两种栽培荞麦对日光UV-B辐射的响应

两种荞麦(甜荞和苦荞)栽培在不同紫外线B(UV-B)辐射[减弱(-UVB)、近充足(NA,Near-abient)、增强(+UVB)]保护小区内,以研究当前和未来增强UV-B辐射对其生长、发育、产量、生物量和卢丁含量等的影响。结果表明,不仅未来增强UV-B辐射而且当前高原条件下的UV-B辐射显著抑制了荞麦的生长、降低了产量和生物量积累,但促进了荞麦发育使其开花期提前。另一方面,叶片卢丁和UV吸收化合物在NA和增强UV-B辐射下显著增加,而多酚氧化酶在UV-B辐射下大幅度提高。两种栽培荞麦对UV-B辐射非常敏感,在高紫外辐射地区或未来增强UV-B辐射条件下荞麦生产除应考虑到高产外,还应该考虑到荞麦对紫外线辐射的耐性。     

UV-B胁迫下Ca 2+对颠茄生理特性与次生代谢产物的调控研究

有害中波紫外线(Ultraviolet B, UV-B; 280~320 nm)辐射影响植物的生长和发育, Ca ²⁺是植物生长发育所必须的大量元素之一, 外源Ca ²⁺不但可以提高植物抗胁迫能力, 还对次生代谢具有调控作用。以颠茄(Atropa belladonna L.)实生苗为材料, 在UV-B辐射(10 μW cm ^-2)背景下, 研究不同浓度外源Ca ²⁺、不同处理时间对颠茄生理特性、氮代谢、次生代谢产物含量以及托品烷类生物碱代谢途径中3个关键酶基因表达量的影响。结果表明, 随着UV-B辐射时间的延长(4 ~12 d), 对颠茄的光合作用、氮代谢以及生物碱的积累产生抑制作用, 加剧了膜脂氧化程度; 经外源Ca ²⁺处理, 叶片初始荧光(F_o)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量呈下降趋势, 叶片最大光化学效率(F_v/F_m)、光合色素(总叶绿素、类胡萝卜素)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性均呈上升趋势, 说明Ca ²⁺有利于缓解UV-B辐射的抑制, 加强对UV-B胁迫的抗性; 在Ca ²⁺处理下, 叶片中硝态氮含量显著降低, 游离氨基酸、可溶性蛋白含量和氮代谢关键酶(NR、GS、GDH)的活性显著提高, 叶片中莨菪碱含量和东莨菪碱含量显著提高; qRT-PCR分析显示, 在外源Ca ²⁺的诱导下, 托品烷类生物碱合成途径中3个关键酶基因(PMT、TR I、H6H)表达量均有不同程度上调趋势。本研究结果可为田间种植提供理论参考。     

植物对UV-B辐射增强的响应及其分子机制

总结归纳了近年来 UV-B辐射增强对植物形态特征、 生理生化特性的影响及其分子机制等方面的相关研究, 具体分析了 UV-B辐射增强对植物生长发育的影响、 DNA的损伤与修复、 光合作用的变化及抗氧化系统和次生代谢的响应。分析表明 UV-B辐射的增强不同程度地影响了植物的生长发育和生理生化特征, 同时植物也激活了相应的保护机制以维持各种生理生化活动的正常进行。最后对 UV-B辐射增强相关领域未来的研究方向提出了展望, 期望为研究植物对 UV-B辐射的适应策略和机制提供理论基础。     

紫外线(UV)-B增强对植物的影响研究

对大气中臭氧层变薄的现状及紫外线划分的方法进行了介绍。综述了国内外近几十年有关UV-B辐射对植物影响的研究现状,讨论了增强的UV-B辐射对植物生长及形态结构,植物生理生化代谢,UV-B吸收物质,植物遗传物质及某些基因表达,植物细胞膜及抗氧化系统,环境多因子相互作用对植物和种群及生态系统的影响,并对该研究领域今后的研究方向进行了展望。     

外源褪黑素对UV-B辐射下马铃薯光合、荧光特性的影响

增强UV-B辐射会对植物造成损伤,褪黑素可以增强植物抗逆性。通过不同浓度褪黑素处理不同UV-B辐射下的马铃薯幼苗,测定其株高、光合参数(Pn、Gs、Ci、Tr)、荧光参数(Fv/Fm、ETR、qP、NPQ)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC),分析褪黑素对UV-B辐射下马铃薯光合、荧光特性的影响,为揭示褪黑素对UV-B辐射下马铃薯植株的防御机制提供科学依据。以马铃薯品种合作88为试验材料,采用自然光照(CK)和3个增强的UV-B辐射(2.5,5.0,7.5 KJ/(m~2·d)),在4种光照条件下分别设置0,25,50,100,150,200μmol/L的褪黑素浓度处理马铃薯幼苗。马铃薯受到增强UV-B辐射后株高、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、光合参数、荧光参数(除NPQ)都降低,施加褪黑素后有所升高。褪黑素能提高马铃薯对UV-B辐射的抗逆性,使其植株增高,光合能力增强,但过高的褪黑素浓度也会对植物造成一定的损伤。     

He-Ne激光对增强UV-B辐射后小麦幼苗多胺及相关酶活性的影响

采用He-Ne激光辐照对增强UV-B辐射后小麦幼苗的损伤修复作用进行了研究.小麦种子在盛有湿滤纸的培养皿内在25℃下进行萌发.萌发后小麦幼苗再经10.08 kJ(/m2·天)的增强UV-B辐射,然后再用10 mW/mm2的He-Ne激光进行辐照.通过小麦幼苗叶片多胺含量、多胺氧化酶活性及膜脂过氧化物的变化,测定了He-Ne激光对小麦UV-B损伤的修复情况.结果表明,多胺、多胺氧化酶、膜脂过氧化物的变化同小麦幼苗损伤的修复的能力相关联.He-Ne激光辐照可使由增强UV-B辐射后诱导叶片升高的多胺含量降低.增强UV-B辐射对多胺氧化酶活性和膜脂过氧化物呈促进的作用.显示He-Ne激光对多胺氧化酶由于增强UV-B辐照造成的伤害有一定的修复.     

IAA分解代谢相关酶（IAAO、POD）的研究进展

吲哚乙酸IAA参与植物体内诸多生理活动,其分解代谢相关酶吲哚乙酸氧化酶（IAAO）、过氧化物酶（POD）在IAA代谢过程中起着关键作用,二者通过调控植物体内IAA的水平来调控复杂的植物生长,该文综合总结了IAAO和POD近年来研究的相关进展,尤其是结合生物化学和分子生物学方面阐述了这两种酶在IAA代谢中的作用及其相关性。     

He-Ne激光对增强UV-B辐射后小麦幼苗多胺含量及多胺氧化酶活性的影响

摘要：采用He-Ne激光辐照对增强UV-B辐射后小麦幼苗的损伤修复作用进行了研究。小麦种子在盛有湿滤纸的培养皿内25℃下进行萌发。萌发后小麦幼苗在经10.08kJ?m-2?d-1的增强UV-B辐射,然后再用10mW?mm-2的He-Ne激光进行辐照。通过小麦幼苗叶片多胺含量、多胺氧化酶活性及膜脂过氧化物的变化,测定了He-Ne激光对小麦UV-B损伤的修复情况。结果表明,多胺、多胺氧化酶、膜脂过氧化物的变化同小麦幼苗损伤的修复的能力相关联。He-Ne激光辐照可使由增强UV-B辐射后诱导叶片升高的多胺含量降低。增强UV-B辐射对多胺氧化酶活性和膜脂过氧化物呈促进的作用。显示He-Ne激光对多胺氧化酶由于增强UV-B辐照造成的伤害有一定的修复。     

一氧化氮和亚甲基蓝对盐胁迫抗虫棉根系的抗氧化能力的影响

 通过检测抗氧化酶活性和抗氧化物含量,研究一氧化氮和亚甲基蓝对盐胁迫抗虫棉根系的抗氧化能力的影响。在正常条件和盐胁迫条件下分别用一氧化氮和亚甲基蓝处理抗虫棉幼苗,检测抗坏血酸(ASA)含量、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、谷胱甘肽还原酶(GR)活性、谷胱甘肽(GSH/GSSG)值、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)活性,并作对比。结果表明：正常生长条件下添加NO能促进棉花幼苗生长,而添加亚甲基蓝(MB)显著抑制抗虫棉幼苗的生长;添加NO显著缓解了盐胁迫对棉花幼苗生长的抑制,提高了根系的抗氧化能力,盐胁迫下添加NO的同时添加MB可不同程度地降低以上抗氧化物质含量和抗氧化酶活力,解除NO对盐胁迫的促长作用。     

硅及其吸收基因Lsi1调节水稻耐UV-B辐射的作用

硅能提高植物对生物和非生物胁迫的抗性,水稻是吸收硅较多的作物之一。本研究以UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular及其硅吸收基因(Lsi1)的转基因水稻为材料,研究硅与水稻耐UV-B辐射的关系。结果发现,自然光照条件下,缺硅培养的UV-B耐性水稻Lemont和UV-B敏感水稻Dular叶片的苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase, PAL)和光裂解酶(Photolyase, PL)基因的表达以及总酚、类黄酮的含量都分别低于加硅的处理; UV-B辐射后,上述指标在不同硅处理的两水稻中都增加和增强,但缺硅培养的水稻仍显著低于加硅培养的水稻。进一步分别以Lsi1被抑制、增强的两种转基因Lemont水稻,以及Lsi1增强的转基因Dular水稻为材料,采用加硅培养的方式对转基因水稻的上述指标进行研究,结果也发现,抑制水稻Lsi1基因表达,其叶片PAL、PL基因表达也下调,总酚、类黄酮含量降低,此结果与缺硅培养下的野生型植株相似; 增强表达Lsi1基因则结果相反。UV-B辐射后,上述指标也增强和增加,但在相同的水稻品种中仍表现为Lsi1被抑制的植株最低,Lsi1增强的植株最高。研究结果表明,通过调节水稻Lsi1能够改变水稻耐UV-B辐射的能力。     

外源NO对PEG胁迫下燕麦幼苗生长及生理特性的影响

为探讨外源一氧化氮(NO)对燕麦幼苗生长和抗旱性的影响,选用高寒皮燕麦品种青燕1号为材料,以15%PEG-6000模拟干旱胁迫,研究了添加0.2 mmol·L~(-1)外源NO后其幼苗生长及抗氧化酶等生理生化特性的变化。结果表明,PEG胁迫显著抑制了供试材料的生长,降低了其叶片相对含水量及叶绿素含量等。添加外源NO可以有效缓解干旱胁迫对供试燕麦幼苗的伤害,提高叶片保护酶(SOD)活性,降低超氧阴离子(O_2~(·-))、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量,促进了脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SSC)的积累,维持了较高的渗透调节能力,增强了其抗旱性。     

硅营养对UV-B辐射条件下水稻酚类代谢的影响

本研究在不同硅营养条件下,探讨了UV-B辐射增强对两个供试水稻品种(Lemont和Dular)硅营养特性和酚代谢物质的影响。结果表明：(1)在缺硅营养和UV-B辐射胁迫下,Lemont的硅营养吸收能力和生理利用率都比Dular强。（2）不同硅营养条件下,UV-B辐射胁迫促使Lemont叶片的PAL、PPO、 POD、CAT活性增强,总酚、类黄酮和绿原酸含量升高,而可溶性蛋白质含量降低;上述指标在Dular叶片中也表现出相同的变化趋势。但在缺硅营养和UV-B辐射共同胁迫下,Lemont表现出较强的酚类合成能力。（3）硅营养有利于水稻酚类代谢物质的积累,以减少UV-B辐射的伤害。综上所述,Lemont与Dular之间硅营养特性的不同,可能是引起两个供试水稻的酚类代谢差异,从而表现出对UV-B辐射抗性不同的原因之一。     

柽柳MnSOD基因

在环境胁迫下,植物体内活性氧(ROS)的大量积累会对其本身产生毒害作用。SOD酶在清除这些活性氧化酶机制中发挥关键作用。大量研究表明,MnSOD可有效增强转基因植物抵抗氧化胁迫的能力。我们从抗逆性较强的木本植物紫杆柽柳中克隆到一个新的MnSOD基因,并将该全长基因在GenBank上注册,其登录号分别为AY573576(基因序列)和AAS77885(氨基酸序列)。这将为研究木本植物的抗逆机理和该酶在抗逆基因工程中的应用奠定基础。     

紫外线-B辐射增强对大豆生长、发育、色素和产量的影响

在田间条件下，模拟20%平流层臭氧层的减薄，研究了增强紫外线-B辐射(280～320nm)(UV-B)对10个大豆品种生长、发育、色素和产量的影响。结果表明：(1)增强的UV-B辐射使一些大豆品种的物候期发生改变。(2)明显降低多数品种光合作用色素和类胡萝卜素的含量，增加所有品种类黄酮类化合物的含量。(3)大豆品种的株高、根茎叶生物量     

UV-B辐射对光核桃光合作用和内源激素水平的影响

为了研究UV-B辐射对光核桃的生长发育及生理生化的影响,以光核桃(Prunus mira Koehne)实生苗为材料,模拟西藏地区的UV-B辐射环境,对其进行不同时间、不同强度的UV-B辐射(280~320 nm)处理,观测其生物学和生理学各项指标的变化。结果表明,UV-B辐射能抑制光核桃实生苗新叶生长、加速老叶脱落并促使叶片叶绿素含量降低;处理9天后,光核桃实生苗的净光合速率及气孔导度都有所降低。UV-B辐射处理期间,光核桃实生苗叶片ZR、GA含量升高,并随处理时间延长呈持续上升趋势;IAA含量从第3天开始呈持续下降趋势;叶片ABA含量从第3天开始上升,第9天达到最高值后小幅下降。     

外源NO对UV-B胁迫下小麦幼苗生长、活性氧组分和光合特性的影响

为了研究外源NO对UV-B胁迫下小麦幼苗生长、活性氧组分以及光合特性的影响,以ML7113小麦为受试材料,以硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)作为外源NO的供体,预先用0.1 mmol/L的SNP浸种24 h,设置4个处理组：对照组(CK)、紫外线UV-B胁迫处理组(B)、UV-B胁迫和SNP复合处理组(B+SNP)、SNP单独处理组。待幼苗生长7天后取其叶片进行可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O₂^-)、过氧化氢(H₂O₂)、气孔密度、光合色素及叶绿素荧光参数等指标的测定。结果表明,NO供体SNP能显著增加经UV-B胁迫后小麦幼苗的株高,并使其小麦幼苗可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量分别提高19.69%、15.25%、41.36%,同时使其小麦叶正面气孔密度增大10.34%。SNP单独处理使得光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）的含量较CK分别提高12.43%和5.99%,叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/F0较CK显著提高0.5%和5.16%。此外,SNP能使小麦幼苗丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)的含量较CK显著降低27.30%和74.92%,超氧阴离子(O₂^-)的产生速率较CK显著降低24.47%。通过体内相关生理指标物质含量的变化来响应UV-B胁迫对小麦幼苗造成的伤害,而适宜浓度的外源NO(0.1 mmol/L)可以缓解UV-B胁迫下对小麦幼苗的伤害作用,从而增强小麦幼苗对UV-B胁迫的适应能力。     

干旱区UV-B辐射增强对棉花生理、品质和产量的影响

通过人工增加对棉花UV-B辐射,研究在大田栽培和自然光照条件下人工模拟紫外辐射(UV-B,280-320nm)增加对棉花生理、品质和产量的影响。实验设置4个处理,每个处理的辐射剂量分别为0W·m-2(R0)、0.5W·m-2(R1)、1W·m-2(R2)、1.5W·m-2(R3)。测定棉花不同处理时期的叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、脯氨酸(Pro)含量以及棉花的品质和产量。结果表明,随着UV-B辐射增强,棉花叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及可溶性蛋白质含量呈现先升后降的趋势,Pro相对含量增加,棉花产量和品质均明显降低。因此,UV-B辐射增强对棉花造成了一定程度的伤害。当辐射剂量超过棉花植株体内一定的阈值之后,伤害程度就越大,最终导致棉花产量下降,品质降低。     

臭氧与其他环境因子及其复合作用对植物的影响

综述了臭氧（O₃）浓度升高、太阳辐射减弱、UV-B辐射、CO₂浓度升高及其与O₃复合作用对植物形态特征、光合作用、干物质累积及作物产量等生理生化机制的影响。交互作用的试验条件可以更好地模拟自然环境条件。O₃和UV-B辐射对植物几乎没有积极作用。太阳辐射减弱、CO₂浓度升高都会促进植物营养生长。但太阳辐射减弱降低干物质累积和产量,CO₂浓度升高对其有促进作用。CO₂浓度升高在与O₃复合条件下,可部分缓解太阳辐射减弱对植物造成的伤害。而UV-B辐射与O₃复合对植物造成的伤害更大。     

超量表达小桐子JcTPS1促进拟南芥开花并增加叶片花青素含量

开花是高等植物生长和发育过程中最重要的阶段。在体内发育调控信号和适当的环境因子共同作用下,植物个体由营养生长向生殖生长转变,启动开花进程。碳水化合物在植物成花转变过程中具有重要的调控作用,而六磷酸海藻糖(trehalose-6-phosphate,T6P)的含量是反映植物体内碳水化合物含量水平的重要指标。本研究克隆了能源植物小桐子(Jatropha curcas)的六磷酸海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase 1,JcTPS1)基因,在拟南芥中进行超量表达,对其功能进行初步研究。超量表达JcTPS1的转基因拟南芥提前开花。此外,超量表达JcTPS1可以诱导拟南芥花青素合成的关键酶基因二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,AtDFR)和无色花青素双加氧酶(leucoanthocyanidin dioxygenase,AtLDOX)上调表达,从而显著促进花青素在叶片中的积累。研究结果表明,小桐子JcTPS1基因可能在植物开花和花青素合成过程中起重要的调控作用。     

增补UV-B辐射对药用植物黄檗幼苗生长及光合生理影响

[目的]为了研究紫外辐射对药用植物生长和光合生理影响机制,[方法]通过设置三个实验处理对黄檗(Phellodendron amurense)幼苗进行40d的增补UV-B辐射处理,对照组(CK组)自然光照、T1组为自然光照下增补UV-B辐射强度为3.26 μw.cm_-2.nm_-1,T2组为自然光照下增补UV-B辐射强度为9.78 μw.cm_-2.nm_-1。[结果]结果表明黄檗幼苗在增补UV-B辐射处理后,与对照相比,不同辐射强度下单株生物量增长量显著低于对照组(P<0.05),而根冠比则显著降低(P<0.05),并且二者随辐射强度增大均减小;光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著低于对照(P<0.05),并随辐射强度升高而降低;叶绿素初始荧光(F₀)、最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学活性(F_V/F₀)、光化学猝灭系数(qP)和表观电子传递速率(ETR),均随UV-B辐射强度增大而降低(P<0.05),非光化学猝灭系数(qN)在低UV-B辐射强度下升高,随辐射强度增大而又降低,但仍高于对照组(P<0.05)。叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素a/b等光合色素含量均随增补UV-B辐射强度增大而降低。[结论]说明UV-B辐射处理抑制了黄檗幼苗的生长,降低了光合色素的含量和PSⅡ反应中心传递电子的能力,导致光合作用强度下降,并且上述作用均具有剂量效应。