鈣有助於減緩逆境下的傷害─以光合作用為例

 

   逆境通常是綜合的,例如高溫與高濕度的逆境下,會抑制光合作用。小麥是溫帶榖物,溫度在28-35℃時光合作用效率會開始下降,當開花後遇到強烈的陽光與高溫,會發生光氧化傷害。在乳熟期發生光合作用系統的傷害會影響種子的品質與產量。植物為了在逆境下生存,演化出一系列避免逆境傷害的策略,例如:清除活化氧族提高在逆境時的存活率。而許多的二次訊號與逆境有關,如鈣離子與熱逆境。

    有研究者發現,在高溫逆境下,加入鈣肥與否對逆境的抵抗力有關(圖一)。可以發現,當高溫與高光逆境同時發生,細胞內的活化氧族會上升(圖一A),並且會破壞細胞,細胞內的氧化反應開始,並且產生最終產物之一的丙二醛(MAD, malondialdehyde)(圖一B)。當氧化傷害開始,會破壞作物的細胞膜,使細胞質滲漏出細胞外(圖一C)。由於高溫及高光對葉綠體產生的傷害,使得光合作用效率下降。光合作用固定的二氧化碳扣除消耗能量所產生的二氧化碳稱為淨光合作用,當逆境使淨光合作用逐漸減少時(圖一D),表示作物持續消耗自身能量。一系列的結果將使作物衰弱,產量與品質下降。

    當加入鈣肥(本試驗使用氯化鈣),能減少活化氧族的生成,減少因氧化傷害所生成的指標物質MDA,並且使細胞膜更穩固,減少氧化傷害產生的細胞膜滲透,有助於正常的生理代謝,淨光合作用產物增加,有助於維持作物的品質與產量(圖一,在高溫與高光環境下加入鈣肥)。

    以作物營養的管理手段而言,透過增加特定元素或成分能夠活化一些生理代謝的酵素活性,甚至誘導特定基因表現,活化特定生理功能。

 

資料來源:

https://link.springer.com/article/10.1007/s11099-005-0076-0

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