鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響-種子科學(xué)與工程專業(yè)本科論文

1、專 業(yè)詁;事珈Agticuftutaf University本科畢業(yè)論文題 目 鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響學(xué) 院農(nóng)學(xué)院 TOC o 1-5 h z 摘要1關(guān)鍵詞1Abstract.1.Key words1前言1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1材料與方法 3. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.1材料處理3. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.2測定方法 4. HYPERLINK l bookmark22 o Curre

2、nt Document 1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 5. HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2結(jié)果與分析 5. HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.1不同濃度Ca2+M鉛脅迫下玉米幼苗生物量的影響 5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.2不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗 SOD活性的影響 5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2.3不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗 POD活性的影響 6 HYPE

3、RLINK l bookmark36 o Current Document 2.4不同濃度Ca2+M鉛脅迫下玉米幼苗CAT活性的影響72 + HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2.5不同濃度Ca對鉛脅迫下玉米幼苗蛋白質(zhì)含量的影響 7 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.6不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗葉綠素含量的影響 8 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.7不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影響 9 HYPERLINK l

4、bookmark44 o Current Document 2.8不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗可溶性糖含量的影響 9 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 2.9不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗丙二醛含量的影響 1 0 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 2.10不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗細(xì)胞膜通透性的影響 11 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3討論1.1. HYPERLINK l bookmark52 o Current Docu

5、ment 4結(jié)論1.3. HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 參考文獻(xiàn)1.3 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 致謝16.理寸域家七好馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響 理“4親奉肩馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響 鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響馬原忠(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院種子科學(xué)與工程專業(yè)，甘肅蘭州，730070)摘要：為明晰鈣對重金屬鉛脅迫下玉米幼苗生長的緩解作用，以提高玉米對重金屬毒害耐性，探討重金屬脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響，選用玉米(Zea

6、mays)品種鄭單958為材料，研究了不同濃度 Ca2+(0-25mmoL?L-1)對一定鉛濃度(100mg?L-1)脅迫下玉米幼苗的生2+長及生理特性的影響。結(jié)果表明：一定濃度的Ca能夠顯著提高玉米幼苗葉片保護(hù)酶SOD、POD、CAT活性，增加蛋白質(zhì)和可溶性糖的含量，促進(jìn)了葉綠素和脯氨酸的積累；生物量(葉片干鮮重、根干鮮重)增加，丙二醛含量的下降，外源Ca2+對玉米幼苗鉛脅迫的緩解具有劑量效應(yīng)，以10mmoL L-1 Ca2+的效果最好，增強(qiáng)了玉米植株對重金屬鉛的抗性。關(guān)鍵詞：玉米；鉛脅迫；鈣；生理指標(biāo)Effect of Calcium on Growth and Physiological

7、 Characteristics ofMaize Seedling under Lead StressMa Yuan-zhong(Gansu Agricultural University College of agriculture seed science and engineering, GansuLan zhou, 730070)Abstract :In order to clear calcium alleviate Pb stress on growth of under Maize Seedlings, and enhance the toxicity of heavy meta

8、l tolera nce of Maize. To in vestigate the effect of heavy metal stress on growth and physiological characteristics of Maize Seedli ngs. Maize varieties Zhen gda n 958 as material, different concentrations of Ca (0-25mmoL?L ) to lead (100mg?L ) stress effects on growth and physiological characterist

9、ics of un der Maize Seedli ngs. The results show that2+a certa in concen trati on of Ca can sig ni fica ntly improve the maize seedli ng leaf protective en zyme activity of CAT, POD, SOD. To in crease the content of protein and soluble sugar and Promote chlorophyll and proli ne accumulatio n,in crea

10、sed Biomass (dry leaf fresh weight, root fresh and2+dry weight), decreased MDA content. Exogenous Ca in a dose effect to relieve the stress of maize-1 2+seedlings lead, 10mmoL ?L Ca is the best, enhance the resistance of maize plants on heavy metal lead.Key words: Corn; Lead stress; Calcium; Physiol

11、ogical index、八、刖言玉米是我國最重要的糧食作物之一，適應(yīng)性強(qiáng)、單產(chǎn)量高，是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料作物，在糧食作物中增值是最高的。甘肅省玉米種植屬于西北灌溉玉米區(qū)， 玉米種 植主要分布于河西走廊灌溉區(qū)，屬大陸性干燥氣候，降水稀少，種植業(yè)完全依靠融化雪水 或河流灌溉系統(tǒng)。在甘肅河西走廊灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，套種玉米大面積畝產(chǎn)500-600kg，隨著農(nóng)田灌溉面積的增加，自70年代以來玉米面積逐漸擴(kuò)大，每年約 66.67hm2，西北灌溉玉米 區(qū)玉米種植占全國玉米面積的 3%左右。但一些重金屬鹽對玉米的生長有許多不利因素， 嚴(yán)重影響了玉米的產(chǎn)量，特別是鉛、鎘等重金屬鹽類。鉛（Pb）并不是植物生長

12、發(fā)育的所必需元素，當(dāng)鉛被動進(jìn)入植物根、樹皮或葉片后， 積累在根、莖和葉片影響植物的生長發(fā)育，使植物受害。鉛（Pb）對玉米的萌發(fā)抑制明顯，苗明升等研究了鉛（Pb）對玉米種子萌發(fā)的影響，幾乎所有濃度的鉛 （Pb）對玉米的萌發(fā)都 起抑制作用。鉛對植物根系的生長的影響尤為顯著的，并且周鴻通過對玉米的組織化學(xué)研究證明，玉米幼根對鉛的吸收情況與植物對有益礦質(zhì)元素的吸收很相似。同時鉛能減少根細(xì)胞的有絲分裂速度，這也是造成植物生長緩慢的原因。 在鉛污染的條件下，鉛在玉米 體內(nèi)分布的一般規(guī)律是根 下葉莖上葉子粒3。鉛脅迫顯著抑制了玉米地上部分和地 下部分的生長、降低了葉片光合色素含量、并通過非氣孔因素限制了光合

13、作用、導(dǎo)致過剩 激發(fā)能的增加；鉛脅迫也顯著抑制了超氧化物歧化酶（SOD）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）的活性、傷害了 PSII反應(yīng)中心、PSII的受體側(cè)和供體側(cè)（放氧復(fù)合體）以及PSI光化學(xué)活性 。曹瑩5研究發(fā)現(xiàn)，重金屬鉛對玉米子粒的營養(yǎng)品質(zhì)有影響，但不同指標(biāo)受影響程度不 同。植物主要通過根系從土壤中吸收和積累鉛，進(jìn)入根部的少量鉛經(jīng)過了兩條途徑： 一是非代謝性的自由空間途徑；二是代謝性的共質(zhì)體途徑，鉛在所有活細(xì)胞中的沉積，特別是 凱氏帶對鉛的吸收的阻礙。Jarvisd6】運(yùn)用透射電子顯微技術(shù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入植物根部 的鉛主要分布在根細(xì)胞壁上，少部分存在于根細(xì)胞內(nèi)和線粒體中。 而且植物上部分的

14、鉛含 量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于根部，換句話說，植物根系向地上部分運(yùn)輸鉛的能力極低。Liu等研究發(fā)現(xiàn)印度芥菜（Brassica juncea根部積累大量的鉛只有極少部分運(yùn)輸?shù)降厣喜?。有研究表明，鉛 在植物根部均以分子量較小的膚類復(fù)合物及游離態(tài)占據(jù)絕大比例，推測這些形態(tài)是鉛自根部向地上部分運(yùn)輸?shù)闹饕问?。因此，植物吸收的大部分鉛均積累在根部，只有少部分轉(zhuǎn) 移到地上部分，這可能是植物對鉛的一種保護(hù)機(jī)制。 同時也說明了鉛對植物的毒害主要對 根部細(xì)胞起作用。鉛在植物體內(nèi)積累不僅會影響植物生長，而且會通過食物鏈危機(jī)人體健康，改良土壤鉛污染已日益受到重視。鈣（Ca）不僅是植物生長發(fā)育所必需的一種大量元素，而且是植物體內(nèi)重

15、要的信號 傳遞物質(zhì)，參與非生物脅迫信號的傳遞，與鈣調(diào)素（CaM） 一起調(diào)節(jié)植物體內(nèi)許多生理生化過程，對植物的生長具有很重要的意義。很多研究表明，鈣在植物抗逆境過程中具有重要 作用，它可以作為耦聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理生化反應(yīng)的第二信使8-9。生理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，外施鈣可以增強(qiáng)植物對許多非生物逆境的適應(yīng)性，減輕逆境對植物所造成的傷害10。如以玉 米為材料，用鈣處理后可以增強(qiáng)玉米幼苗的耐熱性11。關(guān)于外源鈣在逆境脅迫下的作用機(jī)制，前人推測可能是因?yàn)殁}在穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮了作用。鈣能提高植物抗逆性，其 中一個重要的作用是抗重金屬的毒害。例如鈣能減輕鍋、鋅、鎳、鐵、銅、鋁等多種金屬 離子的毒害作用12。Ca

16、對玉米幼苗Pb的吸收和運(yùn)輸?shù)囊种谱饔?，通過增施鈣鎂磷肥， 提高土壤PH值、降低重金屬元素在土壤溶液中的溶解度，是減少重金屬元素在植物體內(nèi) 含量的有效方法。Andersson和Nilsson13認(rèn)為Ca可以與Cd競爭植物根系上吸收位點(diǎn)。 也有人指出Ca2+參與了植物感受滲透脅迫合成 ABA的過程14，而且，ABA的轉(zhuǎn)導(dǎo)也依 賴Ca2+。植物葉片中積累ABA，引起氣孔關(guān)閉，水分散失降低，胞內(nèi)鈣水平的提高（即誘 發(fā)植物產(chǎn)生鈣信號）是保衛(wèi)細(xì)胞應(yīng)答ABA的最初反應(yīng)之一。雖然近年來對鈣信號的研究有 了一定的進(jìn)展，但是鈣信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制極其復(fù)雜，還有很多問題亟待解決，如鈣信號是否直 接參與活性氧代謝與調(diào)控等。根

17、據(jù) Chen等15報道，水楊酸預(yù)處理能顯著降低水稻根、莖 和葉中Pb的含量，且對Pb脅迫造成的葉中葉綠素含量下降有明顯的緩解作用。但鈣對 減輕鉛毒害的生理機(jī)理的研究鮮有報道。為此，本試驗(yàn)擬用不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼 苗的生長情況、葉綠素含量、脯氨酸含量、抗氧化酶活性測定、可溶性蛋白的測定、可溶 性糖含量和丙二醛（MDA ）含量的測定進(jìn)行研究，從而了解其對鉛脅迫下玉米幼苗生長 生理的影響。為從生理上探明植物體內(nèi)鈣減輕鉛毒害機(jī)理提供依據(jù)，對玉米的抗性育種提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。1材料與方法1.1材料處理1.11玉米幼苗的培養(yǎng)試驗(yàn)玉米品種為“鄭單958”。挑選飽滿均一的玉米種子，用0.1%的次氯酸

18、鈉消毒10 min后，漂洗干凈，在25C下，以蒸餾水浸種12 h后播種到墊有兩層清洗干凈濾紙的直 徑為15 cm的培養(yǎng)皿中，置于25C培養(yǎng)箱中暗發(fā)芽玉米出苗后，選取生長一致的二葉一一 心期的幼苗轉(zhuǎn)移到塑料花盆中，每盆植苗 8株，于人工氣候室內(nèi)常規(guī)培養(yǎng)，每 2 d用1/5 濃度的Hoaglands營養(yǎng)液澆灌，待第4片葉長出后，選取長勢良好和長勢一致的玉米幼苗進(jìn)行鉛脅迫試驗(yàn)。1.12材料處理長至三葉一心時挑選長勢一致的幼苗分組進(jìn)行處理，每組重復(fù)5次，每天更換1次處理液。Pb供體Pb(NO3)2溶液，Ca的供體為CaCb溶液。試驗(yàn)處理有：A=Hoagla nd,CK; TOC o 1-5 h z -

19、12+B=Hoagla nd+100mgL Pb-1 2+ -1 2+C=Hoagland+100 mg L Pb +5 mmoL-L Ca-1 2+-1 2+D=Hoagland+100 mg L Pb + 10mmoLL Ca-12+-1 2+E=Hoagland+100 mg L Pb + 15mmoL L Ca-12+-1 2+F=Hoagland+100 mg L Pb + 20mmoL L Ca-1 2+ -1 2+G=Hoagland+100 mg L Pb + 25 mmoL L Ca處理后一周取第2片葉的混合樣品及根的樣品分別用于指標(biāo)測定。1.2測定方法鮮重和干重的測定：處理

20、7d后，取不同處理的植株各10株，先用自來水沖洗，再用 蒸餾水沖洗3次，用濾紙吸干表面水分，立即稱鮮重。再將鮮樣品材料置 105C烘箱中殺 青10min,轉(zhuǎn)至65T烘干，稱其干重。粗酶液的提?。喝?.5g玉米葉片，加入5ml 0.05 mmoL L-1 (PH值為7)的磷酸緩沖 液在冰浴下研磨至勻漿，轉(zhuǎn)入到5ml的離心管中，再用PBS緩沖液洗滌研缽，將洗滌液 全部轉(zhuǎn)入 離心管中，4C下1200r/min離心20min,上清液為粗酶液，4C保存?zhèn)溆?6。POD活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法17，以每min內(nèi)A470值減少0.01為1個過氧化物酶 活力單位(U)，酶活性以U/(min g)表示。CAT和

21、SOD活性的測定按植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)18，以每分鐘內(nèi)A240減少0.1的 酶量為1個酶活性單位(U)計算CAT活性，酶活性以U/(min g FW)表示，SOD的測定用 NBT法，以酶液用量(ul)為橫坐標(biāo)，以NBT光化還原的抑制率()為縱坐標(biāo)繪制二者相關(guān) 曲線，NBT光化還原被抑制50%的酶液量為1個酶活性單位，以U/g FW表示。脯氨酸含量的測定采用茚三酮顯色法19，丙二醛(MDA )含量的測定采用硫代巴比 妥酸法14，可溶性糖的測定采用蒽酮比色法19，可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍(lán) 法，參照鄒琦主編的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)20，質(zhì)膜相對透性的測定采用 DDS-11A電馬原忠：鈣對鉛脅迫下

22、玉米幼苗生長及生理特性的影響 導(dǎo)儀法，以相對電導(dǎo)率表示20。玉米幼苗葉綠素含量的測定采用馮雙華21的方法。1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003軟件進(jìn)行繪圖，用SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析2結(jié)果與分析2.1不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗生物量的影響如表1所示，100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理時（B），玉米幼苗葉片各生物量（葉鮮干重、根 鮮干重）明顯低于對照（A）。與處理B相比，添加不同濃度Ca2+后各處理的生物量均呈先 上升后下降的趨勢，處理 C、D的各生物量較處理B分別有一定的增高趨勢，分別增加 了 0.28g、0.46g（地上鮮重）；

23、0.08g、0.19g（地上干重）；0.01g、0.14g （地下鮮重）；0.08g、12+0.11g（地下干重），且均顯著高于處理 B（P0.05），其中10mmoL- L Ca處理生物量達(dá)到 最高。表明一定濃度的外源 Ca2+可以緩解鉛脅迫下造成的傷害作用。表1不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗生長的影響處理地上鮮重地上干重地下鮮重地下干重（g/株）（g/株）（g/株）（g/株）CK10.07.45a0.77.03a4.17.29a0.2702ab-12+Hoagland+100mg L Pb-12+Hoagland+100 mg L Pb +5-1 2+mmoL L Ca7.7854b0

24、.46.02b3.35.42c0.14.04b8.0628b0.54.04b3.36.02c0.2204abHoagland+100 mg L-1 Pb 2 +-1 2+10mmoL- L Ca8.2468a0.65.02b3.4906ac0.2503ab-12+Hoagland+100 mg L Pb +-1 2+15mmoL- L Ca7.6233c0.58.05b3.40.08b0.2202ab-12+Hoagland+100 mg L Pb +20mmoL- L-1 Ca2+6.3028c0.46.15b3.21.17c0.16.04b-12+Hoagland+100 mg L Pb

25、+ 25-1 2+mmoL- L Ca6.1703c0.46.03b3.16.51c0.14.03b注：不同小寫字母表示不同處理間0.05水平差異顯著（下同）2.2不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗SOD活性的影響如圖1所示，100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理時（B），玉米幼苗葉片及根的SOD酶活性明顯理寸域堂七專馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響 理“瑕親牢肩馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響圖2不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗POD活性影響 低于對照（A），較對照苗降低了 57.58% （葉）、58.92% （根）；與處理B相比，處理C和D 分別增高了 15.12

26、%、55.43%，均顯著高于 B （P0.05），其中10mmob L-1Ca2+處理的SOD 酶活性達(dá)到最高。多重比較結(jié)果表明，鉛脅迫下不同濃度的Ca2+處理，低濃度Ca2+使SOD 活性上升，高濃度C尹使SOD活性下降，呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)。說明隨著 Ca2+ft理濃度的增大，外源Ca的保護(hù)作用逐漸降低或消失。圖1不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗 SOD活性影響(Jfa吏3史俎2.3不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗POD活性的影響由圖2可見，100mgL-1 Pb 2+處理?xiàng)l件下，外源Ca可以明顯提高玉米幼苗葉片及根 中POD活性。100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理（B）和未經(jīng)Pb 2+誘導(dǎo)

27、處理（A）的玉米幼苗葉片POD 活性相比，處理B的POD活性較對照苗（A）降低了 54.32% （葉）、51.27% （根）；經(jīng) 外源Ca處理后，各處理的POD活性先升高后降低。與處理 B相比，處理C、D、E葉片 的POD活性分別升高了 30.25%、36.01%、30.25%，多重比較結(jié)果表明，低濃度外源 Ca 使POD活性上升，高濃度外源Ca使POD性下降，呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)，以10mmoL L-1Ca2+ 濃度效果最好。說明低濃度的外源 Ca可以緩解鉛脅迫造成的傷害作用。葉根87 & 543210O0O0Q0OOO0OOOOO處理2.4不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗CAT活性的影響由

28、圖3可見，100mgL-1 Pb2+處理?xiàng)l件下，外源Ca可以明顯提高玉米幼苗葉片及根 中CAT活性。100mg-L-1 Pb 2+單獨(dú)處理（B）和未經(jīng)Pb2+誘導(dǎo)處理（A）的玉米幼苗葉片CAT 活性相比，處理B的CAT活性較對照苗（A ）降低了了 55.21% （葉八84.36% （根）經(jīng) 外源Ca處理后，各處理的CAT活性先升高后降低。與處理 B相比，處理C、D、E葉片 的CAT活性分別升高了 46.04%、87.72%、3.45%，多重比較結(jié)果表明，鉛脅迫下不同濃 度的外源Ca處理，低濃度外源Ca使CAT活性上升，高濃度外源Ca使CAT性下降，呈 現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)，以10mmoL L-1C

29、a2+濃度效果最好。說明低濃度的外源Ca可以緩解鉛 脅迫造成的傷害作用。處理彗史團(tuán)圖3不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗CAT活性影響2.5不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗蛋白質(zhì)含量的影響如圖4所示，100mg-L-1 Pb 2+單獨(dú)處理時（B）,玉米幼苗葉片及根蛋白質(zhì)含量明顯低于對照（A），較對照降低了 61.15% （葉）、59.1% （根）；與處理B相比，用不同濃度Ca2+處理后蛋白質(zhì)含量均呈先上升后下降的趨勢，其中處理C、D、E葉片的蛋白質(zhì)含量較處理1 2+B 分別增高了 48.02%、55.58%、52.61%，均顯著高于處理 B（P0.05），其中 10mmoL L- Ca處里蛋白質(zhì)的

30、含量達(dá)到最高。表明低濃度的外源Ca可以緩解鉛脅迫造成的傷害作用。理寸域來家七甯馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響 理寸域疥七甯馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響圖5不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗葉綠素含量的影響 (mMhflJ咽知堡山制st理處圖4不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗蛋白質(zhì)含量的影響2.6不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗葉綠素含量的影響如圖5所示，100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理時(B),玉米幼苗葉片及根的葉綠素含量明顯低 于對照(A)，較對照苗降低了 6.00%;與處理B相比，脅迫期間不同濃度 Ca2+ (葉片C、D)處理之間葉綠素有差別，分別增高了2

31、.69%、4.20%,均顯著高于B (P0.05)，其中10mmoLL-1Ca2+處理的葉綠素含量達(dá)到最高。多重比較結(jié)果表明，鉛脅迫下不同濃度的Ca2+處理，低濃度C尹使葉綠素含量上升，高濃度Ca2+使葉綠素含量下降，呈現(xiàn)明顯的劑 量效應(yīng)，以10mmoL L-1Ca2+濃度效果最好。說明隨著Ca2+處理濃度的增大，外源Ca的保護(hù)作用逐漸降低或消失。葉片2.7不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影響如圖6所示，100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理時（B）,玉米幼苗葉片及根的脯氨酸含量明顯低于對照（A），較對照降低了 92.45% （葉八77.97% （根）；與處理B相比，脅迫期間不同濃

32、 度Ca2+（葉片C、D）處理之間脯氨酸含量有差別，分別增高了 86.12% （葉）、39.86%（根）;91.68% （葉）、69.40% （根），均顯著高于處理 B （P0.05）,其中10mmoL- L-1Ca2+處理的 脯氨酸含量達(dá)到最高。多重比較結(jié)果表明，鉛脅迫下不同濃度的 Ca2+處理，低濃度Ca2+ 使脯氨酸含量上升，高濃度Ca2+使脯氨酸含量下降，呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)，說明隨著Ca2+ 處理濃度的增大，以10mmoL L-1Ca2+濃度效果最好。外源Ca的保護(hù)作用逐漸降低或消失。葉圖6不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影響2.8不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗可溶性糖含量

33、的影響如圖7所示，100mg-L-1 Pb 2+單獨(dú)處理時（B），玉米幼苗葉片及根的可溶性糖含量明顯低于對照（A），較對照苗降低了 74.49% （葉）、31.95% （根）;與處理B相比，脅迫期間不 同濃度Ca2+（葉片C、D）處理之間可溶性糖含量有差別，分別增高了 50.33%（葉）、74.86%（根）;67.16% （葉）、89.19% （根），均顯著高于 B （P0.05），其中 10mmoL L-1Ca2+處理 的可溶性糖含量達(dá)到最高。多重比較結(jié)果表明，鉛脅迫下不同濃度的Ca2+處理，低濃度Ca2+使可溶性糖含量上升，高濃度 Ca2+使可溶性糖含量下降，呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)，以 10m

34、moL-L-1Ca2+濃度效果最好。說明隨著。&2+處理濃度的增大，外源Ca的保護(hù)作用逐漸理寸也盲七好馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響 馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響 降低或消失圖7不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗可溶性糖含量的影響廬嘅七顯廿一-蛙！12.9不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗丙二醛含量的影響如圖8所示，100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理時（B）,玉米幼苗葉片細(xì)胞膜通透性明顯高于對照（A），較對照苗增高了 20.89% （葉八30.61% （根）；與處理B相比，用不同濃度Ca2+處理后丙二醛含量均呈先下降后上升的趨勢，其中處理C、D葉片的質(zhì)膜透性較

35、處理 B分別降低了 26.58% （葉）、21.09% （根）；62.03% （葉八60.54% （根），均顯著低于處理圖8不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗丙二醛含量的影響2.10不同濃度Ca2+對鉛脅迫下玉米幼苗細(xì)胞膜通透性的影響如圖9所示，100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理時（B）,玉米幼苗葉片細(xì)胞膜通透性明顯高于對照（A）,較對照增加了 32.36%;與處理B相比，用不同濃度Ca2+處理后蛋白質(zhì)含量均呈先下降后上升的趨勢，其中處理C、D葉片的質(zhì)膜透性較處理B分別降低了 14.91%、25.01%, 均顯著低于處理B，其中10mmob L-1Ca2理蛋白質(zhì)的含量達(dá)到最低。表明低濃度的外源Ca

36、可以緩解鉛脅迫造成質(zhì)膜透性增大的作用系列1Fosnfflr茯卑圖9不同濃度鈣對鉛脅迫下玉米幼苗細(xì)胞膜透性的影響3討論鉛（Pb）是危害植物生長發(fā)育的有害元素，植物生長在含 Pb的土壤中，其很多代謝 途徑如光合作用、呼吸作用、色素合成、抗氧化酶活性等都會受到影響從而抑制植物的生 長22, 23。鈣（Ca）是植物生長發(fā)育必需的大量元素，外源 Ca2+可以增強(qiáng)植物對許多非生 物逆境的適應(yīng)性，減輕逆境對植物所造成的傷害 24。本研究表明，100mg-L-1的Pb2+處理 顯著降低了玉米葉綠素含量，使抗氧化酶活性下降，可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等滲 透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量降低,丙二醛（MDA ）含量增加及質(zhì)膜透

37、性增大。當(dāng)施以10mmoL L-1Ca2+ 處理Pb脅迫下玉米幼苗具有明顯的保護(hù)作用，包括增加了玉米幼苗生物量，延緩葉綠素 降解，提高了 Pb脅迫下導(dǎo)致的玉米幼苗3種保護(hù)酶活性和可溶性蛋白含量、可溶性糖， 以及降低了丙二醛（MDA ）含量和質(zhì)膜透性?？寡趸福⊿OD、CAT、POD）是植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)中重要的抗氧化酶促系統(tǒng)， 普遍存在于植物的各種組織中25。在逆境條件脅迫下，植物細(xì)胞產(chǎn)生的自由基將增多， 自由基通過啟動膜脂過氧化作用從而導(dǎo)致膜的損傷和破壞，從而使植物體內(nèi)重要的活性氧清除酶（SOD、CAT、POD等）活性降低。SOD和POD是細(xì)胞內(nèi)清除活性氧系統(tǒng)中的重 要酶，SOD能將O2

38、歧化成H2O2,抑制哈伯-韋斯反應(yīng)，再由POD將H2O2分解成H2O,理寸域家七好馬原忠：鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響 將有毒的超氧陰離子轉(zhuǎn)化為無害的H20，使細(xì)胞內(nèi)自由基維持在一定水平，防止細(xì)胞受自由基的毒害26 0石貴玉的研究表明，外源鈣能提高鎘脅迫下生菜幼苗保護(hù)酶的活性27 0本實(shí)驗(yàn)研究表明，10mmob L-1Ca2+可以提高Pb脅迫下玉米幼苗的抗性，提高 Pb脅迫下 玉米幼苗SOD、POD和CAT的活性，并能維持在較高的水平（如2.2-2.4數(shù)據(jù)分析所示）。在逆境中，植物為了適應(yīng)逆境條件，會主動通過滲透調(diào)節(jié)來提高植物抗逆性，從而積累一些可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等物質(zhì)，

39、以適應(yīng)外界環(huán)境條件的變化?？扇苄蕴鞘?參與細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)的主要物質(zhì)之一， 糖的積累能提高細(xì)胞滲透濃度，增加抗性能力。賀迪 等28發(fā)現(xiàn)Zn2+脅迫下可溶性糖含量的增加有利于細(xì)胞或組織持水，防止脫水從而使得細(xì)胞內(nèi)大分子糖類的分解加強(qiáng)而合成受抑，最終導(dǎo)致可溶性糖含量上升。本試驗(yàn)也表明，外 源Ca2+可以促進(jìn)鉛脅迫下玉米幼苗可溶性糖含量增加。植物體內(nèi)的可溶性蛋白大多數(shù)是 參與各種代謝的酶類，且具有較強(qiáng)的親水性，可以提高細(xì)胞保水力，防止細(xì)胞脫水，是植 物細(xì)胞質(zhì)中的一種重要的有機(jī)溶劑29,可溶性蛋白含量升高有助于提高植物對逆境的。本實(shí)驗(yàn)研究表明，100mgL-1 Pb 2+單獨(dú)處理時玉米幼苗可溶性蛋白含量顯

40、著下降，這可能與蛋白質(zhì)合 成受到抑制有關(guān)，也可能與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)受至V破壞講解所致。100 mgL-1Pb2+ + 10mmoLL-1Ca2+共 同處理玉米幼苗，可溶性糖含量和可溶性蛋白含量顯著增加，表明Ca2+可以緩解Pb脅迫下可溶性蛋白和可溶性糖含量的降低， 從而緩解重金屬離子的毒害作用，提高玉米抗重金 屬Pb毒害的能力。脯氨酸是植物重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它的積累有著對逆境適應(yīng)的意義， 一般來說，逆境條件下，植物體內(nèi)脯氨酸的積累在一定程度上反應(yīng)了植物的抗逆性。抗性強(qiáng)的品種積累的脯氨酸多。本試驗(yàn)結(jié)果表明，100 mg L-1 Pb 2+ + 10mmoLL-1Ca2+共同處理 的玉米幼苗脯氨酸含量

41、增加明顯高于 Pb單獨(dú)處理，脯氨酸能維持細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)滲透 壓，使植物具有一定抗性。本試驗(yàn)結(jié)果較好地反映了外源Ca可緩解Pb對玉米幼苗造成的傷害。細(xì)胞膜對維持植物細(xì)胞的微環(huán)境和正常代謝起著重要作，對物質(zhì)具有選擇透性的能 力。丙二醛（MDA ）使生物體代謝和生物膜系統(tǒng)脂質(zhì)過氧化作用下的產(chǎn)物，其含量的多 少反映了細(xì)胞膜脂過氧化的程度，是一種重要的逆境生理指標(biāo)30。而Ca能維持細(xì)胞膜結(jié) 構(gòu)的穩(wěn)定，在逆境下具有保護(hù)植物細(xì)胞膜免遭損傷、降低離子滲漏的功能，原因可能是Ca 與膜磷脂的極性頭部結(jié)合，通過交聯(lián)作用，使膜脂分子和蛋白質(zhì)分子結(jié)合緊密， 從而降低 了膜的透性31。本試驗(yàn)研究表明，100 mgL-1

42、 Pb 2+處理玉米幼苗使丙二醛（MDA ）含量 增加和細(xì)胞膜透性增大，而加入 10mmoL L-1Ca2+能緩解MDA的增加和細(xì)胞膜透性的增 大，說明外源Ca可以緩解鉛脅迫造成質(zhì)膜受損的作用張義賢32采用50-200 mgL-1Pb2理研究發(fā)現(xiàn)，低濃度 卩匕2+刺激小白菜葉綠素合成 高濃度Pb2+h引起葉綠素含量降低。而本實(shí)驗(yàn)的目的在于研究鈣對鉛脅迫下玉米幼苗生 長及生理特性的影響，因此設(shè)計的鉛脅迫濃度為100 mgL-1，造成兩實(shí)驗(yàn)結(jié)果有差異。葉綠素是參與植物光合作用光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化的重要色素33。重金屬能使葉綠體被膜消失，造成對葉綠體的不可逆損傷。葉綠素在不同鉛脅迫濃度下，根系生長受

43、到明顯抑制參與葉綠素合成的礦物質(zhì)吸收受阻也是植株葉綠素含量變化的主要原因判。本研究表明,100 mg L-1 Pb 2+ + 10mmoLL-1Ca2+共同處理的玉米幼苗較100 mg L-1 Pb2+單獨(dú)處理，葉綠 素含量顯著提高。這說明外源Ca能增加玉米幼苗的抗鉛能力。4結(jié)論結(jié)果表明，外源Ca2+緩解玉米幼苗鉛脅迫具有劑量效應(yīng)，以 10mmoL L-1 C+的效 果最好，顯著提高了玉米幼苗葉片保護(hù)酶 SOD、POD、CAT活性，蛋白質(zhì)含量，可溶性 糖含量，葉綠素含量，脯氨酸含量；促進(jìn)對生物量(葉片干鮮重、根干鮮重)的增加；丙 二醛含量的下降細(xì)胞膜透性的提高表明緩解了質(zhì)膜受損程度，從而增強(qiáng)玉

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