UV-B辐射增强对不同大麦品种生理特性的影响

通过大田试验,研究了UV-B辐射增强对不同生育期3个大麦(Hordeum vulgare)品种光合和蒸腾生理特性的影响。试验设对照(自然光)和辐射增强(辐照强度14.4 kJ.m-2.d-1)2个UV-B辐射水平。结果表明,UV-B辐射增强明显抑制大麦光合作用和蒸腾作用。与对照相比,UV-B辐射增强可降低叶片叶绿素含量、气孔导度、净光合速率和蒸腾速率,但对胞间CO2摩尔分数基本没有影响。不同大麦品种对UV-B辐射增强响应的敏感性存在差异,单2号对UV-B辐射增强较为敏感,而苏啤4号较不敏感。     

增强UV-B辐射对植物的影响

综述了大气臭氧层的减少是影响地面UV-B辐射增强的主要因素,并进一步简述了增强UV-B辐射对陆生植物影响的最新研究进展。UV-B辐射一方面在分子水平上直接或间接地损害植物的DNA分子和蛋白质的结构,从而影响植物的各种生理生化过程影响;另一方面对植物的形态学特征(如叶表皮结构和花的形态结构等)产生广泛的影响。过强的UV-B辐射穿过叶表皮后直接对植物的光合系统、膜系统和植物生长调控激素等方面产生影响,从而会在植株个体、种群和生态系统等层次上表现出来。增强UV-B辐射作为全球变化因子,可导致敏感植物种类的死亡或退化,较能忍耐UV-B辐射的耐荫树种比阳生树种的适应性更强,能竞争到更多的利用资源,因此,在全球UV-B辐射增强下阳生树种可能会提早退出植物群落,这对森林群落的演替更新会起着重要的作用。文章还综述了UV-B辐射与其它污染胁迫因子和环境因子的复合作用共同对植物产生的影响,以及植物对UV-B辐射的防御和修复等防护对策,提出了今后要加强对生态系统的大尺度、长时间的宏观研究,以及开展增强UV-B辐射对地下生态学,对DNA的修复与表达机理,对植物信号接收和传导的新途径等方面的研究。     

Laser Radiation Can Retard Leaf Senescence of Isatis Indigotica Seedlings Exposed to Elevated UV-B

以菘蓝(Isatis indigotica Fort)幼苗为实验材料,比较研究了He-Ne激光对增强UV-B(辐射强度:10.08kJ·m-2;照射时间8h·d-1;共照射8d)辐射损伤菘蓝叶片衰老的延缓作用.结果表明:与对照相比,UV-B辐射可导致环丁烷嘧啶二聚体(CPD)形成,显著降低蛋白酶、转氨酶、游离氨基酸、可溶性蛋白质含量,同时降低了叶绿素含量、气孔导度、水分利用率和生物量;而菘蓝幼苗经UV-B辐射处理后再用激光辐照(波长:633nm;功率密度:5.23mW·mm-2;束径:1.5mm;照射时间:5min·d-1),叶片中CPD含量显著降低,蛋白酶、转氨酶、游离氨基酸、可溶性蛋白质含量、叶绿素含量、气孔导度、水分利用率和生物量与单独UV-B处理组相比显著提高.上述结果表明激光辐照可以显著延缓UV-B损伤菘蓝叶片的衰老。     

连续2年UV-B辐射增强对传统水稻品种群体磷、钾累积及异质性特征的影响

UV-B辐射增强作为全球环境问题之一,UV-B辐射增强对全球物质循环产生的影响受到广泛的关注。为了评估持久稳定农田生态系统营养元素在高海拔和高UV-B辐射背景下对UV-B辐射的响应,在元阳梯田大田条件下,通过2年连续UV-B辐射处理(0和5.0 k J·m-2·d-1),原位研究低纬度高海拔区稳定持续稻田生态系统中传统水稻(Oryza sativa)品种(月亮谷-YLG和白脚老粳-BJLJ)对P素和K素的群体累积特征及其异质性分配规律。结果表明:(1)2年连续UV-B辐射,2个水稻品种的叶、茎、根、籽粒和总生物量显著下降8.1%~61.3%。(2)除月亮谷茎中P累积量下降外,2个水稻品种不同部位P含量、群体累积量和群体累积总量均表现出增加的趋势,其中叶片P累积量显著增加了39.0%~46.2%,籽粒P累积量显著增加了39.1%~66.7%。(3)2个水稻品种的茎和根K含量和群体累积量增加。除2012年白脚老粳K总累积量降低外,UV-B辐射导致K累积总量增加5.5%~28.2%。月亮谷籽粒K累积量增加,白脚老粳籽粒K累积量降低。总之,连续2年UV-B辐射使传统水稻品种对P和K素的群体累积增加,水稻从叶片P素代谢、茎秆抗性和种子营养储备等方面产生响应。     

UV-B增加对菠菜生长发育和品质的影响

研究了在大田栽培和自然光的条件下，模拟紫外辐射的增加对菠菜生长发育和品质的影响。生长指标的分析结果表明，随着UV-B辐射的增加，菠菜的干质量、叶面积、绿叶数、株高生长均呈降低趋势，而且随着UV-B越强，降低程度越大，并在一定程度上延缓植株生长。品质指标的分析结果表明，UV-B辐射增强，菠菜叶片的可溶性糖质量分数降低，维生素C质量分数降低，随UV-B辐射强度增大，可溶性糖和维生素C质量分数降低的幅度愈大；UV-B辐射增强，菠菜叶片的蛋白质和抗坏血酸表现为质量分数升高，但当UV-B辐射超过一定强度，二者又表现为低于对照。     

UV-B辐射对2个水稻品种幼苗稻瘟病的影响及机理初探

通过盆栽试验研究增强UV-B辐射和稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)联合作用对水稻(Oryza sativa L.)幼苗生长和病害的影响.试验采用4个UV-B辐射强度(0、2/5 kJ·m-2、5.0 kJ·m-2和7.5 kJ·m-2)和两个稻瘟病菌生理小种(Y98-16T和Y99-63C)对2个水稻品种(黄壳糯和合系41)进行处理,以及4个UV-B辐射强度对2个稻瘟病菌生理小种处理.测定水稻的株高、生物量和病情指数,以及稻瘟病菌菌落生长速率的变化.结果表明:(1)增强UV-B辐射7 d再接种稻瘟病菌处理与只接种稻瘟病菌处理相比,导致2个水稻品种病情指数显著降低,最大降幅为2.5 kJ·m-2-Y98-16T处理后的合系41,达83.5%,病害明显减轻.这可能是UV-.B辐射诱导水稻形态结构和生理生化发生一定的变化,抵御病害的能力加强.(2)先接种稻瘟病菌Y98-16T再进行不同的UV-B辐射与只接种稻瘟病菌的处理相比,黄壳糯和合系41的病情指数均显著升高,最大增幅为Y98-16T-7.5 kJ·m-2处理后的合系41,达53.7%,病害加剧,且利用UV-B直接辐射稻瘟病菌Y98-16T,其生长速率总体上呈显著增加.(3)接种稻瘟病菌Y99-63C后进行不同的UV-B辐射与只接种稻瘟病的处理相比,2个水稻品种的病情指数均没有显著变化,总体上,UV-B辐射对稻瘟病菌Y99-63C的生长速率没有影响.     

小麦不同生育期对UV-B敏感差异性比较

在大田群体条件下,比较研究了小麦不同生育期对UV-B增加反应敏感性的差异。小麦的生长指标和反应指数均表明:小麦不同生育期对UV-B增加反应的敏感性(设其符号为u)存在显著的差异,小麦的拔节至孕穗期是小麦对UV-B增加的最敏感的时期,小麦对UV-B增加的敏感性大小顺序为:u(拔节期)>u(孕穗期至开花期)>u(灌浆期)>u(播种至拔节期);在不同生育期降低UV-B强度的试验结果也验证了这一结果。在南京地区UV-B强度较高的季节小麦对UV-B增加的敏感性较低。     

增补UV-B辐射下南亚热带森林建群树种叶片对UV-B辐射的防护

研究了我国南亚热带森林5种建群树种UV-B辐射诱导的UV-B吸收物质(在280～320 nm波长下测定)的积累及抗UV-B辐射的可能性保护机制.增补UV-B辐射下,马尾松(Pinus massoniana)针叶的甲醇可溶性提取物和细胞壁的碱提取酚类的含量明显高于正常水平的光辐射下.红椎(Castanopsis hystrix)和厚壳桂(Cryptocarya chinensis)叶片的这些化学物质也升高,意味着增补UV-B辐射刺激UV-B辐射吸收物质的生成,形成抗UV-B辐射的功能性保护结构.然而,自然光下已含有大量细胞壁碱提取酚类的荷木(Schima superba)和藜蒴(Castanopsis fissa),这些化合物在增补UV-B辐射下则见下降,很有可能表皮层细胞壁碱提取酚类被转移到含有较低甲醇可溶性色素的液胞可溶性化合物里,这一现象意示着可能涉及叶肉组织光合机构的保护策略.增补UV-B下,马尾松针叶的叶绿素a和b含量不受影响,而其他4种阔叶树叶片则下降10.7% 到16.8%不等.胡萝卜素对增补UV-B辐射的响应变化不一,红椎和荷木的胡萝卜素水平下降,而马尾松、厚壳桂和藜蒴的胡萝卜素则上升,后者也许与功能性增加激发能耗散有关.结果显示,自然条件下不同树种展示出不同的驯化策略以形成抗UV-B辐射增加的防护机制.表4参29     

UV-B增加对麦田杂草看麦娘的影响

在大田群体条件下，研究了UV-B增加对麦田杂草发生、生长和种子产量的影响。结果表明：UV-B强度增加，看麦娘的密度显著增加；在小麦生育前期，看麦娘的单株茎蘖数下降，而在中后期显著增加；UV-B增加对小麦中后期看麦娘的生长有一定的促进效应；看麦娘叶片的叶绿素和类黄酮含量均表现为增加的趋势。在未来紫外线增加的条件下，看麦娘对小麦生产的影响可能会不断增加。     

大田作物对UV-B辐射的响应及其研究方法现状与展望

目前紫外线对作物影响的研究主要从两个方面进行,即人为模拟增强UV-B辐射和去除UV-B.这两个方面采用了不同的实验方法,但都会在很多环节上产生系统误差,本文概述了误差产生的原因及多种控制措施,并讨论了作物对两种处理的响应差异.相对来说,大田植物对去除UV-B实验响应更大,其生长及生物量的变化更明显;而增强的UV-B辐射对农田或自然生态系统的生产力影响较小,但其在调节农田生态系统过程上有更重要的作用,比如种间竞争、物候期的改变以及由于次生代谢产物的变化而导致营养循环和动物采食发生变化等.为了能更加深入了解UV-B的作用机制,研究者应采用增强和减弱并用的方法进行UV-B辐射研究.参43     

陆生植物对UV-B辐射增量响应研究进展

大气同温层的臭氧层逐渐被破坏导致太阳辐射中的UV—B辐射部分抵达地球表面增加，对陆生植物产生不同程度的影响,本文讨论了UV—B辐射对陆生植物在分子和器官水平的影响，植物可能通过UV—B光受体吸收低水平UV—B辐射，并通过不同信息途径转导，这包括钙、激酶和活性氧等，UV—B辐射诱致基因活性变化，并改变植物的形态和功能，暴露在UV—B辐射下大量基因表达发生变化，包括调节编码保护色素、DNA修复蛋白的基因和光合基因等．UV—B辐射引起光合作用、生长和生物量降低，极少数植物增加生物产量，整体群体生物量倾向减少．UV—B辐射对热带亚热带森林树种影响的报道甚少，目前增高UV—B辐射对生态系统的影响应得到重视．参45     

近5年增强UV-B辐射对植物影响的研究进展

综合分析了近5年增强UV-B辐射对植物影响的最新研究进展.结果发现近5年来增强UV-B辐射对植物影响的研究明显具有以下趋势:1)增强UV-B辐射对植物个体影响的研究总体上趋于减少;2)对植物信号转导的研究日益增多;3)植物对增强UV-B辐射胁迫的防卫机制和伤害修复研究仍是重点,但更偏重于防卫机制方面的研究;4)更加重视对植物群体及生态系统影响的研究;5)增强UV-B辐射与其它因子(环境背景因子和污染胁迫因子)的复合作用研究成为新的热点和重点.根据近5年的研究进展,推断在今后一段时间内,有关增强UV-B辐射对植物和生态系统影响的研究还会加强,信号转导、分子水平机理以及增强UV-B辐射与其它因子的复合作用研究可能是今后的研究热点.     

连续两年紫外线-B辐射增强对玉米种子发芽及幼苗生长的影响

研究了在紫外线 (UV -B)辐射增强条件下与自然光下生长的玉米种子的发芽和幼苗生长特性以及对UV -B反应的变化。结果表明 :与自然光下生长的玉米种子相比 ,UV -B辐射增强条件下生长的玉米种子的发芽率和幼苗生长指标有不同程度的下降 ,但在连续两年UV -B强度增加条件下 ,其种子发芽和幼苗生长指标受高强度UV -B影响的程度显著下降。在连续两年UV -B辐射增强条件下生长的玉米种子萌发的幼苗叶片类黄酮含量显著高于在自然光下生长的玉米种子萌发的幼苗 ,这可能是在UV -B辐射增强条件下生长的玉米对UV -B辐射增强产生适应性的重要原因之一。     

UV—B辐射对田间春小麦生物量和产量的影响

研究了大田栽培和自然光条件下,模拟ＵＶ—Ｂ辐射（ＵＶ—Ｂ,２８０～３１５ｎｍ）增强对春小麦生物量累积和产量的影响及评估。ＵＶ—Ｂ辐射导致叶、茎、根、穗生物量和总生物量累积降低,生物量分配改变,籽粒产量降低。５．３１ｋＪ／ｍ２ＵＶ—Ｂ辐射处理还明显降低收获指数。模型分析表明,ＵＶ—Ｂ辐射降低总生物量累积速率,总生物量随ＵＶ—Ｂ辐射增加而降低。预测模型表明,１０％和２０％的臭氧衰减导致的ＵＶ—Ｂ辐射增加使籽粒产量、叶和穗生物量明显降低,而根生物量降低较小。     

紫外辐射增强对玉米地上部分与根系生长的影响比较

在大田试验条件下,运用t检验和紫外线反应指数,分析研究了UV-B辐射增加对玉米(Zea mays L.)地上部分和地下部分生长的影响,结果表明:UV-B辐射增加对玉米成苗期的地上部分和根系都有显著的影响,其中对根系的影响程度显著大于地上部;UV-B辐射增加对玉米苗期(三叶期前)的地上部分有显著的影响,而对根系的生长影响未达到显著水平。对于更全面地了解UV-B辐射增强对农作物的影响及其机理具有一定的参考价值。