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钙离子在植物盐胁迫下的作用

2018-01-23

农村.农业.农民 2018年10期
关键词:过氧化物丙二醛过氧化

苏 艳

对植物来说,钙不仅是一种营养元素,还是细胞结构物质,是植物代谢和发育的主要调控者。

土壤中盐分浓度过高会对植物造成渗透胁迫,干扰营养离子平衡,进而引起营养失衡,造成次级反应,如氧化胁迫等过程,最终抑制植物的生长。那么,植物在受到盐分胁迫的作用下,钙离子是如何影响植物的一些生理指标的呢?

一.盐分胁迫下钙离子的作用

适量的钙离子能降低质膜透性,阻止胞内钾离子的外渗和钠离子的进入,从而提高植物的耐盐性。盐分胁迫条件下施加适量的外源钙,一方面可以缓解因钙不足造成的矿质营养胁迫;另一方面,适量的钙能够增加质膜的稳定性和钙信号系统的正常发生和传递,从而维持细胞内离子平衡。

二.盐分胁迫下外源钙离子对植物生理指标的影响

常测的生理指标有:过氧化物酶、脯氨酸、丙二醛、氮同化酶活性、鲜重、叶绿素及可溶性蛋白含量及幼苗生长状况等。

过氧化物酶是植物体内的保护酶,它与超氧物歧化酶、过氧化氢酶相互协调共同协作,清除胁迫条件下细胞中产生的氧自由基,减少膜脂过氧化作用,最终达到保护膜结构的作用。对小麦幼苗,进行盐处理,过氧化物酶活性随盐处理天数以及盐浓度增加而下降,但喷施外源氯化钙的小麦幼苗,过氧化物酶活性下降的幅度明显低于未喷施氯化钙的对照组。外源钙离子对小麦幼苗的保护作用机理可能是钙离子与钙调蛋白结合,活化了过氧化物酶等保护酶的活性,使小麦幼苗还保持着较高的过氧化物酶活性,因此可以减少活性氧的积累,从而降低植物细胞内活性氧对膜脂的过氧化作用,维持细胞膜的稳定性和完整性。

丙二醛是植物细胞膜脂过氧化物之一。随着盐胁迫程度的加剧、胁迫时间的延长,丙二醛含量升高,这说明盐胁迫引起氧化作用加强,细胞膜伤害更加严重。外源钙能抑制膜脂过氧化作用,从而减轻对细胞的伤害。丙二醛是膜脂过氧化作用的主要产物之一,它可与细胞膜上的蛋白质、酶等结合,引起蛋白质分子内和分子间交联,从而使酶失活,破坏生物膜的结构和功能。丙二醛含量可反映膜脂过氧化作用的强弱,其含量是判断膜脂过氧化程度的一个重要指标。

脯氨酸是植物蛋白质的主要组成部分,当植物受到盐胁迫时,脯氨酸可作为渗透剂参与植物的渗透调节作用,盐分胁迫会导致植物体内脯氨酸含量积累增加。钙在盐胁迫下促进脯氨酸积累,但其生理机制迄今仍不明了。有研究者认为,该过程可能涉及钙调蛋白的活化,并通过基因表达大量合成脯氨酸。

近年来,由于人口增长、工业发展、不合理农业灌溉和施肥等原因,土壤盐碱化面积还在不断扩大,盐胁迫成为限制作物生长发育和产量的主要环境因素之一。盐胁迫下,植物体内会产生大量活性氧自由基,动态平衡被破坏,从而导致细胞质膜透性增大、离子平衡失调、代谢紊乱等一系列不良链式反应,严重会导致作物死亡,进而导致作物减产。本文通过探究钙离子在植物遭受盐胁迫下的作用机理,为农业生产实践中合理施用钙肥及盐碱土壤改良提供理论基础。

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