葉面噴施氯化鈣對(duì)海南高溫季節(jié)水培生菜生長(zhǎng)生理的影響

王博偉　陳艷麗　朱國(guó)鵬　王旭　楊雨　劉金偉

摘 要：為了探索高溫水培環(huán)境下葉面噴施氯化鈣對(duì)生菜生長(zhǎng)生理的影響，以辛普森精英散葉生菜為材料，在35 ℃/25 ℃（晝/夜）下設(shè)置4個(gè)氯化鈣濃度1、3、5、7 mmol·L-1處理，以清水為對(duì)照。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，5 mmol·L-1 氯化鈣處理生菜最大葉寬、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量和抗氧化酶活性均顯著提高，丙二醛含量和葉片相對(duì)電導(dǎo)率均顯著降低。與對(duì)照相比，3 mmol·L-1 與5 mmol·L-1 氯化鈣處理后生菜可溶性蛋白、可溶性糖、游離脯氨酸含量，以及根系活力和葉色值均顯著提高，但兩處理間無顯著差異。綜合分析表明，35 ℃/25 ℃（晝/夜）環(huán)境下，葉面噴施氯化鈣提高了生菜葉片抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，緩解高溫脅迫對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜的傷害，促進(jìn)生菜的生長(zhǎng)，5 mmol·L-1 氯化鈣處理效果最好。

關(guān)鍵詞：水培生菜;氯化鈣;高溫脅迫;生長(zhǎng)生理

中圖分類號(hào)：S636.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2021）04-094-05

Abstract： In order to explore the effect of foliage spraying calcium chloride on lettuce growth and physiology under high temperature hydroponic environment， the Simpson Elite loose leaf lettuce was used as the test material， 4 calcium chloride concentrations of 1， 3， 5， 7 mmol·L-1 treatments at 35 ℃/25 ℃ （day/night）were set， and the clean water was used as control. The results showed that， compared with the control， the maximum leaf width， fresh weight above ground， fresh weight below ground and antioxidant enzyme activities of lettuce treated with 5 mmol·L-1 calcium chloride were significantly increased; the content of malondialdehyde and relative conductivity of leaves were significantly reduced. Compared with the control， the soluble protein， soluble sugar， proline content， root vigor and leaf color value of lettuce were significantly increased under 3 mmol·L-1 and 5 mmol·L-1 calcium chloride treatments， but there was no significant difference between the two treatments. According to the comprehensive analysis， under 35 ℃/25 ℃ （day/night） environment， spraying calcium chloride on leaves increased the antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment substance contents of lettuce leaves， alleviated the damage of high temperature to the cell plasma membrane， promoted the growth of lettuce. The 5 mmol·L-1 calcium chloride treatment showed the best effect.

Key words： Hydroponic lettuce; Calcium chloride; High temperature stress; Growth and physiology

生菜（Lactuca sativa L.）為萵苣屬（Lactuca）蔬菜，原產(chǎn)地中海沿岸。生菜喜冷涼，不耐高溫[1]，最適宜生長(zhǎng)溫度為11～18 ℃。海南省地處熱帶地區(qū)，5—10月份平均氣溫27 ℃，在高溫環(huán)境下生菜易抽薹，導(dǎo)致商品性降低[2]。高溫對(duì)植物細(xì)胞膜保護(hù)酶系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)有重大影響，往往導(dǎo)致其細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除平衡體系遭到破壞[3]，產(chǎn)生過量自由基、膜脂過氧化，細(xì)胞膜透性改變，電解質(zhì)外滲，進(jìn)而對(duì)植株造成傷害[4]。

外源物質(zhì)（如水楊酸、褪黑素、鈣）處理在一定程度上能降低膜脂過氧化程度，保護(hù)細(xì)胞膜的完整性，緩解逆境對(duì)植株造成的傷害。鈣是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的元素，對(duì)許多生理生化反應(yīng)和代謝的調(diào)節(jié)和控制至關(guān)重要。有研究表明，鈣對(duì)改善蔬菜品質(zhì)、增加蔬菜產(chǎn)量效果明顯，可提高水培甜葉菊[5]、露地栽培白菜和芹菜等的產(chǎn)量和品質(zhì)[6]。同時(shí)鈣和植物的多種抗逆性密切相關(guān)[7]，張燕等[8]研究表明氯化鈣處理提高了煙草葉片保護(hù)酶活性和膜穩(wěn)定性，降低了高溫對(duì)煙草幼苗的傷害。陳貴林等[9]研究表明，外源鈣處理有效緩解了高溫脅迫對(duì)茄子細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，耐熱性提高。目前關(guān)于鈣緩解植物寒冷[10-11]、高溫[10，12-13]、鹽漬[10，14]等非生物脅迫的研究已有很多，但外源鈣對(duì)高溫季節(jié)水培生菜生長(zhǎng)生理的影響尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)旨在探索葉面噴施氯化鈣溶液對(duì)高溫季節(jié)水培生菜生長(zhǎng)相關(guān)生理指標(biāo)的影響，篩選出合適的氯化鈣噴施濃度，為海南及熱帶地區(qū)高溫季節(jié)水培生菜高效生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為辛普森精英散葉生菜，來源于美國(guó)圣尼斯種子公司。

1.2 方法

試驗(yàn)于2020年8—10月在海南大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選取籽粒飽滿大小相對(duì)一致的生菜種子，室溫下0.2% KNO3溶液浸種8 h[15]后，移至人工氣候箱中17 ℃催芽，露白后播種于育苗盤中育苗。幼苗長(zhǎng)至3葉1心時(shí)，選長(zhǎng)勢(shì)基本一致的健壯幼苗，定植于營(yíng)養(yǎng)液槽中（營(yíng)養(yǎng)液為1/2濃度的日本園試配方營(yíng)養(yǎng)液），使用充氧泵進(jìn)行人工充氧，每3 d測(cè)一次營(yíng)養(yǎng)液pH并調(diào)節(jié)至6.0左右。緩苗后進(jìn)行葉面噴施氯化鈣（購自西隴科學(xué)公司）處理，濃度分別為1、3、5、7 mmol·L-1，以清水為對(duì)照，參考?？?—10月氣象資料，設(shè)置培養(yǎng)條件為：溫度35 ℃/25 ℃（晝/夜），光照度10 000 lx，相對(duì)濕度80%，光周期12 h。試驗(yàn)重復(fù)3次，每天18：00均勻噴施處理液，以葉片全部濕潤(rùn)為宜。噴施20 d后取同一葉位的葉片用于指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

葉片數(shù)指植株展開的葉片數(shù);最大葉長(zhǎng)和最大葉寬用直尺測(cè)量，最大葉長(zhǎng)為每株最大葉片葉基部至葉頂端的長(zhǎng)度，最大葉寬為每株最大葉片的最寬處寬度;植株的鮮質(zhì)量用1/1000天平稱量。用SPAD-502儀器測(cè)定葉綠素含量;采用電導(dǎo)率儀法測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率[16];采用TTC染色法測(cè)定根系活力[17];采用紫外吸收法測(cè)定過氧化氫酶（CAT）活性[17];采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性[17];采用NBT還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性[17];采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定丙二醛（MDA）含量[17];采用酸性茚三酮比色法測(cè)定游離脯氨酸（Pro）含量[17];采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量[17];采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[17]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2019和DPS 9.01（Duncan新復(fù)極差法）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)生菜形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1可以看出，高溫水培環(huán)境下，隨氯化鈣濃度的增大，各處理生菜最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、地上部鮮質(zhì)量以及地下部鮮質(zhì)量均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì);各處理間葉片數(shù)差異不顯著。氯化鈣處理的生菜地上部鮮質(zhì)量均顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照高11.55%、16.83%、22.24%、18.67%，其中5 mmol·L-1氯化鈣處理生菜地上部鮮質(zhì)量最大，且該濃度處理下生菜最大葉寬和地下部鮮質(zhì)量均為最大，分別比對(duì)照提高17.56%、42.86%。

2.2 不同處理對(duì)生菜葉片中抗氧化酶活性的影響

由表2可以看出，高溫水培環(huán)境下，不同濃度氯化鈣處理的生菜葉片抗氧化酶活性均高于對(duì)照，隨氯化鈣濃度的增大，生菜葉片中SOD、POD、CAT活性均表現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢(shì)。其中在氯化鈣濃度為5 mmol·L-1時(shí)，生菜葉片中SOD、POD、CAT活性均達(dá)到最大值，分別比對(duì)照提高36.13%、54.55%、93.75%。由此可以看出，高溫水培環(huán)境下葉面噴施氯化鈣能有效提高生菜的抗氧化酶活性，減弱高溫下葉片膜脂過氧化作用。

2.3 不同處理對(duì)生菜葉片相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量的影響

由圖1可以看出，高溫水培環(huán)境下，不同濃度氯化鈣處理的生菜葉片的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量均低于對(duì)照。隨氯化鈣濃度的增大，葉片的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量均表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，5 mmol·L-1氯化鈣處理生菜葉片相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量均為最低。所有氯化鈣處理的生菜葉片相對(duì)電導(dǎo)率均顯著低于對(duì)照，分別比對(duì)照降低40%、52%、62%、41%。3、5、7 mmol·L-1氯化鈣處理生菜葉片MDA含量均顯著低于對(duì)照，分別比對(duì)照低18.42%、25.44%、17.98%，1 mmol·L-1氯化鈣處理生菜葉片MDA含量與對(duì)照無顯著差異。

2.4 不同處理對(duì)生菜根系活力和葉色值的影響

由圖2可以看出，高溫水培環(huán)境下，不同濃度氯化鈣處理生菜根系活力和葉色值均高于對(duì)照，隨氯化鈣濃度的增大，生菜根系活力和葉色值均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。3、5、7 mmol·L-1氯化鈣處理生菜根系活力均顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照高22.21%、22.10%、18.70%，且3個(gè)處理之間生菜根系活力無顯著性差異。其中3、5 mmol·L-1氯化鈣處理濃度生菜根系活力最大，7 mmol·L-1氯化鈣處理濃度生菜根系活力次之。3、5 mmol·L-1處理葉片葉色值顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照提高10.51%、9.05%，兩處理間葉片葉色值無顯著差異。

2.5 不同處理對(duì)生菜葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由表3可以看出，高溫水培環(huán)境下，不同處理對(duì)生菜的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量有較大影響。不同濃度氯化鈣處理后，生菜葉片中可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量均高于對(duì)照，隨著氯化鈣濃度的增大，生菜葉片中可溶性蛋白、可溶性糖和游離脯氨酸含量均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，氯化鈣處理濃度為3、5 mmol·L-1時(shí)，生菜葉片中可溶性蛋白含量顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照提高43.80%、27.78%。氯化鈣濃度為3、5、7 mmol·L-1 時(shí)，生菜葉片中可溶性糖含量和游離脯氨酸含量均顯著高于對(duì)照，其中可溶性糖含量分別比對(duì)照提高24.18%、22.39%、10.90%，游離脯氨酸含量分別比對(duì)照提高95.48%、77.97%、62.15%。

3 討論與結(jié)論

蔬菜作物長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致其代謝異常，致使生長(zhǎng)不良。在高溫脅迫下，植物細(xì)胞中會(huì)產(chǎn)生大量過剩的自由基，從而導(dǎo)致膜脂質(zhì)過氧化，細(xì)胞膜通透性發(fā)生變化，電解質(zhì)滲漏，相對(duì)電導(dǎo)率升高，有毒中間產(chǎn)物丙二醛（MDA）積累[18]并對(duì)植株造成損害。為了減輕或避免這種傷害，由超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）組成的植物細(xì)胞膜抗氧化酶系統(tǒng)，在維持細(xì)胞膜穩(wěn)定性和清除活性氧方面起了重要作用[19-20]?？扇苄蕴恰⒖扇苄缘鞍缀透彼岬茸鳛橹参镏匾臐B透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓、增強(qiáng)細(xì)胞吸水和保水能力[21]，減少不良環(huán)境對(duì)其造成的影響方面起著重要作用。

本次試驗(yàn)表明，高溫水培環(huán)境下，葉面噴施氯化鈣處理后，生菜葉片的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性均高于對(duì)照，有效增強(qiáng)了其抗氧化酶系統(tǒng)清除過量活性氧的能力，維持了細(xì)胞膜穩(wěn)定性，顯著降低了膜脂過氧化程度，其中5 mmol·L-1 和3 mmol·L-1氯化鈣處理的MDA含量和葉片相對(duì)電導(dǎo)率均顯著低于對(duì)照，這與前人在黃瓜[22]、葡萄[23]等作物上的研究結(jié)果一致。

在遭受不良環(huán)境脅迫時(shí)，為維持細(xì)胞內(nèi)水分平衡，植物細(xì)胞會(huì)通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等）來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)滲透勢(shì)[24-26]，葉面噴施氯化鈣處理生菜葉片中可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量均高于對(duì)照，表明高溫水培環(huán)境下葉面噴施氯化鈣，對(duì)葉片膜結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定起到了積極的保護(hù)作用，并提高了耐熱性。同時(shí)，本試驗(yàn)中生菜的葉長(zhǎng)、葉寬、植株鮮質(zhì)量、根系活力以及葉色值均高于對(duì)照，表明葉面噴施氯化鈣處理后一定程度上緩解了不良環(huán)境對(duì)生菜造成的傷害，從而促進(jìn)了生菜在高溫脅迫下的生長(zhǎng)發(fā)育，這與何鑫等[27]、鄭秀芳等[28]、周錄英等[29]在蔬菜作物上的研究結(jié)果一致。

綜上所述，高溫水培環(huán)境下，葉面噴施氯化鈣提高了生菜葉片中抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，緩解了高溫對(duì)生菜細(xì)胞質(zhì)膜的傷害，增強(qiáng)了水培生菜對(duì)高溫環(huán)境脅迫的抗性，促進(jìn)了生菜生長(zhǎng)，提高了生菜產(chǎn)量。在本次試驗(yàn)條件下，葉面噴施5 mmol·L-1 氯化鈣緩解水培生菜受高溫環(huán)境脅迫傷害的效果最好。

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