弱光胁迫下钙对番茄叶片钙组分和活性氧代谢的影响

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毕业论文

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弱光胁迫下钙对番茄叶片钙组分和活性氧代谢的

影响

课题类型□毕业设计□√毕业论文

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摘要

摘要：钙对番茄生长发育有重要影响。以番茄栽培品系W为试验材料，弱光胁迫（25%自然光）下，钙对番茄叶片钙组分和活性氧代谢的调节进行分析。实验结果表明，钙的弱光胁迫降低了番茄叶片和叶片的总钙含量，是钙离子浓度变化的主要原因，说明水溶性钙可能在调节中起重要作用。在弱光胁迫下，番茄叶片超氧阴离子产生速率和丙二醛含量，提高超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性，可见，由钙+增加保护酶活性，降低膜过氧化水平，提高番茄弱光耐受力，进一步防止植物弱光损伤。

关键词：番茄弱光胁迫钙水溶钙活性代谢

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ABSTRACT

ABSTRACT：Calcium has an important influence on the growth and development of tomato. With the tomato cultivation lines W as the experimental material, under the condition of weak light stress (25% natural light), the calcium on the calcium component of tomato leaves and the regulation of active oxygen metabolism were analyzed. The results showed that the calcium content of the leaves and the total calcium content of the leaves was decreased by the weak light stress, which was the main reason for the change of the calcium concentration, which indicated that the water soluble calcium may play an important role in the regulation. In weak light stress, tomato leaf superoxide anion generated rate and MDA content, improve the activity of superoxide dismutase enzyme and peroxide enzyme, visible, increased the activity of protective enzymes by Ca2 +, decreased membrane peroxidation level, improve tomato weak light tolerance, further prevent plant weak light damage.

KEYWORDS：TomatoWeak light stressCalcium Water soluble CalciumActive metabolism

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引言 (1)

1 钙对植物钙组分的影响 (1)

2 钙对弱光下活性氧代谢的影响 (2)

3 材料与方法 (3)

3.1 材料与实验设计 (3)

3.2 测定项目及方法 (3)

3.2.1 Ca2+的测定 (3)

3.2.2 超氧自由基产生速率的测定 (3)

3.2.3 丙二醛含量的测定 (4)

3.2.4 超氧化物歧化酶活性的测定 (4)

3.2.5 过氧化物酶活性的测定 (4)

4 结果与分析 (4)

4.1 对番茄叶片钙形态影响分析 (4)

4.2 对番茄叶片活性氧代谢影响分析 (5)

4.2.1 对超氧阴离子产生速率影响分析 (5)

4.2.2 对MDA含量影响分析 (6)

4.2.3 对SOD活性影响分析 (6)

4.2.4 对POD活性影响分析 (7)

5 讨论 (8)

5.1 钙对番茄叶片钙形态的影响 (8)

5.2 弱光胁迫对活性氧代谢的影响 (8)

5.3 钙对弱光下番茄叶片活性氧的影响 (8)

结论 (9)

谢辞 (10)

参考文献 (11)

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引言

钙是植物生长发育中不可缺少的营养元素和细胞内钙信使系统的直接或通过钙调节蛋白间接调控其他蛋白质、酶、外部刺激对植物细胞代谢活动的调节作用。钙离子参与植物生长发育的全过程，调节植物的生理活性。植物在钙的形态上可分为：水溶性钙（含游离钙+，溶于水、钙盐）、非水溶性钙（含草酸钙、酸钙等）[1]。钙，极易溶于水和可交换的钠硝酸盐在植物体，是一种生理活动，称为生理活性钙。不同形式的钙的生理功能不同，在组织中，细胞是不相同的分布地点，特定的生理条件下，这两类钙是可以互相转换的。钙离子在细胞中以游离状态存在，含量很低；加钙和某些物质的亲和力强，在细胞和其他结构部件之间的紧密；钙和离子钙结合其他部分根据含钙量差别较大，通常存储在某些地区细胞游离钙和结合钙的差异之间的亲和力较弱，不紧的结合碳水化合物，磷化合物，可以转化为其他形式的钙或被运送到细胞。

活性氧（活性氧：活性氧）是伴随着地球的生物氧进化的一类与氧相比，较高的氧化活性或部分还原含氧基团，包括过氧化氢（过氧化氢），单重态氧，超氧阴离子自由基和反应性的羟基自由基。它们是生物体内氧代谢的副产物，对机体的正常代谢、细胞结构和细胞器结构、生物大分子结构的稳定结构都有不利的影响。在植物细胞中的活性氧物种的淘汰机制主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸氧化酶（APX）和过氧化物酶（CAT）[2]。植物超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶）、过氧化物酶（过氧化物酶）和过氧化氢酶（猫）的活性氧防御系统能使植物避免光合作用释放的氧含量高的有害影响。

1钙对植物钙组分的影响

钙是植物生长发育的必需营养元素，是细胞壁、细胞膜结构的重要组分，对维持细胞膜、细胞壁和膜结合蛋白的稳定性，调节无机离子的运输等方面起着至关重要的作用。钙素的缺乏会导致植物生长发育中某些生理活动的紊乱和病害的发生，降低农作物的产量和品质，进而造成严重的经济损失。钙对弱光下番茄钙组分的影响研究较少。而钙对植物钙组分影响的研究较多。董彩霞等人研究营养液高钙处理显著增加了植株各部位的吸钙量，说明营养液中钙离子供应强度增加，植株对钙的吸收也随之增加。董彩霞和周健民等人研究表明，花期减少施钙量后，番茄果实中果胶酸钙含量和

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2钙对弱光下活性氧代谢的影响

钙对盐胁迫下番茄对活性氧代谢的影响大于低温、高温和盐胁迫。钙对弱光下番茄活性氧代谢的影响。张艳等。研究表明，氯化钙处理提高了烟草叶片细胞膜的稳定性和膜保护酶的活性，有利于保护细胞膜的结构，通过高温降低烟草幼苗的危害，钙离子螯合剂EGTA可减少烟草的热电阻在一定程度上的叶子。植物对植物的保护酶活性受钙离子的调节，在弱光胁迫下，对番茄叶片中过氧化物酶、过氧化物酶和猫的活性有显著改善。预处理能提高茄子幼苗的超氧化物歧化酶和猫的活性，降低丙二醛积累，提高茄子幼苗耐冷性[3]。研究表明，外源钙能有效抑制活性氧的产生，保护细胞膜结构，维持正常的光合作用，增加超氧化物歧化酶活性，降低丙二醛含量，从而提高植物耐盐性。高洪波等人发现低氧胁迫下，外源钙能提高SOD、根系和幼苗叶片POD和CAT活性，降低MDA含量和生产配套率，从而减轻对甜瓜幼苗损伤应激，从而提高甜瓜幼苗的耐低氧胁迫。杨春香等人在胚胎期、蕾期、盛花期喷洒CaCl2溶液可降低低温胁迫后，桃花和油细胞膜的渗透性和内容的幼果，可提高花和幼果中过氧化物酶超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性，从而提高花，年轻的果实耐低温胁迫[4]。李天来等人在夜间对根系活力和番茄幼苗活性氧代谢的钙在低温胁迫下调节实验证明钙低夜温胁迫对番茄幼苗根系活性氧代谢下的调节中有重要作用，提高保护酶活性和渗透调节物质含量，减轻脂质过氧化，所以为提高番茄植株低夜温胁迫。李天来等人在对钙和钙调磷酸酶抑制剂对番茄耐研究上发现，Ca2+可以在一定程度上作用低的光学特性能提高番茄叶片POD弱光胁迫，SOD和CAT 的防御酶活性，增强活性氧清除能力的植物。Ca2+处理可以减轻由弱光胁迫引起的番茄叶片的膜脂过氧化作用，以及钙通道抑制剂和钙离子螯合剂对叶片膜脂过氧化程度的影响[5]。研究结果还表明，番茄叶片的光合特性可能与低光胁迫下番茄叶片抗氧化

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3材料与方法

3.1材料与实验设计

被测番茄是一种弱光抗性品种“W”。播种于50孔的穴盘。。当番茄幼苗生长心至4叶1，选取生长状态与穴盘苗一致，与日本山崎营养液配方对水培温室大棚第二十九移民后根洗净，由山崎配方营养液培养4天，在一维水处理，然后转移到不同钙山齐营养液配方培养10天。

试验设置没有钙，钙水平正常和高钙三种情形，即Ca2+浓度调整为0，1.5，13.5，并与相应级别的Na+和SO42-的补充，保持其他离子平衡，pH值6-7，EC在2 ~ 2.5。在不同水平的钙和遮光处理，温室自然光照强度（1376.43至1445.32μmol·m-2·s-1）无阴影区，25%遮荫自然光强度（344.10至361.33μmol·m-2·s-1）遮光处理区，11天。弱光三级钙处理表示为：Lg（高钙），Lz（正常钙），Lw（无钙）；在自然光下三级钙处理表示为：Ng（高钙）、Nz（正常钙）、Nw（无钙）。取一个样本，在2天的时间，单次抽样，重复3次。

3.2测定项目及方法

3.2.1Ca2+的测定

从Ohat等人番茄叶片钙提取。五提取液80%乙醇、蒸馏水、1mol L-1NaCl、2%乙酸和0.6molL-1的盐酸。为冷藏试验材料粉碎成7ml盖离心管中，再加入5毫升的提取，提取物中的主要成分是水和硝酸钙和氯化钙（简称ALC可溶性有机酸钙）H2O 的果胶酸钙（氯化钠钙），磷酸钙和碳酸钙醋酸钙、草酸钙盐酸钙，剩余的残渣的主要成分是硅酸钙。每个提取在恒温水浴30℃震荡提取18h，8000r/min离心，倒上清，然后浸提取根据连续提取2次，每次2小时的步。最后，提取液体积为25mL，干灰化后的残留物，用盐酸溶解。用TAS-986原子吸收分光光度计测定在各级提取物中的钙含量。

3.2.2超氧自由基产生速率的测定

准备0.5g待测样品，以50mmol/L 5ml磷酸盐缓冲液（pH 7.8）磨。含EDTA浓度的磷酸缓冲液，0.3%（W/V）X-100 Triton，4%（W/V）聚乙烯（PVP）（）。研磨

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3.2.3丙二醛含量的测定

TBA是MDA含量（酸）反应的方法。取样品液1 ml，加入3ml 27%硫代巴比妥酸（TBA）和三氯乙酸12%（TCA），在95℃水浴中保温30min后混合白酒类，立即在冰浴冷却放置，在15000g离心力离心10min，然后在532 nm和660 nm处测定OD 值波长[6]。

3.2.4超氧化物歧化酶活性的测定

用氮蓝四唑光化还原法测定SOD活性。暗光下在试管中加入3ml反应溶液50mmol/L磷酸盐（pH 7.8）、蛋氨酸13mmol/L，63μmol/lnbt，1.3 mol/L核黄素和1 mmol/L EDTA的准备，现在25μL酶提取液，在25℃根据光照射17盒子轻。然而在560nm处的光密度的测定。

3.2.5过氧化物酶活性的测定

用愈刨木酚测定的方法测定过氧化物酶活性。试管中加入 3.4mL 25mmol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液（pH值7，含0.1 mmol/L Na2 EDTA）和200μL 0.05%愈创木酚，搅拌，直到愈创木酚溶解混合均匀，再加入200μL的H2O2（10 mmol/L）和200μL提取物和470nm波长测定吸光度变化1-2分钟[愈创木脂过氧化物酶在470nm 的消光系数为26.6mmol/（L·cm）[7]。

4 结果与分析

4.1对番茄叶片钙形态影响分析

由图4.1可以看出，随着钙溶度的增加番茄叶片的水溶钙、酸溶钙和总钙都有一定程度的降低。钙显著降低了叶片中水溶钙，处理第五天最为明显（图1-A）。高钙处理显著降低了酸溶钙及总钙的浓度（P<0.05）（图1-B，D），并在一定程度上降低了醇溶钙，未达显著水平（图1-C）。这表明钙对弱光下番茄叶片中的钙组分的影响

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通过图4.1可以看出，随着番茄叶片可溶性钙、酸溶性钙和钙的溶解性增加，可溶性钙和总钙的含量降低到一定程度。钙能显著降低了叶片水溶性钙，第五天最明显的处理（图4.1-A）。高钙处理显著降低了酸溶性钙和总钙浓度P＜0.05（4.1-B和D），并在一定程度上降低了钙的可溶性钙，并没有达到显著水平（图4.1-C）。在弱光条件下，不同浓度的钙对番茄叶片钙离子浓度的影响。水溶性钙在总钙中所占比例最大，同时也与总钙浓度变化最相关，这说明水溶性钙可能在调节光合作用中起重要作用。

水

溶

钙

(

)

醇

溶

钙

(

)

酸

溶

钙

(

)

Treatment days

总

钙

(

)

Treatment days

图4.1 钙对弱光下番茄叶片钙组分含量的影响

4.2对番茄叶片活性氧代谢影响分析

4.2.1对超氧阴离子产生速率影响分析

从图4.2我们可以看到，不同处理的番茄叶片的处理时间延长超氧阴离子生成率呈下降趋势，在自然光照和弱光，超氧阴离子生成率随钙离子浓度的增加，高钙和钙的自由处理的幼苗叶片超氧阴离子产生率有显着性差异（P＞0.01）。结果表明：钙离子可以降低番茄叶片超氧阴离子的生成速率，降低超氧阴离子对番茄幼苗细胞膜的伤害。从图4.2也可以看出，在天然光，钙处理对超氧阴离子产生率有更为显着的效果，

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图4.2钙对弱光胁迫下番茄叶片超氧阴离子产生速率的影响

4.2.2 对MDA含量影响分析

如图4.2所示，在弱光条件下，高钙和正常钙处理后丙二醛含量呈现先增后减的趋势，而丙二醛含量略有上升。随着处理时间的增加，丙二醛含量增加，丙二醛含量显著增加。在自然光照条件下，丙二醛含量的总体变化趋势和弱光条件的变化趋势有明显的上升。在弱光条件下，丙二醛含量更为显著。研究了弱光胁迫对番茄叶片细胞膜脂质过氧化的影响，并分析了钙处理对膜脂过氧化的影响比弱光胁迫下的效果更为显著。不同光照条件下，随着钙离子浓度的增加，丙二醛含量逐渐降低，表明钙离子含量会降低番茄叶片中丙二醛含量，明显降低丙二醛对细胞膜的损伤。

图4.3钙对弱光胁迫下番茄叶片MDA含量的影响

4.2.3对SOD活性影响分析

如图4.4所示，在自然光和弱光下，超氧化物歧化酶活性随时间逐渐降低。在正常光和弱光的2个处理中，随着溶液中钙离子浓度的增加，超氧化物歧化酶活性升高，高钙和无钙处理的超氧化物歧化酶活性显著差异。在弱光条件下，番茄叶片的超氧化

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图4.4钙对弱光胁迫下番茄叶片SOD活性的影响

4.2.4 对POD活性影响分析

如图4.5所示，弱光处理的幼苗叶片的过氧化物酶活性随钙离子浓度的增加而增加，高钙和无钙处理的过氧化物酶活性显著差异，且差异最显著。结果表明，弱光胁迫下，过氧化物酶能显著增强番茄叶片的钙离子活性，增强植物对过氧化物的清除能力。在正常光照条件下，高钙浓度、过氧化物酶活性迅速下降，这说明钙在第四天内起到了作用。在弱光处理，钙在晚上时间的作用，在正常的光线下，需要10天时间。

图4.5钙对弱光胁迫下番茄叶片POD活性的影响

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5讨论

5.1钙对番茄叶片钙形态的影响

不同的作物对不同作物的不同器官的结果往往是不同的。研究表明，用离子钙、熬合钙和纳米钙喷钙处理枣果、枣果实钙主要以80%乙醇提取物的钙（AL C -Ca）和存储60天，醋酸钙的钙含量降低NaCl溶液提取，AL C-Ca含量增加。细胞质中的对照治疗有大量的钙积累，可有效抑制钙离子的流动，在细胞质中积累较少[8]。有人发现，与钙营养液，花期和幼果期分别为番茄花、叶及果实喷洒mg/L萘乙酸（NAA）和0.5%氯化钙混合液可显著提高果实中的钙含量增加，果实钙主要是增加果胶钙的含量。董彩霞等人研究发现，营养液的高钙处理显著增加了植株各部位的钙吸收量，表明营养液中钙含量增加，植株吸收增加。在本试验中，叶片中的水钙变化是总钙浓度变化的主要原因。

5.2弱光胁迫对活性氧代谢的影响

在正常情况下，细胞内活性氧的产生和清除状态的动态平衡和活性氧水平低，弱光胁迫大大改变了植物细胞膜的结构和厚度，导致膜系统的损伤，活性氧的积累增加，活性氧膜脂质过氧化产物积累，造成损害的完整性细胞膜，细胞质泄漏增加，异常膜相关的生理生化反应，细胞生理下降，产生反应性氧损伤[9]。这时，对自由基有清除作用的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和细胞膜的损伤程度对膜脂过氧化产物丙二醛含量的变化，这些变化将进一步影响植物的光合作用。

5.3钙对弱光下番茄叶片活性氧的影响

在正常生理条件下，植物细胞内活性氧的产生和清除处于动态平衡状态，低水平的活性氧种类，和应力可能会破坏活性氧的动态平衡，导致大量氧自由基，细胞的正常生理功能受到伤害。研究表明，丙二醛是膜脂过氧化的主要产物之一，其含量与植物的损伤程度呈正相关。抗氧化酶和过氧化物酶等抗氧化酶在清除氧自由基和防止自由基的形成中起重要作用。超氧化物歧化酶是植物细胞中最重要的抗氧化酶之一，其主要功能是清除氧和过氧化物酶，其主要功能是过氧化氢分解[10]。的作用。3种保护酶的协同作用可以清除体内多余的氧气，使膜系统能减轻自由基造成的氧化损伤，提高植物的抗性。

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结论

实验结论为：（1）钙的弱光胁迫降低了番茄叶片的总钙含量，叶片中的水溶性钙含量变化是钙离子浓度变化的主要原因。（2）钙的弱光胁迫降低了番茄叶片超氧阴离子的产生速率和丙二醛含量，提高了超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性，可见由钙增加保护酶活性和降低膜过氧化水平，提高番茄植株对番茄植株的抗逆性，进一步抗逆止植物的弱光损害。

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谢辞

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参考文献

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