同等学力人员编号:T0102008
山東農業大學
硕 士 学 位 论 文
盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽及幼苗的影响
及其钙的缓解效应研究
Study of influence on germination and seedlings of different winter wheat cultivars under salinity stress and alleviatory effect of Ca nutrition
姓名 | : | 刘丽云 |
学科专业 | : | 作物栽培学与耕作学 |
研究方向 | : | 小麦高产优质生理生态 |
学院 | : | 农学院 |
指导教师 | : | 贺明荣教授 王明友教授 |
英文缩略表
英文缩写 | 英文全称 | 中文全称 |
DK961 | 德抗961 | |
JN17 | 济南17 | |
RWC | Relative water content | 相对含水量 |
MDA | Malonedialdehyde | 丙二醛 |
AOS | Active oxygen species | 活性氧 |
SOD | Superoxide dismutase | 超氧化物歧化酶 |
POD | Peroxidase | 过氧化物酶 |
CAT | Catalase | 过氧化氢酶 |
SS | Soluble sugar | 可溶性糖 |
SP | Soluble protein | 可溶性蛋白 |
Pro | Proline | 脯氨酸 |
中文摘要 I
Abstract III
1前言 1
1.1盐化土壤现状 1
1.2 盐胁迫对植物的影响 1
1.2.1 对植物形态发育的影响 1
1.2.2 盐胁迫对植物生理生化特性的影响 2
1.2.2.1 盐胁迫对植物光合作用的影响 2
1.2.2.2 内源激素的改变 3
1.2.3 植物对盐胁迫的适应机制 3
1.2.3.1 渗透调节 3
1.2.3.2 离子的区域化 3
1.2.3.3 拒盐与离子的选择吸收 3
1.3 抗盐生理研究 4
1.3.1 作物抗盐研究 4
1.3.2 小麦抗盐生理研究 5
1.4 钙对小麦抗盐生理研究现状 6
1.4.1 钙的作用概况 6
1.4.2 促进盐胁迫下种子萌发 7
1.4.3 促进植株的生长 7
1.4.4 改善植物的光合作用 8
1.4.5 维持细胞的渗透平衡 8
1.4.6 维持细胞膜的稳定性 9
1.4.7 减少活性氧的生成 10
1.4.8 钙与信号传导 11
2 材料与方法 13
2.1 供试材料 13
2.2 试验方法 13
2.2.1 发芽试验 13
2.2.2 幼苗试验 14
2.3 测定项目及方法 14
2.3.1 发芽率,发芽指数,活力指数计算 14
2.3.2 游离氨基酸含量的测定 15
2.3.3 淀粉酶活力的测定 15
2.3.4 鲜重、干重、相对含水量测定 15
2.3.5 光合色素含量的测定 15
2.3.6 可溶性糖含量的测定 15
2.3.7 脯胺酸含量的测定 15
2.3.8 幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定 16
2.3.9 过氧化物酶(POD)活性的测定 16
2.3.10 过氧化氢酶(CAT)活性的测定 16
2.3.11 膜质过氧化产物丙二醛(MDA)含量的测定 17
2.3.12 幼苗可溶性蛋白质含量的测定 17
2.4数据处理与分析 17
3 结果与分析 18
3.1 盐胁迫下钙离子对发芽的影响 18
3.1.1 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 18
3.1.1.1 对发芽率的影响 18
3.1.1.2 对发芽指数的影响 18
3.1.1.3 对活力指数的影响 19
3.1.1.4 对初生根条数的影响 20
3.1.1.5 对芽长的影响 21
3.1.2 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 21
3.1.3 盐胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内游离氨基酸含量的影响 22
3.1.4 盐胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内淀粉酶活性的影响 23
3.2 盐胁迫下钙离子对幼苗的影响 24
3.2.1 盐胁迫下钙离子对幼苗含水量的影响 24
3.2.1.1 对小麦幼苗鲜重的影响 24
3.2.1.2 对小麦幼苗干重的影响 25
3.2.1.3 对小麦幼苗相对含水量的影响 26
3.2.2 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗光合色素的影响 26
3.2.2.1 对小麦幼苗叶绿素的影响 26
3.2.2.2 对小麦幼苗类胡萝卜素的影响 27
3.2.3 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗可溶性糖的影响 28
3.2.4 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗游离氨基酸和脯氨酸的影响 29
3.2.4.1 对小麦幼苗游离氨基酸的影响 29
3.2.4.2 对小麦幼苗脯氨酸的影响 30
3.2.5 盐胁迫下钙离子对MDA的影响 32
3.2.6 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗抗氧化酶活性的影响 33
3.2.6.1 对SOD的影响 33
3.2.6.2 对POD的影响 34
3.2.6.3 对CAT的影响 35
3.2.7 盐胁迫下钙离子对可溶性蛋白含量的影响 36
4 讨论 37
4.1 钙对小麦萌芽的影响 37
4.1.1 钙对萌芽外在表现的影响 37
4.1.2 对内在表现的影响 38
4.2 对幼苗的影响 38
4.2.1 对生长的影响 38
4.2.2 对渗透调节物质的影响 39
4.2.3 对光合色素的影响 40
4.2.4 对保护酶的影响 41
4.2.5 对过氧化产物的影响 42
5 结论 42
5.1 盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽的影响 42
5.2 外源钙离子对盐胁迫下不同冬小麦品种萌发的影响 42
5.3 盐胁迫下对不同冬小麦品种幼苗的影响 43
5.4 外源钙离子对盐胁迫下不同冬小麦品种幼苗的影响 43
5.5 促进盐胁迫下小麦种子萌发和盐碱地保苗的措施 43
参考文献 44
致 谢 51
攻读学位期间发表论文情况 52
中文摘要
本研究选用高度抗盐小麦品种德抗961和济南17(当前山东省主推品种)为试验材料,在德州学院农学系实验室及温室内进行试验。研究了不同类型冬小麦品种在盐胁迫下萌芽和幼苗生长的生理响应,以及钙营养对不同类型冬小麦品种萌芽和幼苗盐胁迫伤害的缓解作用。探讨了盐胁迫下不同小麦基因型和不同的钙浓度对小麦发芽率、发芽时胚乳内淀粉酶活性、氨基酸含量和可溶性糖含量,幼苗渗透调节物质含量、抗衰老酶活性、过氧化产物含量和光合色素含量等的影响。主要结论如下:
1 盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽的影响
1% NaCl胁迫下,两个不同类型小麦品种的萌芽均受到抑制,表现在发芽率、发芽指数、活力指数、初生根条数和芽长均有所下降。与此同时,小麦种子胚乳内可溶性糖含量上升,氨基酸含量和淀粉酶活性较对照下降。无论上升还是下降,高抗盐品种德抗961均较济南17变化幅度小。
2 外源钙离子对盐胁迫下不同冬小麦品种萌发的影响
1% NaCl胁迫下加入外源钙,有利于两个不同类型的小麦品种种子发芽,不同程度地缓解了盐胁迫。外源钙的加入对济南17的缓解作用显著,而对抗盐品种德抗961缓解作用较小。钙浓度在0.1%-0.4%范围内,缓解作用随钙浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。在钙浓度为0.1%时对高抗盐品种德抗961的盐害缓解作用最强,对济南17则是在钙浓度为0.2%时缓解作用达最强。钙浓度达0.4%,二品种均表现为加重盐害。
3 盐胁迫下对不同冬小麦品种幼苗的影响
1% NaCl胁迫对两个不同类型的小麦品种幼苗的生长都产生抑制作用。表现在幼苗的鲜重、干重和相对含水量均比对照下降,光合色素含量也表现低于对照;而渗透调节物质如可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和脯氨酸等含量均上升,过氧化产物丙二醛含量明显上升,抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性均上升。无论上升还是下降,高抗盐品种德抗961较济南17变化幅度都小。说明德抗961对盐胁迫反应比济南17迟缓。
4 外源钙离子对盐胁迫下不同冬小麦品种幼苗的影响
1% NaCl胁迫下加入外源钙,有利于两个不同类型的小麦品种幼苗的生长,能不同程度地缓解盐胁迫。外源钙的加入对济南17的缓解作用显著,而对抗盐品种德抗961缓解作用较小。表现在幼苗干鲜重增加,光合色素含量增加,渗透调节物质和丙二醛含量降低,抗氧化酶活性升高。钙浓度在0.1%-0.4%范围内,缓解作用随钙浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。对高抗盐品种德抗961而言,在钙浓度为0.1%时的缓解盐害作用最强,济南17则在钙浓度为0.2%时的缓解作用达最强。钙浓度达0.4%,二品种均表现为加重盐害。
5 促进盐胁迫下小麦种子萌发和盐碱地保苗的措施
选用耐盐品种,配合使用外源钙,根据品种抗盐性决定所用钙浓度。
关键词:冬小麦;萌发;幼苗;盐胁迫;外源钙;缓解
Study of influence on germination and seedlings of different winter wheat cultivars under salinity stress and alleviatory effect of Ca nutrition
Abstract
The experiment was conducted in laboratory and greenhouse of Agriculture Science Department of De Zhou University. Two different cultivars of winter wheat (DK961, high salt-tolerant; JN17) were tested. DK961 was a salt tolerant winter wheat cultivar and JN17 was a popular winter wheat variety demonstrated in Shandong Province.In this paper, the physiological response was studied to winter wheat varieties germination and seedling growth when different types of winter wheat varieties were under salt stress,And so the ameliorative effect of calcium nutrition on germination and seedling.
The effects of different wheat genotypes and calcium concentration when they were under salt stress was also explored. Such as effects on wheat germination rate,the endosperm amylase activity when germinating, amino acid content and soluble sugar content,osmotic adjustment substance content, anti-aging enzyme activity, peroxide content and photosynthetic pigment content,and so on.
The results indicated that:
1. The effect of salt stress to buds of different winter wheat varieties.
When under 1% NaCl stress, two different types of wheat germinating were inhibited, which showed in the germination rate, germination index, vitality index, the reduction on root number and length of bud. At the same time, the soluble sugar content in wheat seed endosperm increased, while the amino acid content and amylase activity decreased. Whether rising or declining, the changing range of DK961(high salt-tolerant) was lower than that of JN17.
2. The effect of exogenous calcium on different buds of winter wheat varieties when under salt stress
Additional exogenous calcium was helpful to the germination and eased the salt stress when the two different types of wheat varieties were under salt stress. The additional exogenous calcium on JK17 (popular winter wheat varieties) were more apparent than that on DK961. Calcium concentrations in the 0.1% -0.4% range, the ameliorative effect increased at first and then decreased with the increase of calcium concentration. The effect of calcium concentration of 0.1% was the strongest for DK961, while for JN17, calcium concentration of 0.2% was the strongest, Calcium concentrations of 0.4% added salt injury to all of the varieties.
3. The effect of salt stress on seedling of different winter wheat varieties
1% NaCl stress might inhibit the growth of two different types of wheat seedlings. Which showed in decrease on Seedlings fresh weight, dry weight and water content by standard, and so photosynthetic pigment content; while the content of osmotic adjustment soluble substances such as sugar, soluble proteins, free amino acids and proline increased, the content of peroxidation product as MDA increased greatly, and so the activity of antioxidant enzymes such as superoxide of dismutase, peroxidase, catalase activity increased. Whether rising or declining, the changing range for DK961 was lower than that for JN17, which showed that the reaction to salt stress for DK961 was slower than that for JN17.
4. The exogenous calcium on different seedlings of winter wheat varieties when under salt stress
Additional exogenous calcium was helpful to the seedling’s growth and eased the salt stress when the two different types of wheat varieties were under salt stress. The ameliorative effect of additional exogenous calcium on JK17 (popular winter wheat varieties) was more apparent than that on DK961, which showed that the Seedlings fresh weight increased, and so the photosynthetic pigment content. The content of osmotic adjustment soluble substance and MDA(malondialchehyche) decreased,while the activity of antioxidant enzymes increased. Calcium concentrations in the 0.1% -0.4% range, the ameliorative effect increased at first and then decreased with the increasing of calcium concentration. The ameliorative effect of calcium concentration of 0.1% was the strongest for DK961, while for JN17, calcium concentration of 0.2% was the strongest, and Calcium concentrations of 0.4% added salt injury to all of the varieties.
5. The protect measures on germinating and seedlings in saline fields when wheat seeds were under salt stress.
We should choose salt-tolerant wheat varieties, with the use of exogenous calcium. The calcium concentration was decided by different salt-tolerant wheat varieties.
Key words: winter wheat;germination;seedling;salt stress;exogenous CaCl2;amelioration
1前言
1.1盐化土壤现状
土壤盐碱化是影响全球农业生产和生态环境的严重问题(戴高兴等,2003)。根据联合国教科文组织和粮农组织的不完全统计,全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷,占可耕地面积的10%左右,由于工业污染加剧、灌溉农业的发展和化肥使用不当等原因,次生盐碱土壤面积还在不断扩大。土地盐碱化问题与人类活动密切相关,它不但造成了资源的破坏和农业生产的巨大损失,而且对生物圈和生态环境构成威胁,表现出经济和环境两方面的危害。另外,盐碱化过程常与沙漠化过程相伴生,甚至相互促进,相互转化(牛东玲等,2002)。在这种耕地面积日趋减少、人口不断增加和淡水资源不足的情况下,如何利用大面积的盐碱地、荒漠化土地和丰富的咸水资源来发展农业,成为国际上生物科学迫切需要解决的重大课题。
我国的盐碱化程度普遍较高,面积为9913万公顷,约占全国可耕地面积的25%。对于我国这样一个耕地少,人口多的国家快速开发和有效利用盐渍化土壤,可以把经济效益、环境保护和可持续发展很好地结合起来,具有重要的现实意义。
1.2 盐胁迫对植物的影响
1.2.1 对植物形态发育的影响
盐分对个体形态发育上具有显著的影响,整体表现就是盐胁迫抑制了
植物组织和器官的生长,加速了发育进程使营养生长期和开花期缩短,减少了禾本科植物的分蘖数和籽粒数等。长时间处于盐胁迫下植物叶片的面积缩小(Bernstein 等,1993)。这可能是由于盐分影响了细胞和细胞延伸的速率或是减少了细胞延伸的时间,细胞受盐胁迫抑制在悬浮培养细胞中表现得最为明显,Bernstein 等观测到盐胁迫(100mmol/L NaCl)缩短了高粱叶片的生长区,同时降低了该区细胞的最大生长速率(Maslenkora 等,1993)。
盐胁迫下植物生长受到抑制, 光合下降, 能耗增加, 衰老加速, 植株最终因碳饥饿而死亡(刘友良等,1998)。从能量代谢的角度分析, 盐胁迫下导致植物生长量减少的原因主要有以下3个方面: 一是光合作用降低,碳同化减少,二是渗透调节物质的合成和积累是耗能的过程,三是维持渗透势是一个耗能的过程。在盐分含量高的土壤中,盐胁迫主要是Na+ 的胁迫。在盐胁迫下,K+/Na+ 比例失调,Na+ 大量进入细胞,导致生理代谢紊乱。如赵可夫等报道NaCl 促进膜脂过氧化作用从而降低膜的流动性(赵可夫等,1993)。而郭房庆等曾报道NaCl 降低小麦抗盐突变体根液泡膜H+ - ATP酶和H+ - PP酶的活性(郭房庆等,1999)。
1.2.2 盐胁迫对植物生理生化特性的影响
1.2.2.1 盐胁迫对植物光合作用的影响
一般来讲,盐胁迫对植物(尤其是非盐生植物)的光合作用具有抑制效应,而且随外界盐浓度的提高,被抑制的程度也越大。光合作用的下降是由于以下几个原因造成的:
(1)盐胁迫使叶绿体中类囊体膜成分与超微结构发生改变
类囊体膜与光化学反应密切相关。盐胁迫不仅引起类囊体膜成分的改变,而且使垛叠状态的类囊体膜的比例减小(王宝山等,1997),减小了基粒结构的比例,必然引起光合能力的下降。
(2)盐胁迫对叶绿素含量以及光能吸收和转换的影响
盐胁迫下,植物的叶绿素含量下降,由于叶绿素是类囊体膜上色素蛋白复合体的组成,叶绿素含量降低,必将影响色素蛋白复合体的功能,从而降低叶绿体对光能的吸收。盐胁迫还可以影响两个光系统之间激发能的分配,从而影响了植物的光合性能。
(3)盐胁迫对光合酶的影响
在盐胁迫下光合作用有关酶的活性不同程度地受到抑制,尤其是Rubisco和PEP羧化酶。Rubisco活性的下降导致RuBP、磷酸甘油酸、磷酸三糖的含量的降低,Pi的再生也被抑制,进一步降低了植物对CO2的吸收利用。
另外,盐胁迫导致的生理干旱,诱导了脱落酸在植物体内的合成,促进了叶片气孔的关闭,使CO2的吸收受阻。盐胁迫还对光合电子传递或多或少产生影响。这些都构成了盐胁迫对植物光合作用的干扰和破坏(许祥明等,2000)。
1.2.2.2 内源激素的改变
ABA( abscisic acid)一直被认为是一种逆境激素,它存在于几乎所有的高等植物中,对植物种子的发育和植物对逆境条件的适应过程中起着重要的作用。在所有的植物激素中,ABA是受环境条件影响最大的一种。据实验观测,多种逆境条件下很多植物中的ABA水平明显上升,而且外源ABA的处理使植物呈现的形态和生理反应上都类似于这些逆境条件的刺激。所以,在营养生长期,ABA可能是启动了植物体内一系列的生理生化过程以应对外界的逆境条件如千旱、盐渍和低温等。
1.2.3 植物对盐胁迫的适应机制
1.2.3.1 渗透调节
在盐胁迫下由于细胞外的水势低于细胞内,细胞不仅不能吸收到水分而且内部水分会向外倒流,引起细胞的失水。为保持细胞内的水分,维持细胞的正常的生理代谢,细胞通过渗透调节,降低胞内水势,使水分的跨膜运输朝着有利于细胞生长的方向流动。渗透调节物质的种类很多,大致可分为两大类:一是由外界引入细胞中的无机离子,如:K+、Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-,NO3-、SO42- 等;二是在细胞内合成的有机溶质,主要是蔗糖、甘露醇、山梨醇和偶极含氮化合物(如脯氨酸和甜菜碱等)。
1.2.3.2 离子的区域化
与植物的渗透调节密切关联的是无机离子的运输和区域化。盐生植物一般将无机离子通过跨膜运输转入液泡中,而与细胞质隔离开,这样不但降低了整个细胞的渗透势而且使细胞质免受离子的毒害。
1.2.3.3 拒盐与离子的选择吸收
许多农作物有着显著的排盐机制如小麦、甜菜和玉米等,在一定浓度的盐胁迫下根Na+ 比地上部分高3—7倍。作物拒盐机制涉及以下过程:(1)作物根表不吸收Na+ ,即使有Na+ 进入细胞,也通过质子泵将之排出胞外;(2)作物把吸收的Na+ 储存封闭于根、茎基部、节和叶鞘等的薄壁细胞中,从而阻止了Na+ 向叶片的运输;(3)吸收的Na+ 在木质部向上运输过程中,被再次分泌到韧皮部中运回根部,再排到环境中(李树华等,2000)。
与植物拒盐机制密切相关的是植物对无机离子的选择吸收,尤其是Na+/ K+ 的选择吸收。Na+ 可被K+ 代替为植物吸收,同样的机制对K+ 似乎也是适用的。许多植物的延伸组织中具有较高浓度的K+,可能与该植物的抗盐性有很大关系。 Gorham认为所有植物都在一定的程度上具有选择吸Na+ 或K+ 的功能。在很多盐生植物中,吸收Na+ 与该植物的抗盐性紧密相关,在这些植物中,Na+ / K+ 的比例可达到30。而Glenn等证明选择K+ 拒绝Na+ 的盐生植物与选择Na+ 拒绝K+ 的盐生植物具有同样的抗盐性(Grieve 等,1994)。
1.3 抗盐生理研究
1.3.1 作物抗盐研究
盐分胁迫是影响农作物产量、农业生产发展的重要因素之一,因此研究盐分胁迫对作物的影响,不论在理论上还是在实践上都具有十分重要的意义。对于盐碱地的利用传统方式多以工程技术手段为主,如淡水压碱、挖沟排碱等工程技术措施,这些方法曾获得过一定的效果,但大量地消耗水资源以及巨额资金,决定了这种方式不可能有良好的发展前途。在这种情况下采用生物学措施,深入开展植物抗盐生理研究,培育耐盐优良品种,并积极探索盐碱地高产栽培技术,直接利用盐碱地就成为目前盐碱地改良利用最重要而又经济有效的途径。它耗资少,见效快,使本来不能利用的盐碱废地变为耕地,增加粮食总产量(王宝山等,1997)。发展耐盐作物不仅能提高土地生产力,而且还能有利于盐渍环境下农业生态的良性循环和改善环境(律兆松等,19)。
植物对盐胁迫的反应机制和抗盐机理的探明,是指导通过生物工程方法和其它措施改造植物提高其抗盐能力的前提。由于植物的抗盐性涉及生理生化多方面的因素,是一个极为复杂的反应过程,而且不同的植物,甚至同一种植物的不同品种之间,对盐胁迫的反应及适应机制也不尽相同(王丽燕等,2004)。所以,只有深入研究各种作物及不同品种的抗盐机制和抗盐栽培生理,才能更好的通过选育抗盐品种,采用配套的抗盐栽培措施,提高作物产量。
1.3.2 小麦抗盐生理研究
小麦是世界上种植面积最大、总产最高的农作物。世界上占世界35%的人口以小麦为主要粮食作物。我国是小麦生产的大国,是我国仅次于水稻的第二大粮食作物,是北方众多地区人民的主要粮食(于振文等,1995)。在国民经济中占有重要地位。随着社会生产的发展和人民生活水平的提高,小麦在食品和工业生产上的地位日益提高,需求量不断增加。
我国的盐碱地主要分布在长江以北的黄河流域,正好是北方冬小麦较主要的产区(傅秀云等,2000),小麦是抗盐能力较弱的农作物,生长关键期又恰逢土壤返盐期。因为盐碱地受季风气候的影响,春、秋两季降雨少,而蒸腾蒸发强烈,盐分大量积累在耕作层中,这是造成盐碱地小麦产量低而不稳的主要原因。秋季(9~l0月)正是冬小麦播种期,由于大多数作物早期发芽阶段抗盐力较弱,这个时期返盐是小麦出苗难的根本原因;而春季(2~4月)正是小麦返青、起身和拔节的旺盛生长时期,这一时期返盐是保苗难及个体生长发育不良的主要原因。因此,盐碱地严重影响小麦的产量和品质,因此,在耕地有限、人口不断增长的今天,研究小麦的耐盐机理,筛选耐盐小麦品种,开发和有效利用盐碱地土壤资源具有重要的现实意义(Munns 等,1988)。
山东省盐碱地,特别是滨海盐碱地面积较大,全省约有20%的小麦产自这些地区。随着人民营养水平的不断提高,人们不仅要向盐碱地要产量,而且要优质(姚大年等,2000;Rharrabti 等,2003)。水资源不足,水质下降和土壤肥力低下是盐碱地形成的主要因素,随着我国经济的快速发展,工业用水量大幅提高,造成农业灌溉用水的相对减少(王邦锡等,1992;Lawloret 等,1993)。同时,工业废水的不达标排放,造成地下水污染,金属离子含量提高,电导率增大。农民用这种水灌溉农田,导致农田快速盐碱化。就小麦生产而言,山东省属冬小麦生产区,其最大分蘖期正值土壤返盐高峰期,部分麦苗由于盐胁迫造成的生理缺水而干枯死亡,大大降低了小麦群体(赵勇等,2005;Cheeseman等,1988)。幸存下来的小麦植株也由于代谢缓慢,而造成生长偏弱,成穗率和灌浆速率降低,穗粒数及千粒重也有不同程度的下降。 同时,由于盐胁迫而造成小麦植株早衰,甚至早死。早衰导致小麦生长后期光合速率降低,光合产物减少,生育期特别是灌浆期的缩短,极大地降低了籽粒中光合产物的积累。籽粒容重大,蛋白质含量略有上升(陈龙等,2000;Novaro 等,1997;Peterson 等,1997)。因此,提高萌芽期和幼苗期的抗盐能力是保苗的关键,是提高小麦品质和产量的基础。
1.4 钙对小麦抗盐生理研究现状
1.4.1 钙的作用概况
多年来, 有关钙功能的研究一直是一个非常活跃的领域, 它在植物逆境中的作用也日渐清楚。钙是植物生长的必需营养元素之一,是构成植物细胞壁和细胞膜的主要成分之一,在维持膜的结构和功能方面具有重要作用。钙也是淀粉酶、磷脂酶、精氨酸激酶和腺苷三磷酸激酶在进行酶促反应时的辅助因素。近年在植物体内发现的一种含钙的蛋白,称钙调蛋白。当钙同钙调蛋白所具有的环状多肽链结合后,能使后者被激活,从而促进酶的活性。植物体中的NAD激酶、ATP酶,就是由于与激活的钙调蛋白结合为复合体而增强酶的活性,从而起促进植物代谢的作用。植物细胞内的游离钙离子已被许多研究工作证实是植物细胞信号转导过程中重要第二信使之一(李合生等,2002)。当受到逆境胁迫时,植物能通过提高细胞质的游离Ca2+的浓度,并通过Ca2+ 与CaM结合形成Ca2+—CaM复合体,通过它的浓度变化,能把胞外信号转变为胞内信号,用以启动、调整或制止胞内某些生理生化过程。从而在对逆境胁迫的感受、传递、响应和适应过程中发挥重要作用(王忠等,2000)。Ca2+ 已不再被认为是单纯的矿质元素,而是作为一种调节物质被逐渐重视(罗志军等,2006)。
在非盐胁迫条件下植物体正常生长所需的钙,在盐分胁迫条件下变得不足(Epstein Metal 等,1987),这可能与盐离子抑制植物体对Ca2+ 的吸收和利用有关。盐胁迫对植物的伤害,在很大程度上是通过破坏质膜的完整、钙信号系统正常发生和传递(Cramer GR.等,1985;Lynch JA.等,19)而实现的。因而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(戴高兴等,2003)。同时,钙肥改盐与其他方法(覆膜、叶面喷施甜菜碱等)相比,既经济适用,又可在生产上大面积推广应用。
1.4.2 促进盐胁迫下种子萌发
Ca2+ 调节与膜功能有关的膜脂代谢和离子转运系统。Ca2+ 与膜脂端阴电荷和蛋白质作用,使膜变得更紧密,从而避免溶质渗透,提高离子吸收选择性(沈成国等,2001)。因此CaCl2浸种提高了胞内Ca2+ 和Cl- 的含量,降低了膜透性,从而提高了其抗盐能力。
盐抑制种子的萌发原因可能是:一者是通过渗透胁迫造成低水势使种子吸水困难,再者是通过降低水解酶特别是α- 淀粉酶的活性(Brambl R等,1985),而α- 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,提高α- 淀粉酶的活性,从而缓解盐抑制种子萌发的效应(戴高兴等,2003)。
盐胁迫抑制种子的正常萌发,这是妨碍植物在盐碱地上立苗的实践性问题(余叔文等)。前人研究表明,钙处理能明显提高甘薯、玉米、大豆种子的萌发率(龚明等,1994;斯琴巴特尔等,2000;冯文新等,1997);Ca(NO3)2可缓解盐害对小麦萌发及幼苗生长过程的不良影响(张士功等,1998;张士功等,1998)。钙离子对种子萌发过程中盐胁迫的缓解作用与其提高种子蛋白酶活性,改善氮代谢水平有关(赵旭等,2006)。蔡蕾等研究表明,胞质Ca2+水平的增加可促进a-淀粉酶向胞外分泌,Ca(NO3)2处理缓解盐处理引起的种子内源GA1+3含量和α-淀粉酶活性的下降,从而降低盐胁迫对种子萌发的抑制作用(蔡蕾等,2004)。PAUL M.和郭建军等也得出相同的结论(PAUL M.等,2000)。
1.4.3 促进植株的生长
盐胁迫对植物的生长有显著的抑制作用,其原因是由于盐胁迫下膜脂过氧化作用加强,导致质膜透性加大,离子平衡失调,代谢紊乱,生长发育受到抑制(张宝译等,1997)。钙是植物细胞壁胞间层中果胶酸钙的成分,因此,缺钙时,细胞不能进行或不能完成。施钙能够缓解该效应, 主要表现在植株鲜重增加,干物质含量以及健壮度增强(刘峰等,2001;汪洪等,2001;杨根平等,1995;徐秋曼等,1999)。
1.4.4 改善植物的光合作用
盐胁迫下,缺钙植物的光合速率明显下降,光合作用受抑制的原因是多因素共同作用的结果,主要包括由渗透胁迫引起的气孔因素;Na+、Cl-积累产生的离子毒害;K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+(或Fe3+)等离子的亏缺;可溶性糖的反馈抑制;叶绿素的含量降低。汪洪等观察到缺钙玉米叶片的叶绿素a 、叶绿素b及叶绿素总量均下降(汪洪等,2001)。缪颖等观察缺钙的玉米叶肉细胞的超微结构时发现:随着缺钙时间的推进,叶绿体的外膜模糊逐渐向外膜和内膜瓦解的方向发展,叶绿体从正常的椭圆形变成球形,最后基粒消失,叶绿体完全解体(缪颖等,1997)。钙能够稳定叶绿体膜(杨根平等,1995),使叶绿素a 和可溶性糖的含量增加(徐秋曼等,1999;段咏新等,1999;吴以平等,2000),同时,钙也是光合放氧所必需的因子。对盐胁迫下的植物施一定浓度的钙能够增大气孔对胁迫反应的灵敏性和调节能力,相对提高植物叶片的含水量,保持叶绿体膜的结构稳定性,增强RuBP 羧化酶和PEP 羧化酶的活性(Van Assche F 等,1990)而提高CO2 羧化效率,从而改善植物的光合活性。
1.4.5 维持细胞的渗透平衡
盐分胁迫是一种渗透胁迫,在这个过程中,作为渗透调节物质(或称渗调剂) 之一的有机物质如:脯氨酸 (Pro) 和甜菜碱等物质的累积现象已在多种植物中得到证实(赵可夫等,1993;王宝山等,1993;郭房庆等,1999),并且种子用钙处理过的植物的脯氨酸累积的现象比未经钙处理的要明显得多(张士功等,1998)。关于游离脯氨酸积累的生物学的意义,存在着许多不同的看法。有人认为它不具有适应意义(Schobert B等,1977;Watad AA等,1983),甚至有伤害作用(Hanson AD等,1977)。但总的认为它的意义主要有3个方面:水分生理、氮代谢和能量代谢。脯氨酸的累积一方面可以增加细胞的渗透调节能力,同时又可避免对细胞造成氨中毒。盐分胁迫下,土壤中的水势下降,对细胞造成缺水效应甚至脱水。脯氨酸作为植物抗蒸腾剂,参与植物的渗透调节,它的强亲水性,一方面能够稳定细胞质的胶体性质和维持组织的代谢过程,从而维持细胞膨压,另一方面可防止细胞在盐胁迫下的严重脱水、避免或减轻盐胁迫的伤害。此外,脯氨酸还是细胞内酶和亚细胞结构的保护剂,具有清除蛋白质分解产生的NH3 ,防止其他有毒物质氨基酸积累的调节作用(章文华等,2000)。
关于钙促进盐诱导脯氨酸积累的机制迄今研究得还不很清楚。Colmer 等提出钙促进脯氨酸合成可能与其维持K+/Na+ 比有关(Colmer TD等, 1996)。汪良驹等研究无花果时发现细胞中游离脯氨酸含量随盐胁迫的强度增加而增加,且对钙的浓度的依赖性也越强,通过使用Ca2+ 螯和剂及阻塞剂能够抑制脯氨酸的积累,提出了脯氨酸积累是Na+ 和Ca2+ 相互作用的结果,且涉及到Ca - CaM。但Crammer等认为Ca2+ 浓度与盐胁迫下脯氨酸积累没有明显相关性(Cramer等,1990),甚至呈负相关( Khokhlova LP等,1994)。因此,Ca2+ 对盐胁迫下的脯氨酸的促进作用可能存在物种及组织的特异性(Colmer TD 等,1996)。此前已有学者证实钙能提高小麦、棉花、玉米、蚕豆等的抗盐性,但对水稻、莴苣无明显影响。Cachorro 等研究盐胁迫对脯氨酸的含量效应时,观察到K+ 含量增加并影响脯氨酸的含量因而提出高K+/Na+ 未必是刺激脯氨酸积累的关键 (赵可夫,1984)。因此,对于脯氨酸的双重效应,目前还没有很好的机制能够解释清楚。
1.4.6 维持细胞膜的稳定性
细胞膜是盐胁迫对植物伤害的原初部位。盐胁迫下植物质膜渗漏的增加是盐伤害的重要特征之一。钙作为一种重要的细胞膜的保护物质,通过把膜表面的磷酸盐和磷酸脂以及蛋白质的羟基桥连起来从而维持盐胁迫下细胞质膜、叶绿体膜和液泡膜的稳定性(张士功等,1998;刘峰等,2001) 以及ATPase 的活性(Bethke PC等,1995;晏斌等,1995)。在同等程度的盐胁迫下,缺钙植物叶片的膜透性显著增加,而正常供钙的植物叶片的膜透性变化比之要小,同时,在轻微盐胁迫下,缺钙植物叶片便表现膜的过氧化伤害(缪颖等,1997),说明缺钙植物对盐的敏感与膜受到损伤有关。
细胞膜完整性和质膜透性的维持,取决于其内部一价离子 (Na+,K+ ) 和二价离子 (Ca2+ ) 之间的平衡(赵可夫等,1993)。在盐胁迫下,Na +浓度增大,破坏了Na +/Ca2 + 比的平衡,导致膜透性增大,这是由于盐胁迫下Na + 将质膜上的Ca2+ 取代(Cramer GR.等,1985)引起细胞内Ca2+ 的外流,影响了胞质中Ca2+ 的含量。因此,施钙能减少脂肪酸不饱和指数(赵可夫等,1993;吕芝香等,1993),使膜脂分子结合较紧密而降低膜的透性,提高膜的流动性,保持细胞膜的完整性。钙增强植物耐盐性的原因可能是Ca2+ 能激活与离子运输有关的酶的活性,植物体K+ 和Ca2+ 含量提高、Na+ 和Cl- 相对含量下降(戴高兴等,2003)。
1.4.7 减少活性氧的生成
在盐胁迫下,植物体内活性氧代谢系统的平衡受到影响,活性氧如O2,H2O2的产生量增加从而引起非酶促膜脂过氧化作用,而另一方面, 植物体内重要的活性氧清除酶—超氧化物歧化酶(SOD) 、过氧化氢酶(CAT) 、过氧化物酶(POD) 、抗坏血酸-过氧化物酶(AsA -POD) 和谷胱甘肽还原酶(GR) 的活性; 以及其他抗氧化物质如抗坏血酸(AsA) 、谷胱甘肽( GSH)和类胡萝卜素(Car) 含量降低。施钙能提高SOD、POD 等细胞保护酶的活性,减少活性氧物质的含量从而降低植物细胞内活性氧自由基对质膜和膜脂过氧化作用水平的伤害,维持细胞膜的稳定性和完整性(张士功等,1998;袁清昌等,1996 ;任红旭等,2001;张芬琴等,2000) 。
多胺也可直接或间接作用作为自由基清除剂而起作用。檀建新等用钙处理渗透胁迫下的玉米幼苗,发现能够明显提高玉米幼苗叶片中腐胺(Put) 、亚精胺(Spd) 、精胺(Spm) 的含量。有的学者认为:在所有的逆境胁迫条件下,都会导致植物生长和蛋白质的合成速率的下降,而植物体对氮的吸收和还原并没有严格的反馈调节作用,那么植物对氮的不断吸收和还原必然会导致氨的积累,在一般情况下,正常的氮代谢途径可以避免氨的积累,而在渗透胁迫条件下,植物必须补充其他的代谢途径如多胺的代谢从而避免氨中毒(Rabe等,1990)。此外,Put 可以与抗氧化酶如SOD 或其他小的抗氧化分子相结合,从而可以使之更易渗入到细胞内遭受氧化胁迫的部位。因此,多胺的含量增加有利于活性氧的清除(戴高兴等,2003)。
丙二醛(MDA) 是膜脂过氧化作用的主要产物之一,一般认为其在植物体内积累是活性氧毒害的表现,其含量是判断膜脂过氧化程度的一个重要指标(Giannopolitis C N 等,1977)。在盐胁迫下,植物体内MDA含量随着胁迫程度加重MDA含量明显增加。施钙能抑制膜脂在盐胁迫下植物MDA的积累 (刘峰等,2001 ;Hanson AD 等,1977 ) ,说明钙能抑制膜脂过氧化作用,从而减免膜脂过氧化对细胞的伤害。与此同时,缺钙条件下,随盐胁迫程度的加重,质膜透性显著增大,同时伴随MDA含量迅速提高,二者呈现正相关关系,而且双子叶植物比单子叶植物的症状严重。但是Ca2+ 浓度过高时,MDA的含量也会升高,其原因可能是Ca2+ 浓度过高时,会同磷酸反应形成沉淀而扰乱以磷酸为基础的能量代谢。因此钙与活性氧代谢的关系,有待进一步研究。
1.4.8 钙与信号传导
植物细胞可以通过细胞内(尤其是细胞质) Ca2+ 浓度的涨落对外界刺激作出反应(MacRobbie EAC等,1997)。受到环境信号刺激后,胞内Ca2+ 浓度上升或下降。其中以Ca2 + 浓度上升这一方式居多(如盐胁迫、冷激、病原物侵染等)(Bethke PC 等,1995) 。植物细胞通过Ca2+通道和Ca2+泵调节胞内Ca2 +水平变化。Lynch 等采用Ca2 +荧光探针Indo21证实,盐胁迫诱导玉米原生质体胞质中Ca2+水平提高,盐胁迫诱导Ca2 +水平变化依赖于盐浓度,实验进一步显示,Li 降低NaCl诱导的Ca2+水平的增加。由于Li 是抑制磷酸肌醇再生的,因此推测由NaCl诱导的Ca2+的增加来源于胞内Ca2+ 库(Lynch J等,19)。至于控制胞内Ca2+水平变化的上游因子,Cowan 等的研究表明:盐胁迫初期,由于细胞失水而使膨压降低,导致ABA 的分布发生改变,即胞内ABA 水平降低和质外体ABA水平升高(Cowan A K等,1997)。而在质膜外侧和细胞内均可能存在ABA受体(王恒彬等,1997;郑志富等,1998),若ABA 作用于质膜表面的ABA受体,则被激活的受体可能进一步作用于结合在质膜上的G蛋白,并经后者激活磷脂酶G,通过肌醇三磷酸系统,刺激胞内Ca2+ 库释放Ca2+(Blatt MR等,1997)从而引起胞内Ca2+水平的升高。
盐分胁迫条件下,植物叶片中积累ABA,引起气孔关闭,水分散失降低,ABA会诱导保卫细胞胞外Ca2 +的流入和胞内液泡中Ca2+的释放,从而使胞内Ca2+浓度明显升高(Schroeder等,2001),脱落酸还能诱导钙离子结合蛋白的表达(Frandsen 等,1996),这些均表明Ca2+参与了ABA介
导的信号转导途径。McAinsh PR 等(1997) 的研究表明,在气孔关闭之前,保卫细胞的细胞质Ca2+水平已升高(McAinsh 等,1997)。目前,已经证实气孔的保卫细胞含有Ca2+依赖性的蛋白激酶(CDPKs)(Li J等,1998),这种蛋白激酶是胞内信使进一步作用的靶分子,使胞内信使通过调节蛋白质磷酸化作用而传递信息,影响植物体内重要的生理生化过程。同时,已经有证据表明,细胞内Ca2+ 和IP3 最有可能作为第二信使传递气孔关闭和胁迫的信号(Shinozaki 等,1997),其中IP3可使细胞器内Ca2+ 储存库的Ca2+ 释放,进一步提高Ca2+ 水平。盐分胁迫不仅可诱发植物细胞产生钙信号,还可诱导钙结合蛋白的表达(Frandsen 等,1996),钙调蛋白(CaM) 是目前研究的最多的Ca2+ 结合蛋白。CaM 可激活SOD 的活性(宗会等,2000),从而在活性氧的清除中起重要作用。因此,Ca2+介导的盐胁迫信号传递的模式可能是:盐胁迫促使ABA水平提高,激活G 蛋白和IP3 系统,开启Ca2+ 通道,胞质Ca2+ 水平随之提高,其结果是激活CD2PKs,使受CDPKs 的底物发生蛋白磷酸化(斯琴巴特尔等,2000)。磷酸化可以在基因表达水平起作用,也可以通过蛋白化学修饰调节其活性,从而改变膜上的通道或泵活性,影响胞内离子平衡,改善植物的耐盐力。
目前,盐胁迫对小麦生长影响的研究多局限于机理研究,虽然对改缓解盐胁迫的报道较多,但对对盐胁迫下外源Ca2+不同浓度梯度对不同基因型小麦萌发和幼苗生长的影响尚未见系统的研究报道。本试验在德州学院农学系温室和实验室进行。采用德州市农业科学研究院近年来培育的高度耐盐小麦品种DK961为试材,以山东省大田推广的优质高产小麦品种JN17 为对照,设计四个钙浓度(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%),一个盐浓度(1%)。研究了不同冬小麦品种在盐胁迫下萌芽和幼苗的生理响应,以及钙营养对不同冬小麦品种萌芽及幼苗盐胁迫伤害的缓解作用。探讨了小麦基因型和不同的钙浓度对小麦发芽率、幼苗渗透调节物质含量、抗衰老酶活性和光合色素影响。为我省及我国小麦盐碱地优质、高产、高效提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 供试材料
选用山东省德州市农业科学院选育的抗盐冬小麦品种德抗961 (DK961)和当前山东省大面积推广的冬小麦品种济南17号(JN17)为试验材料。
耐盐、高产冬小麦新品种德抗961是德州市农科院运用生物技术选育的耐盐、高产小麦新品种。该品种冬性,幼苗半匍匐,株型较紧凑,在土壤盐分0.3-0.5%时株高90cm 左右,叶色浓绿,分蘖力强,成穗率较高。穗纺锤型,长芒、白壳、白粒、半硬质。经抗病性鉴定,高抗条锈病,中抗叶锈病,轻感白粉病。经耐盐性鉴定,耐盐等级达1级,适宜中度盐碱地上种植,是集抗盐、耐旱、高产、稳产、抗病于一体的小麦新品种。2001年9月,德抗961通过了山东省农作物品种审定委员会审定。
2.2 试验方法
2.2.1 发芽试验
挑选大小一致、饱满的小麦籽粒用10%的次氯酸钠消毒10min,25℃浸种4小时,然后置于铺有一层滤纸的培养皿内,每皿30粒,每处理重复3次。然后分别加入如下处理溶液:
(1)T1:1/2 Hoagland;
(2)T2:1/2 Hoagland,1% NaCl;
(3)T3:1/2 Hoagland,1% NaCl,0.1% CaCl2;
(4)T4:1/2 Hoagland,1% NaCl,0.2% CaCl2;
(5)T5:1/2 Hoagland,1% NaCl,0.3% CaCl2;
(6)T6:1/2 Hoagland,1% NaCl,0.4% CaCl2。
置于25℃恒温培养箱中培养3天,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;测定淀粉酶活性、可溶性总糖含量和游离氨基酸含量。
2.2.2 幼苗试验
试验在德州学院农学系温室内进行。挑选大小一致、饱满的小麦籽粒用10%的次氯酸钠消毒10min,25℃浸种4小时,后置培养皿中在25℃条件下萌发,加入1/10 的Hoagland 培养液培养2 d 后,将麦苗转入播种于盛有用水反复冲洗的砂子的塑料盆中,每天浇1/10 的Hoagland 溶液,室外自然光照下培养。待小麦幼苗长到2叶1心期时,分别进行如下处理:
(1)CK:1/10 Hoagland;
(2)T1:1/10 Hoagland,1% NaCl;
(3)T2:1/10 Hoagland,1% NaCl,0.1% CaCl2;
(4)T3:1/10 Hoagland,1% NaCl,0.2% CaCl2;
(5)T4:1/10 Hoagland,1% NaCl,0.3% CaCl2;
(6)T5:1/10 Hoagland,1% NaCl,0.4% CaCl2。
每个处理三个重复。每天用相应的处理溶液浇灌材料,以保持处理浓度不变,待处理6d 后取样,洗净,用吸水纸吸干,分三份,一份称鲜重、干重,计算相对含水量;一份在105℃下杀青10min,75℃下烘干36 小时,用于测定脯氨酸、叶绿素、胡萝卜素;一份在-40℃冰柜内保存,用于测定SOD、POD、CAT、MDA、可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖。每测定重复3 次,取其平均值。
2.3 测定项目及方法
2.3.1 发芽率,发芽指数,活力指数计算
参照顾增辉等(顾增辉等,1992)方法计算发芽率(Gr)、发芽指数(Gi)和活力指数(Vi)。
发芽率(GR)=∑Gt/T×100%
发芽指数(Gi)=Σ(Gt /D t)
活力指数(Vi) = S×Σ(Gt /D t)
Gt为在t日的发芽数,T为种子总数,Dt为相应的发芽日数,S 为幼苗生长势(平均鲜重或长度)。Gi越大,表明发芽速度越快;Vi越大,表明发芽快,长势好。
2.3.2 游离氨基酸含量的测定
用茚三酮法测定。
2.3.3 淀粉酶活力的测定
淀粉酶活力用DNS(3,5二硝基水杨酸)试剂显色法测定。
2.3.4 鲜重、干重、相对含水量测定
干、鲜重采用称量法。
相对含水量(%)=(平均鲜重-平均干重)×100%/平均鲜重
2.3.5 光合色素含量的测定
叶绿素含量测定用80%丙酮提取比色法,参照赵世杰(赵世杰等,1998)等的方法。
取幼苗鲜样0.2g,加80%丙酮研磨,静置5min,提取液过滤入25ml容量瓶,冲洗残渣并定容。提取液倒入比色杯,在665nm、9 nm、470 nm下比色。
2.3.6 可溶性糖含量的测定
称取0.3g幼苗鲜样,加10ml蒸馏水,封口沸水浴30min,提取两次,提取液过滤入25ml容量瓶中,冲洗残渣并定容。
可溶性糖含量用蒽酮比色法测定。参照赵世杰(赵世杰等,1998)等的方法。
吸取提取液0.1ml,加蒽酮试剂3ml,沸水浴10min,620nm比色。
计算公式:可溶性糖含量(μg/g FW)=(C×V/a)/(W×106)
C 提取液中可溶性糖含量(μg),由标准曲线求得;V 提取液总体积(ml);a 测定时所吸取的体积(ml);W 样品重(g)。
2.3.7 脯胺酸含量的测定
脯胺酸含量用酸性茚三酮显色法测定,参照赵世杰(赵世杰等,1998)等的方法。
取不同处理剪碎小麦幼苗地上部0.05g(干样),分别置于带塞试管中,加入5ml 3%黄基水杨酸溶液,于沸水浴中浸提10 min。取出试管待冷却至室温后,吸取上清液2ml,加2ml 冰乙酸和3ml 2.5%显色液(冰乙酸和6mol/L 磷酸以3:2 混合),于沸水浴中加热40min。取出冷却后向各管加入5ml 甲苯充分振荡,以萃取红色物质。待静置分层后吸取甲苯层在520nm下比色。
计算公式:脯氨酸(μg/g DW)= (C×V/a)/W
C 提取液中脯氨酸浓度(μg),由标准曲线求得;V 提取液总体积(ml);a 测定时所吸取的体积(ml);W 样品重(g)
2.3.8 幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定
酶液提取:0.5g幼苗地上部加 5mL pH7.8 的磷酸缓冲液,冰浴研磨,4000转/min冷冻离心 20 min,上清液即为酶液。
SOD 活性测定用四氮唑蓝还原法,参照王爱国的方法进行。
吸取20μL 酶液,加入3 ml SOD反应液(pH7.8 的磷酸缓冲液1.5ml,130mM Met 3ml,750μM NBT3ml,100μMEDTA-Na2 3ml,20μM MFD 3ml,蒸馏水2.5ml),4000Lμx 照光30min,对照(CK)与酶液置于相同条件下照光,空白置于暗处,用于调零,560nm 比色。
计算公式:SOD 活性(Unit g-1 FW)=(ACK-AE) ×V/(W×0.5×ACK×VE)
W 样重(g);V 样液总体积(ml);Va 测定时酶液用量(ml);ACK 照光对照管的吸光度;AE 样品管的吸光度。以抑制NBT 光还原50%为一个酶活性单位(Unit)。
2.3.9 过氧化物酶(POD)活性的测定
POD 活性用愈创木酚法测定。
20μl 酶液,加3 ml POD 反应液(28μl 愈创木酚,19μl 30%过氧化氢,50毫升0.1M pH 6.0 的磷酸缓冲液),470nm下每隔1min 读取吸光值增加数。
计算公式:POD 活性(⊿A470 min-1 g-1 FW)=⊿A470×V/Va/W
W 样重(g);V 样液总体积(ml);Va 测定时酶液用量(ml);⊿A470
2.3.10 过氧化氢酶(CAT)活性的测定
CAT 活性用过氧化氢法测定:参照Chance的方法。
吸取0.1ml 酶液,加2.5ml CAT反应液(5mL 0.1M H2O2,20ml 0.1M pH7.0 的磷酸缓冲液),240nm下比色,每隔1min读取吸光值下降值。
计算公式:CAT 活性(⊿A240 min-1 g-1 FW)=⊿A240×V/Va/W
W 样重(g);V 样液总体积(ml);Va 测定时酶液用量(ml);⊿A240
2.3.11 膜质过氧化产物丙二醛(MDA)含量的测定
MDA 含量测定参考林植芳的方法。
吸取1ml 酶液,加2 ml 0.6% TBA(0.6克硫代巴比妥酸(TBA),先用少量1MNaOH溶解,用10%TCA(三氯乙酸)定容至100毫升),沸水浴 15 min,迅速冷却后离心,取上清液,分别在 600 nm,532 nm,450 nm 三个波长下比色。
计算公式:
MDA 含量(umol g-1 FW)=(6.45×(D532-D600)-0.56D450)×VE/W
其中,D532、D600、D450 分别为三个波长下的吸光值;VE 提取酶液体积(ml);W 植物组织鲜重(g)。
2.3.12 幼苗可溶性蛋白质含量的测定
可溶性蛋白测定:考马斯亮兰比色法。
吸取20μL 酶液,加入3 ml 考马斯亮兰(0.1g考马斯亮蓝+50 ml
90%乙醇+100 ml 85%磷酸,蒸馏水定容到1000 ml),595nm 下比色,根据吸光值计算可溶性蛋白含量。
计算公式:可溶性蛋白(mg g-1 FW)=C×V/Va/W
C 比色值对应的标准曲线上的蛋白质浓度(mg);V 提取液总体积(ml);Va 测定时所吸取的体积(ml);W 样品重(g)
2.4数据处理与分析
试验数据利用DPS(Data Processing System)2003和Office2000软件进行处理。
3 结果与分析
3.1 盐胁迫下钙离子对发芽的影响
3.1.1 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
3.1.1.1 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种子的发芽率均有所下降,济南17下降极显著(在0.05水平,下同),耐盐品种德抗961下降不显著;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%(T4)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增强。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。
图3-1 盐胁迫下钙离子对小麦发芽率的影响
Fig.3-1 Effect of calcium on the germination rate of winter
wheat seeds under salt stress
3.1.1.2 对发芽指数的影响
研究表明(图2),1%NaCl(T1)处理使两个小麦品种的发芽指数都下降;济南17在盐胁迫下的发芽指数仅为对照的31.4%,德抗961是对照的74.6%。说明盐胁迫对济南17的伤害大于德抗961。外源CaCl2 处理可不同程度缓解NaCl对小麦种子发芽指数的抑制作用,随CaCl2浓度的增加对济南17缓解作用逐渐增强,CaCl2浓度达0.3%(T4)缓解作用达最强,发芽指数是盐胁迫时的1.95倍;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著,0.1%CaCl2(T2)对德抗961缓解作用最好,发芽指数是盐胁迫时的1.11倍;然后随浓度增加而抑制发芽指数,表现为加重盐害。其总体影响趋势与对发芽率影响趋势相同。
图3-2 盐胁迫下钙离子对发芽指数的影响
Fig.3-2 Effect of calcium on the germination index of winter
wheat seeds under salt stress
3.1.1.3 对活力指数的影响
由图3可以看出,1% NaCl(T1)处理使两个小麦品种种子的活力指数均极显著下降,耐盐品种德抗961比对照下降了77.5%,济南17比对照下降了95.3%;外源CaCl2 处理可不同程度缓解NaCl处理对小麦种子活力指数的抑制作用,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(T3)对盐敏感品种济南17缓解作用达最大,活力指数是盐胁迫的4.31倍;浓度过高其缓解作用逐渐减弱;0.1% CaCl2对(T2)耐盐品种德抗961缓解作用最好,活力指数是盐胁迫的1.21倍;浓度增加将抑制其活力指数,表现为加重盐胁迫。不论哪个处理,高抗盐品种德抗961的活力指数都比济南17要高。
图3-3 盐胁迫下钙离子对小麦活力指数的影响
Fig.3-3 Effect of calcium on the vigor index of winter
wheat seeds under salt stress
3.1.1.4 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冬小麦品种种子的初生根条数均有所下降,济南17下降显著,比对照下降了40%;耐盐品种德抗961下降不显著,仅下降了5.9%;说明盐胁迫对济南17的伤害重于德抗961。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%(T3)时缓解作用达最强,是盐胁迫时的1.5倍;然后随浓度增加缓解作用减弱;
图3-4 盐胁迫下钙离子对小麦根数的影响
Fig.3-4 Effect of calcium on the amount of the root during the
germination of winter wheat under salt stress
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,CaCl2浓度超过0.2%(T3),即表现加重盐害。
3.1.1.5 对芽长的影响
由图5可以看出,1% NaCl(T1)胁迫下两个不同类型的小麦品种种子的芽长均显著下降,济南17下降幅度大于耐盐品种德抗961,济南17比对照下降了90.5%,德抗961比对照下降了71.3%;外源CaCl2 处理不同程度的缓解盐胁迫对济南17和德抗961芽长的抑制作用,随CaCl2浓度的增加缓解作用逐渐增强,当浓度达到0.2%(T3)时济南17缓解作用达最强,芽长是盐胁迫的2.32倍,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的芽长缓解作用较小,而且随浓度增大表现比较稳定。
图3-5 盐胁迫下钙离子对小麦芽长的影响
Fig.3-5 Effect of calcium on the growth of the sprout during the
Germination of winter wheat under salt stress
3.1.2 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
可溶性糖是淀粉水解的产物,也是小麦抵抗逆境胁迫的一种渗透调节物质。其含量的提高可以降低水势,提高萌发种子的吸水能力。由图6可见,1% NaCl(T1)胁迫条件下,两种不同类型小麦胚乳内可溶性总糖含量均比对照显著上升,济南17的上升幅度大于耐盐品种德抗961,济南17比对照上升了177.2%,德抗961比对照上升了57.2%。说明高抗盐品种对盐胁迫比较稳定。外源CaCl2 处理显著降低可溶性糖含量,有效缓解了盐胁迫的伤害,胚乳内可溶性糖含量都比单纯盐胁迫时下降。随CaCl2浓度的增加缓解作用逐渐增强,当浓度达到0.2%(T3)时德抗961的胚乳可溶性糖含量达最低,比盐胁迫下降了20.7%,缓解作用达最强,然后随浓度增加含量逐渐上升,缓解作用逐渐减弱,当CaCl2浓度达0.4%时,可溶性糖含量接近盐胁迫时水平;当CaCl2浓度在0.1%(T2)时济南17的胚乳可溶性糖含量达最低,比盐胁迫降低了56.6%,基本接近于无盐处理水平,缓解作用达最强,然后随浓度增加缓解作用减弱。这说明,盐胁迫下外源钙盐可以降低小麦胚乳内可溶性总糖含量,钙对济南17胚乳内的可溶性糖含量影响要大于耐盐品种德抗961。
图3-6 盐胁迫下钙离子对萌发的小麦胚乳内可溶性总糖含量的影响
Fig.3-6 Effect of calcium on the soluble carbohydrate content in
endospem of germinating seeds under salt stress
3.1.3 盐胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内游离氨基酸含量的影响
游离氨基酸也是一种重要的渗透调节物质。游离氨基酸的积累是为了增大溶液的浓度,降低渗透势,从而便于种子吸取水分和养分促进萌发。由图7可以看出,1% NaCl(T1)胁迫下高抗盐品种德抗961和济南17的游离氨基酸含量都有所下降,济南17下降10.9%,幅度比德抗961(仅下降2.5%)大。盐胁迫下加入CaCl2,两个品种的游离氨基酸含量都呈先上升后下降的趋势。德抗961在钙达0.1%(T2)时游离氨基酸含量达最大,且高于对照,是对照的1.15倍;济南17在钙达0.2%(T3)时达最大,也高于对照是对照的1.22倍。二者都在钙浓度大于0.3%(T4)后游离氨基酸含量低于盐胁迫,说明钙浓度过高有加重盐胁迫的趋势。不管哪一个处理,德抗961的游离氨基酸含量都高于济南17。
图3-7 盐胁迫下钙离子对小麦胚乳内游离氨基酸含量的影响
Fig.3-7 Effect of calcium on the free amino acid content in
endospem of germinating seeds under salt stress
3.1.4 盐胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内α-淀粉酶活性的影响
小麦胚乳中的淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶,β-淀粉酶存在于干燥小麦种子胚乳中,α-淀粉酶需要在吸水后合成。在种子的萌发过程中胚合成GA 1+ 3通过胚乳扩散到糊粉层细胞,并诱导α-淀粉酶的合成(刘永庆等,1995),而α-淀粉酶是分解种子储藏淀粉的主要酶(章文华等,1992),将胚乳中的淀粉分解供胚萌发。胞质Ca2+ 水平的增加可促进α-淀粉酶向胞外分泌 (GILORY等,1996),α-淀粉酶活性的增强,将胚乳中的淀粉分解,满足胚的生长发育需要,弱化胚乳,有利于胚根突破种皮,以及产生更多的能量满足小麦抗盐的大量能耗,从而促进盐胁迫下小麦种子的萌发(蔡蕾等,2004)。
由图8可以看出,1% NaCl(T1)胁迫条件下,两个品种小麦胚乳内α-淀粉酶活性均比对照明显下降,德抗961和济南17分别比对照下降50.7%和57.8%。与单盐处理相比,加入钙离子两个品种α-淀粉酶活性先升高后降低。德抗961在钙浓度为0.1%(T2)时α-淀粉酶活性达最大,是盐胁迫的1.73倍;济南17在0.2%(T3)时达最大,是盐胁迫的1.81倍,且都低于对照;然后随钙浓度增大α-淀粉酶活性下降,在0.4%(T5)时低于盐胁迫,说明钙在一定浓度范围内有缓解盐害促进种子萌发的作用,浓度过大能加重盐害。在所有处理中,耐盐品种德抗961胚乳内淀粉酶活性都高于济南17,说明德抗961萌发过程中碳代谢优于济南17。
图3-8 盐胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内α-淀粉酶活力的影响
Fig.3-8 Effect of calcium on the α-amylase activity in endospem
of germinating seeds under salt stress
3.2 盐胁迫下钙离子对幼苗的影响
3.2.1 盐胁迫下钙离子对幼苗含水量的影响
3.2.1.1 对小麦幼苗鲜重的影响
试验结果表明(图9),1% NaCl(T1)胁迫降低幼苗鲜重,二者程度相差不大。外源钙能增加幼苗鲜重,随钙浓度增加幼苗鲜重逐渐增加,达0.2%(T3)时二者鲜重均达最大值,济南17最大值超过德抗961,并且超过对照水平,是对照的1.23倍;德抗961在0.2%(T3)时鲜重最大值是对照的0.91;然后随钙浓度增大二者鲜重均下降。济南17变化明显,德抗961变化较缓慢,说明钙对抗盐品种作用较弱。说明济南17对钙反应敏感。说明盐胁迫抑制幼苗生长,外源钙能促进幼苗生长,缓解盐胁迫。
图3-9 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗鲜重的影响
Fig.3-9 Effect of calcium on the fresh weight in wheat
seedlings under salt stress
3.2.1.2 对小麦幼苗干重的影响
从图10可以看出,非盐胁迫下耐盐品种和小麦幼苗的干重几乎无差异,1% NaCl(T1)胁迫下二者干重均有所下降。外源CaCl2处理能增加二者的幼苗干重,氯化钙在0.1%(T2)时济南17干重达最大,超过对照,是对照的1.09倍;然后随浓度增加干重渐降低,但始终处于和对照相当的水平。随CaCl2浓度增加德抗961的幼苗干重逐渐增加,浓度达0.2%(T3)
图3-10 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗干重的影响
Fig.3-10 Effect of calcium on the dry weight in wheat
seedlings under salt stress
时达最大,超过对照,是对照的1.06倍;后逐渐降低,但始终处于和对照相当的水平。施加氯化钙后济南17幼苗干重最大值超过德抗961的最大值,说明济南17对氯化钙敏感。与干重变化一致。
盐胁迫抑制了幼苗的生长,减少了干物质的积累;外援氯化钙能缓解盐胁迫,促进幼苗生长,增加干物质的积累。
3.2.1.3 对小麦幼苗相对含水量的影响
结果表明(图11),1% NaCl(T1)胁迫均降低二者的含水量。外援钙能增加济南17的含水量,在0.2%(T3)时达最大,远超出对照,是对照的1.03倍。然后随钙浓度增大含水量渐降低,但一直保持比盐胁迫高的水平。钙对德抗961的含水量几乎没有影响,只有程度很低的升高。综合干重、鲜重、含水量,可以看出在施钙下抗盐品种德抗961只是增加干物质含量,含水量几乎没有增加。
图3-11 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗相对含水量的影响
Fig.3-11 Effect of calcium on the relative water content
in wheat seedlings under salt stress
3.2.2 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗光合色素的影响
3.2.2.1 对小麦幼苗叶绿素的影响
过量的Cl-渗入细胞后,使原生质凝聚,叶绿素破坏(刘祖祺等,1994)。叶绿素含量的降低,直接影响到光合作用,光能的利用率降低,光合产物减少。
试验测定的结果表明(图12),在无盐水平下,高度耐盐品种德抗961叶绿素含量高于济南17。在1% NaCl(T1)胁迫下,两个小麦品种叶绿素含量均表现出不同程度的下降,但下降的幅度因小麦品种耐盐性的不同而有差异,高抗盐品种德抗961叶绿素含量较对照下降少,只下降19.6%;而济南17呈现出快速下降的趋势,下降26.7%。小麦叶绿素含量的降低,标志着光合速率的下降,耐盐小麦品种德抗961在盐胁迫下,可以保持较高的叶绿素含量和光合速率,维持较高的CO2固定和光合产物的生成,是盐胁迫下小麦高产的基础。耐盐品种的叶绿素含量下降较慢,即相对比较稳定,相反,盐敏感品种变化幅度较大。
盐胁迫下加入外源钙能有效缓解盐害造成的叶绿素含量下降。二者在钙浓度为0.2%(T3)时叶绿素含量都达最大,且济南17高于对照水平,是对照的1.03倍;后随浓度增大而叶绿素含量下降,德抗961在钙浓度超过0.3%(T4)、济南17在钙浓度超过0.4%(T5)后,叶绿素含量低于盐胁迫,说明钙浓度过大会使盐害加重。
图3-12 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗叶绿素含量的影响
Fig.3-12 Effect of calcium on the chlorophyll content in wheat
seedlings under salt stress
3.2.2.2 对小麦幼苗类胡萝卜素的影响
胡萝卜素(carotenoid)除了有吸收传递光能的作用外,还可在强光下逸散能量,如β-胡萝卜素是单线态分子氧的猝灭剂,具有使叶绿素免遭伤害的作用。从图13可以看出,在无盐栽培条件下,高抗盐品种类胡萝卜素含量高于一般品种;在1% NaCl(T1)胁迫下,耐盐小麦品种德抗961幼苗中的类胡萝卜素含量比较稳定,济南17类胡萝卜素含量下降,比对照下降了17%。外源钙能不同程度的增加二者类胡萝卜素含量,随钙浓度增加含量增加,达0.2%(T3)济南17达最大值,超过对照水平,是对照的1.19倍,后随钙浓度增加类胡萝卜素含量下降,到0.4%(T5)时低于盐胁迫水平,说明加重盐胁迫。而德抗961在钙浓度为0.1%(T2)即达最高值,显著超出对照水平,是对照的1.28倍,然后随钙浓度增加类胡萝卜素含量下降,且在0.3%(T4)即出现加重盐胁迫现象。各处理中,德抗961的类胡萝卜素含量一直处于高于济南17的水平。
图3-13 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗胡萝卜素含量的影响
Fig.3-13 Effect of calcium on the carotenoid content in
wheat seedlings un der salt stress
3.2.3 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗可溶性糖的影响
植物体内的可溶性糖主要是指能溶于水及乙醇的单糖和寡聚糖,是植物光合作用产生的一种小分子量有机化合物,是植物体内的炭素营养状况的体现,同时又是作物逆境生长条件下体内积累的一种渗透调节物质,其浓度的增大可降低小麦叶片的渗透势,提高小麦的吸水能力。
由图14可以看出,无盐条件下抗盐品种德抗961和济南17的可溶性糖含量几乎没有差别。在1% NaCl(T1)胁迫下两个小麦品种幼苗的可溶性糖的含量都升高,济南17比德抗961升高幅度大,比对照升高了101%,而德抗961仅比对照升高34%。表明在盐胁迫环境下,小麦幼苗光合作用制造的有机物质滞留在体内以降低渗透势,提高吸水能力,不能及时用于植株的生长,影响了小麦干重、鲜重的增加。这和幼苗干鲜重的变化是一致的。
外源加入适当浓度的CaCl2,能够在一定程度上降低两品种幼苗体内可溶性糖含量,提高幼苗渗透调节能力,从而缓解盐分胁迫造成的渗透失水及由此带来的次生伤害。二者都是在钙浓度为0.2%(T3)时达最佳效果,可溶性性糖含量都低于对照水平;在钙浓度大于0.2%后(T3、T4),德抗961可溶性糖含量基本稳定在最低值,济南17有所升高但始终低于盐胁迫水平。
无论在对照生长条件下,还是在盐胁迫和各种钙处理下,德抗961的可溶性糖含量都低于济南17,说明比较稳定。
图3-14 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗可溶性糖含量的影响
Fig.3-14 Effect of calcium on the soluble sugar content in
wheat seedlings under salt stress
3.2.4 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗游离氨基酸和脯氨酸的影响
3.2.4.1 对小麦幼苗游离氨基酸的影响
氨基酸是植株体内氮化物的主要存在方式和运输形式,它把氮素的吸收、同化与器官中蛋白质的合成和降解联系在一起。和蔗糖一样,氨基酸又是小麦叶片内的渗透调节物质,其浓度高低决定了小麦叶片的渗透势和受胁迫的程度。
由图15可以看出,无盐处理时德抗961游离氨基酸含量高于济南17。1% NaCl(T1)胁迫下二者的游离氨基酸含量显著升高,济南17比对照升高600%,德抗961仅升高158%。盐胁迫下加入外源钙,可以不同程度的降低二品种幼苗的游离氨基酸含量,缓解盐胁迫的伤害,随钙浓度的增大对济南17的缓解作用是先增强后降低。钙浓度在0.3%(T4)时济南17的游离氨基酸含量降到最低值,比盐胁迫降低了46%,钙浓度增加到0.4%(T5)时氨基酸含量急剧增加。而德抗961的游离氨基酸含量随钙浓度增大一直呈下降趋势,可能与钙浓度增促进了蛋白质的合成有关。
在所有处理中,耐盐品种德抗961的游离氨基酸含量均较一般品种济南17的含量高,说明德抗961本身具有比济南17更高的渗透调节能力。抵抗盐伤害的能力更强。
图3-15 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗游离氨基酸含量的影响
Fig.3-15 Effect of calcium on thefree amino acid content
in wheat seedlings under salt stress
3.2.4.2 对小麦幼苗脯氨酸的影响
在盐胁迫下,植物体因大量失水而产生渗透胁迫,渗透胁迫使植物产生脱水胁变。植物为了消除胁迫所造成的伤害,通常主动积累一些渗透调节物质来维持渗透平衡和体内的水分(张新春等,2002)。非盐生植物常常靠提高体内盐分的浓度来提高渗透压,结果将会导致Na+的危害。耐盐植物主要靠积累各种代谢物提高细胞渗透压(严小龙等,1997)。脯氨酸(Pro) 在渗透调节中起着重要作用(Gary 等,1986;Pochinnok 等,1976;汤章城,1984)脯氨酸是植物细胞质中一种游离氨基酸,具有很高的水溶性。前人研究指出,脯氨酸(Proline)是多种植物细胞的重要渗透调节物质,它可以保护细胞膜系统,维持胞内酶的结构,减少胞内蛋白质的降解,脯氨酸含量的增高能够降低小麦叶片细胞的渗透势,防止细胞脱水。他的积累可以防止氮素的流失,而且不产生毒性副作用(孙金月等,1997)。游离的脯氨酸含量可以在一定程度上反映小麦受胁迫的程度,其含量高说明小麦受胁迫严重,含量低可以说其受胁迫较轻。脯氨酸、可溶性糖是植物细胞内重要的渗透调节物质它们能够增加胞质浓度, 防止细胞过度脱水,减少环境胁迫对细胞的伤害(吴能表等,2004)。
从图16可看出1%NaCl(T1)胁迫下德抗961和济南17的脯氨酸含量均出现不同程度的升高,抗盐品种德抗961比对照升高150.4%,济南17比对照升高39.6%。外源CaCl2处理能不同程度的降低小麦幼苗的脯氨酸含量,外源CaCl2浓度在0.2%(T3)时,济南17的脯氨酸含量达最低,超过对照的水平,比盐胁迫下降了59%;然后随钙浓度增高含量增加,达0.4%(T5)时超过盐胁迫水平,说明到0.4%(T5)不仅不能缓解盐胁迫,反而加重盐伤害程度。外源CaCl2浓度在0.1%(T2)时德抗961脯氨酸含量达最低水平,然后随浓度增加含量逐渐升高,但整体变化比济南17要弱,说明外源CaCl2对德抗961脯氨酸含量影响不大。
说明外源CaCl2可以在很大程度上缓解盐胁迫对小麦的伤害,加快小麦体内物质和能量代谢,减少叶片中游离脯氨酸的积累,使代谢趋于正常。
图3-16 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗脯氨酸含量的影响
Fig.3-16 Effect of calcium on the proline content in
wheat seedlings under salt stress
3.2.5 盐胁迫下钙离子对MDA的影响
丙二醛(MDA)是细胞膜脂过氧化的产物,MDA的积累对膜和细胞造成一定的伤害。其含量高低表明了叶片细胞膜脂的过氧化程度。是小麦细胞膜遭受逆境伤害程度的指标。
从图17可以看出,对照德抗961幼苗MDA含量低于济南17,在1% NaCl(T1)胁迫下,二者均升高,但济南17强度大,德抗961比对照升高16%,济南17升高25%。由此说明,盐胁迫对植物的伤害主要伤害了细胞的质膜。使膜脂发生过氧化,导致过氧化产物MDA增加,质膜透性加大,细胞内离子平衡失调,代谢紊乱,生长受到抑制。但耐盐品种表现出较强的适应性。
德抗961和济南17在NaCl胁迫下细胞膜受到不同程度的伤害,但这种伤害在加入不同浓度CaCl2时,得到了不同程度的缓解。济南17在0.2%(T3)时MDA含量降到最低,低于对照,比盐胁迫降低了27%;然后随钙浓度增大,SOD活性急剧升高。德抗961在钙浓度0.1%-0.3%(T2,T3,T4)基本稳定,虽然在钙浓度升到0.4%(T5)是SOD活性有所升高,但仍低于盐胁迫。在各处理中,德抗961的MDA含量都低于济南17。
图3-17 盐胁迫下钙离子对MDA含量的影响
Fig.3-17 Effect of calcium on the MDA content in wheat
seedlings under salt stress
结果表明,外源钙能够降低膜脂过氧化作用水平,缓解盐分胁迫对植物细胞膜系统的伤害,增强其对盐逆境的适应性。盐胁迫下钙肥的施用量并非越多越好,应根据小麦抗盐能力及盐浓度而定。
3.2.6 盐胁迫下钙离子对小麦幼苗抗氧化酶活性的影响
植物在正常生长条件下,细胞内活性氧的产生和清除处于动态平衡状态,活性氧水平很低,不会伤害细胞。在盐分胁迫生长环境中,会产生过多的活性氧自由基,为了清除这些活性氧自由基,植物体内形成了多种防御机制,主要有两种,一种是抗氧化酶类,如超氧化物歧化酶(SOD )、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT )等;另一类是小分子抗氧化物,如抗坏血酸(A sA )、谷胱甘肽(GSH) 及类胡萝卜素(Car) 等。轻度盐胁迫,能促进抗氧化酶活性的提高,但是严重盐胁迫往往会引起抗氧化酶活性的降低,使植物的抗氧化能力下降(SGHERR等,2000)。因此,维持盐胁迫下植物的抗氧化酶活性在较高的水平,对于提高植物的抗盐性具有重要意义。
通常,胁迫可导致植物体内超氧化物歧化酶(Su2peroxide Dismutase,SOD) 活性增大,从而减轻活性氧的伤害,抑制膜脂过氧化产物丙二醛(Malodialdehyde,MDA)的积累,保持和修复细胞膜。过氧化物酶(Peroxidase,POD) 可把SOD等产生的H2O2 变成H2O,使活性氧维持在较低水平上。过氧化氢酶(Catalase,CAT) 可与超氧化物歧化酶SOD 偶联,彻底清除体内超氧阴离子O2. -及H2O2 等氧自由基。在这些保护酶中,以SOD 最为重要,SOD 活性的下降与植物的衰老呈正相关(王建华等,1980)。
Ca2+ 能提高保护酶活性和保护物质含量,有利于保护细胞膜结构。
3.2.6.1 对SOD的影响
SOD是细胞内的重要保护酶,能催化超氧阴离子自由基的歧化反应,从而清除超氧阴离子自由基,减少其对膜结构和功能的破坏,该酶的活性与植物的抗逆性密切相关(郝再彬等,2004)。
图18表明,在无盐栽培条件下,耐盐品种德抗961的SOD活性高于济南17,这说明耐盐品种本身具有较高的清除活性氧自由基、保护细胞膜不受伤害的能力。在1% NaCl(T1)胁迫下,耐盐品种德抗961和济南17的SOD活性都有不同程度的升高,耐盐品种德抗961和济南17的超氧化物歧化酶(SOD)活性比对照栽培条件下分别提高22.5%和58.6%;济南17比盐敏感品种德抗961反映程度弱一些。这可能是由于耐盐小麦品种具有更强的自我保护能力,盐胁迫对它的影响较小而仍能保持较好生理代谢;济南17对盐胁迫的反映比较强烈,受伤害较重,活性氧积累增多,酶促反应系统能力增强,抗氧化酶活性提高。
在盐胁迫下,向盐溶液中加入0.1%(T2),0.2%(T3),0.3%(T4),0.4%(T5)GaCl2时,二者SOD活性均比盐胁迫时有所降低,说明能缓解盐害。随钙浓度增大活性呈下降趋势,0.1%(T2)、0.2%(T3)处理SOD 活性居于对照和盐胁迫水平之间,0.3%(T4)、0.4%(T5)处理SOD活性均低于对照。在所有处理中,耐盐品种DK961的SOD活性均较JN17的SOD活性高,说明德抗961本身具有比济南17高的清除活性氧自由基的能力。
图3-18 盐胁迫下钙离子对SOD活性的影响
Fig.3-18 Effect of calcium on the SOD activity in wheat
seedlings under salt stress
3.2.6.2 对POD的影响
过氧化物酶POD 的作用除清除活性氧自由基外,它本身也能促使活性氧的产生,具有双重作用。研究结果表明(图19),在无盐处理下,德抗961的POD 活性比济南17高。在1% NaCl(T1)胁迫下,二者POD 活性均比无盐处理下提高,一般品种比抗盐品种提高强度大,济南17比对照提高42%,德抗961提高31%。说明耐盐小麦品种德抗961具有比济南17更强的自我保护能力,盐胁迫对它的影响较小而仍能保持较好的生理代谢。
盐胁迫下施加钙,可以减轻盐胁迫对其造成的伤害,盐胁迫程度降低,减少了活性氧的产生,POD的活性得到了恢复。在0.1%(T2)、0.2%(T3)的钙浓度范围内,二者POD活性处于盐胁迫和对照之间,缓解盐胁迫;在0.1%(T2)时缓解作用最强,济南17的POD活性比盐胁迫下降了19%,德抗961下降了6%。超过0.2%(T3),POD活性都高于盐胁迫下,表现加重盐胁迫。
所有处理及对照,耐盐品种德抗961的SOD 活性均比济南17的SOD活性高,说明德抗961本身具有比济南17高的清除活性氧自由基的能力。
图3-19 盐胁迫下钙离子对POD活性的影响
Fig.3-19 Effect of calcium on the POD activity in wheat
seedlings under salt stress
3.2.6.3 对CAT的影响
植物组织中高浓度的H2O2 主要靠CAT清除。从图20可看出,在1% NaCl(T1)胁迫下,耐盐品种德抗961和济南17的过氧化氢酶(CAT)活性比对照条件下分别提高31.1%和67.4%。向盐溶液中加入不同浓度的CaCl2时,耐盐品种德抗961和济南17的CAT活性都呈现先降低后升高的趋势。德抗961在0.2%(T3)降到最低,且低于对照,比盐胁迫降低30%;后随浓度增大而活性提高,0.3%(T4)时和盐胁迫相当,达0.4%(T5)时高于盐胁迫,加重胁迫;济南17在0.3%(T4)时降到最低,低于对照,比盐胁迫降低43%,然后升高,但始终低于盐胁迫。由上述分析得出,盐胁迫对济南17的伤害程度比德抗961严重,德抗961对盐胁迫和钙处理反应比济南17要迟缓。
图3-20 盐胁迫下钙离子对CAT活性的影响
Fig.3-20 Effect of calcium on the CAT activity in wheat
seedlings under salt stress
3.2.7 盐胁迫下钙离子对可溶性蛋白含量的影响
可溶性蛋白是植物光合氮代谢的产物,也是小麦逆境下积累的一种渗透调节物质,其含量高低关系着小麦叶片水势的高低,关系着小麦的吸水能力。盐胁迫下小麦叶片可溶性蛋白含量的高低,可以作为小麦耐盐性的一项重要指标。
从图21可以看出,无盐处理时抗盐品种德抗961幼苗的可溶性蛋白含量高于济南17。1% NaCl(T1)胁迫使两个小麦品种幼苗的可溶性蛋白含量升高,耐盐品种德抗961升高的幅度小于济南17,也就是说,济南17在盐胁迫下叶片制造的光合产物不能及时用于生长所需,而是滞留在叶片中,来增大叶片溶液的浓度,降低水势,增强叶片吸水能力,提高小麦的耐盐性。
施外源钙,可有效缓解盐胁迫的伤害,加速小麦的氮代谢过程。对盐胁迫的缓解作用随钙浓度的增大呈先增大后减小的趋势。两个品种都是在钙浓度为0.1%(T2)时缓解作用达最大,可溶性蛋白含量达最高。这一作用在耐盐小麦品种上表现的更好一些,可溶性蛋白含量恢复到低于无盐处理水平,而一般品种,由于受盐胁迫伤害太重,即使施用钙肥,也只是略有改善,氮代谢速率小幅增加,而离无盐水平相差很远。钙浓度再增大缓解盐伤害的作用逐渐减小,当浓度达0.3%(T4)和0.4%(T5)时,可溶性蛋白含量高于盐胁迫水平,加重了盐伤害程度。
图3-21 盐胁迫下钙离子对可溶性蛋白含量的影响
Fig.3-21 Effect of calcium on the soluble Pr content in wheat
seedlings under salt stress
4 讨论
4.1 钙对小麦萌芽的影响
4.1.1 钙对萌芽外在表现的影响
盐处理使两个不同基因型品种(耐盐品种和普通品种)种子的发芽率、发芽指数、活力指数、芽长和根长显著下降,济南17的发芽率、发芽指数、活力指数、芽长和根长下降的幅度大于耐盐小麦德抗961,这与赵旭等人的研究结果一致(赵旭等,2006)。虽然1%NaCl胁迫处理均可抑制济南17和德抗961的萌发;但对济南17的抑制作用要大于耐盐品种德抗961;盐胁迫对耐盐品种德抗961的发芽率、根数影响较小,对发芽指数、活力指数和芽长影响较大;但对济南17的发芽率、发芽指数、活力指数、根数和芽长均有显著影响。说明盐胁迫下,耐盐小麦种子的萌发优于普通感小麦。
Ca2+在提高植物抗盐性中的作用是多方面的(章文华等,2000),一方面,钙行使一些基本功能,如钙促进钾、盐和磷的吸收(Hansen等,1988;Levitt,1980),维持膜的稳定性,增强酶活性,保持植物的正常生长,另一方面,钙在信号转导中行使重要的功能。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(王宝山等,2000)。本试验结果表明,1% NaCl(T2)胁迫下,0.3% CaCl2(T4)可显著减轻普通品种济南17的盐害作用,提高其发芽率、发芽指数;0.2% CaCl2(T4)可提高其活力指数、初生根条数和芽长。1% NaCl(T2)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% (T3,T4,T5,)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,也与基因型有关,普通小麦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。
4.1.2 对内在表现的影响
1% NaCl(T1)处理使种子的可溶性糖含量升高,是因为种子本身积累糖以降低水势,提高萌发种子的吸水能力。外源钙处理种子能降低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α-淀粉酶的活性(Brambl等,1985),而α-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(戴高兴,2003),提高α-淀粉酶的活性,从而增加可溶性糖的含量。耐盐品种德抗961在无盐时萌发过程中胚乳可溶性糖的含量高于济南17,盐胁迫下胚乳中的可溶性糖含量较济南17低,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,提高小麦幼苗的耐盐性,但是这种效应不是持久性的,因此对于如何延长钙对植物的耐盐效应,还有待于更进一步研究。
4.2 对幼苗的影响
4.2.1 对生长的影响
盐害对小麦的危害主要表现在渗透胁迫、离子失调、光合作用下降、呼吸作用不稳、蛋白质合成受阻、有毒物质积累等方面。这些危害都直接影响幼苗的生长。盐度胁迫条件降低了根中细胞素的合成及其向茎部的转移,对茎生长和蛋白质合成产生影响(毛达如,1994),因此干物重因盐胁迫而降低。实验结果表明,盐胁迫下幼苗的鲜重、干重、含水量都下降。
在非盐胁迫条件下植物体正常生长所需的钙,在盐分胁迫条件下变得不足,这可能与盐离子抑制植物体对Ca2+的吸收和利用有关。钙是植物细胞壁胞间层中果胶酸钙的成分,因此,缺钙时,细胞不能进行或不能完成。施钙能够缓解该效应,主要表现在植株鲜重增加,干物质含量以及健壮度增强(刘峰等,2001;汪洪等,2001;杨根平等,1995 ;徐秋曼等,1999),钙有益于维持植物水分状况(杨根平等,1990),其原因包括1、改能提旱胁迫下叶片的气孔阻力,降低蒸腾速率(杨根平等,1993)2、提高叶片的保水能力(刘富林等,1991;吴德宽等,1997)。
实验结果表明:外源钙的加入,能减轻盐害,表现在鲜重、干重、含水量在一定浓度范围内都呈升高的趋势。
4.2.2 对渗透调节物质的影响
盐胁迫首先会造成植物水分状况的恶化,产生水分胁迫,进而影响其它生理功能。水分胁迫时植物体内主动积累各种有机和无机物质来提高细胞液浓度,降低渗透势,提高细胞保水能力,从而适应水分胁迫环境。渗透调节是植物抵抗逆境的一种重要机制。渗透调节物质除无机离子外,主要有可溶性糖和游离氨基酸等有机溶质。和其它植物一样,在盐胁迫下,小麦自身积累一些相容性物质来增强细胞的保持能力。渗透调节是植物抗性生理的一个重要组成部分(ZHAN G J 等,1999)。
1% NaCl胁迫下幼苗体内可溶性糖、蔗糖、游离氨基酸、脯氨酸、可溶性蛋白等渗透调节物质含量显著提高。游离脯氨酸有较好的水合作用,在水中的溶解度大于其它氨基酸(赵可夫等,1984;刘成运等,1993)。游离脯氨酸的大量积累,提高了原生质的渗透压,可以防止水分散失,对原生质起保水作用(郑慧琼等,1995;Hamada et al.,1995)。耐盐细胞内源脯氨酸含量显著高于相同胁迫条件下的盐敏感品种,这一特点可能是耐盐细胞在较高盐浓度下仍能保持正常亚微结构的重要原因。土壤盐胁迫使小麦植株脯氨酸增加的可能原因是:(1)由于蛋白酶活性升高致使蛋白质水解加剧;(2)盐胁迫抑制了蛋白质的合成,也抑制了脯氨酸向蛋白质的渗入;(3)脯氨酸脱氢酶活性降低,使脯氨酸氧化减弱;(4)叶片萎焉时,失去了或降低了脯氨酸合成的反馈抑制作用,使脯氨酸合成增加。
钙之所以能降低质膜透性缓解盐害,主要是因为该是一种膜保护剂,钙具有稳定蛋白质的作用尽而提高膜结构的稳定性(栾生等,1987;Wyn Jones and Lunt,1967;Lahage and Epstein,1969)。钙可以通过防止膜质过氧化作用降低质膜透性,近而维持细胞内的区域化,从而保持细胞内的各种代谢正常进行,提高植物的抗盐能力(Lahage and Epstein,1969)。
盐胁迫下加入外源钙,各种渗透物质含量均下降,说明外源钙能缓解盐害。随钙浓度增大缓解作用增强,达最大值后随浓度增大作用渐降低。浓度达0.4%时表现加重盐害。原因可能是CaCl2 虽能提供钙,但也增加了NaCl 胁迫中所形成的Cl-含量。
4.2.3 对光合色素的影响
盐胁迫下,植物体内的氧代谢失调,活性氧产生加快,清除系统的功能降低,致使活性氧在体内积累。植物体内的活性氧主要是在叶绿体和线粒体中产生的。
盐胁迫引起叶绿体色素的降解,这主要是因为在盐胁迫下,出现了氧化胁迫,色素漂白加重,含量下降。活性氧造成叶绿素的降解,并能引发膜脂过氧化。盐分过多使PEP羧化酶和RuBP羧化酶活性下降,叶绿素和类胡萝卜素的含量降低,气孔开度减小,气孔阻力增大导致受胁迫植物的光合速率明显下降(李合生等,植物生理学)。朱新广等也(2001)指出,盐胁迫加剧了强光对光合系统的损伤,特别是加重了对PSII 的破坏,进而产生了光合作用光抑制。
朱新广等(2001)指出,但这种光抑制的程度会因小麦的耐盐性不同而存在着显著的差异,这也许是由于耐盐品种具有特殊的细胞结构,具有较强的抵抗盐胁迫和强光的能力。但这种影响在不同耐盐性小麦品种间存在着显著差异,耐盐小麦品种相对于盐敏感品种,在盐胁迫下光合作用比较稳定,耐盐品种较高的叶绿素含量是小麦在盐胁迫下保持高光合的基础。
施钙能提高SOD、POD等细胞保护酶的活性,减少活性氧物质的含量从而降低植物细胞内活性氧自由基对叶绿体色素和膜脂过氧化作用水平的伤害。所以,适当浓度的外源钙能够提高光合色素的含量,促进光合作用,缓解盐胁迫对植物的伤害。
4.2.4 对保护酶的影响
小麦植株抗氧化酶活性是小麦遭受逆境胁迫的表现,小麦在逆境生长条件下,细胞内的各种反应能产生超氧自由基、过氧化氢和单线态氧等,对小麦生长产生抑制作用。在保护细胞膜、抵抗环境污染、涝渍和干旱所造成的氧化逆境过程中,对活性氧的清除是植物重要的保护机制(Bowler等,1992; Gossett等,1994)。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)是这一系统中重要的组成部分。SOD是O2-主要的清除剂,它可将O2-歧化为H2O2 与O2(Meneguzzo等,1999),控制脂质氧化,减少膜系统的伤害,Bowler 等(1992)研究认为SOD 处于抵御活性氧伤害的“第一道防线”。POD和CAT广泛分布于植物组织,是细胞内H2O2的重要清除剂(Caley 等,1990; Canned 等,1980)。SOD在抗氧化酶系统中处于核心地位。叶绿体和线粒体产生的超氧物阴离子自由基(O- 2)在SOD的催化作用下歧化成H2O2,H2O2再经过POD催化形成H2O (田敏等,2005)。所以SOD和POD活性的变化比较一致。植物过氧化酶体中产生的H2O2,被CAT分解成H2O。抗性品种中抗氧化酶活性明显高于敏感品种,具有较强的活性氧清除能力,对细胞膜结构起到了保护作用,相应地其活性氧含量及膜脂过氧化程度亦明显低于敏感品种。
实验结果表明,盐胁迫下,小麦幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性都提高。盐害使小麦正常氧代谢受干扰,一方面使活性氧产生加快,另一方面破坏了以SOD为主的保护酶系统。外源钙减轻了小麦受盐胁迫的程度,代谢恢复正常,活性氧产量减少,细胞保护酶压力减轻,活性恢复正常。耐盐品种初始酶促防御系统的保护酶活性较普通品种高且相对稳定,清除代谢过程中产生的活性氧自由基的能力强。
盐胁迫下,耐盐品种三种酶的活性都高于一般品种,即酶活性与耐盐性呈正相关。由于耐盐小麦品种具有比一般品种更强的自我保护能力,盐胁迫对它的影响较小而仍能保持较好生理代谢;一般品种对盐胁迫的反映比较强烈,受伤害较重,活性氧积累增多,酶促反应系统能力增强,抗氧化酶活性提高。
4.2.5 对过氧化产物的影响
盐分胁迫下,活性氧能引起植物体内大分子物质如脂类、蛋白质、及
DNA的损伤(田敏等,2005),所以,介导了膜脂的过氧化作用(董发才等,2002;王俊刚等,2002;陈沁等,2000)。MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一,盐胁迫使小麦幼苗MDA含量增加,普通品种的受伤害程度大于耐盐品种。
施钙能抑制盐胁迫下小麦丙二醛的积累(冯文新等,1997;程林梅等,1998),说明钙能抑制膜脂过氧化作用,从而减免膜脂过氧化作用对细胞的伤害。与此相反,缺钙条件下,脂膜透性显著增大,同时伴随丙二醛含量迅速提高。这反映出缺钙加速了盐胁迫下膜脂过氧化反应,从而加重损伤脂膜结构。
钙能中和作物体内代谢过程产生过多且有毒物质,钙促进钾、盐和磷的吸收,维持膜的稳定性,增强酶活性,阻止细胞内K+的外流和Na+ 的大量进入,减少了进入植物体的钠量,以维持细胞内离子平衡,从而提高植物的耐盐性。
5 结论
5.1 盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽的影响
1% NaCl胁迫下,两个不同类型小麦品种的萌芽均受到抑制,表现在发芽率、发芽指数、活力指数、根数和芽长均有所下降。与此同时,小麦种子胚乳内可溶性糖含量上升,氨基酸含量和淀粉酶活性较对照下降。无论上升还是下降,抗盐品种德抗961均较济南17变化幅度小。
5.2 外源钙离子对盐胁迫下不同冬小麦品种萌发的影响
1% NaCl胁迫下加入外源钙,有利于两个不同类型的小麦品种种子发芽,不同程度地缓解了盐胁迫。外源钙的加入对济南17的缓解作用显著,而对抗盐品种德抗961缓解作用较小。钙浓度在0.1%-0.4%范围内,缓解作用随钙浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。在钙浓度为0.1%时对高抗盐品种德抗961的盐害缓解作用最强,对济南17则是在钙浓度为0.2%时缓解作用达最强。钙浓度达0.4%,二品种均表现为加重盐害。
5.3 盐胁迫下对不同冬小麦品种幼苗的影响
1% NaCl胁迫对两个不同类型的小麦品种幼苗的生长都产生抑制作用。表现在幼苗的鲜重、干重和含水量均比对照下降,光合色素含量也表现低于对照;而渗透调节物质如可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和脯氨酸等含量均上升,过氧化产物丙二醛含量明显上升,抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性均上升。无论上升还是下降,高抗盐品种德抗961较济南17变化幅度都小。说明德抗961对盐胁迫反应比济南17迟缓。
5.4 外源钙离子对盐胁迫下不同冬小麦品种幼苗的影响
1% NaCl胁迫下加入外源钙,有利于两个不同类型的小麦品种幼苗的生长,能不同程度地缓解盐胁迫。外源钙的加入对济南17的缓解作用显著,而对抗盐品种德抗961缓解作用较小。表现在幼苗干鲜重增加,光合色素含量增加,渗透调节物质和丙二醛含量降低,抗氧化酶活性升高。钙浓度在0.1%-0.4%范围内,缓解作用随钙浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。对高抗盐品种德抗961而言,在钙浓度为0.1%时的缓解盐害作用最强,济南17则在钙浓度为0.2%时的缓解作用达最强。钙浓度达0.4%,二品种均表现为加重盐害。
5.5 促进盐胁迫下小麦种子萌发和盐碱地保苗的措施
选用耐盐品种,配合使用外源钙,根据品种抗盐性决定所用钙浓度。
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致 谢
本研究是在导师贺明荣教授和王明友教授的精心指导下完成的。从立题、试验方案的设计与实施、论文的撰写与修改都凝聚着导师辛勤的汗水。导师严谨的科学态度、活跃的学术思想、渊博的科学知识、忘我的工作精神和平易近人的生活态度使我受益匪浅。在论文完成之际,向导师表示衷心的感谢。
在学习和研究生活中,得到了山东农业大学、农学院各位领导和老师的支持和帮助,对各位老师表示诚挚的感谢!感谢郑延海博士对试验方案设计的帮助和支持,感谢王晓英博士,研究生张洪华、刘永环等同学给予的无私的帮助。
实验过程中,得到了德州学院农学系曹月存科长、高利民老师、褚长丁老师、耿建芬老师等大力的支持和无私的帮助,在此一并表示衷心的感谢。
最后,向一直支持我的家人和朋友表示诚挚的感谢。
刘丽云
2007.10
攻读学位期间发表论文情况
外源钙离子对盐胁迫下小麦萌发的影响。山东农业科学,2007,5,第1位