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。     

UV-B增加与酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响

研究了UV-B辐射增加与酸雨的复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：UV-B辐射增加对大豆种子的萌发没有影响，酸雨处理降低了大豆种子的发芽率。UV-B辐射增加与酸雨的复合处理，降低了幼苗的株高、绿叶数、叶面积、干质量、叶绿素和蒸腾速率，复合胁迫的下降幅度明显高于单一因子胁迫，并且下降幅度受UV-B辐射强度与酸雨pH的影响。UV-B辐射增加与酸雨处理在抑制幼苗生长上具有协同作用。     

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     

增强UV—B辐射对丹参产量和品质的影响

增强UV-B辐射可使植物体内次生物质代谢发生变化,但其变化强度和方向是否有利于作物经济产量增加仍有待于进一步研究.文章在田间条件下研究日辐射4 d(T1)和8 h(T2)对药用植物-丹参(Salvia miltiorrhiza Bge.)生长、发育和次生代谢物质的影响,并就增强UV-B辐射是否能提高丹参药用有效成分进行了初步探讨.与自然光照射相比,处理T1和T2丹参收获后地上部干物质量分别下降25%和38%,地下部干物质量分别降低19%和57%.与自然光照射相比,增强UV-B辐射处理明显增加丹参叶片类黄酮物质含量,收获期丹参根部水溶性有效成分含量-迷迭香酸和丹酚酸B分别增加6%和3%5%,脂溶性有效成分含量-丹参酮I、隐丹参酮和丹参酮IIA分别降低8%,17%和4%8%.增强UV-B辐射对丹参的生长、发育和次生代谢物质产量的影响随着丹参生育进程的发展而有所缓解,说明丹参对增强UV-B辐射具有较强的自我调节和恢复能力.综上所述,增强UV-B辐射可明显的影响丹参的生长、降低生物学产量,改变体内次生代谢物质变化,其对药用有效成分有选择性的诱导决定了增强UV-B辐射可部分改变丹参的药用价值.     

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。     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

UV-B辐射增强对紫茎泽兰和艾草生长形态及竞争效应的影响

为了解外来入侵植物紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum L.)与本地土著植物艾草(Artemisia argyi Levl)在UV-B辐射增强条件下生长形态和竞争关系的变化,以这两种植物为试验材料,以自然光为对照进行5周UV-B辐射增强实验和2周恢复实验,并测定和分析植株形态指标(株高、叶片鲜重、叶长、叶宽和叶面积)、叶片解剖结构(上下表皮、栅栏组织和海绵组织)和竞争能力指标(株高、叶生物量和茎生物量).结果显示:艾草叶片鲜重和叶面积在辐射前两周显著减小(P0.05)和极显著减小(P0.01),株高没有差异,而紫茎泽兰的株高、叶鲜重和叶面积在辐射期间都明显减小,且恢复实验时仍差异显著.艾草叶片厚度在UV-B辐射下极显著增大(上表皮、栅栏组织和海绵组织极显著增大),紫茎泽兰叶片变厚但不明显,恢复实验时显著减小,叶片解剖结构表明UV-B辐射使两类杂草叶片细胞间隙变大.UV-B辐射对紫茎泽兰生物量的抑制比较显著,对艾草生物量的抑制在混种时显著;在UV-B辐射下,紫茎泽兰和艾草的相对生物量分别为1.03和0.81,在自然状态下分别为0.91和0.97,两者的相对生物量总和不变,为0.94.本研究表明艾草对UV-B辐射的形态抗性较强,UV-B辐射刺激了紫茎泽兰的种内竞争,也降低了艾草的种间竞争能力,但无论在自然条件下还是UV-B辐射增强条件下艾草的种间竞争能力都比紫茎泽兰强,但不足以淘汰对方.     

不同UV-B辐射增幅对稻田土壤酶活性、活性有机碳含量及温室气体排放的影响

UV-B辐射增强对整个农业生态系统产生不同程度的影响,为探讨不同UV-B辐射增幅对稻田土壤碳转化和温室气体排放的影响,在元阳梯田稻田原位种植农家水稻品种白脚老粳,通过人工模拟不同UV-B辐射增幅(0、2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)),研究不同UV-B辐射增幅对水稻生长期稻田土壤碳转化酶活性、活性有机碳含量和CH_4、CO_2、N_2O排放的影响。结果表明,5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理导致稻田土壤纤维素酶活性显著增加,增幅范围为15.4%—37.7%;而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致土壤碳转化酶(纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性显著降低。UV-B辐射增强导致土壤溶解性有机碳含量显著增加,而易氧化有机碳和微生物量碳含量减少。3个强度的UV-B辐射增幅处理均使稻田CH_4排放量显著减少,降幅范围为7.5%—30.6%;5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理显著增加稻田CO_2、N_2O排放量,而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致稻田CO_2、N_2O排放降低;综合而言,UV-B辐射增强导致稻田3种温室气体的全球增温潜能降低。此外,土壤中多酚氧化酶活性与微生物量碳、易氧化有机碳含量呈显著正相关(P0.05),CH4排放通量与微生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01)。可见,随UV-B辐射增强稻田土壤多酚氧化酶活性降低,进而减少易氧化有机碳和微生物量碳含量,最终导致稻田CH_4排放减少、CO_2和N_2O排放增加。     

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     

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。     

UV-B辐射增强对冬小麦生长发育及产量的影响

研究了大田栽培条件下紫外辐射增强对冬小麦孕穗、抽穗、开花、灌浆、结实以及产量的影响。结果表明,UV B辐射增强使小麦植株矮化,叶面积减小,穗重、茎重、叶重减小,灌浆速度变慢,灌浆不充实,此外,UV B辐射增强还使花粉败育率增大。     

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。     

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。     

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。     

Influence of ambient ultraviolet radiation on Bufo calamita egg development in a semiarid zone (Catalonia, Spain)

Several experiments have shown that ambient ultraviolet-B radiation (UV-B) has negative effects on the development of amphibians' embryos. We studied the effects of UV-B radiation on development, survival and frequency of deformity during egg development in the Natterjack toad (Bufo calamita) from a semiarid region of Lleida (Catalonia, Spain). Eggs exposed to ambient levels of UV-B and those protected from UV-B with a filter exhibited similar developmental rate, mortality rate and frequency of developmental anomalies. These experiments show that eggs of Bufo calamita of the studied population are able to develop normally during embryonic period when exposed to current high levels of UV-B observed in Catalonia. These results will be used as reference for future studies on geographic variation in UV-B tolerance in this species.     

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。