本书共分六章,比较详细地总结了果树缺钙症、果实钙素营养水平的调节,Ca2+在树体内的运转与分配规律,钙与花芽分化、花粉萌发和花粉管生长、结实及发育之间的关系,钙参与果实成熟衰老和抗逆性的调控机制,以及典型缺钙症——苹果苦痘病研究的评述等。
近些年来,现有果树的大面积增产给我国果树事业带来了新的机遇,但是由于果实品质问题,特别是果实采后的早衰、生理病害的屡屡发生,因缺钙造成的苹果苦痘病、水心病、衰败等生理病害已相当严重,使我们不得不深入思考现代果树生产如高产、套袋和保护地栽培带来的负效应,加强果实品质的研究,特别是深入分析果实生理病害的发生实质,具有非常迫切的意义。近半个世纪的研究表明,钙在果实品质形成与保持方面具有非常重要的作用。
钙是植物生长发育中的必需营养元素之一,在植物体中钙能稳定细胞膜和细胞壁的结构并维持其功能,还参与细胞内的第二信使传递,刺激一些酶的活性。正常情况下植物生活细胞的细胞质中的游离钙离子浓度是非常低的(约10-7n10l/L左右),植物信号的表达与细胞内钙离子浓度的时空变化密切相关,通常以胞质中钙浓度的瞬间升高作为胞外信号的应答反应;而细胞内钙离子与其受体蛋白,如钙调素(CaM)一起共同调节体内的生理生化反应过程,钙信使几乎在植物细胞的所有信号转导途径中发挥重要作用。
对大多数的多年生果树来说,钙发挥着不可估量的作用。由于钙元素在植株体内的移动性极差,因此,钙在不同器官的分配运输非常重要,其规律明显有异于其他元素。果树中钙元素的缺乏,特别是果实中钙含量的不足,极易导致果实生理失调病害的发生。以苹果为例,成年苹果树对钙素的需求显然高于对其他营养元素的需求;就不同器官的钙占有量而言,果实中占据的比例很大;在影响苹果“苦痘病”发生率的采前因素中几乎都直接或间接与果实中的钙营养有关,这些显示出钙在果树无机营养和生理上的重要性。因此,可以说,钙在延缓果实衰老、改善果实贮藏性能和参与果实品质调节方面的作用,其他矿质元素无法替代,这可能是果树钙素营养的研究一直受人关注的原因之一。近些年来,特别是随着植物钙信使系统研究的日益深入,基于有关研究方法与手段的突破,使得果树的花芽分化、花粉萌发与授粉受精、果实成熟衰老和抗逆性等方面的研究取得了新的进展,这些研究对全面认识钙在果树中的生理功能奠定了基础。
根据上述情况,我们感觉非常有必要系统地整理果树钙素营养与生理方面的研究成果,以有助于现代和将来果树科学的发展。21世纪初,我与德国的MaXSaure博士商定编辑一本有关这方面的著作,他欣然同意,并积极撰写了文稿,大大促成了本书的问世进程。Max Saure博士曾以精锐的目光和独特的思维模式发表过相关的高水平论文,他在本书中论述的钙吸收运输以及苹果苦痘病研究(第Ⅱ、Ⅵ章),很有启发性。在其余的章节中则着重介绍了钙与果实品质、花芽分化、授粉受精、果实发育、成熟衰老和抗逆性方面的关系及其调控的进展。
本书是作者多年来收集文献并结合自身科研成果的基础上编写而成。书稿完成后,承蒙我的导师、中国工程院院士、山东农业大学教授束怀瑞先生仔细审阅,并推荐写序以支持本书的出版;应该说,正是在他老人家的培养和关心下,才使得我对果树钙素营养的研究保持着始终的热情,在此,致以衷心的感谢与崇高的敬意。同时,感谢在本书出版过程中给予热情帮助的朋友们。限于作者水平,不当之处,敬请批评指正。
关军锋
2004年8月
于石家庄