外源钙离子对盐胁迫下小麦萌发的影响解读

1、收稿日期:2007-06-05作者简介：刘丽云（1971-,女，山东德州人,讲师，从事小麦生理生态研究。*通讯作者山东农业科学ShandongAgriculturalSciences2007第5期外源钙离子对盐胁迫下小麦萌发的影响刘丽云1.2,侯传本3,王明友2,郑延海4,贺明荣1*（1.山东农业大学/农业部小麦栽培生理与遗传改良重点开放实验室，山东泰安271018;2.德州学院农学系，山东德州253023;3.聊城市农业广播学校，山东聊城252000;4.德州市农业科学研究院，山东德州253015摘要:以耐盐和盐敏感两种不同基因型的冬小麦品种为试材，研究了外源Ca2+对盐胁迫下小麦萌发的影响

2、。结果表明，盐胁迫下德抗961（耐盐品种和济南17（盐敏感品种小麦种子的发芽率、发芽指数、活力指数和胚乳内可溶性总糖的含量均显著下降，盐敏感品种济南17下降幅度要大于耐盐品种德抗961。加入外源CaCl2则不同程度缓解盐胁迫对两品种种子萌发的影响，对德抗9610.2%CaCl2缓解效果最好,而对于济南17,0.3%CaCl2的缓解效果最好。这表明，外源钙离子对两种不同基因型小麦盐胁迫效应均有一定的缓解作用，对盐胁迫下盐敏感品种济南17种子萌发的缓解作用显著好于德抗961。关键词:盐胁迫；外源钙离子；小麦;种子萌发中图分类号:S5121+101文献标识号:A文章编号:1001-4942(2007

3、05-0060-03减少土壤盐碱化蔓延，充分利用具有农用潜力的大面积盐碱土，增加作物的耐盐能力，是一项全球性的研究课题。由于盐胁迫抑制种子的正常萌发，妨碍植物在盐碱地上出苗而影响产量1。因此，近年来，应用外源物质减轻盐害已成为作物抗(耐盐研究中的热点。有关盐胁迫对小麦种子萌发的影响研究，前人已有较多的报道24,表明，盐胁迫下的抑制作用主要表现在发芽率、发芽指数和活力指数的明显下降50施加适量的钙，一方面可以缓解因Ca2+不足引起的矿质营养胁迫，另一方面可以增强质膜的稳定性和钙信号系统的正常发生和传递，阻止细胞内K+的外流和Na+的大量进入，以维持细胞内离子平衡6-8,提高植物的抗盐性。但前人的

4、研究大多是以Ca(NO32作为Ca2+源,且只是在盐胁迫下研究单一Ca2+浓度对冬小麦萌发的影响，对盐胁迫下外源Ca2+不同浓度梯度对不同基因型小麦萌发的影响尚未见系统的研究报道。本试验以两种不同基因型小麦品种为试材，研究了盐分胁迫对小麦种子萌发的影响以及不同浓度梯度外源CaCl2对小麦萌发过程中盐害的缓解作用，旨在为小麦抗盐生理研究和应用提供理论依据。1材料与方法1. 1供试材料本试验选用耐盐小麦品种德抗961和盐敏感品种济南17为试验材料。1.2试验方法挑选大小一致、饱满的小麦种子用10%次氯酸钠消毒10min,25浸种4h,然后置于铺有一层滤纸的培养皿内，每皿30粒，每品种重复3次。然后

5、分别加入如下处理溶液:CK:1/2Hoagland;!T1:1/2Hoagland,1%NaCl;?T2:1/2Hoagland,1%NaCl,0.1%CaCl2;#T3:1/2Hoagland,1%NaCl,0.2%CaCl2;?T4:1/2Hoagland,1%NaCl,0.3%CaCl2;%T5:1/2Hoagland,1%NaCl,0.4%CaCl2置于25恒温培养箱中培养3大，每天用相应的处理溶液冲洗材料，以保持处理浓度不变，并记录发芽数（以芽长超过种子长度一半为发芽标准；种子发芽3天后，测量芽长、根长，并记录根数；剥去胚根和胚芽，胚乳用于可溶性糖测定。参照顾增辉等5的方法计算发芽率

6、（Gr、发芽指数（Gi和活力指数（Vio可溶性总糖含量测定用意酮比色法。2结果与分析2. 1盐胁迫下钙离子对小麦发芽率、发芽指数和活力指数的影响100的蜥1咐口3桶178060402002.1.1对发芽率的影响由图1可见，1%NaCl(T1胁迫下两个不同类型的小麦品种的发芽率均有所下降，盐敏感品种济南17下降幅度极大，耐盐品种德抗961下降不明显；外源CaCl2处理显著缓解盐胁迫对济南17发芽率的抑制作用,随CaCl2浓度的增加缓解作用逐渐增强，当浓度达到0.3%时缓解作用达最强，然后随浓度增加缓解作用减弱；外源CaCl2处理对盐胁迫下耐盐品种德抗961的发芽率没有缓解，而且随浓度增大抑制作用

7、增强，但浓度达0.4%时抑制作用减小。这说明钙离子对盐胁迫的缓解作用不仅与钙离子浓度有关，也与基因型有关。100的蜥1咐口3桶17图i盐胁迫下钙离子对小麦种子发芽率的影瞅数CKT1T2T3T4T5处理2.1.2对发芽指数的影响研究表明（图2,1%NaCl处理使小麦种子的发芽指数显著下降；外源CaCl2处理可不同程度缓解NaCl对小麦种子萌发的抑制作用,随CaCl2浓度的增加对盐敏感品种济南17缓解作用逐渐增强，CaCl2浓度达0.3%缓解作用达最强，然后随CaCl2浓度增加缓解作用减弱；外源CaCl2处理对盐胁迫下耐盐品种德抗961的发芽指数缓解作用不显

8、著，0.1%CaCl2对德抗961缓解作用最好,然后随浓度增加而抑制发芽指数100806()40200m961口17CKT1T2T3T4T5处理图2盐胁迫下钙离子对小麦种子发芽指数的影响2.1.3对活力指数的影响由图3可以看出,1%NaCl处理使耐盐品种德抗961和盐敏感品种济南17小麦种子的活力指数均大幅度下降；外源CaCl2处理可不同程度缓解NaCl处理对小麦种子萌发的抑制作用，随CaCl2浓度的增加缓解作用逐渐增强，达一定浓度后减弱；0.2%CaCl2对盐敏感品种济南17缓解作用最好，浓度过高其缓解作用逐渐减弱；0.1%CaCl2对耐盐品种德抗961缓解作用最好，浓度增加将抑制其活力指数

9、。图3盐胁迫下钙离子对小麦活力指数的影响2.1.4对初生根条数的影响由图4可以看出,1%NaCl(T1胁迫下两个不同类型的小麦品种的初生根条数均有所下降，盐敏感品种济南17下降明显，耐盐品种德抗961下降不明显；外源CaCl2处理显著缓解盐胁迫对济南17初生根条数的抑制作用随CaCl2浓度的增加缓解作用逐渐增强，当浓度达到0.2%时缓解作用达最强，然后随浓度增加缓解作用减弱；外源CaCl2处理对盐胁迫下耐盐品种德抗961的初生根条数没有缓解,而且随浓度增大抑制作用增强。图4盐胁迫下钙离子对小麦初生根数的影响2.2盐胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内可溶性总糖含量的影响由图5可见，1%NaCl胁迫条件

10、下,两种不同类型小麦胚乳内可溶性总糖含量均比对照显著下降，盐敏感品种济南17的下降幅度大于耐盐品种德抗961。而添加CaCl2可有效降低盐胁迫对两品种胚乳内可溶性总糖含量的影响，且其作用有随CaCl2浓度的增加而增强的趋势。这说明，盐胁迫下外源钙盐可以提高小麦胚乳内可溶性总糖含量，钙对盐敏感品种济南17胚乳内的可溶性糖含量影响要大于耐盐品种德抗96170.060.050。40.030.020.010.00.0S德施961口济南17CKTlT213T415处理图5盐胁迫下钙离子对萌发的小麦种子胚乳内可溶性总糖含量的影响3小结与讨论盐处理使两个不同基因型品种（耐盐和盐敏感品种种子的发芽率、发芽指数

11、和活力指数显著下降，盐敏感小麦种子的下降幅度大于耐盐小麦，这与赵旭等人研究结果一致201%NaCl胁迫处理可抑制济南17、德抗961的种子萌发，对盐敏感品种济南17的抑制作用大于耐盐品种德抗961;盐胁迫对耐盐品种德抗961的发芽率、初生根数影响较小，对发芽指数和活力指数影响较大；但对盐敏感品种济南17的发芽率、发芽指数和活力指数、初生根数均有较大影响。说明盐胁迫下，耐盐小麦种子的萌发优于盐敏感小麦。Ca2+在提高植物抗盐性中的作用是多方面的9,一方面，钙行使一些基本功能，如钙促进钾、硝酸盐和磷的吸收10,维持膜的稳定性，增强酶活性11,保持植物的正常生长；另一方面，钙在信号传导中行使重要的功

12、能。外源钙素对盐胁迫下小麦种子发芽率、发芽指数及活力指数有一定的影响。这与王宝山等人的研究结果一致12。本试验结果表明,1%NaCl胁迫下，0.3%CaCl2可显著减轻盐敏感品种济南17的盐害作用，提高其发芽率、发芽指数；0.2%CaCl2可提高其活力指数和初生根条数。1%NaCl胁迫下，CaCl2对耐盐品种德抗961作用不大，钙离子浓度超过0.2%则有加重盐害的趋势。说明钙离子对盐胁迫的缓解作用不仅与钙离子浓度有关，也与品种基因型有关，盐敏感品种缓解盐胁迫所需的钙离子浓度较高，耐盐品种缓解盐胁迫所需的钙离子浓度相对较低,钙离子浓度过高对不同基因型的小麦品种都有加重盐害的趋势。外源钙处理种子能

13、提高胚乳中可溶性糖的含量，从而缓解盐抑制种子萌发的效应，可能是因为盐胁迫降低了水解酶特别是-淀粉酶的活性，而-淀粉酶是含Ca2+的金属蛋白，外源钙处理种子可增加种子中K+的积累，减少Na+积累13,提高-淀粉酶的活性，从而增加可溶性糖的含量。耐盐品种德抗961萌发过程中胚乳可溶性糖的含量高于盐敏感品种济南17,盐胁迫下胚乳中的可溶性糖含量也较济南17高，说明德抗961萌发过程中碳代谢优于济南17,因此，盐抑制作用相对较小。外源钙处理虽然能缓解小麦种子萌发过程中的盐胁迫效应，提高幼苗白耐盐性，但是这种效应不是持久性的，因此对于如何延长钙对小麦的耐盐效应，还有待于更进一步研究。参考文献：1余叔文,

14、汤章城.植物生理与分子生物学（第二版M.北京:科学出版社，2000,752769.2赵旭,王林权,周春菊，等.钙离子对两种基因型冬小麦萌发过程中盐胁迫效应的影响J.土壤通报,2006,27(4:748751.3蔡蕾，丁同楼，王宝山.外源GA3、ABA和Ca(NO32缓解盐对小麦种子萌发的抑制作用J.西北植物学报，2004,24(4:583587.4张士功，高吉寅，宋景芝.硝酸钙对小麦萌发过程中盐害的缓解彳用J.作物研究，1998,3:2023.5顾增辉，宋剑辉.大豆抗冷性生理生化指标的筛选J.中国农业科学,1992,25(4:1523.6CramerGR.DisplacementofCa2+andNa+fromtheplasmalemmaofrootcellsJ.PlantPhysiol.,1985,79:207211.7赵可夫，王韶唐.植物抗性生理M.北京:中国农业科技出版社，1990,2541.8赵可夫.Ca对小麦幼苗降低盐害效应的研究J.植物学报，1993,35(1:5156.9章文华.钙在植物细胞盐胁迫信号中的作用J.植物生理学通讯，2000,36(2:146153.10HanSenE,HkmumnSDN.EffectofCaSO4andNaClonmineralcontentofLeucaenaleucoephalaJ.