钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响

1、 马原忠: 钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响本科毕业论文题 目 钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响学 院 农学院 专 业 种子科学与工程 毕业届别 2014届 姓 名 马原忠 指导教师 王 芳 职 称 讲 师 甘肃农业大学教务处制二一四年五月目 录摘 要1关键词1Abstract1Key words1前言11 材料与方法31.1 材料处理31.2 测定方法41.3 数据统计分析52 结果与分析52.1 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗生物量的影响52.2不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗SOD活性的影响52.3不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗POD活性的影响62.4 不同浓度

2、Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗CAT活性的影响72.5 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗蛋白质含量的影响72.6 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗叶绿素含量的影响82.7不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响92.8不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗可溶性糖含量的影响92.9不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗丙二醛含量的影响102.10 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗细胞膜通透性的影响113讨论114结论13参考文献13致谢1617钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响马原忠（甘肃农业大学农学院种子科学与工程专业，甘肃兰州，730070）摘要：为明晰钙对重金属铅胁迫下玉米幼苗

3、生长的缓解作用，以提高玉米对重金属毒害耐性，探讨重金属胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响，选用玉米（Zea mays）品种郑单958为材料，研究了不同浓度Ca2+（0-25mmoLL-1）对一定铅浓度(100mgL-1)胁迫下玉米幼苗的生长及生理特性的影响。结果表明：一定浓度的Ca2+能够显著提高玉米幼苗叶片保护酶 SOD、POD、CAT 活性，增加蛋白质和可溶性糖的含量，促进了叶绿素和脯氨酸的积累；生物量（叶片干鲜重、根干鲜重）增加，丙二醛含量的下降，外源 Ca2+对玉米幼苗铅胁迫的缓解具有剂量效应，以 10mmoL·L-1 Ca2+ 的效果最好，增强了玉米植株对重金属铅的抗性。关

4、键词：玉米；铅胁迫；钙；生理指标Effect of Calcium on Growth and Physiological Characteristics of Maize Seedling under Lead StressMa Yuan-zhong(Gansu Agricultural University College of agriculture seed science and engineering, Gansu Lanzhou, 730070)Abstract:In order to clear calcium alleviate Pb stress on growth of

5、under Maize Seedlings, and enhance the toxicity of heavy metal tolerance of Maize. To investigate the effect of heavy metal stress on growth and physiological characteristics of Maize Seedlings. Maize varieties Zhengdan 958 as material, different concentrations of Ca2+ (0-25mmoLL-1) to lead （100mgL-

6、1）stress effects on growth and physiological characteristics of under Maize Seedlings. The results show that a certain concentration of Ca2+ can significantly improve the maize seedling leaf protective enzyme activity of CAT, POD, SOD. To increase the content of protein and soluble sugar and Promote

7、 chlorophyll and proline accumulation, increased Biomass (dry leaf fresh weight, root fresh and dry weight), decreased MDA content. Exogenous Ca2+ in a dose effect to relieve the stress of maize seedlings lead, 10mmoLL-1 Ca2+ is the best, enhance the resistance of maize plants on heavy metal lead.Ke

8、y words:Corn; Lead stress; Calcium; Physiological index前言玉米是我国最重要的粮食作物之一，适应性强、单产量高，是重要的粮食、饲料、工业原料作物，在粮食作物中增值是最高的。甘肃省玉米种植属于西北灌溉玉米区，玉米种植主要分布于河西走廊灌溉区，属大陆性干燥气候，降水稀少，种植业完全依靠融化雪水或河流灌溉系统。在甘肃河西走廊灌溉农业区，套种玉米大面积亩产500-600kg，随着农田灌溉面积的增加，自70年代以来玉米面积逐渐扩大，每年约66.67hm2，西北灌溉玉米区玉米种植占全国玉米面积的3%左右。但一些重金属盐对玉米的生长有许多不利因素，严重影

9、响了玉米的产量，特别是铅、镉等重金属盐类。铅（Pb）并不是植物生长发育的所必需元素，当铅被动进入植物根、树皮或叶片后，积累在根、茎和叶片影响植物的生长发育，使植物受害。铅(Pb)对玉米的萌发抑制明显，苗明升等1研究了铅(Pb)对玉米种子萌发的影响，几乎所有浓度的铅(Pb)对玉米的萌发都起抑制作用。铅对植物根系的生长的影响尤为显著的，并且周鸿2通过对玉米的组织化学研究证明，玉米幼根对铅的吸收情况与植物对有益矿质元素的吸收很相似。同时铅能减少根细胞的有丝分裂速度，这也是造成植物生长缓慢的原因。在铅污染的条件下，铅在玉米体内分布的一般规律是根>下叶>茎>上叶>子粒3。铅胁迫显

10、著抑制了玉米地上部分和地下部分的生长、降低了叶片光合色素含量、并通过非气孔因素限制了光合作用、导致过剩激发能的增加；铅胁迫也显著抑制了超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性、伤害了PSII反应中心、PSII的受体侧和供体侧(放氧复合体)以及PSI光化学活性4。曹莹5研究发现，重金属铅对玉米子粒的营养品质有影响，但不同指标受影响程度不同。植物主要通过根系从土壤中吸收和积累铅，进入根部的少量铅经过了两条途径：一是非代谢性的自由空间途径；二是代谢性的共质体途径，铅在所有活细胞中的沉积，特别是凯氏带对铅的吸收的阻碍。Jarviso6运用透射电子显微技术进行研究发现，进入植物根部的

11、铅主要分布在根细胞壁上，少部分存在于根细胞内和线粒体中。而且植物上部分的铅含量远远低于根部，换句话说，植物根系向地上部分运输铅的能力极低。Liu7等研究发现印度芥菜(Brassica juncea)根部积累大量的铅只有极少部分运输到地上部。有研究表明，铅在植物根部均以分子量较小的肤类复合物及游离态占据绝大比例，推测这些形态是铅自根部向地上部分运输的主要形式。因此，植物吸收的大部分铅均积累在根部，只有少部分转移到地上部分，这可能是植物对铅的一种保护机制。同时也说明了铅对植物的毒害主要对根部细胞起作用。铅在植物体内积累不仅会影响植物生长，而且会通过食物链危机人体健康，改良土壤铅污染已日益受到重视。

12、钙（Ca）不仅是植物生长发育所必需的一种大量元素，而且是植物体内重要的信号传递物质，参与非生物胁迫信号的传递，与钙调素(CaM)一起调节植物体内许多生理生化过程,对植物的生长具有很重要的意义。很多研究表明，钙在植物抗逆境过程中具有重要作用,它可以作为耦联胞外信号与胞内生理生化反应的第二信使8-9。生理学研究发现，外施钙可以增强植物对许多非生物逆境的适应性,减轻逆境对植物所造成的伤害10。如以玉米为材料，用钙处理后可以增强玉米幼苗的耐热性11。关于外源钙在逆境胁迫下的作用机制,前人推测可能是因为钙在稳定细胞结构方面发挥了作用。钙能提高植物抗逆性，其中一个重要的作用是抗重金属的毒害。例如钙能减轻锅

13、、锌、镍、铁、铜、铝等多种金属离子的毒害作用12。Ca对玉米幼苗Pb的吸收和运输的抑制作用，通过增施钙镁磷肥，提高土壤PH值、降低重金属元素在土壤溶液中的溶解度，是减少重金属元素在植物体内含量的有效方法。Andersson和Nilsson13认为Ca可以与Cd竞争植物根系上吸收位点。也有人指出Ca2+参与了植物感受渗透胁迫合成ABA的过程14，而且，ABA的转导也依赖Ca2+。植物叶片中积累ABA，引起气孔关闭，水分散失降低，胞内钙水平的提高(即诱发植物产生钙信号)是保卫细胞应答ABA的最初反应之一。虽然近年来对钙信号的研究有了一定的进展，但是钙信号转导机制极其复杂，还有很多问题亟待解决，如钙

14、信号是否直接参与活性氧代谢与调控等。根据Chen等15报道，水杨酸预处理能显著降低水稻根、茎和叶中Pb的含量，且对Pb胁迫造成的叶中叶绿素含量下降有明显的缓解作用。但钙对减轻铅毒害的生理机理的研究鲜有报道。为此，本试验拟用不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗的生长情况、叶绿素含量、脯氨酸含量、抗氧化酶活性测定、可溶性蛋白的测定、可溶性糖含量和丙二醛（MDA）含量的测定进行研究，从而了解其对铅胁迫下玉米幼苗生长生理的影响。为从生理上探明植物体内钙减轻铅毒害机理提供依据，对玉米的抗性育种提供理论基础和技术指导。1 材料与方法1.1 材料处理1.11玉米幼苗的培养试验玉米品种为“郑单958”。挑选饱满均一的

15、玉米种子，用0.1%的次氯酸钠消毒10 min后，漂洗干净，在25下，以蒸馏水浸种12 h后播种到垫有两层清洗干净滤纸的直径为15 cm的培养皿中，置于25培养箱中暗发芽玉米出苗后，选取生长一致的三叶一心期的幼苗转移到塑料花盆中，每盆植苗8株，于人工气候室内常规培养，每2 d 用1/5 浓度的Hoaglands 营养液浇灌，待第4片叶长出后，选取长势良好和长势一致的玉米幼苗进行铅胁迫试验。1.12 材料处理 长至三叶一心时挑选长势一致的幼苗分组进行处理，每组重复5次，每天更换 1 次处理液。Pb 供体Pb(NO3)2溶液，Ca的供体为CaCl2溶液。试验处理有：A=Hoagland,CK; B

16、=Hoagland+100mg·L-1 Pb 2+ C=Hoagland+100 mg·L-1 Pb 2+5 mmoL·L-1Ca2+ D=Hoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 10mmoL·L-1Ca2+ E=Hoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 15mmoL·L-1Ca2+ F=Hoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 20mmoL·L-1Ca2+G=Hoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 25 mmoL·L-1Ca

17、2+ 处理后一周取第2片叶的混合样品及根的样品分别用于指标测定。1.2 测定方法鲜重和干重的测定：处理7d后，取不同处理的植株各10株，先用自来水冲洗，再用蒸馏水冲洗3次，用滤纸吸干表面水分，立即称鲜重。再将鲜样品材料置105烘箱中杀青10min，转至65烘干，称其干重。粗酶液的提取：取0.5g玉米叶片，加入5ml 0.05 mmoL·L-1（PH值为7）的磷酸缓冲液在冰浴下研磨至匀浆 ，转入到5ml的离心管中，再用PBS缓冲液洗涤研钵，将洗涤液全部转入 离心管中，4下1200r/min离心20min，上清液为粗酶液，4保存备用16。POD活性的测定采用愈创木酚法17，以每min内A

18、470值减少0.01为1个过氧化物酶活力单位(U)，酶活性以U/(min·g)表示。CAT和SOD活性的测定按植物生理学实验指导18，以每分钟内A240减少0.1的酶量为1个酶活性单位(U)计算CAT 活性，酶活性以U/(min·g FW)表示，SOD的测定用NBT法，以酶液用量(ul)为横坐标，以NBT光化还原的抑制率(%)为纵坐标绘制二者相关曲线，NBT光化还原被抑制50%的酶液量为1个酶活性单位，以U/g FW表示。脯氨酸含量的测定采用茚三酮显色法19，丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸法14，可溶性糖的测定采用蒽酮比色法19，可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮

19、蓝法，参照邹琦主编的植物生理学实验指导20，质膜相对透性的测定采用DDS-11A电导仪法，以相对电导率表示20。玉米幼苗叶绿素含量的测定采用冯双华21的方法。1.3 数据统计分析数据采用Microsoft Office Excel 2003软件进行绘图，用SPSS 16.0软件进行方差分析。2 结果与分析2.1 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗生物量的影响如表1所示，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片各生物量（叶鲜干重、根鲜干重）明显低于对照(A)。与处理B相比，添加不同浓度Ca2+后各处理的生物量均呈先上升后下降的趋势，处理C、D的各生物量较处理B分别有

20、一定的增高趋势，分别增加了0.28g、0.46g（地上鲜重）；0.08g、0.19g（地上干重）；0.01g、0.14g（地下鲜重）；0.08g、0.11g（地下干重），且均显著高于处理B(P<0.05)，其中10mmoL·L-1 Ca2+处理生物量达到最高。表明一定浓度的外源Ca2+可以缓解铅胁迫下造成的伤害作用。表1不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗生长的影响 处理地上鲜重 (g/株)地上干重(g/株)地下鲜重 (g/株)地下干重 (g/株)CK10.07±0.45a0.77±0.03a4.17±0.29a0.27±0.02abHoa

21、gland+100mg·L-1 Pb 2+ 7.78±0.54b0.46±0.02b3.35±0.42c0.14±0.04bHoagland+100 mg·L-1 Pb 2+5 mmoL·L-1Ca2+8.06±1.28b0.54±0.04b3.36±0.02c0.22±0.04abHoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 10mmoL·L-1Ca2+8.24±0.68a0.65±0.02b3.49±0.06ac0.25&

22、#177;0.03abHoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 15mmoL·L-1Ca2+ 7.62±0.33c 0.58±0.05b 3.40±0.08b 0.22±0.02abHoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 20mmoL·L-1Ca2+6.30±2.28c0.46±0.15b3.21±0.17c0.16±0.04bHoagland+100 mg·L-1 Pb 2+ + 25 mmoL·L-1Ca2+6.17

23、77;0.03c0.46±0.03b3.16±0.51c0.14±0.03b注：不同小写字母表示不同处理间0.05水平差异显著（下同）。2.2不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗SOD活性的影响如图1所示，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片及根的SOD酶活性明显低于对照(A)，较对照苗降低了57.58%（叶）、58.92%（根）；与处理B相比，处理C和D分别增高了15.12%、55.43%，均显著高于B (P<0.05)，其中10mmoL·L-1Ca2+处理的SOD酶活性达到最高。多重比较结果表明，铅胁迫下不同浓度

24、的Ca2+处理，低浓度Ca2+使SOD活性上升，高浓度Ca2+使SOD活性下降，呈现明显的剂量效应。说明随着Ca2+处理浓度的增大，外源Ca的保护作用逐渐降低或消失。图1不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗SOD活性影响2.3不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗POD活性的影响由图2可见，100mg·L-1 Pb 2+处理条件下，外源Ca可以明显提高玉米幼苗叶片及根中POD活性。100mg·L-1 Pb 2+单独处理（B）和未经Pb 2+诱导处理(A)的玉米幼苗叶片POD活性相比，处理B的POD活性较对照苗（A）降低了54.32%（叶）、51.27%（根）; 经外源Ca处理后，各处理

25、的POD活性先升高后降低。与处理B相比，处理C、D、E叶片的POD活性分别升高了30.25%、36.01%、30.25% ，多重比较结果表明，低浓度外源Ca使POD活性上升，高浓度外源Ca使POD性下降，呈现明显的剂量效应，以10mmoL·L-1Ca2+浓度效果最好。说明低浓度的外源Ca可以缓解铅胁迫造成的伤害作用。图2不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗POD活性影响2.4 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗CAT活性的影响由图3可见，100mg·L-1 Pb 2+处理条件下，外源Ca可以明显提高玉米幼苗叶片及根中CAT活性。100mg·L-1 Pb 2+单独处理（B）

26、和未经Pb2+诱导处理(A)的玉米幼苗叶片CAT活性相比，处理B的CAT活性较对照苗（A）降低了了55.21%（叶）、84.36%（根）；经外源Ca处理后，各处理的CAT活性先升高后降低。与处理B相比，处理C、D、E叶片的CAT活性分别升高了46.04%、87.72%、3.45% ，多重比较结果表明，铅胁迫下不同浓度的外源Ca处理，低浓度外源Ca使CAT活性上升，高浓度外源Ca使CAT性下降，呈现明显的剂量效应，以10mmoL·L-1Ca2+浓度效果最好。说明低浓度的外源Ca可以缓解铅胁迫造成的伤害作用。图3不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗CAT活性影响2.5 不同浓度Ca2+对铅胁迫下

27、玉米幼苗蛋白质含量的影响如图4所示，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片及根蛋白质含量明显低于对照(A)，较对照降低了61.15%（叶）、59.1%（根）；与处理B相比，用不同浓度Ca2+处理后蛋白质含量均呈先上升后下降的趋势，其中处理C、D、E叶片的蛋白质含量较处理B分别增高了48.02%、55.58%、52.61%，均显著高于处理B(P<0.05)，其中10mmoL·L-1Ca2+处里蛋白质的含量达到最高。表明低浓度的外源Ca可以缓解铅胁迫造成的伤害作用。图4不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗蛋白质含量的影响2.6 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米

28、幼苗叶绿素含量的影响如图5所示，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片及根的叶绿素含量明显低于对照(A)，较对照苗降低了6.00%；与处理B相比，胁迫期间不同浓度Ca2+（叶片C、D）处理之间叶绿素有差别，分别增高了2.69%、4.20%，均显著高于B (P<0.05)，其中10mmoL·L-1Ca2+处理的叶绿素含量达到最高。多重比较结果表明，铅胁迫下不同浓度的Ca2+处理，低浓度Ca2+使叶绿素含量上升，高浓度Ca2+使叶绿素含量下降，呈现明显的剂量效应，以10mmoL·L-1Ca2+浓度效果最好。说明随着Ca2+处理浓度的增大，外

29、源Ca的保护作用逐渐降低或消失。图5不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗叶绿素含量的影响2.7不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响如图6所示，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片及根的脯氨酸含量明显低于对照(A)，较对照降低了92.45%（叶）、77.97%（根）；与处理B相比，胁迫期间不同浓度Ca2+（叶片C、D）处理之间脯氨酸含量有差别，分别增高了86.12%（叶）、39.86%（根）；91.68%（叶）、69.40%（根），均显著高于处理B (P<0.05)，其中10mmoL·L-1Ca2+处理的脯氨酸含量达到最高。多重比较结果表明

30、，铅胁迫下不同浓度的Ca2+处理，低浓度Ca2+使脯氨酸含量上升，高浓度Ca2+使脯氨酸含量下降，呈现明显的剂量效应，说明随着Ca2+处理浓度的增大，以10mmoL·L-1Ca2+浓度效果最好。外源Ca的保护作用逐渐降低或消失。图6不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响2.8不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗可溶性糖含量的影响如图7所示，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片及根的可溶性糖含量明显低于对照(A)，较对照苗降低了74.49%（叶）、31.95%（根）；与处理B相比，胁迫期间不同浓度Ca2+（叶片C、D）处理之间可溶性糖含量有差别，分

31、别增高了50.33%（叶）、74.86%（根）；67.16%（叶）、89.19%（根），均显著高于B (P<0.05)，其中10mmoL·L-1Ca2+处理的可溶性糖含量达到最高。多重比较结果表明，铅胁迫下不同浓度的Ca2+处理，低浓度Ca2+使可溶性糖含量上升，高浓度Ca2+使可溶性糖含量下降，呈现明显的剂量效应，以10mmoL·L-1Ca2+浓度效果最好。说明随着Ca2+处理浓度的增大，外源Ca的保护作用逐渐降低或消失。图7不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗可溶性糖含量的影响2.9不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗丙二醛含量的影响如图8所示，100mg·L-1

32、 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片细胞膜通透性明显高于对照(A)，较对照苗增高了20.89%（叶）、30.61%（根）；与处理B相比，用不同浓度Ca2+处理后丙二醛含量均呈先下降后上升的趋势，其中处理C、D叶片的质膜透性较处理B分别降低了26.58%（叶）、21.09%（根）；62.03%（叶）、60.54%（根），均显著低于处理B，其中以10mmoL·L-1Ca2+处里丙二醛含量达到最低。丙二醛含量的下降表明低浓度的外源Ca可以缓解铅胁迫造成质膜受损的作用。图8不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗丙二醛含量的影响2.10 不同浓度Ca2+对铅胁迫下玉米幼苗细胞膜通透性的影响如图9所

33、示，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时(B)，玉米幼苗叶片细胞膜通透性明显高于对照(A)，较对照增加了32.36%；与处理B相比，用不同浓度Ca2+处理后蛋白质含量均呈先下降后上升的趋势，其中处理C、D叶片的质膜透性较处理B分别降低了14.91%、25.01%，均显著低于处理B，其中10mmoL·L-1Ca2+处理蛋白质的含量达到最低。表明低浓度的外源Ca可以缓解铅胁迫造成质膜透性增大的作用。图9不同浓度钙对铅胁迫下玉米幼苗细胞膜透性的影响3讨论铅（Pb）是危害植物生长发育的有害元素，植物生长在含Pb的土壤中，其很多代谢途径如光合作用、呼吸作用、色素合成、抗氧化酶活性

34、等都会受到影响从而抑制植物的生长22, 23。钙 (Ca) 是植物生长发育必需的大量元素，外源 Ca2+ 可以增强植物对许多非生物逆境的适应性，减轻逆境对植物所造成的伤害24。本研究表明，100mg·L-1的Pb2+处理显著降低了玉米叶绿素含量，使抗氧化酶活性下降，可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质含量降低，丙二醛（MDA）含量增加及质膜透性增大。当施以10mmoL·L-1Ca2+处理Pb胁迫下玉米幼苗具有明显的保 护作用, 包括增加了玉米幼苗生物量，延缓叶绿素降解，提高了Pb胁迫下导致的玉米幼苗3种保护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

35、量和质膜透性。抗氧化酶（SOD、CAT、POD）是植物体内活性氧清除系统中重要的抗氧化酶促系统，普遍存在于植物的各种组织中25。在逆境条件胁迫下，植物细胞产生的自由基将增多，自由基通过启动膜脂过氧化作用从而导致膜的损伤和破坏，从而使植物体内重要的活性氧清除酶（SOD、CAT、POD等）活性降低。SOD和POD是细胞内清除活性氧系统中的重要酶，SOD能将O2歧化成H2O2，抑制哈伯-韦斯反应，再由POD将H2O2分解成H2O，将有毒的超氧阴离子转化为无害的H2O，使细胞内自由基维持在一定水平，防止细胞受自由基的毒害26。石贵玉的研究表明，外源钙能提高镉胁迫下生菜幼苗保护酶的活性27。本实验研究表

36、明，10mmoL·L-1Ca2+可以提高Pb胁迫下玉米幼苗的抗性，提高Pb胁迫下玉米幼苗SOD、POD和CAT的活性，并能维持在较高的水平（如2.2-2.4数据分析所示）。在逆境中，植物为了适应逆境条件，会主动通过渗透调节来提高植物抗逆性，从而积累一些可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等物质，以适应外界环境条件的变化。可溶性糖是参与细胞渗透调节的主要物质之一，糖的积累能提高细胞渗透浓度，增加抗性能力。贺迪等28发现 Zn2+ 胁迫下可溶性糖含量的增加有利于细胞或组织持水，防止脱水从而使得细胞内大分子糖类的分解加强而合成受抑，最终导致可溶性糖含量上升。本试验也表明，外源Ca2+可以促进铅胁迫

37、下玉米幼苗可溶性糖含量增加。植物体内的可溶性蛋白大多数是参与各种代谢的酶类，且具有较强的亲水性，可以提高细胞保水力，防止细胞脱水，是植物细胞质中的一种重要的有机溶剂29, 可溶性蛋白含量升高有助于提高植物对逆境的。本实验研究表明，100mg·L-1 Pb 2+单独处理时玉米幼苗可溶性蛋白含量显著下降，这可能与蛋白质合成受到抑制有关，也可能与蛋白质结构受到破坏讲解所致。100 mg·L-1 Pb 2+ + 10mmoL·L-1Ca2+共同处理玉米幼苗，可溶性糖含量和可溶性蛋白含量显著增加，表明Ca2+ 可以缓解Pb胁迫下可溶性蛋白和可溶性糖含量的降低，从而缓解重金属

38、离子的毒害作用，提高玉米抗重金属Pb毒害的能力。脯氨酸是植物重要的渗透调节物质，它的积累有着对逆境适应的意义，一般来说，逆境条件下，植物体内脯氨酸的积累在一定程度上反应了植物的抗逆性。抗性强的品种积累的脯氨酸多。本试验结果表明，100 mg·L-1 Pb 2+ + 10mmoL·L-1Ca2+共同处理的玉米幼苗脯氨酸含量增加明显高于Pb 单独处理，脯氨酸能维持细胞的结构和调节渗透压，使植物具有一定抗性。本试验结果较好地反映了外源Ca可缓解Pb对玉米幼苗造成的伤害。细胞膜对维持植物细胞的微环境和正常代谢起着重要作，对物质具有选择透性的能力。丙二醛（MDA）使生物体代谢和生物膜

39、系统脂质过氧化作用下的产物，其含量的多少反映了细胞膜脂过氧化的程度，是一种重要的逆境生理指标30。而Ca 能维持细胞膜结构的稳定，在逆境下具有保护植物细胞膜免遭损伤、降低离子渗漏的功能，原因可能是 Ca与膜磷脂的极性头部结合，通过交联作用，使膜脂分子和蛋白质分子结合紧密，从而降低了膜的透性31。本试验研究表明，100 mg·L-1 Pb 2+处理玉米幼苗使丙二醛（MDA）含量增加和细胞膜透性增大，而加入10mmoL·L-1Ca2+能缓解MDA的增加和细胞膜透性的增大，说明外源Ca可以缓解铅胁迫造成质膜受损的作用。张义贤32采用50-200 mg·L-1Pb2+处理

40、研究发现，低浓度Pb2+刺激小白菜叶绿素合成,高浓度Pb2+才引起叶绿素含量降低。而本实验的目的在于研究钙对铅胁迫下玉米幼苗生长及生理特性的影响，因此设计的铅胁迫浓度为100 mg·L-1，造成两实验结果有差异。叶绿素是参与植物光合作用光能吸收、传递和转化的重要色素33。重金属能使叶绿体被膜消失,造成对叶绿体的不可逆损伤。叶绿素在不同铅胁迫浓度下,根系生长受到明显抑制,参与叶绿素合成的矿物质吸收受阻也是植株叶绿素含量变化的主要原因34。本研究表明，100 mg·L-1 Pb 2+ + 10mmoL·L-1Ca2+共同处理的玉米幼苗较100 mg·L-1

41、Pb2+单独处理，叶绿素含量显著提高。这说明外源Ca能增加玉米幼苗的抗铅能力。4结论结果表明，外源 Ca2+缓解玉米幼苗铅胁迫具有剂量效应，以 10mmoL·L-1 Ca2+ 的效果最好，显著提高了玉米幼苗叶片保护酶 SOD、POD、CAT 活性，蛋白质含量，可溶性糖含量，叶绿素含量，脯氨酸含量；促进对生物量（叶片干鲜重、根干鲜重）的增加；丙二醛含量的下降细胞膜透性的提高表明缓解了质膜受损程度，从而增强玉米植株的抗重金属。参考文献1 苗明升，朱圆圆，曹明霞，等重金属铅对玉米萌发和早期生长发育的影响J山东师范大学学报，2003，18（1）：82-842 周鸿，刘运成玉米幼根对铅的吸收途

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