第五章 外源钙对干旱胁迫下复羽叶栾树幼苗渗透调节物质及保护酶活性的影响
第五章 外源钙对干旱条件下复羽叶栾树幼苗渗透调节物质及保护酶活性的影响 5.1 引 言
干旱是植物逆境中最为普遍的形式。长期以来，植物进化出的适应干旱环境的方式也多种多样。其中植物的渗透调节物质及酶保护系统尤为重要。渗透调节功能是某些植物在长期进化过程中所演化出的适应干旱的机制和策略，是其能够忍耐长期干旱胁迫的重要物质基础，通过渗透调节可使植物在干旱条件下维持一定的膨压，从而维持细胞生长、气孔开放和光合作用等一系列生理功能的正常进行[122]。在遭遇干旱胁迫时，植物体内活性氧的产生和清除之间的平衡会遭到一定程度的破坏[123, 124]，活性氧过量产生、积累，是植物直接或间接地遭受氧化胁迫而引发细胞膜脂过氧化，进一步分解产生丙二醛（MDA），导致植物体内发生一系列的生理生化变化，严重时会引起植物细胞代谢紊乱，最终导致植物细胞受损和死亡[125]。活性氧的产生会激发植物体内的酶促防御系统SOD、POD、CAT等用以清除活性氧，以保护植物免受毒害[126]。因此，研究植物在干旱胁迫下渗透调节功能、活性氧的伤害机理以及寻找植物抗旱性的有效方法一直为广大研究者所关注。许多研究表明，渗透调节物质的含量、抗氧化系统的表达量与植物对逆境胁迫的抗性呈正相关[127-130]。
目前对石灰岩地区土壤的的高钙环境对植物抗旱性的影响所进行的研究较少，缺少揭示干旱胁迫时钙离子对植物渗透调节及抗氧化系统的表达量影响的研究。
鉴于此，本研究基于活性氧毒害的超氧化学说，从渗透调节物质、活性氧清除系统着手，研究旱胁迫下高钙离子对干复羽叶栾树幼苗抗旱性的影响。力求解释钙离子在植物适应水分胁迫过程中的作用。 5.2 材料与方法 5.2.1 实验材料
复羽叶栾树（Koelreuteria paniculata）幼苗 5.2.2 试验方法
见3.2 5.2.3 测定方法
可溶性蛋白质含量的测定：采用Bradford[131]方法，以牛血清蛋白为标准蛋白。丙二醛含量的测定：硫代巴比妥酸（TBA）氧化法。SOD活性测定：采用氮蓝四唑（NBT）法，以单位时间内抑制光化还原50%的氮蓝四唑为一个酶活性单位U。POD活性测定：采用愈创木酚法，以每分钟内OD470变化0.01的酶量为1个酶活性单位
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U。CAT活性测定：采用过氧化氢氧化法，以每分钟内OD240变化0.01的酶量为1个酶活性单位U。
Pro含量测定：采用茚三酮法[132]。 5.2.4 数据处理
所有数据均采用SPSS16.0软件处理，采用单因素方差分析（One-Way AVOVA）和最小显著差异法(LSD)比较不同数据组间的差异，显著性水平设定为α=0.05；利用Origin 8.5软件作图。 5.3 结果与分析
5.3.1 干旱胁迫及外源钙对复羽叶栾树幼苗可溶性蛋白含量的影响
在干旱胁迫初期、中期及末期，可溶性蛋白含量均随胁迫程度的加剧表现出先上升后下降趋势，在中度干旱时含量达到最大值；虽然在重度干旱厚可溶性蛋白含量有所下降，但依然表现为高于或与对照组无差异（图5-1）。经外源钙处理后，胁迫初期与后期应干旱胁迫所增加的含量下降到对照水平，其中胁迫初期时，重度干旱组经钙离子处理后，可溶性蛋白含量明显低于对照。胁迫中期：轻度胁迫、中度胁迫组经外源钙处理后，可溶性蛋白含量有所降低，但均未恢复到高照水平，重度干旱组经处理后，显著低于对照（图5-2）（数据见附表5）。
14131211 CK LS MS SSccbbaaaaabca可溶性蛋白含量soluble protein（mg/Fwg）1098765432102weeks4weeks6weeks处理时间treatment time（weeks）
图5-1干旱胁迫对复羽叶栾树幼苗可溶性蛋白含量的影响
Fig.5-1 Effects of water stress on Soluble protein of Koelreuteria paniculata (M±MS)
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第五章 外源钙对干旱胁迫下复羽叶栾树幼苗渗透调节物质及保护酶活性的影响
CK G-CK LS G-LS MS G-MS SS G-SSc12c10可溶性蛋白含量soluble protein（mg/Fwg）b8bcbaaaaadaaaaaaaa6aaaa4202weeks4weeks6weeks
图5-2 外源钙对干旱胁迫下复羽叶栾树幼苗可溶性蛋白含量的影响 Fig.5-2 Effects of water stress on Soluble protein of Koelreuteria paniculata with exogenous Ca2+ (M±MS) 5.3.2干旱胁迫及外源钙对复羽叶栾树幼苗丙二醛含量的影响
如右图5-3所示，在干旱胁迫初期、中期及末期，随胁迫程度的加剧，MDA含量呈现上升趋势。其中：在胁迫初期，各干旱组MDA含量均显著高于对照组，且各干旱组间存在显著差异，与对照相比分别增加：33.33%、68.33%、96.67%；胁迫中期、胁迫末期干旱处理组MDA含量显著高于对照，轻度干旱与中度干旱间无差异，重度干旱时达到最大值。胁迫中期各干旱组分别增加：91.67%、95.24%、184.52%； 胁迫末期分别增加：72.92%、68.75%、308.33%。
经外源钙处理后，胁迫初期，各干旱组MDA含量均下降到对照水平；胁迫中期、末期，各干旱组MDA含量虽未下降的对照水平。但与无钙组相比，G-LS、G-MS、G-SS组MDA含量增加幅度明显降低，胁迫初期，与LS、MS、SS组相比，分别降低22.50%、39.60%、47.46%；胁迫中期，分别降低了32.92%、27.07%、43.10%；胁迫末期，分别降低了22.89%、6.17%、36.73%（图5-4）（数据见附表5）。
处理时间treatment time（weeks）43
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CK LS MS SS14131211109dcbaabbccMDA含量MDA（mg/Fwg）876543210bab2weeks4weeks6weeks处理时间treatment time（weeks）
图5-3 干旱胁迫对复羽叶栾树幼苗MDA含量的影响
Fig.5-3 Effects of water stress on MDA of Koelreuteria paniculata (M±MS)
14 CK G-CK LS G-LS MS G-MS SS G-SS12dcdcbbbcaaaacbbbbd10MDA含量MDA（mg/Fwg）8baaaaa64202weeks4weeks6weeks处理时间treatment time(weeks)
图5-4 外源钙对干旱胁迫下复羽叶栾树幼苗MDA含量的影响
Fig.5-4 Effects of water stress on MDA of Koelreuteria paniculata with
exogenous Ca2+ (M±MS) 5.3.3 干旱胁迫及外源钙对复羽叶栾树幼苗超氧化物歧化酶活性的影响
随干旱胁迫城的加剧，各时期SOD活性整体呈现上升趋势，除胁迫初期和胁迫末期轻度干旱组外，其余干旱胁迫组SOD活性均与对照存在显著差异。胁迫初期， LS、SS组与对照相比分别增加15.49%、59.79%；胁迫中期， LS、MS、SS组分别
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第五章 外源钙对干旱胁迫下复羽叶栾树幼苗渗透调节物质及保护酶活性的影响
增加6.40%、17.56%、28.14%；胁迫末期，LS、SS组分别增加15.31%、55.56%。可见干旱胁迫程度越大，SOD活性增加的幅度越大（图5-5）（数据见附表5）。 如图5-6，外源钙处理后，胁迫初期G-LS、G-MS组恢复到对照水平，G-SS组SOD活性虽有显著下降，但仍显著高于对照组，较SS组下降了29.08%。中期G-LS组恢复到对照水平，G-MS、G-SS组与MS、SS组相比分别降低了3.17%、14.61%。胁迫末期，G-LS、G-MS、均恢复到对照水平，G-SS组与SS组比，降低了18.15%（数据见附表5）。
CK LS MS SS160140cdc120baaabcaabSOD活性SOD(U/Fwg.min)1008060402002weeks4weeks6weeks处理时间treatment time（weeks）
图5-5 干旱胁迫对复羽叶栾树幼苗SOD活性的影响
Fig.5-5 Effects of water stress on SOD of Koelreuteria paniculata (M±MS)
CK G-CK LS G-LS MS G-MS SS G-SS160140ccd120dbbaaaaabaaaaabcbaaaSOD活性SOD（U/Fwg.min）b1008060402002weeks4weeks6weeks处理时间treatment time（weeks）
图5-6 外源钙对干旱胁迫下复羽叶栾树幼苗SOD活性的影响
Fig.5-6 Effects of water stress on MDA of Koelreuteria paniculata with
exogenous Ca2+ (M±MS)
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