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鈣對作物的重要作用

2012-08-15 11:31:55 | 作者: | 來源: | 點擊:

  鈣在植物中起著不可估量的作用。鈣的生理功能與細胞壁組分有關。鈣是植物結構組成元素,主要構成果膠酸鈣、鈣調素蛋白、肌醇六磷酸鈣鎂等,在液泡中有大量的有機酸鈣,如草酸鈣、檸檬酸鈣、蘋果酸鈣等。鈣能穩定細胞膜、細胞壁,還參與第二信使傳遞,調節滲透作用,具有酶促作用等。

一、穩定細胞膜
  鈣能穩定生物膜結構,保持細胞的完整性。其作用機理主要是依靠它把生物膜表面的磷酸鹽、磷酸酯與蛋白質的羥基橋接起來。提高了膜的穩定性和疏水性,在植物的選擇性吸收、生長、衰老、信息傳遞以及植物的抗逆性等方面均有重要作用,具體概括如下四個方面:
  1、提高生物膜的選擇吸收能力。缺鈣時,植物細胞原生質膜結構徹底解體,透性增加,致使低分子量的有機化合物和無機離子外滲增多。
  2、增強對環境脅迫的抗逆能力。施鈣肥,增強了膜的選擇性吸收能力,可減輕重金屬或酸性物質對植物的毒害作用,還可增加植物對鹽害、凍害、干旱、熱害和病蟲害等的抗性。
  3、防止植物早衰。早衰的典型癥狀與植物的缺鈣癥狀極其相似。在果實成熟過程中,植物的衰老與乙烯的產生密切相關,而鈣通過對細胞膜透性的調節作用可減輕乙烯的生物合成,從而延緩衰老;此外采后果實的保鮮貯藏性與呼吸強度有關。果實的含鈣量影響呼吸強度,是由于鈣通過調節膜透性,限制底物從液泡內向細胞質內的呼吸系統擴散,進而減少內源底物的分解代謝的緣故。因而,果實中含鈣充足,則膜結構保持完整,延緩果實衰老,延長貨架期。
  4、提高作物品質。在貯藏器官發育初期,如果其中鈣含量較低時,細胞原生質膜的通透性增加,有利于糖分、碳水化合物等有機物質經韌皮部向貯藏器官中轉運,可有效提高果蔬等產品器官的含糖量。成熟果實中的含鈣量較高時,可有效防止采后貯藏過程中出現的腐爛現象,延長貯藏期,增加水果的貯藏品質。
二、穩定細胞壁
  果膠是植物細胞壁的重要組成部分,它對維持果實硬度、增強果實耐貯性具有重要的作用。植物中絕大部分的鈣可與植物細胞壁中膠層中的果膠酸形成果膠酸鈣,抑制果膠酸對細胞壁其他成分的破壞。所以細胞壁中有豐富的鈣結合位點,在發育健全的植物細胞中,鈣主要分布在中膠層和原生質膜的外側,可增強細胞壁結構與細胞間的粘結作用,把細胞連接起來。缺鈣時細胞壁解體,細胞壁和中膠層變軟,細胞破裂出現苦痘病、水心病和腐心??;缺鈣還會降低細胞壁的硬度,從而降低了細胞對真菌病害浸染的抵抗力,導致裂果。
三、促進細胞伸長和細胞分裂
  缺破壞了細胞壁的粘結聯系,抑制了細胞壁的形成;而且使已有的細胞壁解體,抑制細胞伸長;此外,鈣是細胞分裂所必需的,在細胞分裂后,分隔兩個子細胞的細胞核就是中膠層的初期形式,它是由果膠酸鈣組成的。在缺鈣條件下,不能形成細胞板,子細胞也無法分隔,于是就會出現雙核細胞的現象。例如洋蔥根尖分生組織在缺鈣時就會出現雙核細胞,由于細胞不能分裂,最終導致生長點死亡。
四、參與第二信使傳遞
  鈣能結合在鈣調蛋白上,對植物體內許多種關鍵酶起活化作用,并對細胞代謝有調節作用。鈣調蛋白是一種具有較高的分子穩定性、耐熱、小分子量的酸性蛋白質,它在細胞內作為鈣的受體蛋白,調節細胞內許多依賴鈣的生理活動,例如細胞分裂、細胞運動、細胞中信息的傳遞、植物的光合作用、激素調節等。在有絲分裂中,將染色體分開的紡錘體是由微管構成的,而鈣調蛋白復合體能影響微管的解聚。因此,缺鈣就會妨礙紡錘體的增長,從而抑制細胞的分裂。
五、調節滲透作用和具有酶促作用
  在有液泡的葉細胞內,大部分鈣存在于液泡中,它對液泡內陰陽離子的平衡有重要作用。液泡中草酸鈣的形成有助于維持液泡以及葉綠體中的游離鈣離子濃度處于較低水平。由于草酸鈣的溶解度很低,它的形成對細胞的滲透調節十分重要。鈣是一些重要酶類的活化劑。能提高α-淀粉酶和磷脂酶的活性,也能抑制蛋白激酶和丙酮酸激酶的活性。鈣能中和代謝過程中產生的有機酸,形成草酸鈣、檸檬酸鈣、蘋果酸鈣等不溶性有機酸鈣,調節PH值,穩定細胞內環境。鈣可促進硝態氮吸收,與氮代謝有關,它有助于減少植 物中的硝酸鹽,中和植物中的有機酸,對代謝過程中產生的有機酸有解毒作用。如鈣可與產生的草酸形成草酸鈣結晶,避免草酸過多的不良影響。
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