鈣在植物營養(yǎng)中的作用分析

王云堂

摘? ?要：在植物生長過程中，鈣是不可或缺的營養(yǎng)元素，其是維持植物生理的功能。目前，鈣已不僅僅是營養(yǎng)物質(zhì)，同樣也是對細胞功能進行調(diào)節(jié)的主要物質(zhì)之一，確保植物體內(nèi)代謝活動處于正常狀態(tài)。因此，鈣在植物營養(yǎng)中的作用不容小覷。基于此，將鈣作為主要研究內(nèi)容，重點闡述了其在植物營養(yǎng)中的重要作用，以供參考。

關(guān)鍵詞：鈣;植物營養(yǎng);作用

文章編號： 1005-2690（2019）06-0032-01? ? ? ?中圖分類號： S156? ? ? ?文獻標志碼： B

近年來，在細胞生物學、分子生物學快速發(fā)展的背景下，鈣在植物營養(yǎng)生理研究中的作用逐漸凸顯出來。鈣可以為植物提供必要的礦質(zhì)營養(yǎng)，生理功能突出，而且可以發(fā)揮改土的作用。在植物生長與發(fā)育的過程中，鈣的重要性非常明顯，若鈣含量不足，則很容易引起諸多生理失調(diào)癥。由此可見，深入研究并分析鈣在植物營養(yǎng)中的作用具有一定的現(xiàn)實意義。

1? ?鈣在植物中的分布與存在形式

在植物體內(nèi)，鈣的分布并不均勻，以莖葉分布為主，而且老葉中的鈣含量比嫩葉多，植物果實、種子與根部的鈣量并不高。另外，植物細胞內(nèi)的鈣分布并不平衡，鈣濃度含量較高的有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細胞壁的中膠層與液泡等，而胞質(zhì)內(nèi)的鈣濃度較低。

鈣在細胞內(nèi)的存在形式包括3種，即游離鈣、貯存鈣與結(jié)合鈣。其中，游離鈣的狀態(tài)自由但含量不高，部分物質(zhì)具有較強的親和力，可以在細胞內(nèi)與其他的結(jié)構(gòu)成分有效結(jié)合[1]。對于貯存鈣而言，通常在細胞壁與細胞器當中，在總含鈣量中占據(jù)較大比重。在植物生長期間會結(jié)合實際需求，在特定的生理環(huán)境下有效轉(zhuǎn)換鈣的不同形式，與細胞生理活動需求相適應。

2? ?鈣在植物營養(yǎng)中的作用表現(xiàn)

在植物生長中，鈣是不可或缺的營養(yǎng)元素，可以保證細胞生命活動，其作用集中表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1? ?確保膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

對細胞存活評價的基本指標就是細胞膜完整，可保證細胞始終處于穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境當中。而且，細胞膜也是細胞和周邊環(huán)境實現(xiàn)能量、物質(zhì)以及信息交流的主要結(jié)構(gòu)。要想保證細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最關(guān)鍵的是要有鈣的參與。

植物中的鈣能夠?qū)﹄x子選擇性吸收和細胞質(zhì)溶質(zhì)滲漏進行必要的調(diào)節(jié)，特別是在諸多脅迫條件下的表現(xiàn)最為明顯，使得植物應對環(huán)境脅迫的抵御能力不斷增強。若植物組織與細胞內(nèi)的鈣元素含量少，會直接增加低分子溶質(zhì)滲漏，甚至還會分解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)。鈣對于細胞膜的穩(wěn)定性作用需要通過磷脂、蛋白質(zhì)羥基和磷酸鹽橋接實現(xiàn)，同時會在膜表面結(jié)合位點處實現(xiàn)鈣離子和其他陽性離子的有效交換，但是鈣離子對細胞膜的穩(wěn)定作用十分關(guān)鍵。

之所以將鈣稱作膜保護劑，不僅僅是以上因素，同樣也是因為其能夠保證蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，使得膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度不斷提高。在細胞膜之外，細胞質(zhì)內(nèi)被劃分成膜包被區(qū)室，進而不斷提高細胞生命活力。

2.2? ?維持細胞壁結(jié)構(gòu)

對于植物而言，細胞壁是細胞最關(guān)鍵的特征結(jié)構(gòu)。在相關(guān)研究過程中了解到，在植物細胞生命活動當中，細胞壁始終處于動態(tài)代謝狀態(tài)。也就是說，細胞壁并不僅僅只是機械支架，同樣也參與到代謝活動當中。對于植物細胞壁而言，多糖物質(zhì)是其主要組成成分，涵蓋了半纖維素、木質(zhì)素、果膠與纖維素等。在植物細胞當中，眾多多糖物質(zhì)能夠有效地交聯(lián)，而臨近細胞的細胞壁可借助中膠層有效地黏結(jié)。鈣在植物營養(yǎng)中維持細胞壁結(jié)構(gòu)的作用集中表現(xiàn)為：①多糖物質(zhì)能夠和鈣離子構(gòu)成離子鍵，為細胞壁多糖物質(zhì)的交聯(lián)提供必要幫助。②植物細胞壁中膠層中的鈣可以和果膠酸相互結(jié)合，最終生成果膠酸鈣，破壞細胞壁的其他成分，因此需要進行必要的抑制。與此同時，植物中的鈣可以對多聚半乳糖醛酸酶活性產(chǎn)生一定抑制，確保細胞壁分解作用被削弱。因鈣具有以上作用，存在于植物內(nèi)即可使細胞更好地抵抗真菌病害的侵染。待果實成熟后，其內(nèi)部所含鈣量會提高，這樣也能夠有效規(guī)避采收后貯藏腐爛問題的發(fā)生，使得果實的貯藏期得以延長，不斷優(yōu)化果實貯藏的質(zhì)量[2]。

2.3? ?參與植物體內(nèi)信號轉(zhuǎn)導

在植物生長與發(fā)育的過程中，很容易受內(nèi)信號與外信號調(diào)節(jié)作用、抑制作用的影響。一般情況下，生物體會借助第二信使系統(tǒng)，針對原初信號產(chǎn)生一系列的生理反應。既有研究結(jié)果表明，鈣離子在細胞功能調(diào)節(jié)中被當做第二信使。而鈣信號通路也逐漸成為植物內(nèi)最關(guān)鍵的信號路徑，其中，信號的傳遞與表達機制重點是對植物細胞質(zhì)內(nèi)部鈣離子濃度的改變，刺激程度不同會產(chǎn)生特定信號，導致植物細胞發(fā)生一系列的反應，而鈣離子信號傳遞需要鈣調(diào)蛋白的積極參與。在植物細胞內(nèi)，鈣會和鈣調(diào)蛋白相互結(jié)合，進而形成復合物，促進細胞內(nèi)部生理活動的展開。

現(xiàn)階段，研究細胞內(nèi)部鈣信使的成果很多，在原初信號的刺激抵達細胞表面的情況下，細胞膜的透性會有所改變，導致鈣離子增加。在這種情況下，鈣離子和鈣調(diào)蛋白的結(jié)合就能夠改變鈣調(diào)蛋白的結(jié)構(gòu)，亦或是出現(xiàn)鈣酶活性改變，最終實現(xiàn)鈣信號的轉(zhuǎn)換。鈣離子會在以下3種方式的作用下出現(xiàn)細胞生理反應。

（1）對靶酶發(fā)生作用，保證酶構(gòu)象得以變化，實現(xiàn)活化的目的，最終產(chǎn)生生理反應?，F(xiàn)階段，植物體內(nèi)已經(jīng)有超過10種酶活性受到了調(diào)節(jié)。

（2）依托蛋白質(zhì)磷酸化實施調(diào)節(jié)與控制。通過鈣離子亦或是能夠?qū)χ参锛毎麅?nèi)所含磷酸酶與蛋白質(zhì)激酶進行活化處理。而在活化的基礎上，蛋白質(zhì)就會出現(xiàn)磷酸化，甚至還會具備生理功能，最終引起一系列的生理效應。

（3）對基因表達過程的作用。在對部分基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的基礎上，細胞產(chǎn)生相應的生理反應。即便當前植物體內(nèi)鈣離子參與調(diào)節(jié)基因表達并不具備直接的證據(jù)，但仍存在部分證據(jù)可證實其聯(lián)系存在。在鈣離子參與到基因表達過程調(diào)節(jié)期間，使得鈣離子的活性發(fā)生改變，對植物細胞內(nèi)的程序性凋亡DNA復制展開必要的調(diào)節(jié)。

2.4? ?其他營養(yǎng)作用

在植物生長發(fā)育中，鈣是不可或缺的元素之一，所具備的營養(yǎng)功能諸多。對于植物的成熟細胞，鈣集中分布在液泡內(nèi)。鈣屬于陽離子，能夠使液泡內(nèi)所含的有機陰離子與無機陽離子處于平衡狀態(tài)，作用明顯。另外，鈣可以保證植物代謝中的酸得以中和，尤其是鈣和草酸相互結(jié)合所產(chǎn)生的不溶性草酸鈣，能有效規(guī)避有機酸毒害細胞的程度。在此基礎上，植物營養(yǎng)中的鈣還可以加快細胞的生長與分泌，被當做酶的活化劑。

在植物生長中，土壤是重要載體，而植物需要的養(yǎng)分與水分是從根系處獲取，根系的營養(yǎng)通過土壤獲取。所以，土壤環(huán)境會直接影響植物的生長發(fā)育。鈣是植物的基本營養(yǎng)元素，可滿足作物生長需求，而且含有鈣元素的肥料可以對土壤性能進行改良，使植物獲取充足營養(yǎng)[3]。

綜上所述，植物生長中的鈣是重要的營養(yǎng)元素且備受關(guān)注。伴隨科技水平的提升，研究領域開始關(guān)注鈣在植物營養(yǎng)中的重要作用，對細胞與分子水平進行了深入分析，并探討了鈣參與到信號轉(zhuǎn)導中的相關(guān)內(nèi)容，研究成果豐富。特別是鈣信使系統(tǒng)當中的鈣信號形成機理與特異性，逐漸發(fā)展成為植物營養(yǎng)生理研究重點。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，鈣的作用特殊，所以應對鈣形成系統(tǒng)認知，不管是理論或者是生產(chǎn)實踐領域，均需給予鈣作用的高度重視。

參考文獻：

[ 1 ] 徐慧.現(xiàn)代營林技術(shù)中的植物多樣性保護研究[J].吉林農(nóng)業(yè)，2017（23）：92.

[ 2 ] 王三省，南恒春.植物葉面鈣肥對核桃仁營養(yǎng)成分的影響[J].陜西林業(yè)科技，2018，46（3）：29-31.

[ 3 ] 王雷，李玲，陳修德，等.噴施鈣對肥城桃果活性鈣含量及其在亞細胞分布的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2016，22（4）：1102-1110.

（收稿日期：2019-05-15）