外源氯化鈣對低溫脅迫下胡椒抗寒生理指標(biāo)的影響

伍寶朵 唐虎 胡麗松 范睿 楊建峰 周艷飛 郝朝運(yùn)

摘? 要：以中國胡椒主栽品種‘熱引1號胡椒為材料，設(shè)置4個(gè)不同濃度氯化鈣（7、14、21、28 mmol/L）處理，以去離子水為對照，低溫脅迫4 d（10 ℃/5 ℃，12 h/12 h），恢復(fù)培養(yǎng)6 d（28 ℃/20 ℃，12 h/12 h），觀察表型并測定各處理的光合參數(shù)、抗氧化酶活性及滲透性物質(zhì)含量變化情況。結(jié)果表明：7 mmol/L氯化鈣處理胡椒可以改善寒害表型，隨氯化鈣濃度升高寒害表型逐漸加重;外施7 mmol/L氯化鈣能夠顯著改善胡椒的凈光合速率，隨氯化鈣濃度升高，凈光合速率越來越低，氯化鈣濃度過高時(shí)（達(dá)到28 mmol/L）凈光合速率低于CK;與CK相比，外施7 mmol/L氯化鈣能夠顯著提高抗氧化酶活性、增加可溶性糖含量、降低丙二醛含量。隨處理濃度升高，抗氧化酶活性和可溶性糖含量越來越低，丙二醛含量越來越高。本研究結(jié)果為胡椒生產(chǎn)上抗寒技術(shù)指導(dǎo)和抗寒分子育種提供了參考。

關(guān)鍵詞：‘熱引1號胡椒;氯化鈣;低溫脅迫

中圖分類號：Q949.732.3????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Piper nigrum cv. Reyin1 is widely planted in China and is sensitive to cold stress. Five different concentrations of calcium chloride treatments including 0， 7， 14， 21， 28 mmol/L were set to spray black pepper. All the materials were treated with low temperature （10 ℃/5 ℃， 12 h/12 h） for four days and recovery training （28?℃/20?℃， 12 h/12 h） for six days. The phenotype and physiological indexes were analyzed. Calcium chloride treatment of 7 mmol/L could improve the cold damage phenotype and net photosynthetic rate of black pepper. With Ca2+ concentration increasing， the cold damage phenotype gradually aggravated and net photosynthetic rate became lower. Compared with CK， the 7?mmol/L Ca2+ treatment could significantly improve the activity of antioxidant enzymes， increase the soluble sugar content and reduce the malondialdehyde content. With the Ca2+ treatment concentration increasing， the activity of antioxidant enzymes and the soluble sugar content became lower， and the malondialdehyde content became higher. The results would provide a reference for cold resistance technical guidance and cold resistance molecular breeding in black pepper production.

Keywords： Piper nigrum cv. Reyin1; calcium chloride; cold stress

胡椒（Piper nigurm）是胡椒屬（Piper）多年生常綠藤本植物，素有“香料之王”的美譽(yù)，是世界最重要的香辛料作物[1]。中國胡椒主要分布在海南、云南、廣東、廣西和福建等?。▍^(qū)），種植面積近3萬hm2，年產(chǎn)約3.60萬t，居世界第5[2]。隨著人們生活水平的提高，現(xiàn)在國內(nèi)胡椒年消費(fèi)量以20%速度上漲。近年來，由于胡椒種植綜合效益高、發(fā)展前景好，政府和百姓種植胡椒積極性很高，云南、廣西等省區(qū)胡椒種植面積發(fā)展迅速[3-4]。栽培種胡椒起源并長期種植于熱帶、南亞熱帶地區(qū)，抗寒能力較弱。通過多年田間調(diào)查和生理生化指標(biāo)測定，在栽培胡椒種內(nèi)未鑒定出抗寒種質(zhì)。由于我國熱區(qū)緯度偏高，寒流等極端氣候頻發(fā)，胡椒易遭受寒害，出現(xiàn)掉葉、斷枝現(xiàn)象，傷口又進(jìn)一步引發(fā)病害感染，對胡椒生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。生產(chǎn)上胡椒防寒措施主要有越冬前設(shè)防風(fēng)帳或放熏煙堆，寒害后剪除枯枝、噴藥殺菌等，但這些措施效果有限，災(zāi)后補(bǔ)救難以減少椒農(nóng)損失[5-6]。因此，研究如何提高胡椒抗寒性，可為實(shí)現(xiàn)胡椒安全越冬、穩(wěn)定胡椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

鈣在植物生長過程中起著不可或缺的作用[7]。鈣作為一種信號物質(zhì)參與細(xì)胞內(nèi)外各種生理活動[8]，具有感知外界環(huán)境脅迫和維持細(xì)胞膜完整性和選擇性的作用[9]。當(dāng)植物感知外界環(huán)境變化時(shí)，細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度會發(fā)生特定變化，并引發(fā)一系列保護(hù)性生理反應(yīng)[10]。已有研究表明，Ca2+在植物對酸、有毒金屬、干旱、寒冷等適應(yīng)中發(fā)揮著積極作用[11-12]。適量的鈣可以緩解外界脅迫的負(fù)面影響。在鹽脅迫下，外源鈣能維持細(xì)胞外形促使香蕉幼苗葉片正常，使鹽脅迫傷害得到緩解[13]。在4?℃低溫脅迫條件下，外源鈣處理狗牙根中H2O2、O2?和丙二醛（MDA）含量顯著低于對照[14]。Zhang等[15]研究發(fā)現(xiàn)，氯化鈣預(yù)處理番茄可以減輕夜間低溫對其的光抑制作用。冀乙萌等[16]研究發(fā)現(xiàn)，20 mmol/L外源Ca2+處理的木薯幼苗膜傷害率、MDA含量降低，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯胺酸寒含量上升，抗寒性提高效果較明顯，Ca2+濃度過高不利于其抗寒性增強(qiáng)。然而，鈣在胡椒對低溫脅迫反應(yīng)中的作用還不清楚，鈣是否能減輕低溫對胡椒的危害值得研究。

本研究通過不同濃度氯化鈣溶液對低溫脅迫下胡椒抗寒表型和生理指標(biāo)變化的研究，總結(jié)不同Ca2+濃度對胡椒抗寒性的影響，篩選能夠提高胡椒抗寒性的適宜氯化鈣濃度，為今后胡椒抗寒馴化研究和生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

供試材料為我國主栽品種‘熱引1號胡椒（Piper nigrum cv. Reyin1），保存于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部萬寧胡椒種質(zhì)資源圃”。熱引1號胡椒插條苗按照農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《胡椒插條苗》（NY/T 360-1999）培育，選取生長正常、無病蟲害和機(jī)械損傷的插條，在溫室沙床中培育生根，生根后轉(zhuǎn)移至育苗袋中撫育3個(gè)月，轉(zhuǎn)移至人工氣候室中進(jìn)行低溫處理。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)?? 將供試材料在人工氣候室中培養(yǎng)（28 ℃/20 ℃，12 h/12 h，相對濕度保持在70%左右），分別設(shè)置7（T1）、14（T2）、21（T3）和28 mmol/L（T4）4個(gè)氯化鈣濃度梯度，以去離子水為對照（CK），每個(gè)處理4株，3次重復(fù)。將不同濃度氯化鈣溶液噴施在植株正反兩面葉片上，以滴水為準(zhǔn)，剩余溶液灌溉在植株根部，每隔1 d噴施1次，共3次。依據(jù)王燦等[3]對胡椒寒害氣候等級研究、云南省綠春縣冬季低溫寒潮常出現(xiàn)的低溫情況和吳雪霞等[17]對低溫脅迫及恢復(fù)對茄子幼苗的影響，本研究采用的低溫脅迫條件為10 ℃/5 ℃（12 h/12?h）脅迫4 d，并且恢復(fù)培養(yǎng)6 d（28 ℃/20 ℃，12?h/12?h）。觀察表型，采集葉片并置于液氮中迅速冷凍，80?℃保存用于測定葉片生理生化變化。利用Li6400型便攜式光合儀分別于氯化鈣處理完成和恢復(fù)培養(yǎng)完成時(shí)測量植株光合參數(shù)凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Tr）、蒸騰速率（Ci）。測定時(shí)間為光照培養(yǎng)5 h以后，CO2濃度為（385±5）μmol/mol，測定光強(qiáng)為600?μmol/（m2·s），采用標(biāo)準(zhǔn)葉室，開放式氣路，流速均設(shè)定為500 μmol/s。

1.2.2? 測定方法?? 采用江蘇科銘生物技術(shù)有限公司測定試劑盒分別測定可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、POD、過氧化氫酶（CAT）、SOD酶活性、MDA含量、脯氨酸含量等生理生化指標(biāo)，按照說明書操作實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，每個(gè)樣品測定3次重復(fù)。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

所采集數(shù)據(jù)取3次重復(fù)的均值，用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法，在0.05水平比較差異顯著性。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同濃度氯化鈣對低溫脅迫下胡椒植株表型的影響

通過觀察不同濃度氯化鈣對低溫脅迫下熱引1號胡椒表型發(fā)現(xiàn)，T1、T2和T3處理植株受害較輕，T1處理植株幾乎沒有寒害表型，T2和T3處理植株部分葉片發(fā)黃，穩(wěn)定葉葉尖有不同程度發(fā)黑現(xiàn)象。T4處理植株受害較重，植株表現(xiàn)為嫩葉發(fā)黑脫落，部分穩(wěn)定葉發(fā)黃發(fā)黑并脫落。CK處理植株受害最為嚴(yán)重，植株表現(xiàn)為嫩葉發(fā)黑脫落，穩(wěn)定葉發(fā)黑最為嚴(yán)重，大部分發(fā)黑葉片脫落。結(jié)果說明，一定濃度氯化鈣處理可緩解胡椒寒害表型，以7 mmol/L氯化鈣處理胡椒寒害表型最輕。

2.2? 不同濃度氯化鈣對低溫脅迫下胡椒葉片光合參數(shù)的影響

由表1可看出，低溫脅迫條件下氯化鈣處理對胡椒葉片光合參數(shù)影響。低溫脅迫前，T1與T2處理的胡椒葉片光合參數(shù)與CK無顯著差異。與CK相比較，T3處理中胡椒葉片中Pn有顯著降低（13.51%），而Gs、Tr、Ci無顯著降低。T4處理中胡椒葉片中凈光合速率顯著降低了72.97%，且Gs和Ci也分別顯著降低了83.33%和71.43%。以上結(jié)果說明，常溫條件下，外施7?mmol/L和14?mmol/L氯化鈣溶液對胡椒的光合參數(shù)沒有影響，高濃度氯化鈣（高于14?mmol/L）處理會顯著抑制胡椒的Pn、Gs及Ci。

低溫脅迫條件下，與CK相比，T2和T3處理的胡椒光合參數(shù)無明顯差異。T4處理的Pn顯著降低了93.08%，Tr顯著提高了18.41%。T1處理的Pn顯著提高了78.21%，Tr顯著降低了5.56%。以上結(jié)果說明，外施不同濃度的氯化鈣對低溫脅迫條件

下胡椒的光合參數(shù)有不同的影響。外施7 mmol/L氯化鈣能夠顯著提高低溫脅迫條件下胡椒的Pn，而外施28 mmol/L氯化鈣顯著降低了低溫脅迫條件下胡椒的Pn。

2.3? 不同濃度氯化鈣對低溫脅迫下胡椒葉片中Ca2+-ATPase活性的影響

細(xì)胞受到逆境刺激可導(dǎo)致胞質(zhì)內(nèi)Ca2+水平升高，而Ca2+-ATPase可將Ca2+泵出細(xì)胞外或鈣庫中，使細(xì)胞中的Ca2+維持一定的水平，從而維持細(xì)胞正常新陳代謝。圖2顯示不同濃度氯化鈣處理對低溫脅迫條件下胡椒葉片中Ca2+-ATPase酶活性的影響。隨外源鈣濃度的增加，Ca2+-ATPase酶活性呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。與CK相比，T1和T2處理胡椒葉片中Ca2+-ATPase酶活性分別升高52.06%和46.84%，T4處理降低了14.17%，但T1、T2和T4與CK均無顯著性差異，其說明不同濃度的外源鈣沒有顯著性改變胡椒葉片中Ca2+-ATPase酶活性。但噴施7、14?mmol/L氯化鈣可在一定程度提高胡椒葉片中Ca2+-ATPase酶活性。

不同小寫字母表示0.05水平差異顯著。

Different lowercase letters indicate significant

difference at 0.05 level.

圖2? 氯化鈣處理對低溫脅迫下胡椒葉片中

Ca2+-ATPase酶活性影響

Fig. 2? Ca2+-ATPase activities of P. nigrum cv. Reyin1 treated by different concentration of CaCl2 under low

temperature stress

2.4? 不同濃度氯化鈣對低溫脅迫下胡椒葉片SOD、CAT、POD活性的影響

由圖3可知，不同濃度氯化鈣處理對低溫脅迫條件下胡椒葉片中SOD、CAT、POD活性具有不同的影響。隨外源鈣濃度增加，3種酶活性都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。與CK相比，T1和T2處理胡椒葉片中SOD活性均顯著增加了1.56和0.19倍。T3處理胡椒的SOD活性與CK沒有顯著性差異，而T4處理使胡椒的SOD活性顯著降低了27.10%。以上結(jié)果說明，噴施一定濃度的氯化鈣（7、14 mmol/L）可顯著提高低溫脅迫條件下胡椒的SOD活性，鈣離子濃度增高（28 mmol/L）會顯著抑制低溫脅迫條件下胡椒的SOD活性。與CK相比，T1處理胡椒葉片中CAT活性顯著性升高了47.58%，其他濃度氯化鈣處理的胡椒中CAT活性顯著降低或沒有顯著性變化。其結(jié)果說明，噴施7 mmol/L氯化鈣可顯著提高低溫脅迫條件下胡椒的CAT活性，而增加氯化鈣濃度不能提高

不同小寫字母表示0.05水平差異顯著。

其酶活性。與CK相比，T1、T2、T3和T4處理均可顯著提高低溫脅迫條件下胡椒葉片中POD活性，分別升高了25.62%、35.51%、25.40%和5.97%，其中T2處理提升效果最明顯，其次是T1和T3。綜合以上結(jié)果說明，噴施不同濃度的氯化鈣可改變SOD、CAT、POD活性，其中噴施7?mmol/L氯化鈣提高抗氧化酶活性效果最好。

2.5? 不同濃度氯化鈣對低溫脅迫下胡椒葉片淀粉、可溶性糖含量影響

由圖4可知，隨外源鈣濃度的增加，胡椒葉片中可溶性糖含量呈現(xiàn)先增加后減少再增加的趨勢，淀粉含量呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。與CK相比，T2和T3處理胡椒中可溶性糖含量沒有顯著性變化，T1和T4處理能夠使胡椒葉片中可溶性糖含量顯著性增加，分別增加了26.03%和27.46%。以上結(jié)果說明，7、28 mmol/L氯化鈣處理胡椒可以提高可溶性糖含量。與CK相比，T1處理的胡椒中淀粉含量顯著降低（26.06%），T2和T3處理的胡椒中淀粉含量無顯著性差異，而T4處理胡椒中淀粉含量顯著增加（13.39%）。其結(jié)果說明，7 mmol/L氯化鈣處理胡椒可降低淀粉含量，而高濃度氯化鈣（28?mmol/L）可提高淀粉含量。

2.6? 不同濃度氯化鈣對低溫脅迫下胡椒葉片MDA、脯氨酸含量影響

由圖5可知，隨外源鈣濃度的增加，胡椒葉片中MDA含量呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，游離脯氨酸含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。與CK相比，T1和T2處理胡椒葉片中MDA含量顯著減少，降幅分別為12.40%和11.39%，而T3和T4處理胡椒葉片中MDA含量無顯著性差異。以上結(jié)果說明，低溫脅迫下，7、14 mmol/L氯化鈣處理胡椒可以減低MDA含量，而21、28 mmol/L氯化鈣處理胡椒中無明顯影響。與CK相比，T1和T2處理胡椒葉片中游離脯氨酸含量均顯著增加，增幅分別為25.87%和11.05%，而T3和T4處理胡椒葉片中游離脯氨酸含量均顯著減少，降幅分別為18.41%與30.38%。以上結(jié)果說明，低溫脅迫下7、14 mmol/L氯化鈣處理胡椒可提高脯氨酸含量，而21、28?mmol/L氯化鈣處理胡椒降低了脯氨酸含量。

3? 討論

分析云南和海南胡椒主產(chǎn)區(qū)寒潮天氣情況發(fā)現(xiàn)，云南主產(chǎn)區(qū)冬季經(jīng)常出現(xiàn)低溫3～6?℃、高溫10～15?℃持續(xù)2～4?d的寒潮，海南主產(chǎn)區(qū)部分年份也會出現(xiàn)類似寒潮（如2016年1月）。胡椒在寒潮過后幾天內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)寒害癥狀，通過預(yù)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)低溫脅迫后恢復(fù)培養(yǎng)4～6?d植株寒害癥狀最明顯。因此，本研究在低溫脅迫后恢復(fù)培養(yǎng)6?d才取樣測定生理指標(biāo)。伍寶朵等[18]通過不同溫度（4、6、8、10 ℃、CK）處理熱引1號胡椒發(fā)現(xiàn)，脅迫72 h后不同溫度處理均有寒害表型，隨溫度的降低，植株寒害程度逐漸加劇;不同溫度處理POD、CAT、SOD活性均顯著高于CK，10?℃脅迫時(shí)可溶性蛋白和可溶性糖含量顯著高于其他處理，脅迫溫度達(dá)到4?℃時(shí)，MDA和脯氨酸含量才顯著高于CK。以上結(jié)果可作為評價(jià)胡椒抗寒重要生理指標(biāo)。此外，鈣不僅作為植物的必需營養(yǎng)元素成為植物細(xì)胞的物質(zhì)組成，且還是胞外信號和胞內(nèi)生理反應(yīng)偶聯(lián)的第2信使，可維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，在植物生長發(fā)育及環(huán)境脅迫響應(yīng)中起著重要作用[10， 19]。研究表明，在低溫脅迫下，適宜濃度鈣可以提高植物光合作用、保護(hù)酶系統(tǒng)活性等，提高植物抗寒能力[15-16]。因此，探討外源鈣對低溫脅迫條件下胡椒光合作用及保護(hù)酶活性等生理指標(biāo)的影響可為胡椒抗寒研究提供參考。

光合作用是植物利用光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，進(jìn)行同化作用的重要生理過程，也是受低溫影響最顯著的生理過程之一[20-22]。植物凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度及蒸騰速率是光合特性重要參數(shù)[23-24]。蒲玉瑾等[25]研究發(fā)現(xiàn)，常溫條件下，不同濃度外源Ca2+對降香黃檀葉長凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均有顯著影響。本研究中，常溫條件下7、14 mmol/L氯化鈣處理的胡椒葉片光合作用與對照無顯著差異，當(dāng)濃度高于21 mmol/L時(shí)，隨濃度增加，凈光合速率逐漸降低。這與朱曉軍等[26]、張浩等[27]的研究結(jié)論一致。研究表明，低溫會引起植物凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率同時(shí)降低，其中最明顯的就是凈光合速率降低[28]，在凈光合速率降低時(shí)，如果胞間CO2濃度也同時(shí)降低，說明是因氣孔因素引起了光合作用[29];如果胞間CO2濃度升高，則說明可能是由光化學(xué)活性或RuBP羧化限制等非氣孔因素阻礙CO2的利用，造成CO2積累[30]。同時(shí)Ahmad等[31]和He等[32]研究表明，外源鈣常通過調(diào)節(jié)葉片碳同化能力減輕環(huán)境脅迫對光合作用的抑制能力。本研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫后，不同氯化鈣濃度處理胡椒的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率較脅迫前有明顯的降低，與CK相比較，T1處理凈光合速率顯著升高。以上結(jié)果說明一定濃度外源鈣可以減輕低溫脅迫對胡椒光合作用的抑制能力;各處理胞間CO2濃度顯著增高，說明低溫脅迫下胡椒葉片凈光合速率的下降可能是由非氣孔因素引起的。外源鈣對胡椒葉片碳同化能力的影響值得進(jìn)一步研究。

Ca2+濃度變化依賴于質(zhì)膜或細(xì)胞器膜上的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，膜Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活躍程度對細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度變化有重要影響。趙明明等[33]研究表明，低溫脅迫48 h后，抗寒性強(qiáng)的冬青Ca2+沉淀較少，抗寒性弱的冬青Ca2+沉淀較多，細(xì)胞器破壞也嚴(yán)重。因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)Ca2+的升高是短暫的，完成信使作用后即會撤退，滯留在細(xì)胞內(nèi)會造成Ca2+毒害。本研究中各處理間Ca2+-ATPase活性沒有顯著差異，但與CK相比，T1和T2處理分別升高了52.06%和46.84%，說明低溫脅迫后，7、14 mmol/L氯化鈣處理胡椒中出現(xiàn)了短暫的Ca2+升高，為了促使Ca2+及時(shí)撤退，Ca2+-ATPase活性升高;T3和T4處理Ca2+-ATPase活性沒有上升或有少量下降，原因可能是外施氯化鈣濃度過高，細(xì)胞內(nèi)Ca2+沉淀較多，對細(xì)胞產(chǎn)生了毒害作用。這一觀點(diǎn)需要進(jìn)一步細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

環(huán)境脅迫條件下，Ca2+可激活植物抗氧化途徑，提高抗氧化酶活性，增強(qiáng)保護(hù)酶系統(tǒng)清除自由基和活性氧的能力，減輕膜脂的過氧化程度，降低MDA含量[34]。外源5 mmol/L Ca2+能夠顯著抑制鎘脅迫下苧麻中H2O2和MDA含量、增加SOD活性及植物干重，顯著減輕苧麻中鎘毒性積累[35]。外源施用Ca2+有利于優(yōu)化番茄植株的礦質(zhì)營養(yǎng)狀況，使番茄植株具有良好的抗氧化能力和耐鹽能力[31]。冀乙萌等[16]研究發(fā)現(xiàn)，20 mmol/L Ca2+濃度處理木薯低溫脅迫下MDA含量最少，保護(hù)酶SOD、POD、可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量最多。本研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫下，外施不同濃度氯化鈣可以改變抗氧化酶活性。與CK相比，T1處理能夠顯著提高3種抗氧化酶活性、增加可溶性糖含量、降低MDA含量，隨外源鈣濃度升高，3種抗氧化酶活性和脯氨酸含量越來越低，MDA含量越來越高。其結(jié)果說明，外施7?mmol/L氯化鈣激活了胡椒的抗氧化途徑，促使抗氧化酶活性升高，提高了低溫脅迫下細(xì)胞清除自由基和活性氧的能力，減輕了膜脂過氧化程度，增強(qiáng)了細(xì)胞的滲透勢，降低了MDA含量。在植物組織器官中，淀粉可被降解形成可溶性糖，參與細(xì)胞內(nèi)的生理生化反應(yīng)。本研究中T1處理淀粉含量顯著低于其他處理，說明在該處理?xiàng)l件下，淀粉可能被分解成可溶性糖，引起本處理可溶性糖含量的增加。令人疑惑的是，在本研究中發(fā)現(xiàn)，T4處理淀粉和可溶性糖含量都顯著高于其他處理，但是除CK外，本處理植株寒害表型最嚴(yán)重，這一問題需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和研究。本研究還發(fā)現(xiàn)，增加氯化鈣處理濃度并不能改善胡椒抗寒表型及相關(guān)指標(biāo)，原因可能是因低溫脅迫引起了質(zhì)膜或鈣庫膜鈣離子通道的開啟，大量Ca2+進(jìn)入胞內(nèi)，依賴于Ca2+或Ca2+-CaM蛋白激酶或磷酸脂酶被激活，導(dǎo)致細(xì)胞骨架蛋白和膜蛋白的磷酸化及膜脂降解，造成細(xì)胞骨架與膜結(jié)構(gòu)受到破壞;另外大量Ca2+在細(xì)胞核內(nèi)密集分布也會破壞遺傳物質(zhì)的合成及表達(dá)[36]。因此，下一步應(yīng)開展Ca2+在細(xì)胞內(nèi)沉淀分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)于外源Ca2+能夠緩解環(huán)境脅迫對植物的傷害報(bào)道較多，但不同植物適宜外源Ca2+處理濃度大不相同。外源2 mmol/L Ca2+可增加南方菟絲子寄生的喜旱蓮子草莖維管束數(shù)目，降低莖的節(jié)間長、厚角厚度與皮層厚度[37]，而外源60 mmol/L Ca2+對提高萬壽菊抗寒性效果最佳[38]。在本研究中，綜合表型和生理指標(biāo)結(jié)果得出，外施7 mmol/L氯化鈣是提高胡椒抗寒性的適宜濃度。因此，適宜胡椒Ca2+施用濃度的篩選為生產(chǎn)上增強(qiáng)胡椒低溫抵御能力提供了參考，對促進(jìn)胡椒在我國適宜種植區(qū)的推廣種植及穩(wěn)產(chǎn)具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

Prabhakaran Nair K P. Agronomy and economy of black pepper and cardamom： The “King” and “Queen” of Spi?ces： [M]. Amsterdam Netherlands： Elsevier Press， 2011.

楊建峰， 祖? 超， 李志剛， 等. 胡椒花穗發(fā)育過程中葉片不同營養(yǎng)物質(zhì)動態(tài)變化研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2013， 34（4）： 602-606.

王? 燦， 楊建峰， 陳小敏， 等. 基于因子分析的胡椒寒害氣象等級研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2015， 36（12）： 2171-2178.

張春林， 嚴(yán)文偉， 朱? 權(quán). 綠春縣三猛鄉(xiāng)胡椒種植技術(shù)[J]. 云南農(nóng)業(yè)科技， 2018（2）： 34-35.

鄔華松， 楊建峰， 林麗云. 中國胡椒研究綜述[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 42（7）： 2469-2480.

蕭自位， 張洪波， 田素梅， 等. 云南德宏地區(qū)兩種胡椒栽培模式寒害研究[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科技， 2017， 40（2）： 15-17.

White P J， Broadley M R. Calcium in plants[J]. Annals of Botany， 2003， 92（4）： 487-511.

Bradstreet R B. Kjeldahl method for organic nitrogen[J]. Analytical Chemistry， 1965， 26： 169-234.

Hirschi K D. The calcium conundrum. both versatile nutrient and specific signal[J]. Plant Physiology， 2004， 136（1）： 2438- 2442.

Jia R， Lei M Q， Xu J N， et al. Research progress of Ca2+ channel and the effect of Ca2+ on plant resistance mechanism in plant cells[J]. Plant Physiology Journal， 2014， 50（12）： 1791-1800.

占新華， 徐陽春， 周立祥， 等. 鈣對植物抗逆能力的影響及其生態(tài)學(xué)意義[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2005， 16（5）： 971-976.

Porto B N， Alves J D， Magalh?es P C， et al. Calcium dependent tolerant response of cell wall in maize mesocotyl under flooding stress[J]. Journal of Agronomy and Crop Science， 2013， 199（2）： 134-143.

周雙云， 王文昌， 王令霞， 等. 鈣效應(yīng)劑對鹽脅迫下香蕉葉片結(jié)構(gòu)和生理的影響[J]. 基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)， 2017， 36（9）： 3882-3887.

Shi H T， Ye T T， Zhong B， et al. Comparative proteomic and metabolomic analyses reveal mechanisms of improved cold stress tolerance in bermudagrass （Cynodon dactylon （L.） Pers.） by exogenous calcium[J]. Journal of Integrative Plant Biology， 2014， 56（11）： 1064-1079.

Zhang G， Liu Y F， Yang N， et al. Exogenous calcium allevi?ates low night temperature stress on the photosynthetic ap?p?aratus of tomato leaves[J]. PloS One， 2014， 9（5）： e97322.

冀乙萌， 惠杜娟， 李瑞梅， 等. 鈣對低溫脅迫下木薯抗寒相關(guān)生理指標(biāo)的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2012， 33（5）： 894-898.

吳雪霞， 朱宗文， 許? 爽， 等. 低溫脅迫及恢復(fù)對茄子幼苗活性氧代謝和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2016， 28（7）： 17-21.

伍寶朵， 范? 睿， 胡麗松， 等. 不同低溫脅迫條件下胡椒葉片生理生化及結(jié)構(gòu)分析[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2018， 39（1）： 61-66.

Berridge M J， Bootman M D， Roderick H L. Calcium signalling： dynamics， homeostasis and remodelling[J]. Nature Reviews Molecular Cell Biology， 2003， 4（7）： 517-529.

徐? 剛， 劉? 濤， 高文瑞， 等. ALA對低溫脅迫下辣椒植株生長及光合特性的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2011， 27（3）： 612-616.

劉術(shù)均， 陶承光， 張偉春， 等. 愛密挺、殼聚糖對低溫脅迫下茄子幼苗光合特性的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010（2）： 150-152.

何? 潔， 劉鴻先， 王以柔， 等. 低溫與植物的光合作用[J]. 植物生理學(xué)通訊， 1986（2）： 1-6.

尤? 鑫， 龔吉蕊. 葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的意義及實(shí)例辨析[J]. 西部林業(yè)科學(xué)， 2012， 41（5）： 90-94.

毛培利， 曹幫華， 宋緒忠， 等. 干旱脅迫下刺槐無性系光合生理適應(yīng)性研究[J]. 浙江林業(yè)科技， 2007， 27（4）： 34-37.

蒲玉瑾， 張麗佳， 苗靈鳳， 等. 不同鈣離子濃度對低溫下降香黃檀幼苗生長及生理特性的影響[J]. 植物科學(xué)學(xué)報(bào)， 2019， 37（2）： 251-259.

朱曉軍， 楊勁松， 梁永超， 等. 鹽脅迫下鈣對水稻幼苗光合作用及相關(guān)生理特性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2004， 37（10）： 1497-1503.

張? 浩， 鄭云普， 葉? 嘉， 等. 外源鈣離子對鹽脅迫玉米氣孔特征、光合作用和生物量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2019， 30（3）： 923-930.

張文麗， 張? 彤， 吳冬秀， 等. 土壤逐漸干旱下玉米幼苗光合速率與蒸騰速率變化的研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2006， 14（2）： 72-75.

侯? 偉， 孫愛花， 楊福孫， 等. 低溫脅迫對西瓜幼苗光合作用與葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014， 41（13）： 35-39.

Allen D J， Ort D R. Impacts of chilling temperatures onphotosynthesis in warm-climate plants[J]. Trends in Plant Science， 2001， 6（1）： 36-42.

Ahmad P， Abd Allah E F， Alyemeni M N， et al. Exogenous application of calcium to 24-epibrassinosteroid pre-treated tomato seedlings mitigates NaCl toxicity by modifying ascorbate-glutathione cycle and secondary metabolites[J].

Scientific Reports， 2018， 8（1）： 1-15.

He L， Yu L， Li B， et al. The effect of exogenous calcium on cucumber fruit quality， photosynthesis， chlorophyll fluorescence， and fast chlorophyll fluorescence during the fruiting period under hypoxic stress[J]. BMC Plant Biology， 2018， 18（1）： 1-10.

趙明明， 周余華， 彭方仁， 等. 低溫脅迫下冬青葉片細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平及可溶性糖含量的變化[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2013， 37（5）： 1-5.

康國章， 陶? 均， 孫谷疇， 等. H2O2和Ca2+對受低溫脅迫香蕉幼苗抗冷性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2002， 29（2）： 119-122.

Gong X M， Liu Y G， Huang D L， et al. Effects of exogenous calcium and spermidine on cadmium stress moderation and metal accumulation in Boehmeria nivea （L.） Gaudich[J]. Environmental Science and Pollution Research， 2016， 23（9）： 8699-8708.

張? 紅， 簡令成， 李廣敏. 低溫逆境中黃瓜幼苗細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平變化的細(xì)胞化學(xué)研究[J]. 實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào)， 1994， 27（4）： 419-427.

車秀霞， 陳惠萍， 嚴(yán)巧娣， 等. 外源鈣離子與南方菟絲子寄生對喜旱蓮子草莖形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2013， 33（9）： 2695-2702.

劉? 玲， 周桃華. 外源鈣離子（Ca2+）對萬壽菊幼苗抗冷性的影響[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2008， 14（18）： 113， 185.