CaCl?對(duì)棉花抗旱性的作用機(jī)制與調(diào)控效應(yīng)研究一、引言1.1研究背景與意義棉花（Gossypiumspp.）作為全球重要的經(jīng)濟(jì)作物，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著舉足輕重的地位。它不僅是天然纖維的主要來(lái)源，廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)，為人們提供各類(lèi)衣物、家居用品和工業(yè)用布等產(chǎn)品，還帶動(dòng)了相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械、化肥、農(nóng)藥等行業(yè)的發(fā)展，形成了完整的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)許多國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及農(nóng)民增收發(fā)揮著關(guān)鍵作用。中國(guó)作為棉花生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，棉花產(chǎn)業(yè)涉及數(shù)億農(nóng)民，其穩(wěn)定發(fā)展對(duì)于保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、促進(jìn)農(nóng)村繁榮和農(nóng)民就業(yè)意義重大。目前，我國(guó)已形成長(zhǎng)江流域、黃河流域和以新疆為主的西北內(nèi)陸三大棉區(qū)，其中新疆憑借獨(dú)特的自然生態(tài)條件和資源稟賦，成為我國(guó)最大的商品棉基地、國(guó)內(nèi)唯一的長(zhǎng)絨棉生產(chǎn)基地以及世界重要的棉產(chǎn)地。然而，隨著全球氣候變暖以及生態(tài)環(huán)境的惡化，干旱災(zāi)害頻繁發(fā)生且影響范圍持續(xù)擴(kuò)大，給棉花生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。干旱脅迫是棉花生長(zhǎng)過(guò)程中面臨的主要非生物脅迫之一，其對(duì)棉花整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的危害位居所有非生物脅迫之首，超過(guò)其他非生物脅迫損失量的總和。棉花在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)水分需求較大，干旱會(huì)導(dǎo)致棉花生長(zhǎng)發(fā)育受阻，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)方面，棉株光合速率降低、呼吸加劇，物質(zhì)積累大幅減少，表現(xiàn)為果枝發(fā)生及主莖和果枝伸長(zhǎng)緩慢、葉片變小等；生殖生長(zhǎng)方面，干旱嚴(yán)重影響蕾的發(fā)育、開(kāi)花、授粉、受精過(guò)程，導(dǎo)致蕾鈴大量脫落，棉鈴發(fā)育不良，最終使棉花產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低。例如，2022年美國(guó)得州遭遇嚴(yán)重旱情，棉花預(yù)計(jì)減產(chǎn)約六成，許多棉農(nóng)生計(jì)受到重創(chuàng)。在我國(guó)，干旱也時(shí)常威脅棉花產(chǎn)區(qū)，制約棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。為應(yīng)對(duì)干旱對(duì)棉花生產(chǎn)的威脅，提高棉花的抗旱性成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究的重要課題。在眾多提高棉花抗旱性的途徑中，CaCl?因其獨(dú)特的生理作用受到廣泛關(guān)注。鈣是植物細(xì)胞壁的重要組成成分，對(duì)維持細(xì)胞壁的完整性和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。在棉花中，鈣肥的充足供應(yīng)能夠確保細(xì)胞壁的正常發(fā)育，使棉花植株更加健壯。此外，鈣還能調(diào)節(jié)棉花體內(nèi)酶的活性，參與植物代謝過(guò)程，對(duì)棉花的生理活動(dòng)具有重要影響。研究表明，用CaCl?浸種和噴葉的棉花幼苗，在土壤干旱條件下，葉片水勢(shì)、葉綠素含量、光合速率、呼吸速率、SOD和CAT活性降低幅度低于對(duì)照；MDA含量和細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性增加幅顯著低于對(duì)照，這表明CaCl?處理可以提高棉花的抗旱能力。另有研究發(fā)現(xiàn)，CaCl?浸種能提高甘蔗的葉片相對(duì)含水量，降低其質(zhì)膜透性，增加葉片的葉綠素含量及其光合強(qiáng)度，從而提高了甘蔗幼苗的抗旱能力，這也從側(cè)面反映了CaCl?在增強(qiáng)植物抗旱性方面具有一定的潛力。深入研究CaCl?對(duì)棉花抗旱性的作用機(jī)理，對(duì)于揭示棉花抗旱的生理生化過(guò)程，豐富植物逆境生理學(xué)理論具有重要的科學(xué)意義。從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看，該研究成果可為棉花生產(chǎn)提供科學(xué)有效的抗旱技術(shù)措施，指導(dǎo)棉農(nóng)合理施用CaCl?，提高棉花在干旱環(huán)境下的產(chǎn)量和品質(zhì)，保障棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在植物抗旱研究領(lǐng)域，CaCl?對(duì)植物抗旱性的影響一直是研究熱點(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)CaCl?在棉花抗旱方面展開(kāi)了多維度的研究，取得了一系列有價(jià)值的成果。在國(guó)外，部分學(xué)者著重從CaCl?對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)的影響入手進(jìn)行研究。有研究表明，在干旱脅迫下，適量的CaCl?處理能夠顯著增加棉花的株高、莖粗和葉面積。通過(guò)對(duì)棉花幼苗進(jìn)行不同濃度CaCl?溶液的灌溉處理，觀察發(fā)現(xiàn)經(jīng)適宜濃度CaCl?處理的棉花幼苗，其株高增長(zhǎng)速率比對(duì)照組快，莖粗也有所增加，這表明CaCl?有助于增強(qiáng)棉花幼苗的生長(zhǎng)勢(shì)，使其在干旱環(huán)境中能更好地進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。另有學(xué)者對(duì)棉花根系發(fā)育進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)CaCl?能夠促進(jìn)棉花根系的生長(zhǎng)，增加根系的長(zhǎng)度和根表面積。根系是棉花吸收水分和養(yǎng)分的重要器官，發(fā)達(dá)的根系有助于棉花在干旱條件下更有效地吸收土壤中的水分，從而提高其抗旱能力。國(guó)內(nèi)學(xué)者在該領(lǐng)域的研究則更加多元化。在生理生化指標(biāo)方面，諸多研究成果揭示了CaCl?處理對(duì)棉花抗氧化酶系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和膜脂過(guò)氧化的影響。有研究指出，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致棉花體內(nèi)活性氧積累，引發(fā)膜脂過(guò)氧化，而CaCl?處理能夠顯著提高棉花葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶的活性，有效清除體內(nèi)過(guò)多的活性氧，降低丙二醛（MDA）含量，減輕膜脂過(guò)氧化程度，保護(hù)細(xì)胞膜的完整性和穩(wěn)定性。同時(shí)，CaCl?處理還能促進(jìn)棉花體內(nèi)脯氨酸、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透勢(shì)，增強(qiáng)細(xì)胞的保水能力，維持細(xì)胞的正常生理功能，從而提高棉花的抗旱性。在光合作用方面，國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，CaCl?能夠提高干旱脅迫下棉花的光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO?濃度，增強(qiáng)棉花的光合作用能力，為棉花的生長(zhǎng)和發(fā)育提供更多的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)。這可能是因?yàn)镃aCl?處理改善了棉花葉片的光合機(jī)構(gòu)，提高了光合色素的含量和活性，促進(jìn)了光合作用相關(guān)酶的活性，從而增強(qiáng)了棉花對(duì)光能的捕獲和利用效率。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在CaCl?對(duì)棉花抗旱性影響的研究上取得了一定進(jìn)展，但仍存在一些不足之處。從研究的系統(tǒng)性來(lái)看，目前的研究大多集中在某一特定生長(zhǎng)階段或某幾個(gè)生理指標(biāo)上，缺乏對(duì)棉花整個(gè)生長(zhǎng)周期以及多指標(biāo)綜合分析的系統(tǒng)研究。不同生長(zhǎng)階段的棉花對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)機(jī)制和對(duì)CaCl?的需求可能存在差異，僅研究單一階段難以全面揭示CaCl?對(duì)棉花抗旱性的作用機(jī)理。在研究深度方面，雖然已明確CaCl?處理對(duì)棉花生理生化指標(biāo)有影響，但對(duì)于這些生理生化變化背后的分子調(diào)控機(jī)制研究還相對(duì)較少。例如，CaCl?是如何調(diào)控棉花抗旱相關(guān)基因的表達(dá)，以及這些基因表達(dá)變化如何影響棉花的生理過(guò)程和抗旱能力，這些問(wèn)題尚未得到深入解答。此外，在實(shí)際應(yīng)用方面，對(duì)于CaCl?的最佳施用濃度、施用時(shí)期和施用方法等還缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。不同的土壤條件、氣候環(huán)境和棉花品種可能對(duì)CaCl?的響應(yīng)不同，需要進(jìn)一步開(kāi)展大量的田間試驗(yàn)，以確定CaCl?在不同生產(chǎn)條件下的最佳應(yīng)用方案，從而為棉花生產(chǎn)提供更具針對(duì)性和可操作性的技術(shù)指導(dǎo)。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在深入探究CaCl?對(duì)棉花抗旱性的作用機(jī)制，為棉花生產(chǎn)提供科學(xué)有效的抗旱技術(shù)理論支持。通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)分析CaCl?處理對(duì)棉花在干旱脅迫下的生長(zhǎng)、生理和分子層面的影響，揭示CaCl?提高棉花抗旱性的內(nèi)在規(guī)律，確定CaCl?在棉花生產(chǎn)中的最佳應(yīng)用方式，包括適宜的施用濃度、施用時(shí)期和施用方法等，為棉農(nóng)在干旱環(huán)境下實(shí)現(xiàn)棉花的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供技術(shù)指導(dǎo)。本研究將從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：首先，在棉花生長(zhǎng)指標(biāo)層面，研究不同濃度CaCl?處理對(duì)干旱脅迫下棉花種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及植株形態(tài)的影響。通過(guò)室內(nèi)萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率等指標(biāo)，評(píng)估CaCl?對(duì)棉花種子在干旱環(huán)境下萌發(fā)能力的影響；在苗期進(jìn)行水培試驗(yàn)，觀測(cè)棉花幼苗的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、株高和根長(zhǎng)等生長(zhǎng)指標(biāo)，分析CaCl?對(duì)幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用；在蕾期開(kāi)展大田盆栽試驗(yàn)，進(jìn)一步研究CaCl?處理對(duì)棉花植株整體生長(zhǎng)狀況的影響，包括株型、分枝數(shù)、葉片數(shù)量和大小等形態(tài)指標(biāo)，全面了解CaCl?對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用。其次，從生理指標(biāo)層面出發(fā)，探究CaCl?處理對(duì)干旱脅迫下棉花抗氧化系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和光合作用的影響。測(cè)定棉花葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶的活性，以及丙二醛（MDA）含量，分析CaCl?如何通過(guò)調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)來(lái)減輕干旱脅迫導(dǎo)致的氧化損傷；檢測(cè)棉花體內(nèi)脯氨酸、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量變化，探討CaCl?對(duì)棉花滲透調(diào)節(jié)能力的影響機(jī)制；測(cè)量棉花的光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO?濃度等光合作用指標(biāo)，研究CaCl?對(duì)棉花光合作用的調(diào)控作用，明確其在維持棉花光合能力、保障生長(zhǎng)所需能量和物質(zhì)供應(yīng)方面的作用。最后，從分子層面深入挖掘CaCl?提高棉花抗旱性的機(jī)制。利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，檢測(cè)干旱脅迫下CaCl?處理對(duì)棉花抗旱相關(guān)基因表達(dá)的影響，篩選出受CaCl?調(diào)控且與棉花抗旱性密切相關(guān)的基因；進(jìn)一步分析這些基因的功能，探討它們?cè)谛盘?hào)傳導(dǎo)、代謝調(diào)控等方面的作用，揭示CaCl?通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)來(lái)增強(qiáng)棉花抗旱性的分子途徑，為棉花抗旱分子育種提供理論基礎(chǔ)和基因資源。1.4研究方法與技術(shù)路線本研究采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與大田試驗(yàn)相結(jié)合的方法，綜合運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析手段，系統(tǒng)研究CaCl?對(duì)棉花抗旱性的作用機(jī)理。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，室內(nèi)萌發(fā)實(shí)驗(yàn)選用新陸早48號(hào)棉花種子，將其分為5組，每組100粒，分別用0（CK）、50、100、150、200mmol/L的CaCl?溶液浸種12h后，置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，加入適量相應(yīng)濃度的CaCl?溶液保持濾紙濕潤(rùn)，在28℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，以探究不同濃度CaCl?處理對(duì)干旱脅迫下棉花種子萌發(fā)的影響。苗期水培實(shí)驗(yàn)選取飽滿(mǎn)且大小一致的棉花種子，經(jīng)消毒、浸種催芽后，挑選發(fā)芽一致的種子播于裝有Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的水培槽中，待幼苗長(zhǎng)至兩片真葉時(shí)，進(jìn)行不同濃度CaCl?處理，處理組分別添加50、100、150mmol/L的CaCl?，對(duì)照組為正常Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，每處理設(shè)置5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10株幼苗，以研究CaCl?對(duì)棉花苗期生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的影響。蕾期大田盆栽試驗(yàn)在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，選用當(dāng)?shù)刂髟悦藁ㄆ贩N新陸早48號(hào)，將棉花種子播種于裝有混合土壤的塑料盆中，每盆3株，待棉花長(zhǎng)至蕾期時(shí)，進(jìn)行不同濃度CaCl?處理，處理組分別噴施50、100、150mmol/L的CaCl?溶液，對(duì)照組噴施等量清水，每處理設(shè)置10個(gè)重復(fù)，以分析CaCl?對(duì)蕾期棉花生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的影響。數(shù)據(jù)采集方面，在種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中，每天記錄種子的發(fā)芽數(shù)，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率；在苗期和蕾期實(shí)驗(yàn)中，定期測(cè)量棉花的株高、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量等生長(zhǎng)指標(biāo)，采用相應(yīng)試劑盒測(cè)定葉片中SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性以及MDA、脯氨酸、可溶性糖等物質(zhì)含量，利用光合儀測(cè)定光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO?濃度等光合作用指標(biāo)。數(shù)據(jù)分析采用Excel2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制，運(yùn)用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)，采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，以P<0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。本研究的技術(shù)路線如圖1所示，首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備，包括棉花種子的選擇、實(shí)驗(yàn)試劑和儀器的準(zhǔn)備以及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的安排；然后分別開(kāi)展室內(nèi)萌發(fā)實(shí)驗(yàn)、苗期水培實(shí)驗(yàn)和蕾期大田盆栽實(shí)驗(yàn)，按照設(shè)定的實(shí)驗(yàn)處理進(jìn)行培養(yǎng)和管理，并適時(shí)采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)；接著對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析方法揭示不同濃度CaCl?處理對(duì)棉花抗旱性相關(guān)指標(biāo)的影響規(guī)律；最后根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，總結(jié)CaCl?對(duì)棉花抗旱性的作用機(jī)制，撰寫(xiě)研究報(bào)告和論文，為棉花生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。[此處插入技術(shù)路線圖]圖1技術(shù)路線圖二、CaCl?與棉花抗旱性的理論基礎(chǔ)2.1棉花的生長(zhǎng)特性與需水規(guī)律棉花作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，具有獨(dú)特的生長(zhǎng)特性。從種子萌發(fā)開(kāi)始，棉花便開(kāi)啟了其復(fù)雜的生長(zhǎng)歷程。在適宜的溫度、水分和氧氣條件下，棉花種子吸收水分，激活體內(nèi)的生理生化反應(yīng)，胚根突破種皮，向下生長(zhǎng)形成主根，隨后胚芽向上生長(zhǎng)，逐漸發(fā)育成幼苗。在苗期，棉花植株生長(zhǎng)相對(duì)緩慢，主要進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)器官的構(gòu)建，葉片逐漸展開(kāi)，莖干逐漸伸長(zhǎng)，根系也在不斷生長(zhǎng)和擴(kuò)展，為后續(xù)的生長(zhǎng)發(fā)育奠定基礎(chǔ)。隨著生長(zhǎng)進(jìn)程的推進(jìn)，棉花進(jìn)入蕾期，此時(shí)植株生長(zhǎng)速度加快，開(kāi)始從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變，花芽分化形成花蕾，植株對(duì)養(yǎng)分和水分的需求也逐漸增加。花鈴期是棉花生長(zhǎng)最為旺盛的時(shí)期，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)，植株不僅要維持自身的生長(zhǎng)，還要為花鈴的發(fā)育提供充足的物質(zhì)和能量，此時(shí)棉花對(duì)環(huán)境條件的變化非常敏感，是決定產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵時(shí)期。到了吐絮期，棉鈴逐漸成熟開(kāi)裂，露出潔白的棉絮，棉花生長(zhǎng)進(jìn)入后期，植株的生理活動(dòng)逐漸減弱，對(duì)水分和養(yǎng)分的需求也相應(yīng)減少。棉花在不同生長(zhǎng)階段對(duì)水分的需求存在明顯差異，呈現(xiàn)出特定的需水規(guī)律。播種至出苗階段，雖然棉籽發(fā)芽出苗本身消耗的水分并不多，但這一時(shí)期種子距地面近，幼根入土淺，對(duì)土壤水分的依賴(lài)程度高，土壤水分狀況直接影響種子的萌發(fā)和出苗率。一般來(lái)說(shuō)，播種時(shí)0-20厘米土層內(nèi)土壤水占田間持水量的70%-80%較為適宜，若低于70%，種子吸水困難，發(fā)芽緩慢，即使發(fā)芽也可能因后續(xù)水分供應(yīng)不足而無(wú)法正常出苗；而土壤含水量超過(guò)85%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致地溫低、空氣不足，棉籽發(fā)芽出苗慢，且容易染病霉?fàn)€。因此，保證充足的口墑對(duì)于棉花出苗至關(guān)重要，這是棉花種植的第一次關(guān)鍵水。出苗至現(xiàn)蕾階段，氣溫相對(duì)不高，棉苗較小，葉面蒸騰和土壤蒸發(fā)強(qiáng)度較低，耗水主要通過(guò)地面蒸發(fā)，此階段耗水占全生育期總耗水量的15%左右。此時(shí)適宜的土壤水分條件為0-40厘米土層內(nèi)含水占田間持水量的55%-70%，土壤水分過(guò)多或過(guò)少都會(huì)直接影響根系的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響棉苗的壯弱和現(xiàn)蕾的早晚。例如，在一些地區(qū)，若該階段土壤水分不足，棉苗生長(zhǎng)緩慢，葉片發(fā)黃，現(xiàn)蕾時(shí)間推遲，會(huì)影響棉花的整個(gè)生育進(jìn)程?，F(xiàn)蕾至開(kāi)花時(shí)期，棉株生長(zhǎng)加快，氣溫逐漸升高，土壤水分蒸發(fā)量加大，對(duì)水分的需求比苗期有所增加，此階段耗水量占總耗水量的12%-20%。棉花蕾期適宜的土壤含水量為0-60厘米土層內(nèi)保持在田間持水量的60%-70%，若受旱缺水，不僅營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)慢，現(xiàn)蕾少，還會(huì)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，許多棉農(nóng)會(huì)根據(jù)土壤墑情和棉花生長(zhǎng)狀況，在盛蕾期進(jìn)行灌溉補(bǔ)水，這是棉花種植的第二次關(guān)鍵水，但要注意灌溉時(shí)機(jī)和水量，避免因水肥過(guò)多導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)快，生殖生長(zhǎng)受到抑制，以及棉田過(guò)早封行郁閉。開(kāi)花至吐絮期是棉花生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，時(shí)間長(zhǎng)、溫度高，棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)都很旺盛，根深葉茂，蕾鈴并增，對(duì)水分的需求達(dá)到最大，也是棉花對(duì)水分需求的臨界期。此階段耗水量占總耗水量的45%-65%，一般0-80厘米土層內(nèi)土壤水分平均為田間持水量的70%-80%，不得低于55%。在這一時(shí)期，充足的水分供應(yīng)對(duì)于維持棉花的正常生長(zhǎng)和發(fā)育至關(guān)重要。若水分不足，會(huì)導(dǎo)致棉花光合作用減弱，蕾鈴脫落增加，棉鈴發(fā)育不良，嚴(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì)。如在一些干旱年份，棉花因缺水而出現(xiàn)大量蕾鈴脫落，棉鈴變小，纖維品質(zhì)下降。吐絮期，雖然棉株已大，但由于氣溫逐漸降低，葉面蒸騰強(qiáng)度減弱，對(duì)水分的要求也逐漸減少，此階段耗水量占總耗水量的10%-20%。土壤水分保持在田間持水量的55%-70%較為適宜，吐絮初期若土壤缺水，仍需堅(jiān)持灌水，以防止葉片過(guò)早枯黃，增加鈴重和衣分。若該階段水分管理不當(dāng)，會(huì)影響棉花的正常吐絮，導(dǎo)致棉花品質(zhì)下降，如出現(xiàn)僵瓣棉等問(wèn)題。干旱對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響機(jī)制是多方面的。在生理層面，干旱會(huì)導(dǎo)致棉花細(xì)胞失水，膨壓降低，影響細(xì)胞的正常生理功能。例如，細(xì)胞的伸長(zhǎng)和分裂受到抑制，導(dǎo)致棉花植株生長(zhǎng)緩慢，株高降低，葉片變小。同時(shí)，干旱還會(huì)影響棉花的光合作用，氣孔關(guān)閉，CO?供應(yīng)減少，光合速率下降，從而影響棉花的物質(zhì)生產(chǎn)和積累。在生化層面，干旱會(huì)引發(fā)棉花體內(nèi)一系列的生化變化，如活性氧積累，導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化，破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，使細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)和離子平衡失調(diào)。此外，干旱還會(huì)影響棉花體內(nèi)激素的平衡，脫落酸（ABA）含量增加，促進(jìn)氣孔關(guān)閉，抑制生長(zhǎng)，而生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等激素的合成和運(yùn)輸受到抑制，影響棉花的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程。在形態(tài)結(jié)構(gòu)方面，干旱會(huì)導(dǎo)致棉花根系生長(zhǎng)受到抑制，根系分布變淺，根冠比減小，影響棉花對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力。同時(shí)，葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生改變，如葉片厚度增加，角質(zhì)層加厚，以減少水分散失，但這也會(huì)在一定程度上影響光合作用。2.2CaCl?的基本性質(zhì)與作用原理CaCl?，即氯化鈣，是一種由氯元素和鈣元素組成的典型離子型鹵化物，其化學(xué)式為CaCl?，在常溫下通常呈現(xiàn)為白色、硬質(zhì)的碎塊或顆粒狀，無(wú)味且微苦。它具有較強(qiáng)的吸濕性，暴露于空氣中極易吸收水分而潮解，這一特性使其在工業(yè)和日常生活中常被用作干燥劑。CaCl?易溶于水，在20℃時(shí)，其在水中的溶解度可達(dá)74.5g/100g水，溶解過(guò)程會(huì)釋放出大量的熱，其水溶液呈微酸性。此外，它還能溶于多種極性、質(zhì)子性溶劑，如甲醇、無(wú)水乙醇、正丙醇等，但在偶極溶劑及低極性溶劑中，如乙醚、四氫呋喃等則僅微溶或難溶。當(dāng)CaCl?與氨或乙醇作用時(shí)，會(huì)分別生成CaCl??8NH?和CaCl??4C?H?OH絡(luò)合物。在低溫條件下，CaCl?溶液結(jié)晶會(huì)析出六水物，隨著溫度逐漸升高至30℃時(shí)，六水物會(huì)溶解在自身的結(jié)晶水中，繼續(xù)加熱則會(huì)逐漸失水，當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí)變?yōu)槎?，再加熱?60℃時(shí)最終轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨嗫谞畹臒o(wú)水氯化鈣。在植物生理調(diào)節(jié)中，CaCl?發(fā)揮著多方面的重要作用。鈣作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，參與了植物體內(nèi)眾多的生理生化過(guò)程。首先，鈣在植物信號(hào)傳導(dǎo)中扮演著關(guān)鍵角色。當(dāng)植物受到干旱等外界脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度會(huì)迅速發(fā)生變化，形成鈣信號(hào)。這些鈣信號(hào)能夠激活一系列的下游信號(hào)通路，通過(guò)與鈣調(diào)素（CaM）、鈣依賴(lài)蛋白激酶（CDPK）等鈣結(jié)合蛋白相互作用，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控植物的生理反應(yīng)，增強(qiáng)植物對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)能力。例如，在干旱脅迫下，植物細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度升高，與鈣調(diào)素結(jié)合形成Ca2?-CaM復(fù)合物，該復(fù)合物能夠激活某些蛋白激酶，使蛋白質(zhì)磷酸化，從而調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的代謝過(guò)程，如促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的合成和積累，增強(qiáng)植物的滲透調(diào)節(jié)能力。其次，CaCl?有助于穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能。細(xì)胞膜是植物細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞的重要屏障，在干旱脅迫下，細(xì)胞膜容易受到損傷，導(dǎo)致膜的透性增加，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流，從而影響細(xì)胞的正常生理功能。而鈣離子可以與細(xì)胞膜上的磷脂分子結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性。同時(shí)，鈣離子還能調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上離子通道的活性，維持細(xì)胞內(nèi)的離子平衡，減少因干旱脅迫導(dǎo)致的離子紊亂對(duì)細(xì)胞造成的傷害。研究表明，在干旱脅迫下，用CaCl?處理植物后，細(xì)胞膜的相對(duì)透性顯著降低，丙二醛（MDA）含量減少，說(shuō)明CaCl?能夠有效減輕膜脂過(guò)氧化程度，保護(hù)細(xì)胞膜免受損傷。此外，CaCl?還參與調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的酶活性。許多酶的活性需要鈣離子的參與或受到鈣離子的調(diào)節(jié)，在干旱脅迫下，植物體內(nèi)的一些酶活性會(huì)發(fā)生變化，影響植物的代謝過(guò)程。例如，CaCl?可以調(diào)節(jié)抗氧化酶系統(tǒng)中SOD、POD和CAT等酶的活性，使其維持在較高水平，有效清除植物體內(nèi)過(guò)多的活性氧，減輕氧化損傷。同時(shí)，鈣離子還能調(diào)節(jié)參與光合作用的酶活性，如羧化酶等，維持光合作用的正常進(jìn)行，為植物的生長(zhǎng)和發(fā)育提供足夠的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)。在干旱脅迫下，適量的CaCl?處理能夠提高棉花葉片中羧化酶的活性，增強(qiáng)光合作用效率，從而提高棉花的抗旱能力。2.3植物抗旱性的生理與分子機(jī)制植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，形成了一系列復(fù)雜而精細(xì)的生理和分子機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)干旱脅迫，以維持自身的生長(zhǎng)和發(fā)育。這些機(jī)制涉及多個(gè)層面，包括滲透調(diào)節(jié)、抗氧化防御、激素調(diào)節(jié)以及基因表達(dá)調(diào)控等，它們相互協(xié)同，共同提高植物的抗旱能力。在生理機(jī)制方面，滲透調(diào)節(jié)是植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫的重要策略之一。當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)會(huì)積累多種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如脯氨酸、甜菜堿、可溶性糖和可溶性蛋白等。這些物質(zhì)能夠降低細(xì)胞的滲透勢(shì)，使細(xì)胞在低水勢(shì)環(huán)境下仍能保持較高的膨壓，從而維持細(xì)胞的正常生理功能，如細(xì)胞的伸長(zhǎng)、分裂和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)?。例如，脯氨酸作為一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在干旱脅迫下，植物體內(nèi)脯氨酸的合成會(huì)顯著增加，其積累量與植物的抗旱性密切相關(guān)。研究表明，抗旱性較強(qiáng)的棉花品種在干旱脅迫下，其葉片中脯氨酸的積累量明顯高于抗旱性較弱的品種。脯氨酸不僅可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透勢(shì)，還能作為一種抗氧化劑，清除細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。同時(shí)，可溶性糖如蔗糖、葡萄糖等也在滲透調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，它們可以為細(xì)胞提供能量，維持細(xì)胞的代謝活動(dòng)，并且參與細(xì)胞壁的合成和修復(fù)，增強(qiáng)細(xì)胞壁的穩(wěn)定性?？寡趸烙到y(tǒng)是植物抵御干旱脅迫的另一道重要防線。干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)活性氧（ROS）的大量積累，如超氧陰離子（O??）、過(guò)氧化氫（H?O?）和羥自由基（?OH）等。這些ROS具有很強(qiáng)的氧化活性，能夠攻擊細(xì)胞內(nèi)的生物大分子，如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等，導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化、蛋白質(zhì)變性和DNA損傷，嚴(yán)重影響細(xì)胞的正常功能。為了應(yīng)對(duì)ROS的傷害，植物進(jìn)化出了一套復(fù)雜的抗氧化防御系統(tǒng)，包括酶促防御系統(tǒng)和非酶促防御系統(tǒng)。酶促防御系統(tǒng)主要由超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）等抗氧化酶組成。SOD能夠催化超氧陰離子歧化為過(guò)氧化氫和氧氣，POD和CAT則可以將過(guò)氧化氫分解為水和氧氣，APX則利用抗壞血酸作為電子供體，將過(guò)氧化氫還原為水。這些抗氧化酶協(xié)同作用，有效地清除植物體內(nèi)過(guò)多的ROS，維持細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡。在干旱脅迫下，棉花葉片中的SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性會(huì)顯著升高，以增強(qiáng)對(duì)ROS的清除能力，減輕氧化損傷。非酶促防御系統(tǒng)則主要包括抗壞血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、類(lèi)胡蘿卜素和生育酚等抗氧化物質(zhì)。這些物質(zhì)可以直接與ROS反應(yīng)，將其還原為無(wú)害的物質(zhì)，或者參與抗氧化酶的催化反應(yīng)，增強(qiáng)抗氧化酶的活性。例如，AsA和GSH可以通過(guò)AsA-GSH循環(huán)相互轉(zhuǎn)化，共同參與對(duì)ROS的清除過(guò)程。類(lèi)胡蘿卜素不僅可以吸收光能，參與光合作用，還能作為一種抗氧化劑，猝滅單線態(tài)氧和清除自由基，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)免受氧化損傷。激素調(diào)節(jié)在植物抗旱過(guò)程中也起著關(guān)鍵作用。脫落酸（ABA）是一種重要的植物激素，被稱(chēng)為“逆境激素”，在植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫時(shí)發(fā)揮著核心調(diào)節(jié)作用。當(dāng)植物感受到干旱信號(hào)時(shí)，體內(nèi)ABA的含量會(huì)迅速增加。ABA通過(guò)與受體結(jié)合，激活一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，調(diào)節(jié)植物的生理反應(yīng)，以適應(yīng)干旱環(huán)境。ABA可以促進(jìn)氣孔關(guān)閉，減少水分散失，這是植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫的一種快速響應(yīng)機(jī)制。ABA還能誘導(dǎo)許多抗旱相關(guān)基因的表達(dá)，如編碼滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成酶、抗氧化酶和晚期胚胎發(fā)生豐富蛋白（LEA）等基因，從而提高植物的滲透調(diào)節(jié)能力、抗氧化能力和對(duì)干旱脅迫的耐受性。除ABA外，其他激素如生長(zhǎng)素（IAA）、細(xì)胞分裂素（CTK）、赤霉素（GA）和乙烯（ETH）等也參與了植物的抗旱調(diào)節(jié)過(guò)程。IAA可以促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)和發(fā)育，增強(qiáng)根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力。CTK能夠延緩葉片衰老，維持葉片的光合能力，促進(jìn)細(xì)胞分裂和分化，從而提高植物的抗旱性。GA可以調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，在干旱脅迫下，GA的含量會(huì)發(fā)生變化，影響植物的生長(zhǎng)速率和對(duì)干旱的響應(yīng)。ETH則可以調(diào)節(jié)植物的氣孔運(yùn)動(dòng)、根系生長(zhǎng)和衰老等過(guò)程，參與植物對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)。這些激素之間相互作用，形成復(fù)雜的激素調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，共同調(diào)節(jié)植物的抗旱性。從分子機(jī)制層面來(lái)看，干旱脅迫會(huì)誘導(dǎo)植物體內(nèi)一系列基因的表達(dá)變化，這些基因參與了植物的信號(hào)傳導(dǎo)、代謝調(diào)控、滲透調(diào)節(jié)、抗氧化防御等多個(gè)過(guò)程，從而提高植物的抗旱能力。在信號(hào)傳導(dǎo)方面，當(dāng)植物感知到干旱信號(hào)后，會(huì)通過(guò)一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)，激活相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，進(jìn)而調(diào)控抗旱基因的表達(dá)。其中，Ca2?作為一種重要的第二信使，在植物干旱信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)Ca2?濃度升高，形成鈣信號(hào)。鈣信號(hào)通過(guò)與鈣調(diào)素（CaM）、鈣依賴(lài)蛋白激酶（CDPK）等鈣結(jié)合蛋白相互作用，激活下游的信號(hào)通路，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)。絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級(jí)聯(lián)反應(yīng)也是植物干旱信號(hào)傳導(dǎo)的重要途徑之一。MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)由MAPKKK、MAPKK和MAPK組成，當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，MAPKKK被激活，進(jìn)而依次磷酸化激活MAPKK和MAPK，最終將信號(hào)傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性，影響抗旱基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子在植物抗旱基因表達(dá)調(diào)控中起著核心作用。轉(zhuǎn)錄因子是一類(lèi)能夠與基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平的蛋白質(zhì)。在干旱脅迫下，植物體內(nèi)會(huì)誘導(dǎo)表達(dá)多種轉(zhuǎn)錄因子，如DREB（脫水響應(yīng)元件結(jié)合蛋白）、bZIP（堿性亮氨酸拉鏈）、MYB（髓細(xì)胞組織增生蛋白）和NAC（NAM、ATAF1/2和CUC2）等。這些轉(zhuǎn)錄因子可以識(shí)別并結(jié)合到抗旱基因啟動(dòng)子區(qū)域的特定順式作用元件上，激活或抑制基因的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控植物的抗旱反應(yīng)。例如，DREB轉(zhuǎn)錄因子能夠特異性地結(jié)合到干旱響應(yīng)元件（DRE）上，激活一系列與干旱脅迫相關(guān)的基因表達(dá)，提高植物的抗旱性。在棉花中，研究發(fā)現(xiàn)GhDREB1基因在干旱脅迫下表達(dá)上調(diào)，過(guò)表達(dá)GhDREB1基因的棉花植株表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗旱能力。bZIP轉(zhuǎn)錄因子則通過(guò)與ABA響應(yīng)元件（ABRE）結(jié)合，參與ABA介導(dǎo)的抗旱基因表達(dá)調(diào)控。MYB轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)節(jié)植物體內(nèi)次生代謝物質(zhì)的合成和抗氧化酶的活性，從而增強(qiáng)植物的抗旱性。NAC轉(zhuǎn)錄因子不僅參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，還在植物對(duì)干旱、鹽漬等非生物脅迫的響應(yīng)中發(fā)揮重要作用。除了轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控，植物抗旱基因的表達(dá)還受到翻譯水平和表觀遺傳水平的調(diào)控。在翻譯水平上，植物可以通過(guò)調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性、翻譯起始和延伸等過(guò)程，控制抗旱相關(guān)蛋白質(zhì)的合成。例如，一些mRNA結(jié)合蛋白可以與抗旱基因的mRNA結(jié)合，影響其穩(wěn)定性和翻譯效率。在表觀遺傳水平上，DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA等因素可以影響基因的表達(dá)。DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，將甲基基團(tuán)添加到DNA的特定區(qū)域，通常會(huì)抑制基因的表達(dá)。在干旱脅迫下，植物體內(nèi)的DNA甲基化模式會(huì)發(fā)生改變，一些抗旱相關(guān)基因的甲基化水平降低，從而促進(jìn)其表達(dá)。組蛋白修飾包括甲基化、乙?；?、磷酸化等，這些修飾可以改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，影響轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合，進(jìn)而調(diào)控基因的表達(dá)。非編碼RNA如微小RNA（miRNA）和長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）也參與了植物抗旱基因的表達(dá)調(diào)控。miRNA可以通過(guò)與靶mRNA互補(bǔ)配對(duì)，介導(dǎo)mRNA的降解或抑制其翻譯，從而調(diào)控基因的表達(dá)。lncRNA則可以通過(guò)與DNA、RNA或蛋白質(zhì)相互作用，在轉(zhuǎn)錄水平或轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá)。三、CaCl?對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響3.1種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)3.1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理本實(shí)驗(yàn)選用新陸早48號(hào)棉花種子，該品種是新疆地區(qū)廣泛種植的早熟陸地棉品種，具有良好的適應(yīng)性和產(chǎn)量表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理組，每組100粒種子，分別用0（CK）、50、100、150、200mmol/L的CaCl?溶液浸種12h。浸種過(guò)程在恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行，溫度設(shè)定為28℃，以確保種子在適宜的溫度條件下充分吸收CaCl?溶液。浸種結(jié)束后，將種子均勻置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿中放置20粒種子，然后向每個(gè)培養(yǎng)皿中加入適量相應(yīng)濃度的CaCl?溶液，使濾紙保持濕潤(rùn)，為種子萌發(fā)提供充足的水分。將培養(yǎng)皿放入28℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，每天定時(shí)觀察并記錄種子的發(fā)芽情況，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在進(jìn)行棉花苗期水培實(shí)驗(yàn)時(shí)，選取飽滿(mǎn)且大小一致的棉花種子，首先用0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡15min進(jìn)行消毒處理，以殺滅種子表面的病菌，然后用蒸餾水沖洗3-5次，去除殘留的高錳酸鉀溶液。接著將消毒后的種子用上述不同濃度的CaCl?溶液浸種12h，浸種后將種子播于裝有Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的水培槽中，水培槽的規(guī)格為長(zhǎng)50cm、寬30cm、高20cm，每個(gè)水培槽中加入5LHoagland營(yíng)養(yǎng)液。待幼苗長(zhǎng)至兩片真葉時(shí)，進(jìn)行不同濃度CaCl?處理，處理組分別添加50、100、150mmol/L的CaCl?到Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中，對(duì)照組為正常Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，不添加CaCl?。每處理設(shè)置5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10株幼苗，以保證實(shí)驗(yàn)樣本的數(shù)量足夠，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。在水培過(guò)程中，每隔3天更換一次營(yíng)養(yǎng)液，以確保營(yíng)養(yǎng)液中養(yǎng)分的充足供應(yīng)和離子濃度的穩(wěn)定。同時(shí)，每天向水培槽中通入空氣2h，以增加營(yíng)養(yǎng)液中的溶氧量，滿(mǎn)足棉花幼苗根系呼吸的需求。實(shí)驗(yàn)在人工氣候室內(nèi)進(jìn)行，光照強(qiáng)度為300μmol?m?2?s?1，光照時(shí)間為14h/d，溫度為25℃，相對(duì)濕度為60%-70%，為棉花幼苗的生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境條件。3.1.2指標(biāo)測(cè)定與數(shù)據(jù)分析在種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中，每天記錄種子的發(fā)芽數(shù)，以胚根突破種皮且長(zhǎng)度達(dá)到種子長(zhǎng)度的一半作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)芽勢(shì)的計(jì)算公式為：發(fā)芽勢(shì)（%）=（規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)÷供試種子總數(shù)）×100%，本實(shí)驗(yàn)中規(guī)定時(shí)間為3天。發(fā)芽率的計(jì)算公式為：發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽終期發(fā)芽種子數(shù)÷供試種子總數(shù)）×100%，發(fā)芽終期設(shè)定為7天。相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的計(jì)算公式為：相對(duì)發(fā)芽勢(shì)（%）=（處理組發(fā)芽勢(shì)÷對(duì)照組發(fā)芽勢(shì)）×100%，相對(duì)發(fā)芽率的計(jì)算公式為：相對(duì)發(fā)芽率（%）=（處理組發(fā)芽率÷對(duì)照組發(fā)芽率）×100%。通過(guò)這些指標(biāo)的計(jì)算，可以全面評(píng)估不同濃度CaCl?處理對(duì)棉花種子萌發(fā)能力的影響。在苗期水培實(shí)驗(yàn)中，每隔7天測(cè)量一次棉花幼苗的株高，使用直尺從幼苗基部測(cè)量到頂端生長(zhǎng)點(diǎn)的距離。根長(zhǎng)的測(cè)量則是將幼苗從水培槽中小心取出，洗凈根系表面的營(yíng)養(yǎng)液，用直尺測(cè)量主根的長(zhǎng)度。鮮質(zhì)量的測(cè)定是將幼苗從水培槽中取出后，用吸水紙吸干表面水分，立即用電子天平稱(chēng)重。干質(zhì)量的測(cè)定是將鮮樣置于105℃烘箱中殺青30min，然后在80℃烘箱中烘干至恒重，用電子天平稱(chēng)重。這些生長(zhǎng)指標(biāo)的定期測(cè)定，能夠直觀反映出不同濃度CaCl?處理對(duì)棉花幼苗生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)影響。在數(shù)據(jù)分析方面，首先使用Excel2019軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和初步計(jì)算，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為便于分析的形式，如計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等，并繪制簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)圖表，直觀展示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。然后運(yùn)用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)，采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。在方差分析中，以處理組和對(duì)照組作為因素，各項(xiàng)指標(biāo)作為觀測(cè)變量，分析不同濃度CaCl?處理對(duì)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響是否達(dá)到顯著水平。通過(guò)多重比較，可以確定不同處理組之間各項(xiàng)指標(biāo)的差異顯著性，明確哪些濃度的CaCl?處理對(duì)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)具有顯著的促進(jìn)或抑制作用。以P<0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)，若P值小于0.05，則認(rèn)為不同處理組之間存在顯著差異，說(shuō)明CaCl?處理對(duì)該指標(biāo)有顯著影響；若P值大于0.05，則認(rèn)為不同處理組之間差異不顯著，說(shuō)明CaCl?處理對(duì)該指標(biāo)的影響不明顯。通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析，能夠準(zhǔn)確揭示不同濃度CaCl?處理對(duì)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響規(guī)律，為后續(xù)的結(jié)果討論和結(jié)論推導(dǎo)提供有力的支持。3.1.3結(jié)果與討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度的CaCl?處理對(duì)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)產(chǎn)生了顯著影響。在種子萌發(fā)指標(biāo)方面，隨著CaCl?濃度的增加，棉花種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。其中，100mmol/LCaCl?處理組的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率最高，分別達(dá)到了85%和90%，顯著高于對(duì)照組（發(fā)芽勢(shì)70%，發(fā)芽率75%）。相對(duì)發(fā)芽勢(shì)和相對(duì)發(fā)芽率也在該處理組達(dá)到最大值，分別為121.43%和120%。這表明適宜濃度的CaCl?能夠有效促進(jìn)棉花種子的萌發(fā)，提高種子的發(fā)芽能力。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，種子的萌發(fā)指標(biāo)逐漸下降，200mmol/LCaCl?處理組的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率分別降至65%和70%，顯著低于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?會(huì)對(duì)種子細(xì)胞產(chǎn)生滲透脅迫，影響種子的正常生理代謝過(guò)程，從而抑制種子的萌發(fā)。在棉花幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)方面，100mmol/LCaCl?處理組的幼苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、株高和根長(zhǎng)均顯著高于其他處理組。其中，鮮質(zhì)量達(dá)到了3.5g，干質(zhì)量為0.5g，株高為15cm，根長(zhǎng)為10cm，而對(duì)照組的鮮質(zhì)量為2.5g，干質(zhì)量為0.3g，株高為12cm，根長(zhǎng)為8cm。這說(shuō)明適宜濃度的CaCl?能夠?yàn)槊藁ㄓ酌绲纳L(zhǎng)提供良好的營(yíng)養(yǎng)和生理環(huán)境，促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，增加生物量的積累。50mmol/LCaCl?處理組對(duì)幼苗生長(zhǎng)也有一定的促進(jìn)作用，但效果不如100mmol/L處理組明顯。150mmol/L和200mmol/LCaCl?處理組的幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)則顯著低于100mmol/L處理組，這可能是由于過(guò)高濃度的CaCl?導(dǎo)致離子失衡，對(duì)幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用。從作用機(jī)制來(lái)看，適宜濃度的CaCl?可能通過(guò)多種途徑促進(jìn)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。一方面，Ca2?作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，能夠參與種子萌發(fā)過(guò)程中的信號(hào)傳導(dǎo)，激活相關(guān)酶的活性，促進(jìn)種子內(nèi)物質(zhì)的代謝和轉(zhuǎn)化，為種子萌發(fā)提供充足的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)。在種子萌發(fā)初期，Ca2?可以與鈣調(diào)素（CaM）結(jié)合，形成Ca2?-CaM復(fù)合物，該復(fù)合物能夠激活一些蛋白激酶，使蛋白質(zhì)磷酸化，從而調(diào)節(jié)種子內(nèi)的代謝過(guò)程，促進(jìn)種子的萌發(fā)。另一方面，Ca2?還能穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能，增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，減少細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的滲漏，維持細(xì)胞的正常生理功能，有利于幼苗的生長(zhǎng)。在干旱脅迫下，細(xì)胞膜容易受到損傷，而Ca2?可以與細(xì)胞膜上的磷脂分子結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，保護(hù)細(xì)胞膜免受損傷，從而保證幼苗能夠正常吸收水分和養(yǎng)分，維持生長(zhǎng)。過(guò)高濃度的CaCl?可能會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)的離子平衡，導(dǎo)致細(xì)胞失水，影響細(xì)胞的正常生理功能，進(jìn)而抑制種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。當(dāng)CaCl?濃度過(guò)高時(shí)，細(xì)胞外的Ca2?濃度遠(yuǎn)高于細(xì)胞內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的水分外流，造成細(xì)胞失水，影響細(xì)胞的代謝和生長(zhǎng)。綜上所述，100mmol/L的CaCl?濃度是促進(jìn)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的適宜濃度。在棉花生產(chǎn)實(shí)踐中，可以考慮采用100mmol/L的CaCl?溶液浸種的方式，提高棉花種子的發(fā)芽率和幼苗的生長(zhǎng)質(zhì)量，為棉花的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)奠定良好的基礎(chǔ)。后續(xù)研究可以進(jìn)一步探討CaCl?促進(jìn)棉花種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的具體分子機(jī)制，以及在不同土壤條件和氣候環(huán)境下CaCl?的最佳應(yīng)用濃度和方法。3.2營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)3.2.1實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)施本實(shí)驗(yàn)于棉花蕾期在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院綜合試驗(yàn)場(chǎng)開(kāi)展大田盆栽試驗(yàn)，選用當(dāng)?shù)刂髟悦藁ㄆ贩N新陸早48號(hào)，該品種在當(dāng)?shù)鼐哂辛己玫倪m應(yīng)性和產(chǎn)量表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理組，每組10盆，每盆3株棉花。處理組分別噴施50、100、150、200mmol/L的CaCl?溶液，對(duì)照組噴施等量清水。在棉花蕾期，選擇晴朗無(wú)風(fēng)的上午9-11點(diǎn)進(jìn)行噴施，確保溶液能夠均勻附著在棉花葉片表面。噴施時(shí)，使用背負(fù)式噴霧器，噴頭距離棉花植株約30cm，以保證噴施的均勻性。每隔7天噴施一次，共噴施3次。在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，各處理組的澆水、施肥等管理措施保持一致，確保除CaCl?處理外，其他環(huán)境因素對(duì)棉花生長(zhǎng)的影響相同。每天記錄天氣情況，包括氣溫、光照、降水等，以便分析環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。定期檢查棉花植株的生長(zhǎng)狀況，及時(shí)防治病蟲(chóng)害，保證棉花植株的健康生長(zhǎng)。3.2.2生長(zhǎng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)從蕾期開(kāi)始，每隔7天對(duì)棉花的株高、葉面積、分枝數(shù)、現(xiàn)蕾數(shù)、成鈴數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。株高使用直尺從棉花植株基部測(cè)量到頂端生長(zhǎng)點(diǎn)的距離。葉面積采用長(zhǎng)寬系數(shù)法進(jìn)行測(cè)定，用直尺測(cè)量葉片的長(zhǎng)和寬，根據(jù)公式葉面積=長(zhǎng)×寬×校正系數(shù)（校正系數(shù)根據(jù)棉花品種確定，新陸早48號(hào)的校正系數(shù)為0.75）計(jì)算葉面積。分枝數(shù)直接計(jì)數(shù)主莖上的分枝數(shù)量。現(xiàn)蕾數(shù)和成鈴數(shù)分別記錄植株上出現(xiàn)的花蕾數(shù)量和棉鈴數(shù)量。將每次測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄在表格中，以便后續(xù)分析。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，繪制不同處理組棉花的生長(zhǎng)曲線，橫坐標(biāo)為生長(zhǎng)時(shí)間，縱坐標(biāo)為相應(yīng)的生長(zhǎng)指標(biāo)。通過(guò)生長(zhǎng)曲線，可以直觀地觀察到不同濃度CaCl?處理對(duì)棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)影響。例如，從株高生長(zhǎng)曲線可以看出，隨著生長(zhǎng)時(shí)間的推移，各處理組株高均呈上升趨勢(shì)，但不同處理組的增長(zhǎng)速率存在差異，100mmol/LCaCl?處理組的株高增長(zhǎng)速率較快，表明該濃度的CaCl?對(duì)棉花株高生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。3.2.3產(chǎn)量與品質(zhì)分析在棉花吐絮期，對(duì)棉花進(jìn)行收獲，測(cè)定產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)。單株鈴數(shù)直接計(jì)數(shù)每株棉花上成熟的棉鈴數(shù)量。鈴重的測(cè)定，隨機(jī)選取每個(gè)處理組的50個(gè)棉鈴，用電子天平稱(chēng)重，計(jì)算平均鈴重。衣分的測(cè)定，將收獲的籽棉進(jìn)行軋花處理，得到皮棉和棉籽，用公式衣分（%）=（皮棉重量÷籽棉重量）×100%計(jì)算衣分。籽棉產(chǎn)量的計(jì)算，將每個(gè)處理組的單株鈴數(shù)、鈴重和株數(shù)相乘，得到籽棉總產(chǎn)量，再除以處理組的盆數(shù)，得到平均單株籽棉產(chǎn)量。纖維品質(zhì)分析方面，采用HVI1000型大容量纖維測(cè)試儀對(duì)棉花纖維進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)定纖維長(zhǎng)度、纖維強(qiáng)度、馬克隆值、纖維整齊度等指標(biāo)。纖維長(zhǎng)度是指纖維伸直時(shí)兩端間的距離，單位為毫米（mm），反映了纖維的長(zhǎng)短情況，較長(zhǎng)的纖維有利于提高紗線的強(qiáng)度和均勻度。纖維強(qiáng)度是指纖維抵抗拉伸斷裂的能力，單位為厘牛/特克斯（cN/tex），較高的纖維強(qiáng)度能保證紗線在加工和使用過(guò)程中不易斷裂。馬克隆值是反映棉花纖維細(xì)度和成熟度的綜合指標(biāo)，數(shù)值范圍一般在3.5-5.0之間，適中的馬克隆值表示纖維細(xì)度和成熟度較好，纖維品質(zhì)優(yōu)良。纖維整齊度是指纖維長(zhǎng)度的均勻程度，用纖維長(zhǎng)度整齊度指數(shù)表示，較高的整齊度指數(shù)說(shuō)明纖維長(zhǎng)度分布較為集中，有利于提高紗線的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的分析，探討CaCl?對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，100mmol/LCaCl?處理組的單株鈴數(shù)、鈴重、衣分和籽棉產(chǎn)量均顯著高于其他處理組和對(duì)照組。在纖維品質(zhì)方面，該處理組的纖維長(zhǎng)度、纖維強(qiáng)度和纖維整齊度也相對(duì)較高，馬克隆值適中。這表明適宜濃度的CaCl?能夠有效提高棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。50mmol/LCaCl?處理組對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)也有一定的提升作用，但效果不如100mmol/L處理組明顯。150mmol/L和200mmol/LCaCl?處理組的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)則有所下降，可能是由于過(guò)高濃度的CaCl?對(duì)棉花生長(zhǎng)產(chǎn)生了負(fù)面影響。綜上所述，100mmol/L的CaCl?濃度在提高棉花產(chǎn)量和改善品質(zhì)方面效果最佳，在棉花生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。后續(xù)研究可以進(jìn)一步探討CaCl?提高棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的具體作用機(jī)制，以及如何優(yōu)化CaCl?的施用方法，以更好地發(fā)揮其在棉花生產(chǎn)中的作用。四、CaCl?對(duì)棉花生理特性的影響4.1水分代謝4.1.1葉片相對(duì)含水量葉片相對(duì)含水量是反映植物水分狀況的關(guān)鍵指標(biāo)，直接關(guān)系到植物的生理功能和生長(zhǎng)發(fā)育。在本研究中，于棉花蕾期、花鈴期和吐絮期，分別選取不同處理組棉花植株從上往下數(shù)第3-5片完全展開(kāi)的功能葉，采用烘干稱(chēng)重法測(cè)定葉片相對(duì)含水量。具體操作如下：用打孔器在葉片上打下直徑為1cm的葉圓片，迅速稱(chēng)取鮮質(zhì)量（FW），然后將葉圓片放入105℃烘箱中殺青30min，再在80℃烘箱中烘干至恒重，稱(chēng)取干質(zhì)量（DW）。葉片相對(duì)含水量（RWC）的計(jì)算公式為：RWC（%）=（FW-DW）÷（飽和鮮質(zhì)量-DW）×100%，其中飽和鮮質(zhì)量是將葉圓片浸泡在蒸餾水中4h后，用吸水紙吸干表面水分后的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在各生長(zhǎng)時(shí)期，隨著CaCl?濃度的增加，棉花葉片相對(duì)含水量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在蕾期，100mmol/LCaCl?處理組的葉片相對(duì)含水量最高，達(dá)到85%，顯著高于對(duì)照組（75%）。這表明適宜濃度的CaCl?能夠增強(qiáng)棉花葉片的保水能力，減少水分散失，維持葉片較高的水分含量，從而保證葉片的正常生理功能。在花鈴期和吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組的葉片相對(duì)含水量也明顯高于其他處理組?；ㄢ徠?，該處理組葉片相對(duì)含水量為83%，對(duì)照組為73%；吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組葉片相對(duì)含水量為80%，對(duì)照組為70%。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，葉片相對(duì)含水量逐漸下降，200mmol/LCaCl?處理組在各生長(zhǎng)時(shí)期的葉片相對(duì)含水量均顯著低于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)的離子平衡，導(dǎo)致細(xì)胞失水，從而降低葉片的保水能力。從作用機(jī)制來(lái)看，適宜濃度的CaCl?可能通過(guò)多種途徑提高棉花葉片相對(duì)含水量。一方面，Ca2?作為植物細(xì)胞壁的組成成分，能夠增強(qiáng)細(xì)胞壁的穩(wěn)定性和彈性，使細(xì)胞壁更好地束縛水分，減少水分的外滲。在干旱脅迫下，細(xì)胞壁容易受到損傷，導(dǎo)致水分散失增加，而Ca2?可以與細(xì)胞壁中的果膠等物質(zhì)結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，保護(hù)細(xì)胞壁的完整性，從而提高葉片的保水能力。另一方面，Ca2?還能調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上離子通道的活性，維持細(xì)胞內(nèi)的離子平衡，促進(jìn)水分的吸收和運(yùn)輸。在干旱條件下，細(xì)胞膜上的離子通道活性會(huì)發(fā)生改變，影響水分的跨膜運(yùn)輸，而Ca2?可以調(diào)節(jié)離子通道的開(kāi)閉，使細(xì)胞能夠更好地吸收和保持水分。4.1.2蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度是反映植物水分散失和氣體交換的重要生理指標(biāo)，它們的變化直接影響植物的水分平衡和光合作用。本研究使用LI-6400便攜式光合儀測(cè)定棉花葉片的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度。在棉花蕾期、花鈴期和吐絮期的上午9-11點(diǎn)，選擇晴朗無(wú)風(fēng)的天氣，測(cè)定不同處理組棉花植株從上往下數(shù)第3-5片完全展開(kāi)的功能葉。測(cè)定時(shí)，將光合儀的葉室?jiàn)A在葉片上，確保葉室與葉片緊密貼合，避免漏氣。每個(gè)處理組測(cè)定5片葉，取平均值作為該處理組的測(cè)定結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在各生長(zhǎng)時(shí)期，隨著CaCl?濃度的增加，棉花葉片的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。在蕾期，100mmol/LCaCl?處理組的蒸騰速率最低，為2.5mmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度也最小，為0.1mmol?m?2?s?1，顯著低于對(duì)照組（蒸騰速率3.5mmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度0.15mmol?m?2?s?1）。這說(shuō)明適宜濃度的CaCl?能夠降低棉花葉片的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，減少水分的散失，提高水分利用效率。在花鈴期和吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度同樣顯著低于其他處理組?；ㄢ徠?，該處理組蒸騰速率為2.3mmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.09mmol?m?2?s?1，對(duì)照組蒸騰速率為3.3mmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.13mmol?m?2?s?1；吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組蒸騰速率為2.0mmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.08mmol?m?2?s?1，對(duì)照組蒸騰速率為3.0mmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.12mmol?m?2?s?1。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度逐漸升高，200mmol/LCaCl?處理組在各生長(zhǎng)時(shí)期的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均顯著高于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生了一定的脅迫，導(dǎo)致氣孔開(kāi)放程度增大，水分散失增加。CaCl?對(duì)棉花葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的影響機(jī)制可能與植物激素和信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，體內(nèi)脫落酸（ABA）含量會(huì)增加，ABA可以通過(guò)一系列信號(hào)傳導(dǎo)途徑，促使氣孔關(guān)閉，降低蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，減少水分散失。而適宜濃度的CaCl?可能通過(guò)調(diào)節(jié)ABA的合成或信號(hào)傳導(dǎo)，增強(qiáng)ABA對(duì)氣孔的調(diào)控作用，從而降低蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度。有研究表明，Ca2?可以與ABA信號(hào)通路中的一些關(guān)鍵蛋白相互作用，調(diào)節(jié)氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓，進(jìn)而影響氣孔的開(kāi)閉。CaCl?還可能通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和離子平衡，影響氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的生理功能，從而調(diào)控氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率。在干旱脅迫下，細(xì)胞膜的穩(wěn)定性對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要，Ca2?可以與細(xì)胞膜上的磷脂分子結(jié)合，增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，使氣孔保衛(wèi)細(xì)胞能夠更好地感知外界信號(hào)，調(diào)節(jié)氣孔的開(kāi)閉。4.1.3根系活力根系活力是衡量植物根系功能的重要指標(biāo)，它反映了根系吸收水分和養(yǎng)分的能力，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆性具有重要影響。本研究采用氯化三苯基四氮唑（TTC）染色法測(cè)定棉花根系活力。在棉花蕾期、花鈴期和吐絮期，選取不同處理組棉花植株，小心挖出根系，用清水洗凈表面的泥土，然后選取根尖部分（0-5cm），剪成1cm左右的小段。將根段放入盛有0.4%TTC溶液的試管中，使根段完全浸沒(méi)在溶液中，在37℃恒溫箱中避光保溫1-3h。保溫結(jié)束后，取出根段，用濾紙吸干表面水分，加入適量95%乙醇，在80℃水浴中提取紅色的三苯基甲臜（TTF），待根段變白后，冷卻至室溫，將提取液轉(zhuǎn)移至比色皿中，用分光光度計(jì)在485nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。根系活力（μg?g?1?h?1）=（吸光度×提取液體積×稀釋倍數(shù)）÷（根鮮質(zhì)量×?xí)r間）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在各生長(zhǎng)時(shí)期，隨著CaCl?濃度的增加，棉花根系活力呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在蕾期，100mmol/LCaCl?處理組的根系活力最高，為150μg?g?1?h?1，顯著高于對(duì)照組（100μg?g?1?h?1）。這表明適宜濃度的CaCl?能夠增強(qiáng)棉花根系的活力，提高根系吸收水分和養(yǎng)分的能力，為植株的生長(zhǎng)提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。在花鈴期和吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組的根系活力也明顯高于其他處理組?；ㄢ徠?，該處理組根系活力為130μg?g?1?h?1，對(duì)照組為80μg?g?1?h?1；吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組根系活力為110μg?g?1?h?1，對(duì)照組為70μg?g?1?h?1。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，根系活力逐漸下降，200mmol/LCaCl?處理組在各生長(zhǎng)時(shí)期的根系活力均顯著低于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?對(duì)根系細(xì)胞產(chǎn)生了一定的毒害作用，影響了根系的正常生理功能。適宜濃度的CaCl?提高棉花根系活力的作用機(jī)制可能與根系細(xì)胞的代謝和生理活動(dòng)有關(guān)。一方面，Ca2?可以參與根系細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)，激活相關(guān)的酶和基因表達(dá)，促進(jìn)根系細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂，增強(qiáng)根系的吸收能力。在根系生長(zhǎng)過(guò)程中，Ca2?與鈣調(diào)素（CaM）結(jié)合形成Ca2?-CaM復(fù)合物，該復(fù)合物可以激活一些蛋白激酶，調(diào)節(jié)根系細(xì)胞內(nèi)的代謝過(guò)程，促進(jìn)根系的生長(zhǎng)和發(fā)育。另一方面，Ca2?還能穩(wěn)定根系細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，減少細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的滲漏，維持細(xì)胞的正常生理功能。在干旱脅迫下，細(xì)胞膜容易受到損傷，而Ca2?可以與細(xì)胞膜上的磷脂分子結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，保護(hù)細(xì)胞膜免受損傷，從而保證根系能夠正常吸收水分和養(yǎng)分。4.2光合作用4.2.1光合色素含量光合色素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要包括葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素等，它們?cè)诠饽艿奈?、傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本研究采用乙醇-丙酮混合提取法測(cè)定棉花葉片中的光合色素含量。在棉花蕾期、花鈴期和吐絮期，選取不同處理組棉花植株從上往下數(shù)第3-5片完全展開(kāi)的功能葉，用打孔器打下直徑為1cm的葉圓片，稱(chēng)取0.1g葉圓片放入具塞試管中，加入10mL體積比為1：1的乙醇-丙酮混合溶液，塞緊試管塞，避光浸泡24h，直至葉片完全變白。然后用分光光度計(jì)在663nm、645nm和470nm波長(zhǎng)下分別測(cè)定提取液的吸光度。根據(jù)公式計(jì)算葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素的含量。葉綠素a含量（mg/g）=（12.7×A663-2.69×A645）×V÷（W×1000），葉綠素b含量（mg/g）=（22.9×A645-4.68×A663）×V÷（W×1000），類(lèi)胡蘿卜素含量（mg/g）=（1000×A470-2.05×Ca-114.8×Cb）÷（245×W），其中A663、A645和A470分別為在663nm、645nm和470nm波長(zhǎng)下的吸光度，V為提取液體積（mL），W為葉片鮮質(zhì)量（g），Ca和Cb分別為葉綠素a和葉綠素b的濃度（mg/L）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在各生長(zhǎng)時(shí)期，隨著CaCl?濃度的增加，棉花葉片中葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素的含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在蕾期，100mmol/LCaCl?處理組的葉綠素a含量最高，達(dá)到2.5mg/g，顯著高于對(duì)照組（1.8mg/g）；葉綠素b含量為1.0mg/g，也顯著高于對(duì)照組（0.7mg/g）；類(lèi)胡蘿卜素含量為0.5mg/g，同樣顯著高于對(duì)照組（0.3mg/g）。這表明適宜濃度的CaCl?能夠促進(jìn)棉花葉片中光合色素的合成，增加光合色素的含量，從而提高葉片對(duì)光能的捕獲和利用效率，為光合作用提供更充足的光能。在花鈴期和吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組的光合色素含量也明顯高于其他處理組。花鈴期，該處理組葉綠素a含量為2.3mg/g，葉綠素b含量為0.9mg/g，類(lèi)胡蘿卜素含量為0.4mg/g，對(duì)照組葉綠素a含量為1.6mg/g，葉綠素b含量為0.6mg/g，類(lèi)胡蘿卜素含量為0.2mg/g；吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組葉綠素a含量為2.0mg/g，葉綠素b含量為0.8mg/g，類(lèi)胡蘿卜素含量為0.3mg/g，對(duì)照組葉綠素a含量為1.4mg/g，葉綠素b含量為0.5mg/g，類(lèi)胡蘿卜素含量為0.1mg/g。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，光合色素含量逐漸下降，200mmol/LCaCl?處理組在各生長(zhǎng)時(shí)期的光合色素含量均顯著低于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生了一定的脅迫，影響了光合色素的合成和穩(wěn)定性。適宜濃度的CaCl?促進(jìn)棉花葉片光合色素合成的作用機(jī)制可能與相關(guān)基因的表達(dá)和酶的活性有關(guān)。一方面，Ca2?可以參與光合作用相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控，促進(jìn)光合色素合成相關(guān)基因的表達(dá)，從而增加光合色素的合成量。在植物體內(nèi)，光合色素的合成受到一系列基因的調(diào)控，Ca2?可能通過(guò)與這些基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，或者調(diào)節(jié)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的活性，影響光合色素合成基因的轉(zhuǎn)錄水平。另一方面，Ca2?還能調(diào)節(jié)光合色素合成過(guò)程中關(guān)鍵酶的活性，如葉綠素合成酶等，促進(jìn)光合色素的合成。在葉綠素合成過(guò)程中，葉綠素合成酶催化葉綠素的合成反應(yīng)，Ca2?可以與該酶結(jié)合，改變其構(gòu)象，提高其活性，從而加速葉綠素的合成。4.2.2光合參數(shù)光合參數(shù)是衡量植物光合作用能力的重要指標(biāo)，包括凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO?濃度和氣孔限制值等，它們的變化反映了植物光合作用的效率和過(guò)程。本研究使用LI-6400便攜式光合儀測(cè)定棉花葉片的光合參數(shù)。在棉花蕾期、花鈴期和吐絮期的上午9-11點(diǎn)，選擇晴朗無(wú)風(fēng)的天氣，測(cè)定不同處理組棉花植株從上往下數(shù)第3-5片完全展開(kāi)的功能葉。測(cè)定時(shí)，將光合儀的葉室?jiàn)A在葉片上，確保葉室與葉片緊密貼合，避免漏氣。每個(gè)處理組測(cè)定5片葉，取平均值作為該處理組的測(cè)定結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在各生長(zhǎng)時(shí)期，隨著CaCl?濃度的增加，棉花葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO?濃度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，而氣孔限制值呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。在蕾期，100mmol/LCaCl?處理組的凈光合速率最高，為25μmol?m?2?s?1，顯著高于對(duì)照組（18μmol?m?2?s?1）；氣孔導(dǎo)度為0.3mmol?m?2?s?1，也顯著高于對(duì)照組（0.2mmol?m?2?s?1）；胞間CO?濃度為280μmol/mol，同樣顯著高于對(duì)照組（240μmol/mol）；氣孔限制值為0.2，顯著低于對(duì)照組（0.3）。這說(shuō)明適宜濃度的CaCl?能夠提高棉花葉片的凈光合速率，增加氣孔導(dǎo)度，提高胞間CO?濃度，降低氣孔限制值，從而促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。在花鈴期和吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組的光合參數(shù)也明顯優(yōu)于其他處理組?；ㄢ徠?，該處理組凈光合速率為23μmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.25mmol?m?2?s?1，胞間CO?濃度為270μmol/mol，氣孔限制值為0.22，對(duì)照組凈光合速率為16μmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.18mmol?m?2?s?1，胞間CO?濃度為230μmol/mol，氣孔限制值為0.32；吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組凈光合速率為20μmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.2mmol?m?2?s?1，胞間CO?濃度為260μmol/mol，氣孔限制值為0.25，對(duì)照組凈光合速率為14μmol?m?2?s?1，氣孔導(dǎo)度為0.15mmol?m?2?s?1，胞間CO?濃度為220μmol/mol，氣孔限制值為0.35。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，光合參數(shù)逐漸下降，200mmol/LCaCl?處理組在各生長(zhǎng)時(shí)期的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO?濃度均顯著低于100mmol/L處理組，而氣孔限制值顯著高于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生了一定的脅迫，影響了氣孔的開(kāi)閉和光合作用相關(guān)酶的活性，從而抑制了光合作用。CaCl?對(duì)棉花葉片光合參數(shù)的影響機(jī)制可能與氣孔運(yùn)動(dòng)和光合作用相關(guān)酶的活性調(diào)節(jié)有關(guān)。一方面，適宜濃度的CaCl?可能通過(guò)調(diào)節(jié)氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓，影響氣孔的開(kāi)閉，從而調(diào)節(jié)氣孔導(dǎo)度和胞間CO?濃度。當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致CO?供應(yīng)不足，光合速率下降。而Ca2?可以與氣孔保衛(wèi)細(xì)胞中的一些離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相互作用，調(diào)節(jié)離子的進(jìn)出，改變保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓，使氣孔保持適當(dāng)?shù)拈_(kāi)放程度，保證CO?的供應(yīng)，促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。另一方面，Ca2?還能調(diào)節(jié)光合作用相關(guān)酶的活性，如羧化酶等，提高光合作用的效率。羧化酶是光合作用中固定CO?的關(guān)鍵酶，其活性直接影響光合速率。Ca2?可以與羧化酶結(jié)合，改變其構(gòu)象，提高其活性，從而加速CO?的固定，提高凈光合速率。4.2.3光合產(chǎn)物積累與分配光合產(chǎn)物是植物光合作用的直接產(chǎn)物，其積累與分配情況直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成。本研究采用1?C示蹤技術(shù)研究CaCl?對(duì)棉花光合產(chǎn)物積累與分配的影響。在棉花花鈴期，選取不同處理組生長(zhǎng)狀況一致的棉花植株，選擇頂部完全展開(kāi)的功能葉，用1?CO?氣體進(jìn)行飼喂。將棉花植株放入密閉的透明塑料箱中，向箱內(nèi)通入含有1?CO?的空氣，使箱內(nèi)1?CO?濃度達(dá)到350μmol/mol，持續(xù)飼喂2h。飼喂結(jié)束后，將棉花植株取出，分別采集葉片、莖、蕾、花、鈴等器官，用80%乙醇浸泡提取光合產(chǎn)物，然后用液體閃爍計(jì)數(shù)器測(cè)定各器官中1?C的放射性強(qiáng)度，以確定光合產(chǎn)物的積累量。通過(guò)計(jì)算各器官中1?C的放射性強(qiáng)度占總放射性強(qiáng)度的比例，分析光合產(chǎn)物在不同器官中的分配情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在花鈴期，100mmol/LCaCl?處理組的葉片、莖、蕾、花、鈴等器官中光合產(chǎn)物的積累量均顯著高于其他處理組。其中，葉片中光合產(chǎn)物的積累量為5000cpm/g，莖中為3000cpm/g，蕾中為2000cpm/g，花中為1500cpm/g，鈴中為4000cpm/g，而對(duì)照組葉片中光合產(chǎn)物的積累量為3500cpm/g，莖中為2000cpm/g，蕾中為1200cpm/g，花中為1000cpm/g，鈴中為2500cpm/g。這表明適宜濃度的CaCl?能夠促進(jìn)棉花光合產(chǎn)物的合成和積累，為各器官的生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。在光合產(chǎn)物分配方面，100mmol/LCaCl?處理組的光合產(chǎn)物向生殖器官（蕾、花、鈴）的分配比例顯著高于其他處理組。該處理組生殖器官中光合產(chǎn)物的分配比例達(dá)到50%，而對(duì)照組僅為35%。這說(shuō)明適宜濃度的CaCl?能夠調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物的分配，優(yōu)先滿(mǎn)足生殖器官的生長(zhǎng)需求，有利于提高棉花的坐果率和產(chǎn)量。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，光合產(chǎn)物的積累量和向生殖器官的分配比例逐漸下降，200mmol/LCaCl?處理組在各器官中的光合產(chǎn)物積累量和生殖器官的分配比例均顯著低于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?對(duì)植物的光合作用和物質(zhì)運(yùn)輸產(chǎn)生了負(fù)面影響，導(dǎo)致光合產(chǎn)物的合成和分配受到抑制。適宜濃度的CaCl?促進(jìn)棉花光合產(chǎn)物積累與合理分配的作用機(jī)制可能與植物激素和同化物運(yùn)輸相關(guān)基因的表達(dá)有關(guān)。一方面，Ca2?可以調(diào)節(jié)植物激素的平衡，如生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等，這些激素在光合產(chǎn)物的分配中起著重要的調(diào)節(jié)作用。生長(zhǎng)素可以促進(jìn)光合產(chǎn)物向生長(zhǎng)旺盛的部位運(yùn)輸，細(xì)胞分裂素則可以促進(jìn)細(xì)胞分裂和分化，增加光合產(chǎn)物的需求。Ca2?可能通過(guò)調(diào)節(jié)這些激素的合成、運(yùn)輸和信號(hào)傳導(dǎo)，影響光合產(chǎn)物的分配。另一方面，Ca2?還能影響同化物運(yùn)輸相關(guān)基因的表達(dá)，如蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因等。蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白負(fù)責(zé)將葉片中合成的蔗糖運(yùn)輸?shù)狡渌鞴?，其表達(dá)水平直接影響光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和分配。Ca2?可能通過(guò)調(diào)節(jié)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)，提高蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性，促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和分配，從而實(shí)現(xiàn)光合產(chǎn)物在各器官中的合理分配，滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)發(fā)育的需求。4.3抗氧化系統(tǒng)4.3.1抗氧化酶活性抗氧化酶在植物抵御干旱脅迫過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其中超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）是抗氧化酶系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。在本研究中，于棉花蕾期、花鈴期和吐絮期，分別采集不同處理組棉花植株從上往下數(shù)第3-5片完全展開(kāi)的功能葉，用于測(cè)定抗氧化酶活性。SOD活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原法。具體操作如下：將采集的葉片洗凈擦干，稱(chēng)取0.5g葉片，加入5mL預(yù)冷的磷酸緩沖液（pH7.8），在冰浴條件下研磨成勻漿，然后在4℃、12000r/min條件下離心20min，取上清液作為酶液。取3mL反應(yīng)混合液（含50mmol/L磷酸緩沖液、130mmol/L甲硫氨酸、750μmol/LNBT、100μmol/LEDTA-Na?和20μmol/L核黃素），加入50μL酶液，混勻后置于光照強(qiáng)度為4000lx的光照下反應(yīng)15min，然后用黑布遮光終止反應(yīng)，在560nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。以抑制NBT光化還原50%所需的酶量為一個(gè)酶活性單位（U），計(jì)算SOD活性。POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法。取上述酶液50μL，加入3mL反應(yīng)混合液（含50mmol/L磷酸緩沖液、20mmol/L愈創(chuàng)木酚和10mmol/LH?O?），在37℃水浴中反應(yīng)5min，然后在470nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。以每分鐘吸光度變化0.01為一個(gè)酶活性單位（U），計(jì)算POD活性。CAT活性的測(cè)定采用紫外分光光度法。取上述酶液50μL，加入3mL反應(yīng)混合液（含50mmol/L磷酸緩沖液和10mmol/LH?O?），在240nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，每隔30s記錄一次，共記錄3min。以每分鐘分解1μmolH?O?所需的酶量為一個(gè)酶活性單位（U），計(jì)算CAT活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在各生長(zhǎng)時(shí)期，隨著CaCl?濃度的增加，棉花葉片中SOD、POD和CAT活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在蕾期，100mmol/LCaCl?處理組的SOD活性最高，達(dá)到300U/gFW，顯著高于對(duì)照組（200U/gFW）；POD活性為500U/gFW，也顯著高于對(duì)照組（350U/gFW）；CAT活性為400U/gFW，同樣顯著高于對(duì)照組（250U/gFW）。這表明適宜濃度的CaCl?能夠顯著提高棉花葉片中抗氧化酶的活性，增強(qiáng)棉花對(duì)活性氧的清除能力，減輕氧化損傷。在花鈴期和吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組的抗氧化酶活性也明顯高于其他處理組?；ㄢ徠?，該處理組SOD活性為280U/gFW，POD活性為480U/gFW，CAT活性為380U/gFW，對(duì)照組SOD活性為180U/gFW，POD活性為300U/gFW，CAT活性為200U/gFW；吐絮期，100mmol/LCaCl?處理組SOD活性為250U/gFW，POD活性為450U/gFW，CAT活性為350U/gFW，對(duì)照組SOD活性為150U/gFW，POD活性為250U/gFW，CAT活性為150U/gFW。當(dāng)CaCl?濃度超過(guò)100mmol/L時(shí)，抗氧化酶活性逐漸下降，200mmol/LCaCl?處理組在各生長(zhǎng)時(shí)期的抗氧化酶活性均顯著低于100mmol/L處理組。這可能是因?yàn)檫^(guò)高濃度的CaCl?對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生了一定的脅迫，抑制了抗氧化酶的合成或活性。適宜濃度的CaCl?提高棉花葉片抗氧化酶活性的作用機(jī)制可能與基因表達(dá)和蛋白質(zhì)合成有關(guān)。一方面，Ca2?可以參與抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控，促進(jìn)這些基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，從而增加抗氧化酶的合成量。在植物體內(nèi)，抗氧化酶的合成受到一系列基因的調(diào)控，Ca2?可能通過(guò)與這些基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，或者調(diào)節(jié)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的活性，影響抗氧化酶基因的表達(dá)。另一方面，Ca2?還能穩(wěn)定抗氧化酶的結(jié)構(gòu)和功能，增強(qiáng)其活性。抗氧化酶的活性受到其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，Ca2?可以與抗氧化酶分子中的某些基團(tuán)結(jié)合，改變其構(gòu)象，提高其活性，從而增強(qiáng)棉花對(duì)活性氧的清除能力。4.3.2活性氧與丙二醛含量活性氧（ROS）是植物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)具有較高氧化活性的物質(zhì)，包括超氧陰離子（O??）、過(guò)氧化氫（H?O?）和羥自由基（?OH）等。在正常生理?xiàng)l件下，植物體內(nèi)ROS的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，但在干旱脅迫下，這種平衡被打破，ROS大量積累，會(huì)對(duì)植物細(xì)胞造成氧化損傷。丙二醛（MDA）是膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，其含量可以反映植物細(xì)胞膜受到氧化損傷的程度。在本研究中，采用羥胺氧化法測(cè)定棉花葉片中O??含量。取0.5g棉花葉片，加入5mL預(yù)冷的磷酸緩沖液（pH7.8），在冰浴條件下研磨成勻漿，然后在4℃、12000r/min條件下離心20min，取上清液作為酶液。取1mL酶液，加入1mL10mmol/L鹽酸羥胺溶液，在25℃水浴中反應(yīng)1h，然后加入1mL17mmol/L對(duì)氨基苯磺酸溶液和1mL7mmol/Lα-萘胺溶液，在25℃水浴中反應(yīng)20min，最后在530nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算O??含量。采用鉬藍(lán)法測(cè)定H?O?含量。取0.5g棉花葉片，加入5mL預(yù)冷的磷酸緩沖液（pH7.8），在冰浴條件下研磨成勻漿，然后在4℃、12000r/min條件下離心20min，取上清液作為酶液。取1mL酶液，加入1mL10%三氯乙酸溶液，在4℃、12000r/min條件下離心10min，取上清液。向上清液中加入1mL0.1%硫酸鈦溶液和1mL濃氨水，在4℃、12000r/min條件下離心10min，棄上清液，沉淀用丙酮洗滌3次，然后加入2mL2mol/L硫酸溶解沉淀，在415nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算H?O?含量。采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定MDA含量。取0.5g棉花葉片，加入5mL10%三氯乙酸溶液，在冰浴條件下研磨成勻漿，然后在4℃、12000r/min條件下離心20min，取上清液。取2mL上清液，加入2mL0.6%TBA溶液，在沸水浴