株高和莖粗分別提高了10%和6%，T2分別提高了17%和24%；T3的株高和莖粗反而下降，但是差異不顯著。說明單獨的氯化鈣和氯化鈉處理，豌豆幼苗生長會受到抑制；但是，一定濃度的氯化鈣可以緩解NaCl的脅迫作用，其中以14mmmol/L的氯化鈣溶液效果最為顯著。

2.3 氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆幼苗生理特性的影響

葉綠素是植物葉片進行光合作用的重要物質，多種脅迫可引起葉片葉綠素含量的下降。由表3可以看出，CK2葉片的葉綠素含量與CK1相比有所降低，但是差異不顯著；CK3葉片的葉綠素含量與CK1相比顯著降低。在NaCl脅迫下施用一定濃度的氯化鈣溶液則會使葉綠素的含量有所提高，與CK3相比T1和T2葉片葉綠素含量分別升高了17%和32%。但是高濃度的氯化鈣溶液會引起豌豆幼苗的葉綠素含量進一步下降，CK3相比T3葉綠素含量下降了3%。綜上說明，當氯化鈣溶液的濃度為14mmom/L時，對鹽脅迫的緩解作用最顯著。

表3 不同濃度氯化鈣對NaCl脅迫下豌豆幼苗生長和生理特性的影響

可溶性蛋白是一種主要的滲透調節(jié)物質，與植物的水分代謝、生長、抗性及果蔬品質等有關。可溶性蛋白含量上升，細胞液濃度提高，滲透勢降低，是植物對逆境脅迫的一種適應性生理生化反應，可作為反映植物相對抗性的指標。由表3可以看出，與CK1相比CK3幼苗的可溶性蛋白的含量下降了11%，CK2下降了7%。與CK3相比，一定濃度范圍內的氯化鈣溶液處理可提高NaCl脅迫下豌豆幼苗可溶性蛋白的含量，T1、T2分別與CK3相比，可溶性蛋白含量分別提高了5%和11%，差異達到極顯著水平。當氯化鈣濃度達到23mmoL/L時，可溶性蛋白的含量反而降低。

脯氨酸是植物體內一種有效的滲透調節(jié)物質。多種逆境下，都會導致植物體內脯氨酸含量的升高來提高植物的抗性。它既可作為滲透調節(jié)物質保持原生質內與環(huán)境的滲透平衡，防止細胞失水，也可與蛋白質結合，增強蛋白質的水合作用，增加蛋白質的可溶性和減少可溶性蛋白沉淀，保護這些生物大分子的結構和功能穩(wěn)定。因此植物葉片中游離脯氨酸的積累是其在逆境條件下的普遍反應，常常作為植物抗逆性指標。由表3可以看出，NaCl脅迫顯著地提高了豌豆幼苗葉片脯氨酸含量，CK3與CK1相比升高了105．95%；T1、T2、T3與CK3相比脯氨酸含量分別上升了30%、36%、12%。說明與鹽脅迫下的豌豆幼苗相比，用一定濃度的氯化鈣浸種可以緩解鹽脅迫的危害，使脯氨酸的含量上升，其中氯化鈣溶液的濃度為14mmol/L時效果最為明顯。

植物器官在逆境下遭受傷害時，體內代謝平衡失調，引起膜脂過氧化作用，加速膜蛋白的聚合反應，積累許多的有害產物，丙二醛就是其中一種，常被作為植物受到逆境傷害的重要指標，用以反映植物膜脂過氧化作用的水平和對細胞膜的傷害程度。由表3可以看出，CK3與CK1相比丙二醛的含量極顯著升高。氯化鈣溶液浸種處理組后，丙二醛的含量下降。T1、T2與CK3相比，丙二醛的含量分別降低了58%、64%，差異極顯著。說明一定范圍濃度的氯化鈣溶液處理會緩解鹽脅迫帶來的危害，其中14mmol/L時效果最為明顯。與CK3相比，T3中丙二醛的含量上升了4．5%，與CK3差異不顯著。說明高濃度的氯化鈣溶液反而會加重鹽脅迫，使丙二醛的含量升高。

3 討論

本研究結果表明，NaCl脅迫下豌豆種子發(fā)芽率降低，幼苗葉片葉綠素含量、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量降低，丙二醛含量升高，這些因素引起傷害效應，導致幼苗生長受到抑制。文卿琳等[5]在研究鹽脅迫對海島棉種子萌發(fā)的影響研究中也得到了相似的結論。而氯化鈣浸種可以在一定程度上減緩豌豆種子及幼苗所受的鹽脅迫。劉新星等[6]對豌豆幼苗做過相似的研究，發(fā)現(xiàn)適宜濃度的氯化鈣能夠提高幼苗抵御鹽害的能力，但是沒有研究對種子萌發(fā)的影響。本研究結果顯示，14mmol/L氯化鈣浸種后，豌豆種子發(fā)芽率與NaCl脅迫對照相比發(fā)芽率升高了22%。

滲透調節(jié)是植物提高耐鹽性的重要途徑之一，而脯氨酸是重要的滲透調節(jié)物質。本研究中，氯化鈣浸種的豌豆幼苗中脯氨酸含量與對照相比顯著升高。并且是14mmol/L的氯化鈣效果最顯著，當氯化鈣濃度升高到23mmol/L時與對照差異不顯著。李青云等[7]研究發(fā)現(xiàn)，鈣能明顯提高作物的滲透調節(jié)物質，但是滲透調節(jié)物質的含量與鈣離子濃度并不是正相關關系。說明鹽脅迫下，適宜補充鈣離子可以減緩鹽害，但過量的Ca2+則會對植株造成離子脅迫。另外，本研究中氯化鈣濃度只設置了3個梯度，其中14mmol/L效果最顯著，這個濃度是否為最佳的濃度還需要進一步研究。

參考文獻

[1]周月，徐亮，楊立，等．外源ALA對鹽脅迫下豌豆幼苗生理特性的影響．西南師范大學學報：自然科學版，2012，37（8）：111-115

[2]張鳳銀，陳禪友，胡志輝，等．外源水楊酸對鹽脅迫下菜豆種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響．東北農業(yè)大學學報，2013，44（10）：39-43

[3]Genc Y，Tester M，McDonald G K．Calcium requirement of wheat in saline and non-saline conditions ． Plant Soil，2010，327：331-345

[4]李合生．植物生理生化實驗原理和技術．北京：高等教育出版社，2000：260-261

[5]文卿琳，阿曼古麗·肉孜．鹽脅迫對海島棉種子萌發(fā)的影響．中國種業(yè)，2008（1）：39-40

[6]劉新星，羅俊杰．外源鈣對鹽脅迫下豌豆幼苗生化指標的影響．北方園藝，2013（4）：24-27

[7]李青云，葛會波，胡淑明．鹽脅迫下外源鈣對草莓內源激素含量的影響．西北植物學報，2008，28（3）：517-522

簡訊

韓俊解讀一號文件:慎重推廣農業(yè)轉基因技術

改革開放以來指導“三農”工作的第18份中央一號文件27國務院新聞辦公室于1月28日上午舉行新聞發(fā)布會，請中央農村工作領導小組副組長、辦公室主任陳錫文和中央農村工作領導小組辦公室副主任韓俊解讀《中共中央國務院關于落實發(fā)展新理念加快農業(yè)現(xiàn)代化實現(xiàn)全面小康目標的若干意見》有關情況，并答記者問。

中央農村工作領導小組辦公室副主任韓俊在發(fā)布會上表示，加強農業(yè)轉基因技術研發(fā)和監(jiān)管，在確保安全的基礎上慎重推廣。

新一輪的農業(yè)科技革命和產業(yè)變革正在孕育興起，在農業(yè)生物技術領域，作為一個13億人的大國，中國也不能落伍，所以一號文件提出要加強農業(yè)轉基因技術的研發(fā)，我們一定要搶占技術的制高點。

第二，從國際上來看，雖然還存在一些爭論，但是轉基因作物商業(yè)化種植規(guī)?？梢哉f是不斷擴大，所有轉基因產品在商業(yè)化種植之前都經過了大量的安全性研究和嚴格的評估審查，國際上對轉基因產品的安全性是有權威性結論的，任何批準上市的轉基因食品，可以說與傳統(tǒng)的食品一樣，它是安全的。我們國家對轉基因技術的政策是一貫的，是明確的。

2016年中央一號文件專門強調要加強農業(yè)轉基因技術研發(fā)和監(jiān)管，在確保安全的基礎上來慎重推廣。這里特別強調了要加強監(jiān)管，從已經查處的極個別地區(qū)非法種植轉基因水稻的情況來看，確實對轉基因的監(jiān)管還要進一步強化，要加強日常監(jiān)管，要嚴格監(jiān)督執(zhí)法，特別是要嚴把三個關，一個關是研發(fā)試驗關，二是品種審定關，三是生產流通關，一定要從源頭上防止轉基因的種子沒有經過審定就非法流入市場。公眾對轉基因產品存在擔心，完全是可以理解的，政府除了加強監(jiān)管以外，要落實好轉基因產品的強制性標識的要求，要保證公眾對轉基因食品有知情權、選擇權。

（來源： 中國網江蘇頻道 作者： 李華）

收稿日期：（2016-01-07）

通信作者：張菊平

基金項目：國家自然科學基金（31401437）；河南科技大學博士科研啟動基金（13480045）