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。     

20个小麦品种对UV-B辐射增强响应的形态学差异

研究了大田栽培和自然光条件下 ,模拟UV -B辐射增强对 2 0个小麦品种影响的形态学差异。结果表明 ,叶面积指数、株高、节间长、茎基粗对UV -B辐射增强响应具有品种间差异。株高和节间长对UV -B辐射响应具有一致性 ,呈极显著正相关。根据形态响应指数 (MRI) ,耐性品种 (MRI>- 8 5 )为 :辽春 9>文麦 3>大理 90 5 >兰州 80 10 1>绵阳 2 6 >YV 97- 31>毕 90 - 5。敏感品种 (MRI <- 49 4)为 :会宁 18>繁 19>楚雄 880 7>My 94- 9>黔 14>云麦 39>陇春 16。耐性品种具有较小的叶展开角度 ,敏感品种具有较大的叶展开角度。UV -B辐射还不同程度抑制小麦条锈病的发生     

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。     

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 .     

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辐射对大豆和黄瓜幼苗某些生理特性的影响

在植物生长室中,ＵＶ－ Ｂ辐射明显降低黄瓜幼苗的根系活力,抑制程度随辐射时间的延长而增强．黄瓜和大豆幼苗的叶绿素和可溶性蛋白含量减少与ＵＶＢ辐射时间长短呈正相关,但是类胡萝卜素减少幅度不大．ＵＶＢ对Ｃｈｌｂ 的破坏较Ｃｈｌａ 严重,导致Ｃｈｌａｂ 比值增大．ＵＶＢ虽增加大豆幼苗的ＳＯＤ活性,但降低大豆幼苗的ＮＲ活性及其对温度变化的敏感性．分析认为,Ｃｈｌａｂ 比值和ＳＯＤ 活性升高,有助于植物对ＵＶＢ的适应     

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。     

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.     

UV-B增强对番茄的伤害及H2O2的防护作用

UV-B辐射使番茄叶片的叶绿素a,叶绿素b及总叶绿素含量先升高后降低,同样使叶片的抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性先升高随后降低,而使超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,膜脂过氧化产物MDA的含量增加;中等剂量(5mmol*l-1)的H2O2预处理能提高叶绿素b的含量,明显提高抗氧化酶的活性,并延缓CAT活性的降低,抑制膜质过氧化产物MDA的产生.中等浓度H2O2预处理能提高番茄对UV-B增强的抗性.     

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     

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。     

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     

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辐射下悬沙对小球藻生长和DNA损伤的影响

研究了UV-B辐射(17μW cm-2,5 min/d)下不同浓度(0、100和1 000 mg L-1)和粒径组成(全粒径组和粒径<38μm组)的悬沙对小球藻(Chlorella sp.)生长和DNA损伤的影响.结果显示,小球藻的生长可用Logistic增长模型拟合,拟合后的生长参数表明悬沙的"遮荫效应"减轻了UV-B辐射对小球藻细胞的DNA损伤,从而对小球藻生长产生正影响.悬沙浓度越高,UV-B辐射对小球藻细胞DNA损伤程度越低,小球藻的环境负载能力a和瞬时增长率K越大.当悬沙浓度为100 mg L-1时,全粒径组a值和K值小于粒径<38μm组,且两组间小球藻细胞DNA损伤差异显著(P<0.05),但当悬沙浓度达1 000 mg L-1时,全粒径组a值和K值大于粒径<38μm组,两组间细胞的DNA损伤无显著差异(P>0.05).图3表2参24     

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。     

微波处理对UV-B损伤菘蓝幼苗非酶类抗氧化剂生物合成的影响

采用微波预处理菘蓝(Isatis indigotica Fort)种子,待种子出土萌发后进行uv.B辐射(10.08 kJ m-2 d-1,PAR=220μmol m-2 d-1)处理 6 d,研究了经不同时间微波辐照后菘蓝种子发育而成的幼苗在UV-B辐射下非酶类抗氧化剂(紫外吸收物质、花青素甙、谷胱甘肽、抗坏血酸和脯氨酸)的生物合成情况.结果显示,在UV-B辐射条件下,4种微波预处理均能不同程度促进紫外吸收物质、花青素甙、谷胱甘肽、抗坏血酸和脯氨酸的生物合成,降低丙二醛含量,增强幼苗对UV-B伤害的抗性.这表明,适当时间的微波预处理可以提高植物对增强UV-B辐射的抵抗能力,与此同时,过长时间微波处理也会抑制植物的生理生化代谢和非酶类抗氧化剂的生物合成,加重对植物的伤害.因此,微波具有相悖的防护效应,在生物学上应用时其剂量的大小十分关键.