全 文 ：第 33卷第 4期
2008年 4月
环境科学与管理
ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENT
Vol.33 No.4
Apr.2008
收稿日期:2007-11-09
基金项目:兰州交通大学青蓝人才工程项目;国家自然科学基金项目
(30470325);甘肃省自然科学基金暨中青年科技基金项目
(3ZS042-B25-047)
作者简介:郎志红(1979-),女,在读研究生 ,从事植物污染生态学研究。
通讯作者:郎志红
文章编号:1673-1212(2008)04-0130-04
钙对盐胁迫下芨芨草萌发与生长的缓解效应
郎志红 1 ,任珺1, 2 ,陶玲 1
(1.兰州交通大学环境与市政工程学院环境生态研究所 ,甘肃 兰州 730070;2.兰州大学 生命科学学院 ,甘肃兰州 730000)
摘　要:通过用外加不同浓度 CaCl2 -NaCl的混合溶液对芨芨草进行培养 , 对萌发和生长的多项指标进行了测
定 ,结果表明 NaCl胁迫时抑制了芨芨草的萌发和生长 ,在相同 NaCl浓度下 , 萌发率 、根长和茎长随外加钙浓度
的增加而增长 , 在盐胁迫下 , 芨芨草体内 Ca2+离子减少 , Na+离子增加 , 在同一 NaCl浓度下 , 外加钙增加了
Na+, Ca2+的含量 ,研究说明外加 Ca2+能通过提高植物对盐胁迫的适应而增加 Na+、Ca2+的含量 , 表明外源钙离
子在 NaCl胁迫下芨芨草种子的萌发和幼苗生长具有缓解效应。
关键词:芨芨草;NaCl胁迫;Ca2+;缓解效应
中图分类号:X173 文献标识码:A
AleviatoryEfectsofCalciumontheToxicityofSodiumSalt
toSeedGerMinationandSeedingGrowth
LangZhihong1 , RenJun1, 2 , TaoLing1
(1.SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineeringofLanzhouJiaotongUniversity, InstituteofEnvironmentalEcology,
Lanzhou730070, China;2.ColegeofLifeScience, LanzhouUniversity, Lanzhou730070, China)
Abstract:SeedsofAchnatherumsplendenswereincubatedinsaltsolutions(NaCl, withorwithoutCaCl2)at30/25℃ inthe
day/night.GerminationpercentagewasinhibitedunderdiferentNaCltreatment.Shootlengthandrootlengthwereinhibitedun-
derthesalttreatment.ThetoxicefectsofsaltontheradicleswerealeviatedbytheadditionoflowconcentrationsofCaCl2.And
Ca2+ aleviatedthetoxicefectsontherootlength, shootlength.TheseresultssuggestthatCa2+ addedinsalinetreatmentalevi-
atesthetoxicefectsofothersaltcomponentsonseedgerminationandplantgrowth.
Keywords:achnatherumsplendens;NaCl;Ca2+;aleviatoryefects
前言
土壤盐渍化是灌溉农业重要问题之一。世界上
盐渍化土壤约占可耕地面积的 10%。中国有 3亿多
亩盐荒地和 1亿多亩盐渍化土壤 ,约占可耕地面积的
25%。主要分布在新疆 、甘肃等西北干旱 、半干旱地
区。随着工业污染加剧 、灌溉农业的发展和化肥使用
不当等原因 ,次生盐碱化土壤面积有不断加剧的趋
势 ,给农业生产造成重大损失。因此 ,综合治理盐渍
土 、提高植物的耐盐性 、开发利用盐水资源已成为未
来农业发展及环境治理所亟待解决的重要课题。
高盐胁迫破坏了植物中的离子稳态而使细胞质
中 Na+大量积累导致离子毒害 、渗透胁迫及营养缺乏
等。近年来 ,有关钙功能的研究一直是一个活跃的研
究领域 ,钙是植物生长过程中必需的矿质元素之一 ,
对植物细胞的结构和生理功能有重要作用。它能维
持细胞壁 、细胞膜及膜结合蛋白的稳定性 ,参与细胞
内稳态和生长发育的调节过程 [ 1] 。有关资料表明 ,外
源钙对许多植物的盐害效应具有缓解作用 ,当植物受
到盐胁迫时 ,植物能够通过提高细胞质游离 Ca2+的
浓度 ,抑制活性氧物质的生成 ,保护细胞质膜的结构 ,
维持正常的光合作用 , 从而在作物对盐胁迫的感受 、
传递 、响应和适应过程中发挥作用[ 2-4] 。
芨芨草 (Achantherum splendens(frin.)Nevs-
ki)———属禾本科芨芨草属 ,为多年生草本植物 ,具
有很强的抗盐碱性 [ 5] 。芨芨草种子的来源:2006年
6 ～ 7月间采集于新疆石河子市。芨芨草对 NaCl胁
迫具有一定的耐受性 ,但 NaCl的浓度较高时仍然会
影响芨芨草的生长 。为此 , 本实验研究了外源钙对
芨芨草种子萌发和生长的影响以及对 NaCl胁迫的
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缓解效应 , 探讨外源钙与芨芨草萌发之间的关系 ,
提高芨芨草的抗盐渍能力提供基础理论资料。
1　材料与方法
1.1　实验材料
实验材料选用芨芨草种子 ,由兰州交通大学环
境学院环境生态实验室提供 , 2006年 6 ～ 7月采自
新疆石河子市。
1.2　方法
1.2.1　材料的培养
挑选籽粒饱满的种子经 0.8%NaClO溶液消毒
10分钟。先用自来水冲洗三遍 ,再用蒸馏水冲洗两
次 ,最后在蒸馏水中浸泡 24小时 ,自然风干。在培
养中铺上两层滤纸 ,将种子均匀地摆放在培养皿中。
每个培养皿中放 100粒 ,定量加入 10ml溶液(NaCl
0, 0.5, 1.0, 1.5 mg/l与 CaCl2 0, 0.01, 0.05 mg/l正
交)。以蒸馏水对照 ,每一个浓度梯度设置六次重
复 。放入温度 30 ±1/25 ±1℃(白天 /夜晚), 湿度
70%±1 /65%±1(白天 /夜晚)的培养箱中进行培
养;用原浓度溶液定期补充所蒸发的水分 , 使各浓
度梯度的 NaCl-NaCO3溶液浓度维持不变 [ 6] 。每
隔 24h记录一次萌发数 ,待种子萌发情况完全稳定
后 ,用电子千分尺测量每株幼苗的根长 、茎长。
1.2.2　Ca2+ , Na+离子的测定
将植物样品用蒸馏水冲洗干净 、烘干 ,称取一定
量的样品 ,放入小烧杯内 ,在电炉上消解。用 ICP测
定仪测定 ,得出样品根和茎中钠 ,钙离子的浓度 。
1.3　数据处理
采用 statistica6.0软件进行数据处理。
2　结果与分析
2.1　氯化钠对芨芨草种子萌发的影响 ,氯化钙对盐
害的缓解作用
图 1　不同处理对芨芨草种子萌发的影响 ,
相同氯化钠浓度不同氯化钙浓度的多重比较结果
CaCl
2
浓度:( )0.0 mg/l;( )0.01mg/l;
( )0.05mg/l
注:相同的字母表明萌发率之间不存在显著性差异(邓氏多重
比较 , P<0.05)
由图 1可以得出:随着氯化钠盐浓度的升高 ,芨
芨草萌发率呈下降趋势 , 盐的抑制作用加强 。当
NaCl浓度 >1.0 mg/L表现出明显的抑制。在相同
的氯化钠浓度条件下 ,加入氯化钙使萌发率增加 ,在
0、0.5、1.0 mg/l盐浓度下钙的缓解作用不明显 ,但
在 1.5 mg/l浓度下呈现出显著性差异 (F=
5.345 829, P=0.029 500)。
2.2　钙对芨芨草根长 、茎长的盐害的缓解作用
由图 2得出:在相同的处理条件下 ,芨芨草茎长
>根长 ,表明 NaCl对根的抑制作用大于对茎生长的
抑制作用 。低浓度的盐(NaCl<0.5 mg/l)可以促进
芨芨草幼苗茎和根的生长 ,高浓度(NaCl>0.5 mg/
l)抑制根和茎的生长 。同时可以得出 ,在相同的氯
化钠浓度下 , CaCl2可以有效促进芨芨草幼苗根和茎
的生长 。
图 2　不同处理对芨芨草根长和茎长的影响
CaCl2浓度:( )0.0 mg/l;( )0.01 mg/l;
( )0.05 mg/l
2.3　NaCl胁迫下氯化钙对钙离子的影响
芨芨草根中 Ca2+含量大于茎中 Ca2+含量 ,
Ca2+含量随盐浓度的升高而降低 ,这是因为高盐
浓度抑制了 Ca2 +的吸收 , 0 mg/l的 NaCl的处理浓
度下 , 0.01 mg/lCaCl2比 0.05 mg/lCaCl2芨芨草根
和茎中 Ca2 +含量显著增加 , 1.5 mg/lNaCl时 ,随着
CaCl2的增加芨芨草幼苗内 Ca2+含量增加的明显
性比 0 mg/l的 NaCl的处理浓度下 Ca2 +含量增加
减小 ,可能是高盐的毒害使芨芨草减弱了自身的
调节能力(见图 3)。
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图 3　氯化钙对芨芨草根 , 茎中 Ca2+含量的影响
2.4　NaCl胁迫下氯化钙对钠离子的影响
由图 4可以看出 ,芨芨草根中 Na+含量大于茎
中 Na+含量。无 NaCl胁迫时 , Na+含量随 CaCl2浓
度的升高变化不显著 ,在 0.5 ～ 1.5 mg/lNaCl的范
围内 , Na+含量随盐浓度的升高而增加 。在相同的
NaCl浓度下 ,随着 Ca2 +浓度增加芨芨草 Na+的含量
增加。在同一 NaCl浓度胁迫下 , 0 mg/lCa2 +比 0.01
和 0.05 mg/lCa2 +的 Na+含量低是因为营养液中无
钙 , Na+加剧了膜结构的破坏 ,增加膜透性 ,使胞内
离子外渗导致的(见图 4)。
图 4　氯化钙对芨芨草根 ,茎中 Na+含量的影响
2.5　芨芨草萌发指标与氯化钠浓度相关性分析
利用 statistic6.0进行线性回归可以知道:芨芨
草萌发率 、根长 、茎长以及根茎中的钠离子 ,钙离子的
含量与氯化钠溶液的浓度存在显著性相关。芨芨草
萌发率 、根长 、茎长以及根茎中的钙离子的含量呈显
著性负相关 ,根茎中钠离子的含量呈显著性正相关。
表明盐胁迫对芨芨草萌发与生长起到了决定性的作
用 ,盐胁迫抑制了芨芨草的生长。回归方程表示出了
各项生长指标与盐浓度之间的关系 ,它在简单快速的
萌发实验中用于确定植物的耐盐性(见表 1)。
表 1　芨芨草萌发各项指标与处理盐浓度的相关性分析
因子 线性回归方程 R2 F P
萌发率(%) Y=104.371　8-2.791 1x 0.329 218 22.576 7 0.000 020
根长(mm) Y=32.562 8-2.159 2x 0.672 406 69.786 9 0.000 000
茎长(mm) Y=47.098 3-2.433 5x 0.562 450 43.705 4 0.000 000
Na+(%DWroot) Y=0.163 6+0.360 2x 0.639 7 60.380 2 0.000 000
Na+(%DWshoot) Y=0.161 4+0.224 8x 0.542 4 40.305 1 0.000 000
Ca2+(%DWroot) Y=0.630 2-0.030 7x 0.690 2 75.763 0 0.000 000
Ca2+(%DWshoot) Y=0.462 6-0.021 7x 0.396 8 22.365 0 0.000 038
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3　讨论
盐胁迫导致的离子和渗透胁迫对植物冠生长比
对根生长的抑制严重[ 7] ,但也有研究表明根的生长
对盐胁迫特别敏感[ 8] , Na+抑制了根细胞的伸长 [ 9] 。
本研究表明 , NaCl胁迫使芨芨草根的生长明显受到
抑制 ,茎也呈现胁迫伤害的症状 ,对根的抑制作用大
于对茎的抑制作用 ,说明 NaCl胁迫对植物的整体均
有抑制 。但外加钙促进了芨芨草根茎的生长 。有研
究也表明盐胁迫下外加钙促进了大麦根的生长和大
麦鲜重的增加[ 8] ,减少了蕨配子体的组织性坏死和
失绿[ 10] 。多年的研究普遍认为钙能缓解盐胁迫对
植物的毒害 ,这种伤害主要是 Na+的过多积累造成
的离子毒害 。
芨芨草幼苗在有外源钙存在的情况下 ,其生长
状况明显好于对照。尹增芳等的研究表明外源钙离
子对 NaCl胁迫下海滨锦葵种子的萌发和幼苗生长
具有缓解效应 [ 11] 。现有研究资料表明 , 在非盐胁
迫下植物体正常生长所需的钙 , 在盐胁迫条件下变
得不足 [ 3, 12] 。马淑英等 [ 13]王萍等 [ 14]在研究外源钙
对拟南芥羊草盐胁迫的缓解效应时 ,发现外源钙能
促进羊草对 K+、Ca2+的吸收 ,抑制 Na+的吸收 ,减轻
Na+的毒害 ,增强膜的稳定性 。所以 ,适当地施加外
源钙能有效地缓解 Na+所造成的伤害 ,促进植物的
生长.本研究表明 ,低浓度钙离子可以促进芨芨草的
生长。但外源钙的缓解作用也有一定的限制性 ,即
适宜的 Ca2+浓度可以促进植物的生长 ,缓解盐害效
应 ,但外源 Ca2+浓度较高时 ,其促进作用减弱 ,甚至
抑制植物的生长 。高浓度 Ca2+对植物生长的影响
还有待于进一步研究 。
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