UV-B辐射增强与1,2,4-三氯苯污染复合胁迫对青菜生长的影响

采用盆栽实验,分析了单一UV-B辐射增强或1,2,4-三氯苯(TCB)污染土壤与两种胁迫复合作用对青菜生长发育、气孔阻力及叶片结构的影响.结果表明,单一1,2,4-TCB污染对青菜生长发育的抑制作用大于两种胁迫复合作用.UV-B辐射增强和1,2,4-TCB污染均显著增加青菜叶片正面和反面气孔阻力.UV-B辐射增强使青菜叶片产生白化现象.1,2,4-TCB污染使叶片颜色变淡,并使青菜叶片表面出现黑斑症状,且UV-B辐射增强使黑斑症状加剧.总之,单一增强UV-B辐射或1,2,4-TCB污染及其复合作用对青菜各生长发育指标的影响结果不同.     

UV-B辐射增强对芦苇生长及生理特性的影响

在UV-B辐射增强条件下,以芦苇为材料,研究了不同辐射梯度对芦苇生长及生理特性的影响.结果表明:与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著降低芦苇植株高度、比叶面积、生物量,且高强度辐射处理的影响大于低强度辐射,随辐射时间延长,生物量分配有向地下部分转移的趋势;与自然光照相比,UV-B辐射增强可显著增加芦苇叶片丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性(SOD、CAT、GR、APX)、抗氧化物质含量(GSH、As A),且随辐射强度增大,MDA含量、酶活性、抗氧化物质含量增强程度加剧,但随辐射时间延长,高辐射处理下,GR酶活显著低于对照,GSH也表现出相应的趋势;UV-B辐射增强条件下,类胡萝卜素含量显著降低,而类黄酮含量较对照组却显著升高,且高强度辐射处理对芦苇叶片紫外吸收物质的影响大于低强度辐射.     

增强UV-B辐射对小麦叶片黄酮类化合物日变化的影响

通过温室盆栽试验,初步研究了UV-B辐射对灌浆期小麦叶片中黄酮类化合物含量日变化的影响.结果发现,UV-B胁迫条件下,黄酮类化合物含量明显上升,而胁迫解除后,其含量下降,与对照组间差异逐渐减小.合成黄酮类化合物的关键性酶--苯丙氨酸解氨酶活性的变化也表现出大致相同的趋势.同时,UV-B辐射对小麦叶片净光合速率没有影响,但使其夜闯呼吸速率显著加强 .这些结果表明,小麦在UV-B胁迫解除前后黄酮类化合物的持续波动可能是植物在UV-B辐射条件下光合能力未受影响而生物量明显下降的一个重要原因.     

铀胁迫对反枝苋生理生化指标的影响分析

为探究铀胁迫下富集植物反枝苋的抗逆机制及铀对反枝苋的毒理效应,通过盆栽控制性试验,研究了土壤不同浓度铀(U)胁迫(0、25、50、100、200、400 mg//kg)对反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)叶片光合色素、蛋白质、丙二醛、脯氨酸含量和抗氧化酶(POD、CAT和SOD)活性的影响。结果表明:土壤铀胁迫对反枝苋叶片光合色素和蛋白质含量表现出低促高抑,25 mg/kg处理下叶绿素a、叶绿素b和蛋白质含量显著高于对照;中低浓度下,抗氧化酶系统被激活,活性显著高于对照,有效清除活性氧自由基;100 mg/kg处理时,SOD活性率先降低,引起CAT和POD活性出现无底物性下降;200、400 mg/kg胁迫下植物产生并积累了大量的自由基,超过了SOD、CAT、POD的清除能力,致使酶活性降低,膜脂过氧化程度加深,MDA含量激增;各处理下脯氨酸含量均显著高于对照,使植物在高胁迫下抗氧化酶系统遭到破坏后仍能起到抗铀胁迫作用。     

渗透胁迫下两种生物质能源植物的抗渗透胁迫能力及稳定碳同位素组成

本研究以麻疯树(Jatropha curcas L.)和油桐(Vernicia fordii H.)幼苗为材料,考察了麻疯树和油桐幼苗的生理指标和稳定碳同位素组成对渗透胁迫的响应情况。结果表明,麻疯树比油桐更具有抗渗透胁迫能力,主要体现在:随着渗透胁迫程度的加剧,麻疯树叶片相对含水量与叶绿素含量的下降幅度均小于油桐,脯氨酸含量和可溶性糖含量的增加幅度高于油桐,相对电导率的上升幅度小于油桐;随着渗透胁迫程度的加剧,两种植物幼苗叶片的δ13 C值也都显著升高,但是在同一渗透胁迫水平下,麻疯树幼苗叶片的δ13 C值较油桐高,表明其拥有较高的水分利用效率,能够在干旱胁迫下更好地生长,暗示着植物叶片的δ13 C值在一定情况下可以表征植物的抗旱性。     

UV-B辐射增强与秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响

利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸,研究了UV-B辐射增强和秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响.结果表明,UV-B辐射增强20%使土壤呼吸速率降低了30.31%,秸秆施用使土壤呼吸速率提高了14.51%,UV-B辐射增强+秸秆施用复合处理对土壤呼吸速率没有显著影响.UV-B增强提高了施用秸秆的碳转化率.对照、UV-B增强、秸秆施用和UV-B增强+秸秆施用4种处理的土壤呼吸与土壤温度都存在极其显著的指数关系(p0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.434、0.563、0.451和0.513.土壤呼吸温度敏感系数Q10值分别为1.55、1.91、1.80和1.71.可见,UV-B辐射增强、秸秆施用和UV-B辐射增强+秸秆施用提高了大豆田土壤呼吸的Q10.     

三种植物对UV-B辐射和臭氧污染的电生理响应

研究了仙人掌、芦荟和假明镜对紫外线UV-B辐射和臭氧胁迫的电生理响应。不同植物在不同胁迫下电生理响应不同,反映了植物对UV-B辐射和臭氧胁迫的敏感程度和耐受性存在差异。对UV-B辐射胁迫的耐受性从弱到强依次为假明镜、芦荟和仙人掌。对臭氧胁迫的耐受性从弱到强依次为仙人掌、假明镜和芦荟。植物电生理的测量能在一定程度上反映植物对胁迫的敏感性和耐受性。我们的研究结果表明,可望通过研究植物的电信号响应来筛选监测环境变化的指示生物,还有望用来预测全球污染日益严重的形势下植物群落结构的演替趋势。     

2种潮间带大型海藻种间竞争作用对UV-B辐射增强的响应

选择2种代表性的潮间带大型海藻孔石莼(Ulva pertusa)和蜈蚣藻(Grateloupia filicina),采用单独培养和共同培养的方法,以生物量为主要测定指标,研究了二者种间竞争关系及这种关系在UV-B辐射增强时的响应趋势.结果表明,孔石莼和蜈蚣藻二者的种间竞争同时包含营养竞争和相生相克2种机制,试验中营养充足及营养限制的共养处理下孔石莼特定生长率是蜈蚣藻相应值的2.54和2.47倍,蜈蚣藻在竞争关系中处于劣势;UV-B辐射对单独培养的孔石莼和蜈蚣藻的生长均有抑制作用,且随着UV-B胁迫时间延长及辐射剂量的增加,抑制作用愈加显著;共同培养条件下,低剂量[1.6kJ·(m2·d)-1]、中剂量[4.8kJ·(m2·d)-1]的UV-B辐射时孔石莼虽占据竞争优势,但其种群竞争能力有弱化趋势,孔石莼和蜈蚣藻的生物量比共养对照分别下降6.81%、3.88%和10.47%、6.98%,二者的种间竞争趋向均衡;12d时高剂量[9.6 kJ·(m2·d)-1]UV-B辐射使孔石莼的生物量下降13.09%,而蜈蚣藻生物量降低更多达14.72%,从而导致孔石莼在高剂量辐射处理中的优势地位更趋于明显,因此UV.B辐射增强可改变共培养体系中孔石莼和蜈蚣藻种间竞争的关系,且对应于不同uV-B辐射剂量其表现不同;长期UV-B辐射可能会影响孔石莼和蜈蚣藻产生克生物质的代谢过程.     

臭氧和干旱交互作用对杨树叶片抗氧化酶活性的影响

地表臭氧(O_3)污染和干旱成为严重威胁植物正常生长的主要环境胁迫因子.本文研究3种O_3浓度(CF:过滤空气O_3;NF:未经过滤的环境空气;NF40:NF+40 nmol·mol-1O_3)和2种水分处理(充分灌溉;干旱,60%灌溉)及其交互作用对敏感性杨树品种‘546’(Populus deltoids cv.55/56×P.deltoides cv.Imperial)叶片饱和光合速率、抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量的影响.结果表明,O_3浓度升高显著降低饱和光合速率,干旱处理对饱和光合速率的影响不显著,O_3和干旱的交互作用显著.干旱显著降低过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,且随着处理时间的延长CAT和SOD活性降低显著.处理时间的延长也显著降低抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,增加了可溶性蛋白含量.过氧化物酶(POD)不受O_3、干旱及O_3与干旱交互作用的显著影响.O_3处理以及O_3与干旱的交互作用均未对抗氧化酶活性产生显著影响.该研究结果为应对环境变化背景下O_3浓度升高与干旱加剧对杨树的伤害提供科学依据.     

商陆和烟草对锰胁迫的抗氧化响应研究

研究植物的重金属累积能力对于植物修复和植物冶金意义重大.Mn超累积植物商陆(Phytolacca americana L.)的耐性/累积机制至今还不清楚,为了研究商陆在Mn胁迫下的抗氧化酶作用,将萌发6周的商陆和烟草幼苗分别放入1 mmol·L~(-1)或3 mmol·L~(-1)的1/2 Hoagland营养液处理4 d,实验表明商陆叶片光合速率降低幅度显著低于烟草,而烟草MDA含量和电解质渗漏量增加幅度大于商陆.如1 mmol·L~(-1) Mn处理4 d后,与对照相比,商陆和烟草的光合速率分别降低13.3%和75.5%;烟草MDA含量和电解质渗漏量分别增加347.3%和120.1%,而商陆的MDA含量和电解质渗漏量没有明显增加,表明Mn胁迫对超累积植物引起的氧化损伤明显低于非累积植物.随着Mn处理浓度的提高和时间的延长,2种植物叶片SOD和POD活性均迅速增加,其中商陆SOD活性的增加幅度大于烟草;另外,商陆CAT活性持续上升,而烟草CAT活性显著下降.如在1 mmol·L~(-1) Mn处理下,商陆SOD、POD和CAT活性分别提高161.1%、 111.3%和17.5%;烟草SOD和POD提高55.5%和206.0%,而CAT下降15.6%,表明商陆的抗氧化酶,特别是CAT,能够有效地清除Mn毒产生的自由基.这些结果说明抗氧化酶的抗氧化能力是重金属累积植物商陆的Mn耐性机制之一.     

不同水分梯度下UV-B辐射对2个稻田土壤碳氮转化的影响

UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响与土壤物理化学性质有关,为明确土壤水分状态对UV-B辐射的影响,以有机质含量不同的两个水稻土(有机质含量低的记为L,高的记为H)为研究材料,在室内研究了含水量为25%(W1)、50%(W2)和100%(W3)时,UV-B辐射对土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)以及累积净矿化氮量的影响.结果表明:120 h后,与避光(对照,CK)相比,UV-B辐射显著降低了土壤TOC的含量(P0.05);UV-B辐射下,水分从低到高,L土壤的TOC分别降低了9.9%、4.5%和6.3%,H土壤降低了10.9%、5.6%和6.3%.但与对照相比,UV-B辐射却促使土壤DOC增加;且在UV-B辐射下水分为100%的处理中,土壤DOC含量高于25%和50%的处理,120 h时,L土壤的DOC分别增加了21.5%(W1)、9.4(W2)和26.3%(W3),H土壤分别降低了26.7%(W1)、14.2%(W2)和33.8%(W3).与对照相比,UV-B辐射使NH_4~+-N含量有所下降;且在UV-B辐射中,NH_4~+-N含量的变化幅度在不同水分条件下的整体表现为W1W2W3.较对照处理,UV-B辐射促进NO_3~--N的累积,NO_3~--N变化幅度在不同水分条件下的表现为:W1W3W2.24 h后与对照相比,UV-B辐射对土壤累积净矿化氮量有显著影响(P0.05),且UV-B辐射下累积净矿化氮量在不同水分之间差异显著(P0.05).这表明光降解在土壤有机质的稳定中扮演着重要角色,UV-B辐射会加速土壤有机碳的损失,影响土壤矿质态氮的转化,且水分不同,UV-B辐射对土壤碳氮转化的影响存在一定差异.     

O3和UV-B共同作用对大豆干物质和产量的影响

为揭示O₃和UV-B共同作用对大豆干物质和产量的影响,以大豆“八月黄”为供试材料,利用OTC(开顶式气室)和紫外灯模拟O₃和UV-B共同作用环境,研究大豆干物质和产量的变化. 结果表明:与对照组相比,T1(UV-B辐射增强10%左右)、T2(100nL/L O₃与增强10%左右的UV-B复合)和T3(150nL/L O₃与增强10%左右的UV-B复合)处理下,成熟期大豆株高分别降低了12.73%、12.78%和14.15%;w〔Chl(a+b)〕分别减少了-1.16%(P>0.05)、34.20%(P<0.05)和57.38%(P<0.05);净光合速率(P_n)分别下降了11.50%、46.65%和48.58%;单株干物质质量显著降低(P<0.05),分别减少了31.02%、61.35%和67.53%;大豆产量分别减少了4.13%、54.09%和79.34%. O₃和UV-B对大豆的生长和干物质累积均有不利影响,并且存在一定的协同影响,2个因子共同作用对大豆生长和干物质累积更为不利;O₃和UV-B共同作用下大豆产量的降低主要是由粒数和粒质量降低所致.      

Ultraviolet irradiation induced oxidative stress and response of antioxidant system in an intertidal macroalgae Corallina officinalis L.

The response of the antioxidant defense system of an intertidal macroalgae Corallina officinalis L. to different dosages of UV-B irradiation was investigated. Results showed that superoxide dimutase (SOD) and peroxidase (POX) increased and then maintained at a relatively stable level when subjected to UV-B irradiation. Catalase (CAT) activity under medium dosage of UV-B irradiation (Muv) and high dosage of UV-B irradiation (Huv) treatments were significantly decreased. Ascorbate peroxidase (APX) activity first remained unaltered and then increased in Huv treatment. In addition, the assay on isozymes was carried out using non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE). The activities of some SOD isoforms were altered by UV-B. Two new bands (POX V and POX Ⅶ) appeared upon exposure to all three UV-B dosages. CAT Ⅲ activity was increased by low dosage of UV-B irradiation (Luv),whereas CAT Ⅲ and CAT Ⅳ disappeared when the alga was exposed to Muv and Huv. Two bands of APX (APX Ⅵ and APX Ⅶ)were increased and a new band (APX X) was observed under Huv exposure. H2O2 and thiobarbituric acid reacting substance (TBARS)increased under Muv and Huv treatments. Overall, UV-B protection mechanisms are partly inducible and to a certain extent sufficient to prevent the accumulation of damage in C officinalis.     

UV-B辐射胁迫对大豆幼苗内源激素的影响

为了探索UV-B辐射胁迫对大豆幼苗内源激素的影响,试验以大豆幼苗为材料,采用水培实验的方法研究了UV-B辐射胁迫对大豆幼苗生长素(IAA)、生长素氧化酶(IAAO)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)的影响.结果表明,UV-B辐射(T1:0.15W.m-2和T2:0.45 W.m-2)胁迫下,大豆幼苗IAAI、AAO、ABA、GA含量在胁迫期(1~5 d)和恢复期(6~11 d)分别呈现"先下降后有所回升"、"先升后降再升"、"先升后降"、"下降"趋势.进而从内源激素层面表明了UV-B辐射伤害大豆幼苗的机理效应。     

Effects of lanthanum（Ⅲ） on nitrogen metabolism of soybean seedlings under elevated UV-B radiation

The hydroponic culture experiments of soybean bean seedlings were conducted to investigate the effect of lanthanum(La)on nitrogen metabolism under two different levels of elevated UV-B radiation(UV-B,280-320 nm).The whole process of nitrogen metabolism involves uptake and transport of nitrate,nitrate assimilation,ammonium assimilation,amino acid biosynthesis,and protein synthesis. Compared with the control,UV-B radiation with the intensity of low level 0.15 W/m~2 and high level 0.45 W/m~2 significantly affected the whole nitrogen metabolism in soybean seedlings(p<0.05).It restricted uptake and transport of NO_3~-,inhibited activity of some key nitrogen-metabolism-related enzymes,such as:nitrate reductase(NR)to the nitrate reduction,glutamine systhetase(GS)and glutamine synthase(GOGAT)to the ammonia assimilation,while it increased the content of free amino acids and decreased that of soluble protein as well.The damage effect of high level of UV-B radiation on nitrogen metabolism was greater than that of low level. And UV-B radiation promoted the activity of the anti-adversity enzyme glutamate dehydrogenase(GDH),which reduced the toxicity of excess ammonia in plant.After pretreatment with the optimum concentration of La(20 mg/L),La could increase the activity of NR, GS,GOGAT,and GDH,and ammonia assimilation,but decrease nitrate and ammonia accumulation.In conclusion,La could relieve the damage effect of UV-B radiation on plant by regulating nitrogen metabolism process,and its alleviating effect under low level was better than that under the high one.     

地表UV-B辐射增强对土壤-冬小麦系统呼吸速率和N2O排放的影响

通过室外盆栽实验,用静态箱-气相色谱法测定土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O排放通量,研究了UV-B辐射增强20%对土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O排放的影响.结果表明,相同的气象条件和田间管理下,UV-B辐射增强处理对呼吸速率和N₂O排放的季节变化模式无明显影响.在返青期,UV-B辐射增强显著降低了土壤-冬小麦系统的呼吸速率,但对N₂O的排放通量没有产生显著影响;在拔节孕穗期,UV-B辐射增强处理显著降低了土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O的排放通量;在抽穗-成熟期,UV-B辐射增强处理对土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O的排放没有显著影响.返青-齐穗期,UV-B增强处理显著降低土壤-冬小麦系统的N₂O累积排放量;但从齐穗开始至小麦成熟,UV-B增强处理对土壤-冬小麦系统的N₂O累积排放量没有显著影响.     

高温干旱对髯毛箬竹的叶和细根的生理生态影响

为了解全球变暖及其导致的高温干旱气候对地被竹生长产生的影响,通过模拟自然高温干旱条件,以髯毛箬竹为研究对象,分析其叶片气体交换、细根和叶片水势、抗氧化酶等生理生态反应过程与高温干旱的关系.结果表明:①不同高温干旱条件对髯毛箬竹的影响不同,对照组中常温条件下植株的光合速率为（7.141±0.072）μmol/（m2·s）,高温可明显提升蒸腾速率和气孔导度,极端高温条件下表现为非气孔限制因素导致光合速率〔（4.898±0.395）μmol/（m2·s）下降〕,并且收窄光合日进程的变幅;②中度干旱、高温+中度干旱、极端高温+中度干旱的条件下,光合速率的降低是由气孔限制因素导致;③重度干旱、高温+重度干旱、极端高温+重度干旱的环境将严重影响植株生理进程,高温加剧这一进程,具体表现为蒸腾速率、光合速率、气孔导度和水分利用效率显著下降;④对照组、高温组和极端高温组的细根水势谷值下降范围分别为（-0.111±0.033）~（-0.961±0.086）、（-0.173±0.060）~（-0.970±0.072）和（-0.304±0.061）~（-1.225±0.166）MPa,降幅比成熟叶片强烈;⑤高温和干旱对细根、成熟叶片3种抗氧化酶活性的影响一致,细根SOD活性大于成熟叶片,而CAT和POD活性则相反,因此,细根是髯毛箬竹适应高温干旱环境的重要器官,水分吸收器官比蒸腾器官敏感.研究显示,髯毛箬竹具有较好的抗高温和抗旱能力,一定范围内的高温和干旱能提升其叶片、细根的生理生态适应能力,特别是复合条件下,高温与干旱对其生长表现出协同作用,极端高温+中度干旱并不威胁其生存,高温、中度干旱及高温+中度干旱有利于驯化栽培,甚至在一定程度上能促进其生长;重度干旱则使植株叶片气体交换、叶片和细根的水分生理进程受损,不适宜长期重度干旱的环境,高温使这种损伤更加严重.