外源钙对盐胁迫下菠菜生理特性的影响(2)

　　2.2 外源Ca2+对NaCl胁迫下菠菜叶片中叶绿素和可溶性蛋白质含量的影响
　　盐胁迫下，外源钙离子对菠菜叶片中叶绿素和可溶性蛋白质含量的影响存在差异（图1）。对于叶绿素含量而言，与对照相比低浓度的外源Ca2+对叶绿素含量影响不显著，但是当其浓度增加到30 mmol/L时，则可以显著提高菠菜叶片叶绿素含量；而进一步提高外源Ca2+浓度其作用效果呈明显下降的趋势。由此可见，当遭受盐胁迫时，外施浓度为30 mmol/L Ca2+可使菠菜叶片叶绿素正常合成，从而缓解叶片盐胁迫下光合作用的降低。对于可溶性蛋白质含量来说，低浓度Ca2+诱导后，幼苗叶片中可溶性蛋白质含量与对照相比差异未达到显著水平（图1），表明外施低浓度的外源钙离子没有达到其效果；而较高浓度的Ca2+诱导后，其含量反而比低浓度处理的显著降低。当外源钙离子为30 mmol/L时，可以显著增加菠菜叶片可溶性蛋白质的含量。
　　2.3 外源Ca2+对盐胁迫下菠菜叶片中MDA和游离脯氨酸含量的影响
　　与对照相比，使用外源Ca2+诱导后可显著降低盐胁迫下菠菜叶片中MDA的累积（图2）。但不同浓度的Ca2+诱导处理之间差异不显著，说明不同Ca2+浓度的诱导均能有效降低菠菜叶片中的MDA含量。对于游离脯氨酸而言，10～20 mmol/L的外源Ca2+诱导下其处理之间差异未达到显著水平，但是当外源Ca2+诱导浓度提高到30 mmol/L-1时，则可显著增加菠菜叶片中游离脯氨酸的含量；而进一步增加Ca2+诱导浓度，其作用效果则明显下降（图2）。
　　2.4 外源Ca2+对盐胁迫下菠菜叶片中SOD和POD活性的影响
　　外源Ca2+对盐胁迫下菠菜叶片中SOD和POD活性的影响见图3。从图3可知，随着外源Ca2+诱导浓度的增加，菠菜叶片中SOD和POD活性呈先升高后降低的趋势。使用一定浓度范围内的外源Ca2+诱导可显著增加SOD和POD活性。对于SOD，10 mmol/L的Ca2+诱导浓度与对照相比能显著提高菠菜叶片SOD活性， 但与20 mmol/L Ca2+诱导浓度处理间差异不显著。而20～40 mmol/L Ca2+诱导浓度处理间差异也未达到显著水平。当Ca2+浓度增加到50 mmol/L时，反而使SOD活性显著降低。当Ca2+浓度为30 mmol/L时，菠菜叶片POD活性达到最高值，与其他处理间差异显著。
　　3 讨论
　　盐胁迫是影响作物生长和降低作物产量的主要障碍因子之一。从形态建成指标来看，盐分对非盐生植物的胁迫效应就是阻止其生长[14]。在本试验中，NaCl胁迫使菠菜的生长受到严重抑制，而通过使用外源Ca2+进行诱导后可显著缓解这种抑制作用，且能显著增加干物质的积累和提高壮苗指数，增强植株的耐盐性。但过高浓度的Ca2+进行诱导后其作用效果反而显著下降，可能是CaCl2也作为一种盐分，增加了土壤根际中的Cl-，抑制根系对NO3ˉ等阴离子养分的吸收[15]。
　　研究表明，各种细胞器中受盐分影响比较敏感的是叶绿素[16]。盐胁迫条件下，NaCl能增强叶绿素酶的活性， 加速叶绿素分解。本研究中，使用30 mmol/L以上外源Ca2+后可显著提高菠菜叶绿素含量，这与在芸薹属植物上的研究结果一致[17]。CaCl2能提高叶绿素含量，其可能的机理是CaCl2能提高抗氧化酶活性，清除活性氧，有效延缓叶绿素含量的下降，增强菠菜对盐胁迫的适应，提高叶片捕捉和利用光能的能力。此外，外源钙能提高菠菜叶片中的可溶性蛋白质含量，这与刘雪琴等[18]在玉米上的研究结果一致。
　　盐胁迫下MDA含量的增加可能是活性氧（ROS）所导致的氧化胁迫对细胞膜结构的破坏[19]，而外源Ca2+减少或阻止盐胁迫下Na+对Ca2+的替换，从而提高了膜的流动性、减少了活性氧的产生[20]以及抑制了膜脂的过氧化，以维持细胞膜正常的结构，保证植物体各种代谢循环的正常进行。另外，游离脯氨酸作为一种重要的渗透调节物质，在逆境条件下大量累积[21]，待逆境解除后主要用来参与叶绿素的合成，随着逆境的缓解很快减少。本研究中采用外源Ca2+进行诱导后，可以显著提高菠菜幼苗叶片中游离脯氨酸的含量，与陈淑芳等[22]在黄瓜上的结论一致。脯氨酸的积累一方面可以增加细胞的渗透调节能力，另一方面又可以避免细胞氨中毒。盐胁迫下外源Ca2+能显著提高菠菜幼苗叶片中游离脯氨酸的含量，是否是因为其参与了脯氨酸积累的信号转导作用还值得深入研究。
　　对于POD来说，其影响趋势与SOD相似，但是Ca2+诱导浓度为40 mmol/L时，POD活性就明显降低。植物在遭受逆境胁迫时会引起氧化胁迫的产生[23]，导致生成活性氧（ROS）而破坏植物组织及细胞。植物体内的抗氧化系统，如SOD、POD等可有效减少这些活性氧的破坏作用。而采用外源Ca2+能显著提高盐胁迫下菠菜幼苗叶片中的SOD与POD活性，这与其他研究结果一致[24]。因此，外源Ca2+通过提高菠菜幼苗叶片中这些保护酶的活性，增强了清除活性氧的能力，从而减少其对膜结构和功能的破坏。
　　4 小结
　　采用外源Ca2+诱导后可显著促进盐胁迫下菠菜的生长，减轻盐害，增加植株干重及鲜重，显著增加壮苗指数，显著提高叶绿素、可溶性蛋白质与游离脯氨酸含量，提高细胞保护酶SOD和POD活性，显著降低菠菜叶片中MDA含量，减轻盐胁迫对叶片膜脂过氧化的程度。其中，30 mmol/L的CaCl2诱导处理在提高菠菜抗盐性上效果较好。