夏蘊(yùn) 谷巍 巢建國 盛業(yè)龍 王玉卓 惠西珂 王凱 王圓圓

摘要：【目的】探討外源氯化鈣對(duì)高溫下茅蒼術(shù)生長生理指標(biāo)及葉片關(guān)鍵酶基因表達(dá)的影響，以期為緩解茅蒼術(shù)高溫傷害及其耐熱生長提供參考依據(jù)?！痉椒ā恳远晟┥n術(shù)種苗為試驗(yàn)材料，采用盆栽方式，以不添加氯化鈣的超純水（0 mmol/L）為對(duì)照，采用無水氯化鈣配制4個(gè)不同濃度的氯化鈣溶液（5、10、15和20 mmol/L）對(duì)茅蒼術(shù)進(jìn)行高溫前噴施處理，高溫脅迫5 d后分別統(tǒng)計(jì)各處理葉片的黃葉數(shù)量，取樣進(jìn)行生理指標(biāo)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定，并測定各處理葉片的關(guān)鍵酶基因表達(dá)量。【結(jié)果】經(jīng)5 d高溫脅迫后，與對(duì)照相比，5～10 mmol/L氯化鈣溶液處理能有效減少茅蒼術(shù)葉片黃化現(xiàn)象，抑制葉綠素分解，葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性及葉綠素含量顯著增加（P<0.05，下同），丙二醛（MDA）含量和相對(duì)電導(dǎo)率顯著降低，葉綠素?zé)晒鈪?shù)整體呈上升趨勢，同時(shí)還能正向調(diào)節(jié)法呢基焦磷酸合成酶（FPPS）和3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶（HMGR）基因表達(dá)量，綜合作用效果尤以10 mmol/L氯化鈣溶液處理最佳，其POD活性（2070.526 U/g）、葉綠素含量（1.906 mg/g）、PSII最大量子效率（0.144）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（1.946）、表觀電子傳遞速率（31.509）及FPPS基因表達(dá)量（1.809）均為最高。當(dāng)氯化鈣溶液濃度增大至15～20 mmol/L時(shí)，茅蒼術(shù)外觀、生理指標(biāo)及關(guān)鍵酶基因表達(dá)等均受到抑制，緩解高溫脅迫效果不佳。【結(jié)論】低濃度（5～10 mmol/L）的外源氯化鈣可增強(qiáng)茅蒼術(shù)的耐熱性，有效緩解高溫脅迫對(duì)其生長造成的傷害，有助于其生長。

關(guān)鍵詞： 茅蒼術(shù);外源氯化鈣;生長生理指標(biāo);關(guān)鍵酶基因表達(dá)量

中圖分類號(hào)： S567.211? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2020）02-0267-08

Effects of exogenous calcium chloride on growth physiological indexes and leaf key enzyme gene expression of Atractylodes lancea（Thunb.） DC. under high temperature stress

XIA Yun1， GU Wei1*， CHAO Jian-guo1*， SHENG Ye-long2， WANG Yu-zhuo1，

HUI Xi-ke1， WANG Kai1， WANG Yuan-yuan1

（1School of Pharmacy， Nanjing University of Traditional Chinese Medicine， Nanjing? 210023， China; 2Changzhou Menghe Shuangfeng Chinese Herbal Medicine Technology Co.， Ltd.， Changzhou， Jiangsu? 213000， China）

Abstract：【Objective】To investigate the effects of exogenous calcium chloride on the physiological indexes and the expression of key enzyme genes in leaves of Atractylodes lancea（Thunb.） DC. under high temperature， with a view to providing a reference basis for alleviating the injury of high temperature on A. lancea and its heat-resistant growth. 【Method】Taking biennial A. lancea seedlings as test materials， using potted method， using ultrapure water without adding calcium chloride（0 mmol/L） as control， and anhydrous calcium chloride was used to prepare four different concentrations of calcium chloride solutions（5， 10， 15 and 20 mmol/L） for high temperature pre-spray treatment of A. lancea. After 5 d of high temperature stress，? the yellow leaves of each treated group were counted and sampled for physiological indicators and chlorophyll fluorescence parameters detection， and? each expression of key enzyme genes in treated leaves were measured. 【Result】After 5 d of high temperature stress， compared with the control， 5-10 mmol/L calcium chloride solution treatment could effectively reduce the yellowing phenomenon of A. lancea leaves， inhibit chlorophyll decomposition， and significantly increase leaf superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD） and catalase（CAT） activities and chlorophyll content（P<0.05， the same below）. The content of malondialdehyde （MDA） and the relative conductivity were significantly reduced， and the overall chlorophyll fluorescence parameters showed an upward trend. At the same time， the expression of key enzyme genes of farnesyl diphosphate synthase（FPPS） and 3-hydrox-3-methylglutaryl coenzyme A（HMGR） were also positively regulated， and comprehensive effect was the best when treated with 10 mmol/L calcium chloride solution. Its POD activity（2070.526 U/g）， chlorophyll content（1.906 mg/g）， PSII maximum quantum efficiency（0.144）， non-photochemical quenching coefficient（1.946）， apparent electron transfer rate（31.509） and FPPS gene expression（1.809） were the highest. When the concentration of calcium chloride solution was increased to 15-20 mmol/L， the appearance， physiological indicators and key enzyme gene expression of A. lancea were inhibited， and the effects of alleviating high temperature stress was not good. 【Conclusion】Low-concentration（5-10 mmol/L） exogenous calcium chloride can enhance the heat resistance of A. lancea， which effectively alleviates the damage caused by high temperature stress and helps its growth.

Key words： Atractylodes lancea（Thunb.） DC.; exogenous calcium chloride; growth and physiological index; key enzyme gene expression

Foundation item： National Natural Science Foundation of China （81573520）; Chinese Medicine Public Health Service Subsidy “National Traditional Chinese Medicine Resources Survey Project”（Caishe〔2018〕No.43）; Jiangsu Traditional Chinese Medicine Resources Industrialization Process Cooperative Center Project （ZDXM-3-24）; General Project of Jiangsu Basic Research Plan （Natural Science Foundation）（BK20171312）

0 引言

【研究意義】蒼術(shù)[Atractylodes Lancea （Thunb.）DC.]主治風(fēng)寒、風(fēng)濕痹痛等病癥（張玉秀和李桂娟，2019），為臨床處方常用藥，茅山為其道地產(chǎn)區(qū)。近年來，茅蒼術(shù)種植面積雖不斷增加，但伴隨著全球氣候增溫的趨勢，高溫脅迫已對(duì)茅蒼術(shù)生長造成了較大影響。有研究表明，施加外源物質(zhì)可在一定程度上緩解逆境脅迫對(duì)植物造成的傷害，如氯化鈣可改善植物光合結(jié)構(gòu)效應(yīng)（張浩等，2019），促進(jìn)酶活性（丁能飛等，2010），提高葉綠素和可溶性蛋白含量，降低丙二醛（MDA）含量（安鈺等，2019），同時(shí)還可改善植物的不良生長狀況（於曉偉，2018）。因此，研究氯化鈣緩解茅蒼術(shù)高溫傷害的作用機(jī)理和響應(yīng)變化，可為茅蒼術(shù)的抗逆生長提供參考依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】鈣離子為植物生長發(fā)育的必需元素之一，作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的第二信使，具有維持細(xì)胞穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)生理功能等作用（朱曉軍等，2004;Hou et al.，2019）。陳瑩等（2014）研究表明，外源鈣可增強(qiáng)干旱脅迫下木豆種苗的可溶性蛋白質(zhì)和谷胱甘肽（GSH）含量，但對(duì)其種子萌發(fā)的促進(jìn)作用不顯著。林嘯等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，外源鈣可有效緩解鎘脅迫對(duì)白菜的傷害，同時(shí)還能提高白菜的內(nèi)源NO表達(dá)和鈣含量。趙娟等（2016）研究指出，5～15 mmol/L的鈣溶液可增強(qiáng)玉米的耐冷性生長能力。劉國花等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，氯化鈣處理可降低低溫下尾巨桉幼苗的MDA及脫落酸（ABA）含量，提高內(nèi)源激素含量和酶活水平，以10 mmol/L濃度的效果最佳。郝正剛等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，施加鈣可有效緩解鎘脅迫對(duì)甜高粱的光合抑制作用，以3.0 mmol/L濃度處理效果最佳。黃璐瑤等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，施加外源鈣后，可有效提高鹽脅迫下金銀花Rubisco酶大亞基編碼基因rbcL和葉綠素a/b結(jié)合蛋白編碼基因Cab的表達(dá)，其中rbcL基因表達(dá)變化更敏感。任珺等（2019）研究了外源鈣對(duì)鹽脅迫下苦豆子生長的影響，認(rèn)為氯化鈣有助于苦豆子的萌發(fā)和生長，有減輕鹽脅迫的作用。伍寶朵等（2019）研究認(rèn)為，適宜濃度的外源鈣可減輕低溫對(duì)胡椒的寒害程度，提高胡椒的酶活性，減少細(xì)胞膜損傷，但濃度過高會(huì)產(chǎn)生抑制效果。徐宗藝等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，施加氯化鈣可有效減輕酸雨脅迫下煙草的失綠現(xiàn)象，提高其光能傳遞速率，減輕光能損耗?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本課題組前期已研究了多種逆境脅迫對(duì)茅蒼術(shù)生長的影響，為完善茅蒼術(shù)的抗逆栽培，需進(jìn)一步研究外源物質(zhì)對(duì)緩解茅蒼術(shù)逆境傷害的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以二年生茅蒼術(shù)種苗為試驗(yàn)材料，在高溫來臨前提前噴施不同濃度的氯化鈣溶液，研究不同濃度氯化鈣對(duì)高溫脅迫下茅蒼術(shù)生長生理指標(biāo)和葉片關(guān)鍵酶基因表達(dá)的影響及其作用機(jī)理，為緩解茅蒼術(shù)高溫傷害及其耐熱生長提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用二年生茅蒼術(shù)種苗，2018年12月28日種植在江蘇省常州市新北區(qū)雙峰中草藥基地（東經(jīng)119°47′56.60″，北緯32°01′28.97″），經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥資源與開發(fā)教研室巢建國教授鑒定為菊科植物蒼術(shù)[Atractylodes lancea（Thunb.） DC.]的根莖。無水氯化鈣為分析純，配制用水為超純水。

1. 2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年7月在常州市新北區(qū)雙峰中草藥基地內(nèi)進(jìn)行，采用盆栽方式，土樣取自基地。土壤含銨態(tài)氮11.773 mg/kg、速效磷11.107 mg/kg、速效鉀11.360 mg/kg。

采用無水氯化鈣配制4個(gè)不同濃度氯化鈣溶液（用超純水配制），分別為Ca5組（5 mmol/L）、Ca10組（10 mmol/L）、Ca15組（15 mmol/L）和Ca20組（20 mmol/L），以Ca0組（0 mmol/L）為對(duì)照。選取植株大小相近的二年生茅蒼術(shù)種苗移栽至花盆內(nèi)，每盆3株，每組6盆，待其生長穩(wěn)定后，于7月5日起每天18：00分別噴施不同濃度的氯化鈣溶液于各組茅蒼術(shù)葉面，以葉片滴液為宜，連續(xù)噴施處理7 d，之后搬至溫室大棚內(nèi)進(jìn)行40 ℃高溫處理5 d，然后觀察統(tǒng)計(jì)各處理茅蒼術(shù)葉片的顏色及黃葉數(shù)量，并取各組距頂端7～8 cm處綠色未發(fā)黃新鮮葉片，混勻，剪碎，進(jìn)行生理指標(biāo)測定（每組3個(gè)重復(fù)），選取功能葉片（各組倒數(shù)第2片葉片）進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定（每組5個(gè)重復(fù)），同時(shí)取新鮮葉片約0.1 g預(yù)存在 -80 ℃冰箱中，待測其葉片3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A，HMGR）和法呢基焦磷酸合酶（Farnesyl pyrophosphate synthase，F(xiàn)PPS）基因表達(dá)量。

1. 3 測定指標(biāo)及方法

觀察并統(tǒng)計(jì)經(jīng)噴施不同濃度氯化鈣溶液后，受高溫處理的茅蒼術(shù)幼苗的外觀形態(tài)特征，統(tǒng)計(jì)各組黃葉數(shù)。

選取各組大小、長勢相近的植株葉片，去除葉脈，剪碎，混勻，設(shè)3個(gè)重復(fù)，進(jìn)行生理指標(biāo)測定：采用紫外吸收法測定過氧化氫酶（CAT）活性，愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶（POD）活性，超氧化物歧化酶（SOD）試劑盒（南京建成生物工程公司）檢測總SOD活性，DDS-11A型電導(dǎo)率儀測定電導(dǎo)率，乙醇法測定葉綠素含量，硫代巴比妥酸法測定MDA含量。

茅蒼術(shù)高溫處理5 d后，利用LI-6400型便攜式光合測定儀選取各組功能葉片5片，預(yù)先對(duì)葉片進(jìn)行暗適應(yīng)30 min后測定Fm、Fo等暗適應(yīng)熒光參數(shù)，根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算得到PSII最大量子效率（Fv/Fm）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）和電子傳遞效率（ETR）等參數(shù)。

參照RNA提取試劑盒（TIANGEN公司）說明書提取高溫脅迫5 d后茅蒼術(shù)葉片的RNA，反轉(zhuǎn)錄為cDNA，進(jìn)行PCR熒光定量測定。反應(yīng)程序：94 ℃預(yù)變性5 min，94 ℃變性30 s，62 ℃退火30 s，72 ℃延伸40 s，45個(gè)循環(huán)。利用2-ΔΔCt法（以0 mmol/L氯化鈣溶液組為參照）進(jìn)行計(jì)算，對(duì)不同濃度氯化鈣溶液處理的茅蒼術(shù)葉片關(guān)鍵酶基因表達(dá)量差異進(jìn)行分析。qRT-PCR引物序列（課題組成員前期篩選得出）見表1。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

葉片關(guān)鍵酶基因應(yīng)用GraphPad Prism 5.0進(jìn)行圖表繪制，其余指標(biāo)利用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 外源氯化鈣對(duì)茅蒼術(shù)葉片顏色和黃葉數(shù)的影響

2. 1. 1 葉片顏色 由圖1可知，Ca0組未經(jīng)氯化鈣處理的茅蒼術(shù)葉片發(fā)黃、失綠嚴(yán)重，說明高溫脅迫會(huì)導(dǎo)致其葉綠素分解，使葉片發(fā)黃。經(jīng)低濃度（5和10 mmol/L）氯化鈣溶液處理后，Ca5和Ca10組茅蒼術(shù)葉片發(fā)黃程度有所緩解，以Ca10組效果較佳;隨著氯化鈣溶液濃度的增加，茅蒼術(shù)葉片發(fā)黃程度不再受到抑制，且濃度越高葉片發(fā)黃程度越接近于Ca0組。說明噴施適宜濃度的氯化鈣溶液能有效緩解茅蒼術(shù)葉片發(fā)黃，氯化鈣溶液濃度過高時(shí)反而會(huì)導(dǎo)致葉片發(fā)黃嚴(yán)重。

2. 1. 2 葉片枯黃數(shù)量 由表2可知，Ca0組茅蒼術(shù)葉片黃葉數(shù)最多，經(jīng)低濃度（5和10 mmol/L）氯化鈣溶液處理后，Ca5和Ca10組茅蒼術(shù)葉片黃葉數(shù)較Ca0組明顯減少，而經(jīng)高濃度（15和20 mmol/L）氯化鈣溶液處理后，Ca15和Ca20組茅蒼術(shù)葉片黃葉數(shù)較低濃度處理組有所增加，且隨著氯化鈣溶液濃度的增加，黃葉數(shù)逐漸增多，Ca20組總黃葉數(shù)已接近于Ca0組，說明適宜濃度的氯化鈣溶液處理可減少茅蒼術(shù)黃葉數(shù)，若濃度過高反而使其黃葉數(shù)增多。

2. 2 外源氯化鈣處理對(duì)茅蒼術(shù)葉片生理生化指標(biāo)的影響

2. 2. 1 葉片酶活性 由表3可知，與Ca0組相比，當(dāng)氯化鈣溶液濃度為5 mmol/L時(shí)，除POD活性增加不顯著外（P>0.05，下同），SOD和CAT活性均顯著增加（P<0.05，下同），分別較Ca0組增加7.728%和153.533%;Ca10組的葉片SOD、POD和CAT活性也較Ca0組顯著增加，但與Ca5組相比，其SOD活性無顯著差異，POD活性顯著增加，CAT活性顯著減小;隨著氯化鈣溶液濃度繼續(xù)增加，茅蒼術(shù)葉片3種酶的活性均持續(xù)下降，尤以Ca20組活性降低最明顯。說明適宜濃度的氯化鈣溶液處理可增加茅蒼術(shù)的抗氧化酶活性，有效增強(qiáng)茅蒼術(shù)對(duì)高溫的抗性和抵御能力，但氯化鈣溶液濃度過高會(huì)使茅蒼術(shù)的抗氧化酶活性受到抑制。

2. 2. 2 葉片膜受損程度和葉綠素含量 由表4可知，Ca0組茅蒼術(shù)在遭受高溫脅迫后，其MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率快速增加，說明此時(shí)茅蒼術(shù)已受到高溫?fù)p害。Ca5和Ca10組的茅蒼術(shù)，高溫脅迫后其葉片MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率均較Ca0組顯著下降，尤以10 mmol/L氯化鈣溶液對(duì)茅蒼術(shù)葉片高溫傷害的緩解效果更佳;隨著氯化鈣溶液濃度的增加，茅蒼術(shù)葉片MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率反而有所增加，且均顯著高于Ca5和Ca10組，氯化鈣溶液濃度越高，二者增加越明顯。說明氯化鈣溶液濃度過高會(huì)加重高溫下茅蒼術(shù)葉片細(xì)胞膜的損傷程度。

同時(shí)由表4可看出，隨著氯化鈣溶液濃度的增加，茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量呈先升高后降低的變化趨勢，其中Ca10組茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量最高，達(dá)1.906 mg/g，較Ca0組顯著增加16.007%，也顯著高于其他處理，說明適宜濃度的氯化鈣溶液可有效抑制高溫下茅蒼術(shù)葉片葉綠素的分解，尤以10 mmol/L氯化鈣溶液效果最佳。當(dāng)氯化鈣溶液濃度為15～20 mmol/L時(shí)，茅蒼術(shù)葉片葉綠素含量呈下降趨勢且氯化鈣溶濃度越高，葉綠素含量降幅越明顯，說明氯化鈣溶液濃度過高會(huì)使茅蒼術(shù)葉片葉綠素分解加快。

2. 3 外源氯化鈣處理對(duì)茅蒼術(shù)葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表5可知，隨著氯化鈣溶液濃度的增大，各組茅蒼術(shù)葉片的Fv/Fm、qP和ETR均呈先上升后下降的變化趨勢，其中Fv/Fm和ETR以Ca10組最高，qP以Ca5組最高，分別較Ca0組增加53.191%、53.142%和33.871%，差異均達(dá)顯著水平;Ca15和Ca20組茅蒼術(shù)葉片的Fv/Fm、qP和ETR均較Ca0組有所降低，尤以Ca20組降幅最大，分別降低53.191%、31.048%和53.448%。NPQ呈先下降后上升再下降的變化趨勢，其中以Ca10組最大，相比Ca0組增加20.795%，而Ca15組NPQ已趨向于Ca0組，隨氯化鈣溶液濃度增加，降幅更大，至Ca20組達(dá)最低值。

2. 4 外源氯化鈣處理對(duì)茅蒼術(shù)葉片關(guān)鍵酶基因表達(dá)量的影響

由圖2-A可知，各處理組茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)PPS基因表達(dá)量隨氯化鈣濃度的增加呈先上升后下降的變化趨勢，與Ca0組相比，Ca5組略有增加，而Ca10組基因表達(dá)量達(dá)1.809，增加80.900%，效果最佳，說明適宜濃度的氯化鈣有助于調(diào)節(jié)茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)PPS基因表達(dá)量的上升，增強(qiáng)其耐熱性。當(dāng)氯化鈣溶液濃度超過15 mmol/L時(shí)，茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)PPS基因表達(dá)量開始下調(diào)，說明氯化鈣濃度過高會(huì)抑制茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)PPS基因表達(dá)。

由圖2-B可知，各處理組茅蒼術(shù)葉片HMGR基因表達(dá)量隨氯化鈣溶液濃度增加呈先下降后上升的變化趨勢，Ca5組表現(xiàn)為下調(diào)，而Ca10、Ca15和Ca20組相比Ca0組均表現(xiàn)為上調(diào)，尤以Ca20組表現(xiàn)最佳，其HMGR基因表達(dá)量為Ca0組的11.740倍。

3 討論

植物的外觀狀態(tài)可最直觀、簡便快捷地反映植物對(duì)外界環(huán)境變化的感應(yīng)。徐宗藝等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，酸雨脅迫可使煙草葉片呈現(xiàn)不同程度的傷斑，造成失綠、黃棕色斑塊等現(xiàn)象，而施加氯化鈣可緩解其失綠程度。本研究結(jié)果表明，施用低濃度（5和10 mmol/L）的外源氯化鈣可有效緩解茅蒼術(shù)葉片發(fā)黃，說明通過施加氯化鈣可有效緩解高溫對(duì)茅蒼術(shù)葉片的傷害，減少黃葉現(xiàn)象，與徐宗藝等（2019）的研究結(jié)果相似。同時(shí)，本研究中，5和10 mmol/L氯化鈣溶液均可有效減少茅蒼術(shù)黃葉情況，而從外觀顏色評(píng)判，以10 mmol/L氯化鈣組最佳，推斷該濃度下氯化鈣可抑制葉綠素降解，提高葉綠素合成能力。然而相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少，仍需進(jìn)一步探究證實(shí)。

作為體現(xiàn)植物對(duì)外界環(huán)境影響感應(yīng)指標(biāo)之一的抗氧化酶系統(tǒng)，在大量研究中被認(rèn)為是表現(xiàn)植物抗性的重要特征（裴斌等，2013;王穗子等，2015）。本研究中，當(dāng)噴施低濃度（5和10 mmol/L）的氯化鈣溶液時(shí)，茅蒼術(shù)葉片的SOD、POD和CAT活性均明顯增加，但氯化鈣濃度繼續(xù)增大至15 mmol/L以上時(shí)，3種酶的活性均較低濃度處理有所降低。本研究結(jié)果與林勇等（2012）關(guān)于外源水楊酸對(duì)皖貝母酶活性影響的研究結(jié)果存在差異，說明不同的外源物質(zhì)對(duì)植物產(chǎn)生的影響和效果存在差異，也可能與植物品種不同有關(guān);但與孫克香等（2015）研究得出的5和10 mmol/L外源鈣可提高高溫強(qiáng)光脅迫下甜椒的SOD、POD和CAT活性的研究結(jié)果相似，說明適宜濃度的氯化鈣溶液可有效提高植物的抗氧化酶活性，且在本研究中三者協(xié)同作用以減少活性氧的產(chǎn)生，也可間接緩解高溫脅迫對(duì)茅蒼術(shù)葉片PSⅡ反應(yīng)中心的傷害;但氯化鈣濃度過高會(huì)抑制茅蒼術(shù)的酶活系統(tǒng)。

高溫脅迫可使植物產(chǎn)生較多的膜脂過氧化產(chǎn)物，間接引起酶活功能的紊亂和細(xì)胞膜特性的傷害與破壞，MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率是評(píng)判植物細(xì)胞膜系統(tǒng)功能損傷程度的重要指標(biāo)（朱嘉敏等，2019）。本研究中，噴施5和10 mmol/L氯化鈣溶液處理的茅蒼術(shù)在高溫脅迫5 d后其葉片MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率均有所降低，與王慶等（2015）關(guān)于外源鈣對(duì)高溫下多葉羽扇豆的研究結(jié)果相同，說明外源氯化鈣有緩解高溫傷害的作用;康杰等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氯化鈣濃度超過5 mmol/L時(shí)，葉用萵苣幼苗的MDA含量上升，與本研究結(jié)果類似，表明氯化鈣對(duì)茅蒼術(shù)高溫傷害的緩解效應(yīng)具有一定限度;同時(shí)本研究中電導(dǎo)率變化趨勢也與之相同，可能與鈣離子具有良好的生物膜保護(hù)能力有關(guān)。

當(dāng)植物遭受逆境時(shí)，其葉綠素含量相應(yīng)作出變化，溫度為影響植物體內(nèi)光合色素變化的主要因子之一（邵怡若等，2013）。本研究中，高溫使茅蒼術(shù)葉綠素含量降低，當(dāng)施加氯化鈣溶液后葉綠素含量有所上升，尤以10 mmol/L濃度組效果最顯著，同時(shí)，從枯黃數(shù)和發(fā)黃程度觀察得出，Ca10組表現(xiàn)也最優(yōu)，說明無論從外觀狀態(tài)還是葉綠素含量來說，一定濃度的氯化鈣溶液能有效緩解葉綠素分解，與高溫下外源鈣對(duì)半夏影響的研究結(jié)果（楊衛(wèi)星等，2014）一致，表明鈣離子有穩(wěn)定光合色素的作用。Ca10組酶活水平也同樣較Ca0組提高，推斷酶活系統(tǒng)與葉綠素含量間存在著緊密聯(lián)系，陳貴林和賈開志（2005）的研究證實(shí)了這一觀點(diǎn)，也可能與氯化鈣增強(qiáng)了茅蒼術(shù)的抗性有關(guān)。

Fv/Fm、qP、NPQ和ETR等光合指標(biāo)可在一定程度上反映植物對(duì)光能捕獲、吸收、傳遞和利用的情況（楊陽等，2017）。本研究中，噴施5～10 mmol/L氯化鈣溶液后，茅蒼術(shù)葉片的Fv/Fm、qP和ETR較Ca0組均有所上升，而NPQ有所下降，與梁永富等（2018）對(duì)多花黃精光合和抗逆機(jī)理影響的研究結(jié)果相似，說明適宜濃度的氯化鈣對(duì)茅蒼術(shù)光合系統(tǒng)具有保護(hù)作用，其原因可能是鈣離子具有調(diào)節(jié)PSII反應(yīng)中心功能紊亂的作用，使其得以恢復(fù)正常運(yùn)行。同時(shí)，Ca5和Ca10組葉綠素含量相比Ca0組也有所增加，葉綠素與光合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有緊密聯(lián)系，可能與鈣離子保護(hù)光合色素從而間接維持光合系統(tǒng)的正常進(jìn)行有關(guān)（鄭秋玲等，2010）。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)鈣離子具有增強(qiáng)茅蒼術(shù)葉片細(xì)胞酶活力的功能，與孫常剛等（2012）關(guān)于外源鈣對(duì)高溫下番茄的耐熱機(jī)制研究結(jié)果相似，推斷氯化鈣提升了茅蒼術(shù)抗高溫的能力與承受限度，從而間接地對(duì)其光合結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，加大光合反應(yīng)中心的開放程度和比例，加快電子傳遞速率，且降低熱耗散能耗，以共同維持光合系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少反應(yīng)中心失活的傷害。而當(dāng)氯化鈣濃度超過15 mmol/L時(shí)，各組Fv/Fm、qP和ETR表現(xiàn)出下降趨勢，且趨向于Ca0組，甚至更低，說明當(dāng)氯化鈣溶液濃度過高時(shí)，會(huì)對(duì)茅蒼術(shù)光合系統(tǒng)造成破壞，耐熱性下降，與秦舒浩等（2010）關(guān)于外源鈣離子對(duì)高溫強(qiáng)光下西葫蘆幼苗影響的研究結(jié)果相似，推測其原因，可能為若鈣離子過量，植物體內(nèi)類似如CaM的鈣離子結(jié)合物已無法滿足與其結(jié)合，從而造成細(xì)胞內(nèi)離子紊亂，間接引起植物不良的生理反應(yīng)。

當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生微小改變時(shí)，植物的基因表達(dá)能快速、即時(shí)地調(diào)控響應(yīng)，可作為一種快捷有效監(jiān)測植物感應(yīng)外界變化的檢測手段。本研究中，經(jīng)5～10 mmol/L氯化鈣溶液噴施處理后，茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)PPS基因表達(dá)量為正向調(diào)控，而后隨濃度增加呈負(fù)向表達(dá)，與黃璐瑤等（2019）對(duì)鹽脅迫下外源鈣處理后金銀花光合相關(guān)基因的研究結(jié)果相似，說明鈣離子具有提高茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)PPS基因表達(dá)的能力，同時(shí)，本課題組前期關(guān)于高溫對(duì)茅蒼術(shù)關(guān)鍵酶基因表達(dá)影響的研究發(fā)現(xiàn)，短期高溫（5～10 d）使茅蒼術(shù)葉片F(xiàn)PPS基因表達(dá)受到抑制，而施加氯化鈣溶液后，F(xiàn)PPS基因表達(dá)有所上升，也證實(shí)了鈣離子對(duì)其FPPS基因表達(dá)有正向調(diào)節(jié)作用這一觀點(diǎn)。但氯化鈣濃度過高時(shí)FPPS基因表達(dá)受到抑制，可能與鈣離子過量影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生理生化一系列表達(dá)等間接因素有關(guān)，也表明FPPS基因較敏感。此外，課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，高溫使茅蒼術(shù)葉片HMGR基因表達(dá)先上升后下降，而氯化鈣溶液使其隨濃度增加而上升，說明鈣離子進(jìn)一步增強(qiáng)了HMGR基因調(diào)控，同時(shí)也增強(qiáng)了茅蒼術(shù)的抗性。推測與氯化鈣的添加能使HMGR基因負(fù)向表達(dá)時(shí)間延遲有關(guān)，也可能與基因傳導(dǎo)的復(fù)雜途徑有關(guān)，表明鈣調(diào)控不同類別基因途徑方式各異，具有一定復(fù)雜性，仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

經(jīng)5～10 mmol/L低濃度氯化鈣溶液噴施處理，可有效減少高溫脅迫后茅蒼術(shù)的黃葉數(shù)及減輕葉片發(fā)黃程度，能降低高溫脅迫對(duì)茅蒼術(shù)造成的傷害;同時(shí)，低濃度氯化鈣處理通過減緩葉片葉綠素分解，降低膜損傷程度，增強(qiáng)酶活性，調(diào)節(jié)葉片光能反應(yīng)中心正常運(yùn)行，提高FPPS和HMGR關(guān)鍵酶基因表達(dá)，以共同作用來提高茅蒼術(shù)的耐熱性，從而減輕熱害。但氯化鈣溶液濃度過高時(shí)，茅蒼術(shù)的一系列生理生化反應(yīng)受到抑制，緩解高溫脅迫傷害的效果不佳。

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