全 文 ：植物生理学通讯 第 45卷 第 8期，2009年 8月 761
收稿 2009-03-05 修定 　2009-05-31
资助 浙江省重大科技专项优先主题国际合作项目(2007C14021)。
* 通讯作者(E-mail: d inger5 03@163 .com; Tel: 0 580-
2 5 5 0 0 3 9 )。
外源Ca2+对海水胁迫下油菜生长和某些与耐盐性有关的生理生化指标缓解
效应
范美华 1,*, 马玉心 1, 何光源 2, 石戈 1, 崔大练 1, 郑文婕 1, 谢芳 1
1浙江海洋学院海洋科学学院, 浙江舟山 316004; 2华中科技大学生命科学与技术学院, 武汉 430074
提要: 采用水培方法研究外源Ca2+对海水胁迫油菜幼苗生长和其叶中抗氧化酶活性的缓解效应的结果表明, 30%的海水显
著抑制油菜幼苗生长; 适宜浓度的外源Ca2+可以有效缓解海水对油菜的胁迫作用, 即油菜种子的发芽率、苗高和鲜重以及
叶中叶绿素含量均增加, 丙二醛(MDA)含量下降, 超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性维持较高水平; 较高浓度
的Ca2+则抑制油菜幼苗的生长; 缓解海水胁迫油菜的适宜Ca2+浓度为10~20 mmol·L-1。
关键词: Ca2+; 油菜; 海水胁迫; 缓解
Mitigative Effect of Exogenous Calcium on Growth States, Physiological and
Biochemical Indexes Related to Salt Tolerance of Brassica napus under Sea-
water Stress
FAN Mei-Hua1,*, MA Yu-Xin1, HE Guang-Yuan2, SHI Ge1, CUI Da-Lian1, ZHENG Wen-Jie1, XIE Fang1
1Marine Science College, Zhejiang Ocean University, Zhoushan, Zhejiang 316004, China; 2College of Science and Technology,
Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Abstract: Mitigative effects of exogenous calcium on the plant growth and leaf anti-oxidative enzyme activities
of Brassica napus seedlings under seawater stress were investigated with liquid culture method. The results
showed that growth states of Brassica napus were significantly inhibited in 30% seawater culture. Optimum
concentration of CaCl2 could effectively relieve the seawater damage to Brassica napus, resulting in elevated
germination rate, seedling height, fresh weight and chlorophyll content; while SOD and POD maintained high
activities. The results from this study showed that the proper concentration range for the growth of Brassica
napus were from 10 to 20 mmol·L-1, and excessively high CaCl2 concentration had inhibition on seedling
growth.
Key words: Ca2+; Brassica napus; seawater stress; mitigative
海水农业是一项综合开发水、土、作物资源
的系统工程, 是直接利用海水灌溉农作物, 开发沿
海滩涂、盐碱地、沙漠和荒漠, 以及缓解水资源
危机的方法之一(刘兆普等 2003; 徐质斌 2002; 吴
普特和冯浩 2005)。许多年来, 人们一直关注这一
问题, 并在黄瓜、番茄、大麦和小麦等中(徐质斌
2002)取得了一定的进展。现在, 又有人对菊芋(隆
小华等 2005; 薛延丰等 2006)、向日葵(唐奇志等
2004)和油葵(寇伟锋等2006)的耐盐进行了研究, 但
关于油菜的海水灌溉生理和缓解海水胁迫对作物生
长影响的研究尚少。为此, 本文研究外源 Ca2+对
海水灌溉下油菜种子萌发和其幼苗生长以及一些与
植物耐盐有关的生理生化指标的影响, 以供海水灌
溉农业研究参考。
材料与方法
油菜(Brassica napus L.)种子为舟山市种子公
司提供的晚中熟型甘蓝品种 ‘高油 605’。
实验于 2007年 10~12月进行。在浙江附近海
域取海水, 盐度 33‰, pH 7.1。海水以脱脂棉过滤
并煮沸后备用。以Hoagland营养液为基本溶液, 配
制好不同浓度的处理液。对照及处理方式如下:
(1)1/2Hoagland营养液(对照1); (2)1/2Hoagland营养
液 +10 mmol·L-1CaCl2(对照 2); (3)1/2Hoagland营养
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液 +30%海水(对照 3); 以对照 3为基础分别添加
CaCl2, 使其最终浓度分别达到 10、20、30、40、
50、70、100 mmol·L-1, 以上处理浓度依序分别
记作 T1~T7。油菜种子用次氯酸钠消毒 10 min后,
用蒸馏水冲洗并晾干, 放入铺有滤纸和装有不同浓
度处理液的直径为 90 mm的培养皿中, 每个培养
皿放 50粒种子, 每种处理重复 3次。每个培养皿
的处理液大约为 10 mL, 再置于 25 ℃恒温培养箱
中培养观察。每 24 h更换一次培养液, 观察记录
种子的萌发状况, 10 d后统计发芽率。选择长势
一致的幼苗, 放在昼 /夜温度为(25±1) ℃/(20±1) ℃、
相对湿度为 85%、光照时间为 12 h·d-1和光照强度
为 300 μmol·m-2·s-1的光照培养箱中进行水培养。
每天观察记录幼苗的生长状况并更换培养液。培
养 10 d后, 测定幼苗的鲜重和苗高, 取叶片测定各
种生理指标, 重复 3次。用直尺测量幼苗的高度和
根的长度, 每组浓度随机抽取 10株, 取平均值。以
油菜苗茎秆基部到芽腋顶部长度为苗高, 以茎秆基
部到根尖长度为根长。用电子天平测量幼苗的重
量, 每组浓度随机抽取 10株, 取平均值。叶绿素
含量测定用分光光度法, 丙二醛(malondialdehyde,
MDA)含量测定用硫代巴比妥酸法, 过氧化物酶
(peroxides, POD)活性测定用愈创木酚法, 超氧化物
歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性测定用
NBT法, 以上均按张志良和瞿伟菁(2003)书中方法
进行。
全部数据在Excel 2003和SPSS 11.5软件中进
行统计和差异性分析。
结果与讨论
1 Ca2+对海水胁迫下油菜种子发芽率的影响
由图1可以看出, 海水对油菜种子的发芽率有
一定的抑制作用, 添加不同浓度Ca2+在一定程度上
能够缓解海水的胁迫。此种缓解作用随着 Ca2+浓
度的增加而减弱, 其具体机制尚待研究。
2 Ca2+对海水胁迫下油菜苗生长的影响
图2、3显示: (1)海水抑制油菜幼苗的生长, 苗
高下降。而 10~30 mmol·L-1 Ca2+能够缓解海水胁
迫下油菜幼苗生长的抑制, 但差异不显著(图2)。(2)
海水胁迫下, 油菜幼苗的鲜重下降。适当浓度的
Ca2+可以提高海水胁迫下油菜幼苗的鲜重(图3), 这
与王强等(2007)结果一致。
图 2 Ca2+对海水胁迫下油菜苗高的影响
Fig.2 Ca2+ effects on height of rape seedlings under
seawater stress
图 3 Ca2+对海水胁迫下油菜幼苗鲜重的影响
Fig.3 Ca2+ effects on fresh weight of rape seedlings under
seawater stress
图 1 Ca2+对海水胁迫下油菜种子发芽率的影响
Fig.1 Ca2+ effects on germination rate of rape seeds
under seawater stress
不同小写字母表示在 5% 水平有显著差异, 以下同。
3 Ca2+对海水胁迫下油菜叶中叶绿素和MDA含量
的影响
叶绿素是叶绿体的重要组成部分, 是植物叶片
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光合作用的主要物质基础。海水胁迫下, 油菜叶绿
素含量下降, 添加 10~20 mmol·L-1 Ca2+后叶绿素含
量则有显著增高。随着钙离子浓度的增加, 各处理
的叶绿素含量下降。适当浓度的 Ca2+可以提高海
水胁迫下油菜幼苗的叶绿素含量(图 4)。此外, 海
水胁迫下, 油菜的MDA含量增加, 添加 10~20
mmol·L-1 Ca2+后则有显著下降(图 5)。说明适宜浓
度的 Ca2+能够削弱海水胁迫下油菜幼苗的膜脂过
氧化物的发生。
4 Ca2+对海水胁迫下油菜叶中 SOD和 POD活性
的影响
由图 6和图 7可见, (1)海水胁迫下, 油菜苗的
SOD活性下降; 添加10~30 mmol·L-1 Ca2+ 后油菜幼
苗 SOD活性则有一定程度的增加。这表明, 适宜
浓度Ca2+能够提高油菜海水胁迫下SOD活性, 从而
图 4 Ca2+对海水胁迫下油菜幼苗叶绿素含量的影响
Fig.4 Ca2+ effects on chlorophyll content of rape seedlings
under seawater stress
图 5 Ca2+对海水胁迫下油菜幼苗丙二醛含量的影响
Fig.5 Ca2+ effects on MDA content of rape seedlings under
seawater stress
图 6 Ca2+对海水胁迫下油菜幼苗超氧化物
歧化酶活性的影响
Fig.6 Ca2+ effects on SOD activity of rape seedlings
under seawater stress
提高其抗氧化能力和耐盐性。(2)海水胁迫下, 油菜
幼苗的 POD活性降低; 添加Ca2+油菜幼苗 POD可
维持较高活性。这表明, 适宜浓度 Ca2+能够维持
较高的POD活性, 从而缓解海水对油菜幼苗的胁迫。
图 7 Ca2+对海水胁迫下油菜幼苗过氧化物酶活性的影响
Fig.7 Ca2+ effects on POD activity of rape seedlings under
seawater stress
总之, 30%的海水显著抑制油菜幼苗生长; 施
加适宜浓度的外源 Ca2+可以有效缓解海水对油菜
的胁迫作用, 即油菜种子的发芽率、苗高、鲜重
和叶片叶绿素含量均增加, MDA含量下降, SOD
和POD活性维持较高水平; 较高浓度的Ca2+则抑制
油菜幼苗的生长; 缓解海水胁迫油菜的适宜Ca2+浓
度为 10~20 mmol·L-1。
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