解析:鈣與植物生長

一、鈣的功能

1、鈣對細胞壁結構與功能的影響

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鈣對維持植物細胞的結構穩定性起重要作用,鈣以果膠酸鈣的形式在細胞壁結構中起黏合劑的作用,果膠聚合度越高,壁的械強度就越大,這樣能阻止外界水解酶的進入,減少酶與底物的接觸,從而防止中膠層解體,推遲果實衰老。鈣還能使原生質水化性降低,並與鉀、鎂配合保持原生質的正常狀態,調節原生質的活力。同時,鈣也抑制果實中多聚半乳糖醛酸酶活性,減少細胞壁的分解作用,推遲果實軟化。

2、鈣對細胞膜結構與功能的影響

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鈣離子是細胞膜的保護劑,細胞質鈣離子的增加能增強膜結構的穩定性和保持細胞活力。細胞中鈣可分為幾個鈣庫,處於動態平衡中,它們調節細胞外的離子環境與質膜的結構和功能,當鈣庫平衡失調時,則會發生代謝失調,引起生理病害。有研究表明,外源鈣處理降低蘋果微粒體膜的微粘性,可以避免與衰老有關的膜的微粘性增加,鈣也能減少自由基對膜系統的傷害,從而保護膜結構的完整性;鈣處理能提高蘋果超氧化物歧化酶活性,降低丙二醛的含量,從而保護膜結構的完整性;鈣與蛋白質和磷脂結合影響膜的相變和流動性、維持細胞膜結構的完整性與穩定性,防止胞內底物與酶接觸而導致生理代謝紊亂。

3、鈣對細胞內酶活性的調控作用

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細胞內的鈣離子可作為“第二信使”通過鈣調蛋白調節酶的活性。有證據表明,活性氧、抗氧化酶系統及鈣信使系統之間是相互作用的。鈣還可抑制多聚半乳糖醛酸酶乙烯形成酶、蛋白激酶和丙酮酸激酶的活性。研究表明,在滲透脅迫下,鈣處理龍眼葉片,降低了龍眼葉片蛋白質,光合色素和內源抗氧化劑的降解,提高了超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶(=K)和抗壞血酸-過氧化物酶等保護酶的活性,抑制膜脂過氧化。採後鈣處理果實,能延緩果實後熟衰老,延緩果肉軟化。有研究表明,鈣能抑制可溶性腺苷三磷酸酶的活性,減緩細胞內氧化作用的功能,控制鴨梨黑心病的發生。

4、鈣對植物激素作用的影響

目前已知,外源高濃度鈣抑制乙烯生成,延緩衰老;胞質內鈣增加,促進乙烯生成,加速衰老。

5、鈣元素對逆境脅迫的調控作用

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鈣參與植物對逆境的應答反應,當植物受到鹽脅迫、乾旱、低溫、高溫、缺氧及氧化脅迫時,細胞質中鈣離子濃度增加,啟動基因表達,引起一系列生理變化,提高植物對逆境的適應性。在逆境脅迫初期,植物細胞中鈣離子水平迅速增加數倍到數十倍,同時逆境脅迫可以誘導抗氧化酶系統酶活性的迅速增加,以抗禦逆境誘導的氧化脅迫。如柑橘原生質體在低溫鍛鍊過程中鈣調含量增加,提高原生質體抗凍性;在水分脅迫時,減少荔枝果皮中鈣的積累會增加後期的裂果率;乾旱脅迫時,鈣一方面作為第二信使刺激植物產生脫落酸,引起葉片氣孔關閉,蒸騰減少,水分狀況得到改善;另一方面抑制乙烯的生成,從而減緩植物的旱衰促老。

二、鈣與果實品質的關係

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許多果實的生理失調症狀與缺鈣有密切關係,研究表明,果實缺鈣或鈣與其它元素之間失衡是病害發生的主要原因,所以生長前期樹體噴鈣或者採收後果實浸鈣都能不同程度降低發病率。如蘋果的苦痘病、水心病、痘斑病、紅玉斑點病、鴨梨黑心病、鱷梨褐變,甜櫻桃及荔枝裂果,芒果軟鼻病等均與果實缺鈣有關。增加鈣素營養,能有效地防治一些生理病害。採前或採後鈣處理對防止或減輕生理病害發生起到良好作用。鈣提高果實抵抗力的機理可能是:

(1)鈣促進傷口木栓化。

(2)鈣離子與細胞壁中的果膠結合,維持細胞膜結構,減少細胞壁的透性,防止果實軟化,從而提高果實的抗病性對蘋果幼果進行噴鈣處理,能明顯提高果實的硬度,降低苦痘病的發病率。荔枝裂果率與葉片中鈣含量呈顯著負相關,增加葉片和果皮中鈣的含量,利於減少荔枝裂果,此外,外源鈣處理還能減輕苦痘病、果實裂果等病害。

鈣對果實成熟衰老的調控作用己有相關研究,外源鈣可以抑制乙烯生成,保持果實硬度,延緩衰老,果實中的鈣含量與果實採後呼吸速率呈負相關,並且鈣能影響呼吸速率出現的早晚進程和呼吸峰的大小。浸鈣處理可抑制蘋果的呼吸作用,躍變後期蘋果的呼吸速率隨外源鈣濃度提高而降低,其呼吸躍變到來的時間長短與果實含鈣量呈正相關。用鈣處理採後香梨,呼吸躍變到來的時間隨著鈣濃度的增加而依次向後推延,同時躍變峰的高度隨鈣濃度的增加也依次降低鈣對於提高果實品質,延長貯藏壽命有重要作用。果實組織中維持較高的鈣水平,可以保持果實硬度,降低呼吸速率,抑制乙烯的產生,延長果實貯藏壽命,提高果實商品價值。補鈣充足的蘋果、桃、梨和獼猴桃等均能改善果實品質,延長貯藏期。

文章來源:191 農資人


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