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。     

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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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辐射增强对苹果炭疽菌生长特性及其过氧化氢酶活性的影响

在UV-B辐射增强条件下,在UV-B不同剂量率和不同剂量作用下,研究了苹果炭疽菌(Colletrotrichum gloeosporioildes)菌丝的生长速率、产孢性状、分生孢子的萌发特性和过氧化氢酶活性.实验得出,菌落直径、菌丝体干质量、产孢量、分生孢子的萌发及过氧化氢酶(CAT)活性受UV-B的促进,促进作用与剂量率即单位时间内的辐射剂量呈正相关,同一剂量率的不同剂量对苹果炭疽菌的影响没有显著差异.结果表明,UV-B辐射增加,促进了苹果炭疽的生物积累,抗逆性增强,诱导了抗氧化防御系统过氧化氢酶活性,UV-B对苹果炭疽菌的作用不呈累积效应.     

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。     

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。     

The cost of tolerance: sensitivity of stream benthic communities to UV-B and metals.

The ability to tolerate disturbance is a defense strategy that minimizes the effects of damage to fitness and is essential for sustainability of populations, communities, and ecosystems. Despite the apparent benefits of tolerance, there may be an associated cost that results in a deficiency of a system to respond to additional disturbances. Aquatic ecosystems are often exposed to a variety of natural and anthropogenic disturbances, and the effects of these compound perturbations are not well known. In this investigation, we examine whether tolerance to one stressor, metals, results in a cost of increased sensitivity to an additional stressor, ultraviolet-B (UV-B) radiation. Heavy metal pollution is recognized as a major environmental problem in Rocky Mountain streams. These high-elevation, typically clear streams may be at particular risk to elevated UV-B levels associated with reduced levels of ozone. Microcosm experiments were conducted using natural stream benthic communities collected from a reference site and a site with a long-term history of heavy-metal pollution. Direct and interactive effects of heavy metals and UV-B radiation on structural and functional characteristics of benthic communities were evaluated among four treatments: control, UV-B, metals, and metal and UV-B. Communities from the metal-polluted site were more tolerant of metals but less tolerant to UV-B compared to reference communities. Increased mayfly drift and reduced metabolism in response to metal exposure were observed in reference communities but not in the metal-polluted communities. In contrast to these results, UV-B radiation significantly reduced community metabolism, total macroinvertebrate abundance, and abundances of mayflies, caddisflies, and dipterans from the metal-polluted site, but had no effects on benthic communities from the reference site. ANOSIM results demonstrated that community responses differed among treatments at both sites. Metals had the largest impact on community differences at both sites, while UV-B had greater impacts at the metal-polluted site. This research demonstrates the need to account for potential costs associated with tolerance and that these costs can result in behavioral, structural, and functional impacts to benthic communities.     

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.     

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。