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鈣元素對作物起什么作用?

2019/9/30 10:34:22點擊:

鈣是一種根重要的礦質元素,是植物生長發育的必需營養元素之一,在植物生理活動中,既起著結構成分的作用,也具有酶的輔助因素功能,它能維持細胞壁、細胞膜及膜結合蛋白的穩定性,參與細胞內各種生長發育的調控作用。

一、鈣在細胞中的存在形式
  植物從氯化鈣等鹽類中吸收鈣離子,鈣離子無色、無磁性,并且不參加任何氧化還原反應。鈣在細胞中以多種形式存在,當細胞中的鈣含量在0.1-10mmol/L時,可分為游離鈣、結合鈣和貯存鈣。不同形態的鈣具有不同的生理功能。鈣主要存在于作物葉子或老的器官和組織中,它是一個比較不易移動的元素。
二、鈣在植物體內的作用
  1、鈣對細胞壁結構和功能的影響。細胞壁主要由纖維素、半纖維素和果膠3種多糖組成,電鏡觀察證實鈣與細胞壁中果膠酸形成果膠酸鈣,保護細胞中膠層結構。當鈣在樹體內以果膠酸鈣形態存在時,是細胞壁和細胞間層的組成部分,它使相鄰細胞相互聯結,增大細胞的堅韌性。大量研究表明,鈣在維持植物細胞的結構穩定性中起重要作用。
  2、鈣對細胞膜結構和功能的影響。鈣可維持細胞膜的完整與穩定。細胞膜和液胞膜均是蛋白質和脂肪構成,而鈣又能影響膜磷脂和膜蛋白在細胞膜內表面的排布,進而維持了膜結構的穩定性。鈣還能減低膜的透性,改變膜對離子的選擇性和親和性,對一些破壞膜完整性的因素有拮抗作用。細胞中鈣可分為幾個鈣庫,處于動態平衡中,它們調節細胞外的離子環境與質膜結構和功能,當鈣庫平衡失調時,則會發生代謝失調,引起生理病害。
  3、鈣對細胞內酶活性的調控作用。在植物細胞內,鈣離子作為第二信使與鈣調素結合形成ca2+一鈣調素復合物,可活化NA激酶、環式核苷磷酸脂酶和Ca-ATP酶等;參與多種代謝活動。其機理為:當植物體細胞受到外界環境的刺激時,可引起細胞質游離ca2+的增加,隨后ca2+便與CaM結合而活化,作用于一些生理生化反應的位點上,將刺激的信息轉化為具體的生化反應。缺鈣會造成果實對各種體外刺激反應遲鈍,導致生理病害的發生。
三、鈣對植物激素作用的影響
  植物激素的生理作用十分廣泛,對園林植物生長發育的許多生理生化過程都有調節控制作用。經研究表明,植物激素的這些作用與鈣素有關。鈣對植物內源激素的調節功能起著修飾作用,鈣對激素的反應不僅有放大的作用,而且在某些方面也有縮小作用。目前已知,外源高濃度ca2+抑制乙烯生成,延緩衰老:胞質內ca2+增加,促成乙烯生成,加速衰老。鈣對乙烯的生成影響較為復雜,這可能與乙的生成遭受的影響因素復雜有關。鈣對生長素運輸的影響體現在生長素的結合位點上,第一結合位點位于細胞膜上,這個結合位點可被其它二價陽離子所替代,而第二結合位點直接參與生長素的分泌,可能引起第二信使的使用。這個結合位點對鈣具有專一性。其它植物激素與鈣關系也根密切。如蘋果噴施激動索可促使ca向成熟葉片中移動。其作用機制有人認為可能是延遲了葉片衰老,或提高了葉片的蒸騰強度。

四、鈣與果實品質的關系
  鈣是決定果實品質的一種重要礦質營養元素。果實中的鈣有兩種存在形式,即非原生質體鈣和原生質體鈣,前者與果實的強度有關,在細胞中起骨架作用:后者與細胞膜的韌性有關。
  1、鈣與果實采后生理病害:許多果實的生理失調癥狀與缺鈣有密切的關系,研究表明。缺鈣時,細胞的功能減弱,細胞膜的流動性和透性發生改變,中膠層中鈣與果膠的連結被破壞,進而影響細胞之間的黏結性,使組織衰老或壞死。許多果實采后,隨著貯藏時間的增加,成熟度會提高,而細胞壁的果膠會降解,水溶性鈣含量提高,這樣就使細胞壁上結合的鈣大量減少,以致細胞壁區域與細胞質內的濃度差受到破壞,這對維持細胞功能和延緩衰老非常不利,導致缺鈣產生的病害加劇。
  采前或采后鈣處理對防止或是減輕生理病害的發生起到良好的作用,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,從而提高果實抗性。
  2、鈣與果實的儲藏關系:鈣對果實成熟衰老的調控作用已有相關研究。許多試驗表明,果實組織中維持較高的鈣素水平,可以保持果實硬度,降低呼吸速率,抑制乙烯的生成,延長果實的貯藏壽命,提高果實的品質。用cac12處理采后荔枝表明,一定濃度中的鈣果實中果膠酶,多聚半乳糖酸活性發生作用,推遲這種酶活性高峰的來臨,從而延遲果實的衰老。經鈣處理的梨和水蜜桃、柑橘、楊梅、獼猴桃、蘋果均能改善果實品質,延長貯藏期。
  3、果實增鈣措施:許多研究表明,果實內鈣含量的增加,可以明顯降低果實貯藏期的呼吸強度,提高抗寒能力。通常生產實踐中,采用采前或采后鈣處理,這樣對防治或減輕生理病害發生起到很好的效果。生產實踐證明,給蘋果樹補鈣可有效促進果實著色和果面蠟質形成,減輕病蟲害的發生,大大提高果品質量。

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