氯化钙对盐胁迫下豌豆种子萌发及幼苗生理特性的影响

张会灵 高 文 陈双臣 余义和 岳雪莲 张菊平（河南科技大学，洛阳 471003）



氯化钙对盐胁迫下豌豆种子萌发及幼苗生理特性的影响

张会灵 高 文 陈双臣 余义和 岳雪莲 张菊平
（河南科技大学，洛阳 471003）

摘要：以豌豆为材料，研究了不同浓度的氯化钙溶液（5mmol/L、14mmol/L、23mmol/L）浸种对盐胁迫下豌豆种子萌发及幼苗生理特性的影响。结果表明：盐胁迫下，豌豆种子萌发和幼苗的生长受到明显的抑制；与对照相比，单用氯化钙溶液浸种也会对种子萌发和幼苗造成胁迫伤害；但是，一定浓度的氯化钙溶液对盐胁迫具有缓解作用，可以提高种子发芽率，促进幼苗生长，叶片叶绿素含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量升高，丙二醛含量降低；但缓解作用并不与钙离子的浓度成正比，钙离子浓度过低缓解效果不明显，过高会对幼苗形成新的胁迫伤害，其中以14mmol/L氯化钙溶液效果最佳。

关键词：豌豆；盐胁迫；氯化钙；种子萌发；生理特性

豌豆是世界第四大豆类作物，我国是仅次于加拿大的世界第二大豌豆生产国，在世界豌豆生产中占有举足轻重的地位。近年来土壤盐渍化越来越严重，严重影响豌豆的品质和产量。对盐碱土的改良方法有施用改良剂法和覆盖改良法，但这些方法实施起来难度较大，且要耗费大量的人力和物力。因此，用化学物质调控植物的生长发育，提高植物对盐碱土的适应性是克服盐碱土危害的重要途径。周月等[1]研究发现，0．1mmol/L的ALA能缓解盐胁迫下豌豆幼苗的氧化损伤，显著提高SOD等保护酶的活性。张凤银等[2]研究认为，SA能缓解盐胁迫对菜豆种子萌发和幼苗生长的抑制作用。近年来的研究发现，植物在加入Ca2+后盐胁迫会在一定程度上减轻[3]。但是，外源钙对盐胁迫下豌豆种子萌发和幼苗生长的影响研究不多。本研究以豌豆种子为试验材料，分析不同浓度氯化钙对NaCl胁迫下种子萌发及幼苗生长的影响，为生产中缓解豌豆盐害提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料 试验材料为豌豆种子无须豆尖1号；所用试剂均为分析纯。

1.2 方法 试验共设6个处理，每个处理所用溶液见表1，每个处理重复3次。

表1 试验处理方法

选取颗粒饱满、大小一致、完整无损的子粒。先用55℃温水浸泡种子1h，然后用3% H2O2消毒10min。再分别在表1中的各溶液浸泡种子5～7h，使其充分吸水膨胀。将浸泡过的种子用蒸馏水淋洗2～3次后，放置于铺有纱布和2层滤纸的培养皿中，在25℃恒温箱中黑暗培养。在此期间，每天喷水3～4次。从培养次日开始统计种子的萌发情况（以胚根长为种子长度的1/2作为发芽标准）。待下胚轴长至2cm左右时，将豌豆芽播种在铺有基质的育苗盘中，放在室内进行培养，每天调换育苗盘位置，保证光照均匀，定时用清水浇灌，待幼苗长至2叶1心后，用原处理液进行浇灌，每隔2d浇灌1次。

测定发芽率和发芽势，发芽率（%）=（发芽终期全部正常发芽的种子数/供试种子数）×100，发芽势（%）=（前7d内供试种子的发芽数/供试种子数）×100。

在对幼苗根施处理后的第6天，每处理随机选取10株，测量株高、茎粗、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和丙二醛含量[4]。

2 结果与分析

2.1 氯化钙对NaCl胁迫下豌豆种子萌发的影响 发芽率、发芽势可以反映种子发芽的速率和整齐程度。由表2可以看出，180mmol/L NaCl浸种（CK3）对种子萌发具有明显的抑制作用，种子的发芽率、发芽势均显著低于清水对照组CK1，分别降低了22%和25%。14mmol/L氯化钙浸种（CK2）对种子萌发也具有明显的抑制作用，但是一定浓度的氯化钙溶液可以减缓NaCl对种子萌发的抑制作用。T1、T2与CK3相比，发芽率分别升高了12%、22%，发芽势分别升高了7%、27%。T3与CK3相比，发芽率和发芽势不但没有升高反而降低。说明一定浓度的氯化钙溶液可以促进盐胁迫下豌豆种子萌发，其中氯化钙浓度为14mmol/L时效果最好，而高浓度的氯化钙溶液则会加重胁迫。

表2 不同浓度氯化钙对NaCl胁迫下豌豆种子萌发的影响

2.2 氯化钙对NaCl胁迫下豌豆幼苗生长的影响 由表3可以看出，6个处理中豌豆幼苗的株高和茎粗由高到低的排列是：CK1>T2>T1>CK2>CK3>T3。其中，对照组中CK1的株高和茎粗均为最大，T处理组中T2的株高和茎粗均为最大。NaCl胁迫下豌豆幼苗株高、茎粗都下降，分别下降了21%、23%；一定浓度的氯化钙

溶液处理之后，株高和茎粗都有所提高，T1与CK3相比株高和茎粗分别提高了10%和6%，T2分别提高了17%和24%；T3的株高和茎粗反而下降，但是差异不显著。说明单独的氯化钙和氯化钠处理，豌豆幼苗生长会受到抑制；但是，一定浓度的氯化钙可以缓解NaCl的胁迫作用，其中以14mmmol/L的氯化钙溶液效果最为显著。

2.3 氯化钙对NaCl胁迫下豌豆幼苗生理特性的影响

叶绿素是植物叶片进行光合作用的重要物质，多种胁迫可引起叶片叶绿素含量的下降。由表3可以看出，CK2叶片的叶绿素含量与CK1相比有所降低，但是差异不显著；CK3叶片的叶绿素含量与CK1相比显著降低。在NaCl胁迫下施用一定浓度的氯化钙溶液则会使叶绿素的含量有所提高，与CK3相比T1和T2叶片叶绿素含量分别升高了17%和32%。但是高浓度的氯化钙溶液会引起豌豆幼苗的叶绿素含量进一步下降，CK3相比T3叶绿素含量下降了3%。综上说明，当氯化钙溶液的浓度为14mmom/L时，对盐胁迫的缓解作用最显著。

表3 不同浓度氯化钙对NaCl胁迫下豌豆幼苗生长和生理特性的影响

可溶性蛋白是一种主要的渗透调节物质，与植物的水分代谢、生长、抗性及果蔬品质等有关。可溶性蛋白含量上升，细胞液浓度提高，渗透势降低，是植物对逆境胁迫的一种适应性生理生化反应，可作为反映植物相对抗性的指标。由表3可以看出，与CK1相比CK3幼苗的可溶性蛋白的含量下降了11%，CK2下降了7%。与CK3相比，一定浓度范围内的氯化钙溶液处理可提高NaCl胁迫下豌豆幼苗可溶性蛋白的含量，T1、T2分别与CK3相比，可溶性蛋白含量分别提高了5%和11%，差异达到极显著水平。当氯化钙浓度达到23mmoL/L时，可溶性蛋白的含量反而降低。

脯氨酸是植物体内一种有效的渗透调节物质。多种逆境下，都会导致植物体内脯氨酸含量的升高来提高植物的抗性。它既可作为渗透调节物质保持原生质内与环境的渗透平衡，防止细胞失水，也可与蛋白质结合，增强蛋白质的水合作用，增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋白沉淀，保护这些生物大分子的结构和功能稳定。因此植物叶片中游离脯氨酸的积累是其在逆境条件下的普遍反应，常常作为植物抗逆性指标。由表3可以看出，NaCl胁迫显著地提高了豌豆幼苗叶片脯氨酸含量，CK3与CK1相比升高了105．95%；T1、T2、T3与CK3相比脯氨酸含量分别上升了30%、36%、12%。说明与盐胁迫下的豌豆幼苗相比，用一定浓度的氯化钙浸种可以缓解盐胁迫的危害，使脯氨酸的含量上升，其中氯化钙溶液的浓度为14mmol/L时效果最为明显。

植物器官在逆境下遭受伤害时，体内代谢平衡失调，引起膜脂过氧化作用，加速膜蛋白的聚合反应，积累许多的有害产物，丙二醛就是其中一种，常被作为植物受到逆境伤害的重要指标，用以反映植物膜脂过氧化作用的水平和对细胞膜的伤害程度。由表3可以看出，CK3与CK1相比丙二醛的含量极显著升高。氯化钙溶液浸种处理组后，丙二醛的含量下降。T1、T2与CK3相比，丙二醛的含量分别降低了58%、64%，差异极显著。说明一定范围浓度的氯化钙溶液处理会缓解盐胁迫带来的危害，其中14mmol/L时效果最为明显。与CK3相比，T3中丙二醛的含量上升了4．5%，与CK3差异不显著。说明高浓度的氯化钙溶液反而会加重盐胁迫，使丙二醛的含量升高。

3 讨论

本研究结果表明，NaCl胁迫下豌豆种子发芽率降低，幼苗叶片叶绿素含量、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量降低，丙二醛含量升高，这些因素引起伤害效应，导致幼苗生长受到抑制。文卿琳等[5]在研究盐胁迫对海岛棉种子萌发的影响研究中也得到了相似的结论。而氯化钙浸种可以在一定程度上减缓豌豆种子及幼苗所受的盐胁迫。刘新星等[6]对豌豆幼苗做过相似的研究，发现适宜浓度的氯化钙能够提高幼苗抵御盐害的能力，但是没有研究对种子萌发的影响。本研究结果显示，14mmol/L氯化钙浸种后，豌豆种子发芽率与NaCl胁迫对照相比发芽率升高了22%。

渗透调节是植物提高耐盐性的重要途径之一，而脯氨酸是重要的渗透调节物质。本研究中，氯化钙浸种的豌豆幼苗中脯氨酸含量与对照相比显著升高。并且是14mmol/L的氯化钙效果最显著，当氯化钙浓度升高到23mmol/L时与对照差异不显著。李青云等[7]研究发现，钙能明显提高作物的渗透调节物质，但是渗透调节物质的含量与钙离子浓度并不是正相关关系。说明盐胁迫下，适宜补充钙离子可以减缓盐害，但过量的Ca2+则会对植株造成离子胁迫。另外，本研究中氯化钙浓度只设置了3个梯度，其中14mmol/L效果最显著，这个浓度是否为最佳的浓度还需要进一步研究。

参考文献

[1]周月，徐亮，杨立，等．外源ALA对盐胁迫下豌豆幼苗生理特性的影响．西南师范大学学报：自然科学版，2012，37（8）：111-115

[2]张凤银，陈禅友，胡志辉，等．外源水杨酸对盐胁迫下菜豆种子萌发和幼苗生理特性的影响．东北农业大学学报，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．植物生理生化实验原理和技术．北京：高等教育出版社，2000：260-261

[5]文卿琳，阿曼古丽·肉孜．盐胁迫对海岛棉种子萌发的影响．中国种业，2008（1）：39-40

[6]刘新星，罗俊杰．外源钙对盐胁迫下豌豆幼苗生化指标的影响．北方园艺，2013（4）：24-27

[7]李青云，葛会波，胡淑明．盐胁迫下外源钙对草莓内源激素含量的影响．西北植物学报，2008，28（3）：517-522

简讯

韩俊解读一号文件:慎重推广农业转基因技术

改革开放以来指导“三农”工作的第18份中央一号文件27国务院新闻办公室于1月28日上午举行新闻发布会，请中央农村工作领导小组副组长、办公室主任陈锡文和中央农村工作领导小组办公室副主任韩俊解读《中共中央国务院关于落实发展新理念加快农业现代化实现全面小康目标的若干意见》有关情况，并答记者问。

中央农村工作领导小组办公室副主任韩俊在发布会上表示，加强农业转基因技术研发和监管，在确保安全的基础上慎重推广。

新一轮的农业科技革命和产业变革正在孕育兴起，在农业生物技术领域，作为一个13亿人的大国，中国也不能落伍，所以一号文件提出要加强农业转基因技术的研发，我们一定要抢占技术的制高点。

第二，从国际上来看，虽然还存在一些争论，但是转基因作物商业化种植规模可以说是不断扩大，所有转基因产品在商业化种植之前都经过了大量的安全性研究和严格的评估审查，国际上对转基因产品的安全性是有权威性结论的，任何批准上市的转基因食品，可以说与传统的食品一样，它是安全的。我们国家对转基因技术的政策是一贯的，是明确的。

2016年中央一号文件专门强调要加强农业转基因技术研发和监管，在确保安全的基础上来慎重推广。这里特别强调了要加强监管，从已经查处的极个别地区非法种植转基因水稻的情况来看，确实对转基因的监管还要进一步强化，要加强日常监管，要严格监督执法，特别是要严把三个关，一个关是研发试验关，二是品种审定关，三是生产流通关，一定要从源头上防止转基因的种子没有经过审定就非法流入市场。公众对转基因产品存在担心，完全是可以理解的，政府除了加强监管以外，要落实好转基因产品的强制性标识的要求，要保证公众对转基因食品有知情权、选择权。

（来源： 中国网江苏频道 作者： 李华）

收稿日期：（2016-01-07）

通信作者：张菊平

基金项目：国家自然科学基金（31401437）；河南科技大学博士科研启动基金（13480045）