鈣信號系統(tǒng)調(diào)節(jié)柑橘抗寒生理生化機理的研究.pdf

1、低溫是限制植物生長和分布的重要因素之一。柑橘是世界上，也是我國南方的一種重要水果，周期性凍害嚴重影響了柑橘的生產(chǎn)和發(fā)展。抗寒的有效途徑是培育新的抗寒品種和改善抗寒栽培技術。但迄今為止，全球的柑橘凍害問題仍然沒有得到有效解決。 Ca<'2+>作為偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理反應的第二信使，參與植物細胞對胞外環(huán)境的反應與適應，在調(diào)節(jié)植物細胞對低溫等逆境環(huán)境脅迫信號轉(zhuǎn)導過程中起著重要的作用。而Ca<'2+>信號對植物抗寒的作用大多數(shù)只是在一

2、年生草本植物上得到研究，而在多年生木本植物的研究上甚少。研究鈣對柑橘抗寒機理的調(diào)節(jié)，旨在為柑橘等木本植物抗寒栽培和抗寒育種提供理論依據(jù)。 本論文研究了來檬、Page橘柚和國慶1號溫州蜜柑三種柑橘愈傷組織在0、3、5、10和15 mmol/L Ca<'2+>濃度和兩種Ca<'2+>信號系統(tǒng)抑制劑EGTA (乙二醇雙乙胺醚-N，N′-四乙酸)和TFP(三氟拉嗪)對低溫下生理生化指標的變化；在田間實驗中，探討了不同鈣鹽對國慶1號溫州蜜

3、柑的抗寒性的影響。主要結(jié)果如下： 1．Ca<'2+>信號系統(tǒng)影響了柑橘膜脂肪酸不同組分的含量。研究了Ca<'2+>對低溫下柑橘愈傷組織膜脂肪酸組成和比例的影響，發(fā)現(xiàn)不同濃度Ca<'2+>處理對低溫下柑橘愈傷組織膜脂肪酸組成沒有影響，但是對一些膜脂肪酸的相對含量有顯著影響。柑橘愈傷組織的膜脂肪酸種類主要有棕櫚酸、棕櫚烯酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸，其中油酸和棕櫚酸成分含量最多，其次是亞油酸和亞麻酸，棕櫚烯酸和硬脂酸含量最少。外

4、源5 mmol/L Ca<'2+>能顯著地增加柑橘愈傷組織膜脂肪酸不飽和指數(shù)IUFA。其中，亞油酸和亞麻酸含量的變化敏感，亞油酸和亞麻酸的含量分別與IUFA顯著相關，相關系數(shù)分別為0.6732、0.8056。采用Ca<'2+>螯合劑 EGTA或鈣調(diào)素拮抗劑TFP對柑橘愈傷組織低溫處理后，減少柑橘愈傷組織膜脂肪酸不飽和指數(shù)IUFA，降低了柑橘的抗寒力。 2．Ca<'2+>信號系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)柑橘抗寒中膜脂過氧化和保護性酶等生理生化反應

5、。一定低濃度的Ca<'2+>(5 mmol/L) 處理能明顯地減少柑橘愈傷組織膜傷害率和膜脂過氧化產(chǎn)物MDA的積累。而且，還提高了膜保護性酶SOD和POD的活性，從而增強柑橘的抗寒性。采用EGTA或TFP處理會增加愈傷組織的膜傷害率和MDA的積累，降低了SOD和POD的活性。 3．Ca<'2+>信號系統(tǒng)影響柑橘抗寒過程中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的合成。外源5 mmol/L Ca<'2+>處理能明顯地增加低溫下的柑橘愈傷組織可溶性蛋白質(zhì)、可溶

6、性糖和脯氨酸含量。采用EGTA或TFP對柑橘愈傷組織低溫處理后，降低了柑橘愈傷組織可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和脯氨酸含量。 4．外源Ca<'2+>處理影響低溫下柑橘愈傷組織的冷誘導蛋白質(zhì)的合成。利用SDS-PAGE法分析不同Ca<'2+>濃度對Page橘柚愈傷組織在不同低溫處理天數(shù)下的可溶性蛋白質(zhì)電泳情況，觀測到共同出現(xiàn)的蛋白質(zhì)條帶有77.8 kD、58.9 kD、51.5 kD、44.2 kD和38.2 kD蛋白產(chǎn)生，而65.3

7、kD和17.1 kD蛋白誘導與否與低溫處理時間有關，還有21.1 kD、23.2 kD、25.8 kD和97.6 kD等蛋白誘導與否不但與低溫處理時間有關，而且與外源Ca<'2+>濃度有關。 5．外施鈣鹽可以提高溫州蜜柑的抗寒性，不同類型的鈣鹽提高抗寒性的程度不同。研究了以20 mmol/L氯化鈣(CaCl<,2>)、醋酸鈣(CaAc<,2>)和硝酸鈣(Ca(NO<,3>)<,2>)等三種鈣鹽噴施國慶1號溫州蜜柑后，葉片半致死溫

8、度(LT<,50>)的變化，以及在低溫(-9℃)脅迫下的一些生理生化變化。結(jié)果表明：噴施Ca<'2+>鹽處理能提高溫州蜜柑的抗寒性，降低其LT<,50>，CaCl<,2>處理后LT<,50>只比對照(以蒸餾水為對照)降低了0.64℃，而CaAc<,2>處理或Ca(NO<,3>)<,2>處理后LT<,50>比對照分別降低了1.34℃和1.35℃。同時，三種Ca<'2+>鹽處理能提高國慶1號葉片在-9℃低溫脅迫下的抗氧化酶(SOD和POD)