鈣對黃瓜幼苗生長的影響

1、黃瓜苗期對缺鈣脅迫的反應(yīng)河北工程大學(xué)農(nóng)學(xué)院 王麗萍 摘要：研究了營養(yǎng)液缺鈣處理對黃瓜幼苗的影響。結(jié)果表明，在缺鈣脅迫下，顯著抑制了黃瓜幼苗的生長；降低了幼苗根系活力；提高了POD的活性；降低了O2的含量。說明鈣在植物的生長發(fā)育和抗氧化過程中起著重要作用。關(guān)鍵詞：缺鈣；黃瓜幼苗；生長中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 鈣作為植物細(xì)胞唯一被證實(shí)的偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理反應(yīng)的胞內(nèi)第二信使，能維持細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及膜蛋白的穩(wěn)定性，在植物的生長發(fā)育以及對環(huán)境的反應(yīng)和適應(yīng)中起著重要作用。鈣素營養(yǎng)失調(diào)嚴(yán)重影響蔬菜的正常生長發(fā)育，引起缺鈣生理病害。蔬菜上關(guān)于鈣的研究多集中在提高蔬菜的抗病性1和抗冷性2方面，為此本試驗(yàn)以

2、蔬菜生產(chǎn)上廣泛種植的黃瓜為試材，研究了水培條件下黃瓜幼苗在缺鈣脅迫后對其生長及膜質(zhì)氧化系統(tǒng)的影響。旨在探討鈣在黃瓜幼苗生長中的作用。1 材料與方法1.1材料培養(yǎng)及處理以黃瓜（Cucumis ativus）品種津優(yōu)4號為材料，將種子用1的KMnO4消毒10min,浸種催芽后，播于裝有蛭石的72孔穴盤中于光照培養(yǎng)架上進(jìn)行常規(guī)育苗，晝夜25/1518，子葉展平后用1/2營養(yǎng)液（按日本山崎黃瓜營養(yǎng)液配方配置）澆灌。待第一片真葉完全展開，取長勢一致的壯苗移入裝有1L的1/2營養(yǎng)液的黑色塑料盆中，每盆4株，PH調(diào)至6.20.1，水培期間用電動氣泵連續(xù)通氣。3d后更換完全營養(yǎng)液。培養(yǎng)至第二片真葉顯現(xiàn)時，分為

3、兩批進(jìn)行供鈣和缺鈣處理。用NaNO3595mgL-1 Ca(NO3)24H2O為缺鈣處理（-Ca），正常培養(yǎng)為對照（+Ca）。缺鈣期間每兩天更換一次營養(yǎng)液。定期進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定。1.2 形態(tài)學(xué)指標(biāo)測定 分別于缺鈣處理0d，2d，4d，6d，8d測定葉面積、葉數(shù)和根長。1.3 根系活力測定 分別于缺鈣處理od，3d，6d測定根系活力，采用TTC法測定3。1.4 膜氧化指標(biāo)測定 用愈創(chuàng)木酚法4測定過氧化物酶（POD）活性，以每分鐘增加0.001OD值的酶量為一個酶活性單位；參照王愛國和羅廣華5的方法測定超氧陰離子（O2-）含量。2 結(jié)果與分析2.1 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗葉面積和葉數(shù)的影響黃瓜缺鈣處

4、理4d后出現(xiàn)缺鈣癥狀。缺鈣時有黃色斑點(diǎn)，嚴(yán)重時失綠，葉緣上卷，如勺狀，葉尖和葉緣壞死，但葉脈不失綠。根短小，根尖壞死，生長受阻。下部12片老葉缺鈣表現(xiàn)不明顯。由圖1A可以看出，缺鈣脅迫后幼苗葉面積均低于對照。隨著脅迫時間的延長，缺鈣處理的葉面積呈先上升后下降的變化趨勢，并在缺鈣處理第4d降到最低，比供鈣處理降低26.18%。這是由于缺鈣使幼苗新葉枯死所致。缺鈣處理對黃瓜幼苗葉數(shù)的影響與葉面積相同（圖1B），在缺鈣處理第4d葉片數(shù)最少，比供鈣處理減少10.81%，表明缺鈣脅迫對黃瓜幼苗葉片產(chǎn)生了抑制作用。作者簡介：王麗萍（1969），女，河北邯鄲人，講師，河北農(nóng)大在讀碩士，主要從事設(shè)施園藝與無土

5、栽培工作。2.2 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗根系的影響如圖2A所示，正常供鈣的幼苗根長增長迅速，而缺鈣脅迫后增長緩慢，并隨著缺鈣脅迫時間的延長，供鈣處理的根長（ 圖2A）始終高于對照。缺鈣對根系活力的影響與根長相似，在缺鈣脅迫的第3d根系活力明顯低于對照，之后根系活力繼續(xù)降低。說明幼苗根系對缺鈣很敏感，在缺鈣脅迫期間根系幾乎沒有增長。處理天數(shù)(d)圖1 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗葉面積（A）和平均葉數(shù)（B）的影響處理天數(shù)(d) 圖2 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗根長（A）和根系活力（B）的影響2.3 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗POD活性的影響較高的POD活性是植物抵御逆境脅迫的基礎(chǔ)。缺鈣處理4d內(nèi)，POD活性有較小波動，第6d

6、時POD活性上升并達(dá)到最大值，為供鈣處理的48.45%。其后POD活性下降（圖3）。 處理天數(shù)（d） 圖5 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗POD活性的影響2.4 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗O2-含量的影響隨著缺鈣脅迫天數(shù)的增加，O2-含量迅速上升，第4d達(dá)到峰值，比供鈣處理增加41.31%。其后O2-含量下降（圖4）。之后有所回落，但始終高于對照。說明缺鈣后已經(jīng)影響到細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)破壞。處理天數(shù) (d) 圖4 缺鈣脅迫對黃瓜幼苗O2含量的影響3 討論鈣參與植物的生長發(fā)育過程，是細(xì)胞分裂所必需的，對細(xì)胞壁的胞間層和有絲分裂紡錘體的形成都有重要作用。因此缺鈣嚴(yán)重時葉片失綠、壞死，植株生長受到抑制，鈣在生物體

7、內(nèi)不能向幼嫩部位移動，是一種不能再利用的元素，所以缺鈣后癥狀表現(xiàn)在新葉，莖尖，根尖等幼嫩組織8。本試驗(yàn)結(jié)果表明，缺鈣后新葉和根尖受到不同程度的傷害，生長點(diǎn)萎縮，生長停滯，這與陳貴林等2研究茄子幼苗缺鈣后表現(xiàn)癥狀相同。說明鈣對植物的生長和形態(tài)建成發(fā)揮著重要作用。從缺鈣脅迫后黃瓜幼苗葉面積、平均葉數(shù)和根長的降低說明了這一點(diǎn)。邢樹平等6報(bào)道鈣在小麥種根生長、根毛發(fā)生和生長中是必需的。本試驗(yàn)表明，缺鈣顯著降低了黃瓜幼苗根長和根系活力?？赡苡捎谌扁}破壞了細(xì)胞壁的粘接聯(lián)系，抑制細(xì)胞壁的形成，而且使已有的細(xì)胞壁解體所致7。由圖1和圖2可以看出，鈣對根系的抑制超過了對地上部的抑制，說明缺鈣后首先是根受到傷害，

8、根系對缺鈣反應(yīng)比較敏感。很多研究證明，植物在逆境脅迫下SOD、POD等抗氧化酶類活性隨著活性氧的升高而上升8。周長芳等9認(rèn)為SOD和POD這兩種酶能在一定程度上緩解自由基積累和膜脂過氧化，并在Cu2+脅迫過程中起主要抗氧化作用。本研究發(fā)現(xiàn)，在缺鈣脅迫期間，黃瓜幼苗葉片的POD活性在增強(qiáng)，這是植物體對外界脅迫條件的一種適應(yīng)，它能減免脅迫條件下自由基對細(xì)胞的傷害。這表明黃瓜缺鈣與POD活性有密切內(nèi)在聯(lián)系。自由基超氧陰離子（O2-）含量隨缺鈣脅迫時間的延長在增加，說明缺鈣脅迫能引起植物自由基反應(yīng)、脂質(zhì)過氧化。由此可以認(rèn)為：在鈣脅迫過程中，黃瓜幼苗O2-的積累直接或間接導(dǎo)致了其抗氧化系統(tǒng)的應(yīng)急性變化。

9、說明抗氧化系統(tǒng)（POD）在抵御缺鈣脅迫、防止細(xì)胞膜脂過氧化損傷過程中發(fā)揮了作用。參考文獻(xiàn)：1 沈其容，朱毅勇，謝學(xué)東，等.Ca2+在磷酸鹽營養(yǎng)誘導(dǎo)黃瓜幼葉系統(tǒng)抗病中的作用J. 物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2000，6（3）：280286.2 陳貴林， 高洪波， 乜蘭春等. 鈣對茄子嫁接苗生長和抗冷性的影響。 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2002，8（4）478482.3 西北農(nóng)業(yè)大學(xué). 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo). 西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社， 1986 ，3536.4 陳貽竹，B. 帕特森. 低溫對植物超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫水平的影響J. 植物生理學(xué)報(bào)，1988，14（4）：323328.5 王愛國，羅廣華. 植物超氧物自由基與羥胺反應(yīng)的定量關(guān)系.植物生理學(xué)通訊，1990，（6）：5557.6 邢樹平， 李興國， 張憲省等. Ca2+對小麥種根及根毛生長發(fā)育的影響. 植物學(xué)通報(bào)，1998，（2）：4145.7 陸景陵. 植物營養(yǎng)學(xué)（上冊）. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2001，4548.8 Yan B, Dai Q-J, Li X-Z, Huang S-B, Wang X. Floodinginduced membrane damage ,l