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。     

增强UV-B辐射下一氧化氮对小球藻氮素代谢和类囊体的保护作用

由于到达地球表面的紫外线B辐射不断加强,生物生长受到了威胁.UV-B的增强改变了生物体赖以生存的环境,影响了藻类生物生长,抑制了其光合作用.以BG11为培养基,在室内培养的条件是光照强度为60 μmol·m-2s-1(昼夜比为12 h:12 h),温度为26℃,研究了一氧化氮(NO)在增强uv-B(强度为0.2J·m-2s-1)辐射下的对小球藻的作用.测定了小球藻的硝酸还原酶(NR,nitrate reductase)、亚硝酸还原酶(NiR,nitrite reductase)、谷胱甘肽还原酶(GS,glutamine synthetase)、谷氨酸一草酰乙酸转氨酶(GOT,Glutamine aminotransferase)的活性变化,并对小球球藻进行了显微结构观察.结果显示:在增加UV-B辐射下,一氧化氮能够提高其氮素代谢酶类活性,保护内囊体膜避免UV-B的损伤.结论是UV-B辐射下一氧化氮对小球藻具有保护作用.     

水稻对UV-B辐射响应的敏感性差异

综述了UV-B辐射对水稻（Oryza sativa L.）的影响和水稻对UV-B辐射的抗性机制。UV-B辐射对水稻生长、叶片形态、生物量、产量、光合系统、病害等产生一定的影响。水稻对UV-B辐射的敏感性因子主要有CPD光解酶、UV-B吸收物质、抗氧化酶等。UV-B辐射使水稻叶片中产生了ROS,导致Rubisco酶降解,光合色素含量变化,抑制了光合作用,最终影响水稻籽粒形成和产量。水稻对UV-B辐射响应存在着品种差异,CPD光解酶编码基因的自然突变会引起水稻UV-B敏感性的差异,CPD光解酶活性是水稻对UV-B敏感性的关键因素。通过建立响应指数公式,对水稻UV-B响应敏感性的品种差异进行评估,存在品种差异的原因主要是基因、生长、生理、生育期和环境背景的差异。最后对UV-B辐射对水稻的影响、水稻对UV-B响应的差异及机理有待深入研究的方向进行了展望。     

增强UV-B辐射和CO2倍增的交互作用对蚕豆幼苗的保护酶活性及脂质过氧化作用的影响

在4．52kJ m^-2 d^-1 UV-BBE的UV-B辐射和700μmol mol^-1的CO2浓度人工模拟复合处理下,研究了蚕豆(Vicia faba L.)幼苗的紫外吸收物含量、保护酶活性和抗氧化物质含量的变化,结果表明,在UV-B辐射和CO,的单独和复合胁迫下,紫外吸收物的含量均升高,而在复合胁迫下达到最大;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性在UV-B辐射下降低,在CO2和复合胁迫下增强;丙二醛(MDA)的含量在UV-B辐射下提高,在CO2胁迫下降低,在复合胁迫下接近对照;抗坏血酸(AsA)含量在UV-B辐射下降低,在CO,和复合胁迫下增加,这表明CO2倍增能提高蚕豆对增强UV-B辐射伤害的防御能力,而蚕豆体内保护酶体系(SOD、POD、CAT)、抗氧化物质(AsA)和紫外吸收物是其在高浓度CO2下增强抗UV-B辐射能力的内在基础,图1参24     

UV-B辐射与酸雨胁迫对生菜生理特性及品质的影响

酸雨和紫外辐射的增强是全球环境问题之一,也是目前研究的热点。以生菜(lactuca)为实验材料,在大田条件下,研究了UV-B(280~320nm)辐射与模拟酸雨(AR)的胁迫对生菜生理特性和品质的影响。实验结果表明:UV-B辐射的增加降低了生菜植株的蒸腾速率、叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a b的质量分数,且下降幅度随紫外辐射的增强而增大。UV-B辐射的增加提高了生菜叶片中类黄酮的含量,其增加幅度随紫外辐射的增强而增大。酸雨对生菜的蒸腾速率、叶绿素的质量分数也均有不同程度的影响,酸雨对类黄酮含量的影响不大.品质研究结果表明,随着UV-B辐射的增加,叶片中的水的质量分数持续降低,而抗坏血酸、可溶性糖、可溶性蛋白质的质量分数均先增加后减小,说明存在一个使品质发生突变的阈值范围.酸雨使得生菜中抗坏血酸的质量分数增加,并且增加幅度随pH值的减小而增大;随着酸雨酸度增强,植株中水质量分数持续降低;酸雨使生菜中可溶性糖、可溶性蛋白质的质量分数先减小后增加。在UV-B和酸雨的共同作用下,只有对类黄酮的影响具有明显的协同作用,其他指标表现不明显,但是可以看出复合作用下指标含量下降幅度明显大于单一因子的胁迫,并且下降幅度受UV-B辐射强度和酸雨pH的影响。     

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.     

UV-B辐射对设施桃结果枝同化物转运和分配的影响

以6年生设施栽培‘春捷’毛桃(Prunus persica cv.Chunjie)为试材,设对照和补充UV-B辐射的低、中、高剂量3个处理,在果实成熟后对果实单果重、可溶性固形物含量和可溶性糖含量进行测定;在果实发育不同时期饲喂14C标记的CO2,并采样由中国科学院原子能利用研究所对样品14C放射性活度(cpm值)进行测定;研究了不同剂量UV-B辐射对设施桃树果实不同发育时期光合碳同化产物转运和分配特性的影响.结果表明:(1)果实膨大期,碳同化物向果实中分配比例最高的是低强度辐射处理,达到54.67%,向营养器官中分配比例最高的是中强度处理,为58.98%;硬核期,果肉对碳同化物的竞争能力最强的是高强度处理,分配比例为31.73%;果实着色期促进碳同化物向果肉中转运的效果最显著的则是中强度处理,分配比例达到87.88%.(2)通过补充外源UV-B辐射,设施桃果实单果重、可溶性固形物含量及可溶性糖含量均有显著提高.综上,光合碳同化物在设施桃树各器官中的转运和分配受果实发育时期影响;补充UV-B辐射可以增强果实对光合碳同化物的竞争能力,从而导致光合碳同化物在果实中的分配比例增加.     

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。     

UV-B辐射增强对小麦籽粒化学组分的影响

在自然光照射条件下 ,研究了UV B辐射增强对小麦籽粒中可溶性糖、淀粉、赖氨酸、蛋白质等化学组分及其相互转化的影响 .结果表明 :增加 0 2 5W·m- 2 的UV B辐射使灌浆期的小麦籽粒中可溶性糖含量显著高于对照 ,淀粉含量变化幅度增大 ,赖氨酸含量下降速度较快 ,成熟期总蛋白质含量增加 .增加 0 75W·m- 2 的UV B辐射能降低成熟籽粒中可溶性糖和淀粉的含量 ,增加赖氨酸及总蛋白质的含量 .     

番茄某些繁殖特性对增强UV-B辐射的响应

研究了增强UV-B辐射对大田生长的两种番茄(早熟型“同辉”和晚熟型“霞光”)某些繁殖特性(最大开花数、花粉萌发和花粉管伸长、果实产量、果实品质以及子代种子的数量和质量)的影响.结果表明,与对照相比,“同辉”开花数在高辐射下增加,“霞光”开花数在低辐射下减少;“同辉”果实产量在两种辐射下都明显增加,而“霞光”果实产量只在低辐射下增加;辐射抑制了“同辉”的花粉萌发和花粉管伸长,而只是降低了“霞光”的花粉萌发率;强辐射造成两种番茄果实番茄红素下降。经过一季的增强UV-B辐射处理,“同辉”种子数量增加,低辐射下种子明显变小;“霞光”种子数量减少,且明显变小.就开花数、果实产量和种子质量而言,早熟的“同辉”品种更具抗性,而晚熟的“霞光”更敏感.图3表1参29     

植物对UV-B辐射响应的种内差异及机理探讨

综述了在增强UV -B辐射下植物响应存在的种内差异 ,这些差异主要包括生长发育、形态结构、生理生化以及UV -B吸收物质 (即经UV -B辐射后体内诱导产生的保护物质 )等方面 ,并初步探讨了差异形成的DNA基础 ,从而为今后的植物防护研究提供理论基础。     

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     

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。     

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。     

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。     

紫外辐射对灯盏花附生、内生细菌数量的影响及机理

采用大田研究方法,模拟5.0kJ·m~(-2)紫外辐射(UV-B,280～315nm)增强对灯盏花Erigeronbreviscapus附生、内生细菌数量、优势种群以及类黄酮、游离氨基酸、可溶性蛋白、淀粉和可溶性糖含量的影响.UV-B辐射极显著减少灯盏花苗期叶和花期根与叶附生细菌数量(p<0.01),显著减少灯盏花果熟期根与叶附生细菌数量(p<0.05).极显著减少灯盏花苗期根与叶和花期叶与茎及果熟期茎内生细菌的数量,果熟期根内生细菌数量显著增加.灯盏花附生细菌优势种群为芽孢杆菌Bacillus和欧文氏菌Erwinia,内生细菌优势种群为芽孢杆菌;UV-B辐射可导致灯盏花附生和内生细菌优势种群数目减少.UV-B辐射还会使灯盏花生理指标发生变化,直接导致灯盏花附生细菌数量的减少,可溶性糖、游离氨基酸和可溶性蛋白含量与附生细菌数量呈显著正相关(p<0.05).UV-B辐射增加灯盏花各部位类黄酮含量,间接影响灯盏花内生细菌数量,根类黄酮含量与内生细菌数量呈极显著正相关(p<0.01).     

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。     

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。