鈣離子在植物鹽脅迫下的作用

蘇 艷

對(duì)植物來說，鈣不僅是一種營(yíng)養(yǎng)元素，還是細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)，是植物代謝和發(fā)育的主要調(diào)控者。

土壤中鹽分濃度過高會(huì)對(duì)植物造成滲透脅迫，干擾營(yíng)養(yǎng)離子平衡，進(jìn)而引起營(yíng)養(yǎng)失衡，造成次級(jí)反應(yīng)，如氧化脅迫等過程，最終抑制植物的生長(zhǎng)。那么，植物在受到鹽分脅迫的作用下，鈣離子是如何影響植物的一些生理指標(biāo)的呢？

一.鹽分脅迫下鈣離子的作用

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。鹽分脅迫條件下施加適量的外源鈣，一方面可以緩解因鈣不足造成的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)脅迫；另一方面，適量的鈣能夠增加質(zhì)膜的穩(wěn)定性和鈣信號(hào)系統(tǒng)的正常發(fā)生和傳遞，從而維持細(xì)胞內(nèi)離子平衡。

二.鹽分脅迫下外源鈣離子對(duì)植物生理指標(biāo)的影響

常測(cè)的生理指標(biāo)有：過氧化物酶、脯氨酸、丙二醛、氮同化酶活性、鮮重、葉綠素及可溶性蛋白含量及幼苗生長(zhǎng)狀況等。

過氧化物酶是植物體內(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(duì)小麥幼苗，進(jìn)行鹽處理，過氧化物酶活性隨鹽處理天數(shù)以及鹽濃度增加而下降，但噴施外源氯化鈣的小麥幼苗，過氧化物酶活性下降的幅度明顯低于未噴施氯化鈣的對(duì)照組。外源鈣離子對(duì)小麥幼苗的保護(hù)作用機(jī)理可能是鈣離子與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，活化了過氧化物酶等保護(hù)酶的活性，使小麥幼苗還保持著較高的過氧化物酶活性，因此可以減少活性氧的積累，從而降低植物細(xì)胞內(nèi)活性氧對(duì)膜脂的過氧化作用，維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性。

丙二醛是植物細(xì)胞膜脂過氧化物之一。隨著鹽脅迫程度的加劇、脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，丙二醛含量升高，這說明鹽脅迫引起氧化作用加強(qiáng)，細(xì)胞膜傷害更加嚴(yán)重。外源鈣能抑制膜脂過氧化作用，從而減輕對(duì)細(xì)胞的傷害。丙二醛是膜脂過氧化作用的主要產(chǎn)物之一，它可與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)、酶等結(jié)合，引起蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間交聯(lián)，從而使酶失活，破壞生物膜的結(jié)構(gòu)和功能。丙二醛含量可反映膜脂過氧化作用的強(qiáng)弱，其含量是判斷膜脂過氧化程度的一個(gè)重要指標(biāo)。

脯氨酸是植物蛋白質(zhì)的主要組成部分，當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí)，脯氨酸可作為滲透劑參與植物的滲透調(diào)節(jié)作用，鹽分脅迫會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)脯氨酸含量積累增加。鈣在鹽脅迫下促進(jìn)脯氨酸積累，但其生理機(jī)制迄今仍不明了。有研究者認(rèn)為，該過程可能涉及鈣調(diào)蛋白的活化，并通過基因表達(dá)大量合成脯氨酸。

近年來，由于人口增長(zhǎng)、工業(yè)發(fā)展、不合理農(nóng)業(yè)灌溉和施肥等原因，土壤鹽堿化面積還在不斷擴(kuò)大，鹽脅迫成為限制作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的主要環(huán)境因素之一。鹽脅迫下，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量活性氧自由基，動(dòng)態(tài)平衡被破壞，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(huì)導(dǎo)致作物死亡，進(jìn)而導(dǎo)致作物減產(chǎn)。本文通過探究鈣離子在植物遭受鹽脅迫下的作用機(jī)理，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中合理施用鈣肥及鹽堿土壤改良提供理論基礎(chǔ)。