全 文 ：武汉植物学研究 2004，22(2)：179～182
Journal of Wuhan Botanical Research
外源钙降低拟南芥幼苗盐害效应
周芬 ，曾长立h。，王建波
(1．武汉大学植物发育生物学教育部重点实验室，武汉 430072}2．江汉大学医学与生命科学学院 ，武汉 430056)
摘 要：用5 mmol／I CaCIz喷叶后的拟南芥幼苗，在100 mmol／I NaCI胁迫下，SOD、CAT和POD的活性以及叶
绿素含量降低幅度明显低于对照，MDA含量增加幅度显著低于对照，由此表明钙与拟南芥幼苗盐害效应的降低有
关。
关键词 ：拟南芥；钙；盐胁迫；生理指标
中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号 ：1000—470X(2004)02—0179—04
Influence of Calcium on Alleviating NaCl—Induced Injury Effects in
Arabidopsis thaliana Seedlings
ZHOU Fen ，ZENG Chang—Li ，W ANG Jian一13o ‘
(1．Key Laboratory of MOE for Plant Developmental Biology，Wuhan University，Wuhan 430072，Chinal
2．School of Medicine and Life Science，Jianghan University，Wuhan 430056，China)
Abstract：After sprayed with 5 mmol／L CaC1z solution，the seedlings of Arabidopsis thaliana
were grown under 100 mmol／L NaCl stress．The decrease ranges of the chlorophyll content．the
activities of superoxide dismutase(S0D)，catalase(CAT)and peroxidase(P0D)were less than
those of the non—sprayed seedlings．The increase range of malondialdelehyde(MDA)content was
lower than that of the non—sprayed seedlings．The results showed that spraying leaves with CaC12
solution could alleviate the salt injury effects induced by NaC1 and improve the ability of various
physiological activities in the A．thaliana leaves．
Key words：Arabidopsis thaliana；CaC12；Salt stress；Physiological properties
盐胁迫是影响植物生长，降低农作物产量的主
要逆境因素之一。长期以来，关于盐害产生的机理以
及如何提高植物的抗盐性，增加在盐胁迫下农作物
的产量一直是人们关注的焦点[1]。盐胁迫对植物
的伤害作用，在很大程度上是通过生物膜的生理功
能受损伤引起的[4 ]。业已知道，在逆境胁迫下，植物
体内产生大量的 0 、H。O。、 O。、‘OH等活性氧L61j
可造成膜系统的氧化损伤。在逆境胁迫时，植物体内
可动员保护系统中的酶类物质及非酶类化合物，抵
御和清除活性氧，阻抑膜脂过氧化，维护膜系统的稳
定性 ，引。
对植物来说，钙不仅是一种大量的营养元素，更
重要的是耦联胞外信号与细胞内生理生化反应的第
二信使，是植物代谢和发育的主要调控者[1引。适量
的钙离子能降低质膜透性，阻止胞内钾离子的外渗
和钠离子的进入，从而提高植物的耐盐性 ，促进植物
的生长。尽管如此，对钙降低盐害机理的了解，至今
仍不十分清楚。关于钙提高植物抗逆性的研究，对小
收稿日期：2003—07—18，修回日期：2003—09—08。
基金项目；武汉大学植物发育生物学教育部重点实验室开放课题资助。
作者简介：周芬(1975一)，女，硕士，现从事植物逆境细胞生物学研究。
· 通讯作者。
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18O 武 汉 植 物 学 研 究 第 22卷
麦、玉米等作物的研究报道较多 n ，但对模式植物
拟南芥研究方面的报道却很少。笔者主要研究钙对
盐诱导的拟南芥幼苗膜脂过氧化伤害效应的影响与
盐害的关系。
1 材料和方法
1．1 材料的培育和处理
实 验 所 用 材 料 为 拟 南 芥 (Arabidopsis
thaliana)，将幼苗盆栽种植，幼苗 6片叶时，喷施
5 mmol／L CaC1 溶液，对照为喷施蒸馏水。每天下
午 5：30左右喷一次，共喷 4次后，于早上 8：3O左右
将盆钵置于含 100 mmol／L NaC1溶液中，分别处理
1 d、2 d、3 d。每处理重复 3～4次。
1．2 生理指标的测定
丙二 醛 (MDA)含量用 硫代 巴 比妥 酸法 测
定 ]，用 nmol·g Fw 表示。超氧化物岐化酶
(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)光还原法，以抑制
NBT光化还原的 5O 为一个酶活性单位(U)，用
U ·g-1Fw表示[1 。过氧化物酶(POD)活性采用愈
创木酚法，以每分钟内 A 变化 0．01为一个过氧化
物酶活性单位(U)，用U·g-1Fw表示[1‘。过氧化氢
酶活性(CAT)采用高锰酸钾滴定法，用 mg·rain ·
g Fw 表 示 H]。叶绿 素 含量 用分 光光 度 计法
测定，用mg·g Fw 表示[1 。以上各指标重复 3
次测定。
2 实验结果
2．1 CaC!：对拟南芥叶片叶绿素含量的影响
由表 1可知，未经盐胁迫处理时，CaC1 喷叶和
对 照的 叶 片叶绿 素 差异 不是 很 明显。盐胁 迫
处理 1 d、2 d、3 d后，经 CaC1 喷叶的叶绿素含量分
别下降3．3 、5．7 、1O．7 。而对照的叶绿素含量
分别下降 6．6 、10．7 、14．2 。说明 CaC1 能提
高拟 南芥 叶片 的叶绿素含量，有利于物质生 产
和积累。
表 1 盐胁迫下 CaCI 对拟南芥叶片叶绿素含量的影响
Table 1 Effect of CaCI2 on the content of chlorophyl
in the A．thaliana leaves under salt stress
(mg·g-tFW)
Tre
处理
atm ent
。d 1 d 2 d 3 d
CK 1．21士0．14 1．13士0．05 1．O8士0．04 1．O3士0、00
+CaC12 1．22士0．07 1、17士0．01 1、15士0．03 1．O9士0．05
2．2 CaC!：对拟南芥叶片丙二醛(MDA)含量的影响
植物在逆境胁迫过程中，植物细胞膜中的不饱
和脂肪酸发生过氧化作用产生丙二醛(MDA)，使质
膜系统受到伤害，其选择性透性降低，细胞内电解质
外渗增加，因而MDA含量可反映膜脂过氧化作用的
强弱。表2表明，未经盐胁迫处理时，CaC1 喷叶的叶
片 MDA含量略低于对照。盐胁迫处理1 d、2 d、3 d
后，经CaC1 喷 叶的 MDA含 量 分 别 增 高 7．8 、
27．9 、65．6 ，而 对 照 的 MDA含 量 分 别 增 高
61．1 、79．2 、82．6％。由此可以看出，经CaC1 处
理的拟南芥叶片MDA含量增加幅度显著低于对照。
表 2 CaCI 对拟南芥叶片丙二醛(MDA)含量的影响
Table 2 Effect of CaCI2 on the content of M DA in the
A．thaliana leaves under salt stress
(nmol·g一 FW )
Tre
处理
atm ent
。d 1 d 2 d 3 d
CK 14．4士 0．30 23．2士0．40 25．8士 0．40 26．3士0．60
+ CaCI2 12．9-t-1．2O 13．9士O、50 16、5+O．60 21、4士O．50
2．3 CaCI2对拟南芥叶片SOD、CAT和 POD活性
的影响
SOD、CAT和 POD是植物抵御活性氧伤害的
3种重要酶类，在清除O 、H 0 ，阻止或减少羟基自
由基方面起着重要的作用。由图 1、图2、图 3可以看
出，在盐胁迫下，经 CaC1 处理和对照的叶片 SOD、
CAT和 POD活性均有不同程度的下降，但经 CaC1
处理的SOD、CAT和POD活性降低幅度显著低于
对照。
≥
0 <
0
∽
盐胁迫n 问 (d)
Salt strC85 time
图 1 盐胁迫下 CaCI 对拟南芥叶片 SOD活性的影响
Fig．1 Effect of CaCI2 treatment on the activities of
S0D in A．thaliana leaves under salt stress
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第 2期 周 芬等：外源钙降低拟南芥幼苗盐害效应 181
盐胁迫n,hlu](d)
Salc stresstime
图 2 盐胁迫下CaCl 对拟南芥叶片CAT活性的影响
Fig．2 Effect of CaCl z treatment on the activities of
CAT in A．thaliana leaves under salt stress
盐胁迫时 (d)
Salt strcsstimc
图 3 盐胁迫下 CaCl 对拟南芥叶片POD活性的影响
Fig．3 Effect of CaClz treatment on the activities of
P0D in A．thaliana leaves under salt stress
3 讨论
近年来 ，随着生物膜理论和研究技术的进展，植
物逆境与膜脂过氧化的关系受到广泛重视。Bowler
等[ 和 Fridovichr 的 自由基学说认为，SOD的功
能是清除体内自由基，从而阻止自由基对器官和生
理过程的破坏，其中主要是抑制膜脂的过氧化作用
产生。保护酶系统对 自由基的清除有着十分重要的
意义 。
在逆境胁迫下，活性氧的产生和清除之间的平
衡会被破坏，植物的清除能力下降，活性氧量增加。
Bowler等的研究已经指出，植物在低温、干旱、大气
污染、高盐分和强辐射下，都可以增强膜脂质过氧化
作用的进程[ 。丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的主要
产物之一。MDA可与细胞膜上的蛋白质、酶等结
合，引起蛋白质分子内和分子间的交联，从而使酶失
活，破坏了生物膜的结构和功能。早在 20世纪 6O年
代，Placer等的研究指出：MDA是脂质过氧化的主
要产物之一，其含量变化可以表示脂质过氧化的程
度[1 。在盐胁迫下，MDA水平增加的报道很多。我
们的实验结果也表明，不论是经 CaC1：处理的还是
对照 ，随着胁迫时间的延长，膜脂过氧化产物 MDA
含量不断增加，MDA含量之间的差异也逐渐增大。
与 MDA的变化相对应，盐胁迫 1 d、2 d、3 d下，经
CaC1：喷叶的和对照相 比，保护酶类 (SOD、POD、
CAT)活性的下降幅度也都有不同程度的增大。盐
胁迫下，植物叶片叶绿素含量不仅直接关系着植物
的光合同化过程，而且也是衡量植物耐盐性的重要
生理指标之一。在盐胁迫下，光合作用的原初反应所
受的影响与叶绿素含量变化有很大关系。上述结果
表明，随着膜脂过氧化程度的增强，膜脂过氧化的产
物将增加，对植物产生的伤害增大，将进一步降低植
物体内保护酶(SOD、POD、CAT)的活性，大大削弱
了拟南芥清除自由基的能力，同时，叶绿素含量的下
降也降低了植物的光合同化过程，最终将影响植物
的产量和品质。盐分胁迫能降低植物 叶绿素含
量[1引，我们的实验结果也与此相一致。
ca 作为植物细胞的第二信使，与植物的诸多
生理功能方面，如酶的激活、原生质的流动、细胞生
长、气孔关闭、与激素有关的生理过程、脱落与衰老
等都有密切关系[ 。许多研究证实外源Ca抖能减轻
非生物逆境(如热胁迫、氧化胁迫、干旱胁迫等)对植
物细胞的伤害[1 ，也有研究表明，Ca。 处理能增强
植物的抗盐性，缓解盐胁迫对植物的伤害效应[2 。
在我们的实验结果中，经外源 Ca 处理的和对照相
比，经外源 Ca 处理的叶片内SOD、CAT和 POD
活性和叶绿素含量比对照高，MDA含量比对照低；
随着盐胁迫时间的延长，SOD、CAT和 POD活性和
叶绿素含量下降的幅度比对照低，MDA含量增加
的幅度比对照低。
本实验结果表明，在盐胁迫下，用CaC1：溶液喷
叶能提高拟南芥叶片叶绿素含量 ，增加 SOD、CAT
和 POD活性，降低 MDA含量，缓解拟南芥的盐害
效应 。
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