UV-B对十字花科蔬菜硫代葡萄糖苷含量的影响研究进展

UV-B辐射对植物光合作用、形态发育以及生理代谢有着重要影响,能诱导十字花科蔬菜植物细胞产生包括硫苷在内的次生代谢产物。基于文献资料,梳理归纳了近年来国内外关于UV-B对十字花科蔬菜硫苷含量影响方面的研究进展,在阐述UV-B对十字花科蔬菜植株硫苷含量影响效应基础上,从相关基因表达、植物激素含量变化、抗氧化系统平衡和相关酶活性等方面综述了UV-B对十字花科蔬菜硫苷合成的作用规律,并对UV-B在改善十字花科蔬菜品质、提高营养和经济价值研究进行展望。     

UV-B辐射对植物水分代谢的影响

为系统了解UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 本文从生理、生化两个角度概述了近30年国内外相关方面的研究成果, 内容涉及UV-B辐射对植物根系活力、蒸腾速率、水分利用效率及植物不同发育期叶片脯氨酸、可溶性糖含量的影响;总结了UV-B辐射对植物气孔行为的影响及相关机理, 包括植物体内ABA、H2O2、NO等信号分子含量的变化以及这些信号分子在调节气孔行为方面发挥的作用。认为UV-B辐射对植物水分 代谢产生伤害, 且此伤害作用与植物种类、发育阶段有关, 与UV-B辐照时间及剂量正相关。研究UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 对自然及农业生产环境下规避UV-B辐射对植物产生逆境胁迫效应具有积极的环境生态学价值。     

UV-B辐射对植物水分代谢的影响

为系统了解UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 本文从生理、生化两个角度概述了近30年国内外相关方面的研究成果, 内容涉及UV-B辐射对植物根系活力、蒸腾速率、水分利用效率及植物不同发育期叶片脯氨酸、可溶性糖含量的影响;总结了UV-B辐射对植物气孔行为的影响及相关机理, 包括植物体内ABA、H2O2、NO等信号分子含量的变化以及这些信号分子在调节气孔行为方面发挥的作用.认为UV-B辐射对植物水分代谢产生伤害, 且此伤害作用与植物种类、发育阶段有关, 与UV-B辐照时间及剂量正相关.研究UV-B辐射对植物水分代谢的影响, 对自然及农业生产环境下规避UV-B辐射对植物产生逆境胁迫效应具有积极的环境生态学价值.     

近期激光对植物生长调节效应的研究进展

分析了激光对植物生长调节效应的研究进展,发现研究明显具有以下特点:早期研究主要集中在激光预处理种子对种子萌发、幼苗生长发育、生理生化效应的影响以及激光处理机制的初步讨论;近年来的研究集中于激光处理对环境胁迫下植物生理生化效应影响,环境胁迫因子涉及增强UV-B辐射、干旱与冷冻,其中多数研究集中于激光对增强UV-B辐射下植物生理生化效应的影响,发现激光能增强植物抗UV-B辐射损伤,提高植物抗干旱逆境及抗冷冻能力,并对其作用机理及机制进行了探讨。今后可围绕全球生态环境变化背景下,激光处理对植物生理生化效应的影响进行研究,并深入研究激光影响的分子生物学机制机理。     

作物防御UV-B辐射伤害的机理

自上世纪80年代中期发现南极"臭氧洞"及平流臭氧层耗竭现象以来,有关UV-B影响生物和生态系统的研究逐渐成为气候变化研究关注的热点之一。过去40年里,针对UV-B增加对作物的潜在影响,研究者们展开了大量深入细致的研究。研究发现,自然和增强的UV-B降低作物产量的幅度一般不会超过20%,这种有限的产量损失反映了作物自身特有的防御UV-B损伤的机制。本文从植(作)物对UV-B辐射增强表现的4个层次,即植物形态、生理、生物化学和分子水平变化的光形态建成和胁迫响应,对作物防御UV-B辐射伤害的可能机制予以综述,并提出了今后需要注重研究的几个方向,旨为抗UV-B育种和农艺措施制定提供具有现实价值的信息和理论依据。     

紫外辐射与复合胁迫对植物抗氧化酶系统的影响

植物抗氧化酶系统对UV-B辐射增强与复合胁迫的响应是植物抵御逆境伤害的关键机制之一。结合近年来国内外研究成果,概述了UV-B辐射对植物抗氧化酶基因表达、转录与翻译的影响,植物抗氧化酶系统对UV-B辐射与干旱、臭氧、高温、盐渍、重金属及酸雨复合胁迫的响应,以及CO2、抗坏血酸、α-萘乙酸、硒、激光辐射和稀土等调节因子对UV-B辐射下植物抗氧化酶系统的作用。     

UV-B辐射对植物类黄酮影响的研究进展

UV-B辐射增强对农业生态系统和作物产量的影响已引起国内外广泛关注。本文结合近年来国内外研究成果,介绍了UV-B辐射胁迫下植物应激合成与累积类黄酮的特征,考察了类黄酮在抵御UV-B辐射胁迫中的生态生理作用及其机理,探讨了类黄酮与其他抗UV-B辐射机制的关系,分析了未来该研究工作的若干取向。     

UV-B辐射的增强对作物形态及生理功能的影响

通过综述UV-B辐射增强对作物产生的影响,为进一步揭示作物对UV-B辐射增强的响应机制、适应变化和寻找相应的解决方法提供参考.分析发现UV-B辐射增强能对作物的形态在根、茎、叶营养器官和生殖器官方面产生负面影响,从而进一步影响作物的生物量和产量;UV-B辐射增强对植物生理的影响主要通过影响作物的叶绿体、光合作用及矿质代谢而起作用,并且这些影响具有品种间和生育期的差异.因此研究紫外辐射对作物的影响具有重要的生态学意义.     

低纬高原滤减UV-B辐射对烤烟营养生长期形态性状的影响

在云南玉溪主产烟区的通海县(海拔1806.0m)自然环境中,通过覆膜减弱UV-B的辐射强度(分别是自然环境下的25%、50%和65%),采用盆栽试验研究了UV-B辐射对烤烟K326团棵中后期-现蕾期部分形态特征的影响。结果表明:减弱自然环境下的UV-B辐射对K326株高、最大叶长、叶宽及叶面积、茎围、节间距和叶数等没有显著影响。但在不同减弱UV-B处理下,株高、最大叶长、最大叶面积和节间距等呈现增加的趋势,而叶数则有减少的趋势。说明目前通海的UV-B辐射水平已对K326的形态建成产生了一定的抑制效应。     

番茄花发育分子生物学研究进展

番茄(Solanum lycopersicum L.)是重要的经济作物,同时也是用于研究多年生合轴植物花发育过程的重要模式植物。植物花发育的过程大致分为4个阶段:开花过渡、分生组织特征决定、花器官发生和花器官形态建成。近年来有关番茄花发育过程的研究已取得了长足进展,但很少有针对此过程的综合描述。本研究通过对近年来国内外关于番茄花发育相关研究针对花发育过程中形态学特征及基因调控进行综述,主要论述了参与番茄开花诱导及分生组织特征决定这两个过程的基因以及基因间相互关系,为对这两个过程进行更深入的研究提供理论依据。     

不同马铃薯品种(系)对增强UV-B辐射的形态响应

UV-B辐射对植物的形态建成有着重要的作用,并且随着地表UV-B辐射的加剧也必将对作物产生影响。本研究通过测定株高、节距、叶面积和根冠比等几个重要的形态指标,分析在增强UV-B辐射条件下马铃薯不同品种的形态响应差异,为综合评价UV-B辐射对马铃薯的影响和耐受性品种选育奠定基础。试验以4个普通和3个彩色马铃薯品种(系)为材料,采用自然光照(CK)和2个增强的UV-B辐射[2.5 k J?m-2?d-1(T1)、5.0 k J?m-2?d-1(T2)]进行处理,分别于处理15 d、30 d和45 d时测定株高、节距、叶面积和比叶重,收获时测定根冠比。最后得出几个形态指标的响应指数(RI),并以累积胁迫响应指数(CSRI)对试验品种的耐受性做出评价。结果显示:在增强UV-B辐射处理后,多数品种呈现株高降低、节距缩短、叶面积减小、比叶重增加的一致性变化趋势,且随着处理强度的增加和时间延长,处理与对照间的差异愈加显著。各品种对UV-B辐射的形态响应存在显著差异,普通品种的株高、节距、叶面积受UV-B辐射抑制较为明显,地上部分的生物量减幅较大,如‘合作88’地上部分(鲜重)RI值在T1、T2处理下分别为-60.28、-70.44,‘丽薯6号’则为-58.61、-66.44;彩色品种受到的影响较小,‘转心乌’地上部分RI值分别为107.75、21.4,‘21-1’为41.49、-45.72。随着地上生物量增长受到显著抑制,地下部分特别是根系也受到明显的影响,普通与彩色品种间根系RI值的变化规律与地上部分一致。由于地上部分生物量的减幅更显著,各品种(系)的根冠比均比对照增大(T2)。T1、T2处理下5个品种的CSRI值显示‘合作88’(-133.35、-240.85)与‘丽薯6号’(-104.09、-160.2)在增强的UV-B辐射处理下形态特征受到了显著的抑制;彩色品种(系)‘转心乌’(275.97、51.26)、‘21-1’(96.8、-142.17)比普通品种‘合作88’、‘丽薯6号’受到的影响相对较小,显示具有一定的UV-B辐射耐受性。     

水稻对UV-B辐射增强的生理响应及其分子机制研究

本文以水稻为研究对象,从细胞、个体和群体水平系统分析了不同水稻品种对UV-B辐射增强差异响应的遗传生理与防卫机制。试从农业生态系统角度,结合作者近期研究成果,系统分析了近年来国内外的研究重点及其成就。已有研究认为水稻对UV-B辐射增强的生理响应存在明显的种间差异,通常认为起源于靠近赤道附近的低纬度地区的籼稻品种比高纬度地区的粳稻品种更抗(耐)UV-B辐射污染,但许多研究结果不支持这一假说,即在籼粳稻品种中均存在明显对UV-B辐射增强呈不同抗性的种质资源。进一步研究结果表明水稻对UV-B辐射的响应差异是可遗传的数量性状。QTL定位分析结果发现多数抗UV-B辐射相关性状的加性QTL主要集中在第1、2、3、6染色体上,并检测到一些加性QTL还存在加性×加性上位性及其与环境的显著互作效应。作者还深入分析了水稻抗UV-B辐射增强的分子生理与调控机制,提出适当增加植物的硅营养,可以有效提高其抗逆性。最后,作者提出从农田生态系统角度研究和评价UV-B辐射增强所带来的生态风险及其影响是今后研究的重点,强调应重视研究田间条件下UV-B辐射增强及其与其他生态环境因子的互作对作物生长发育的综合影响,在此基础上,探索建立作物遗传改良与栽培调控的减灾防灾技术,为应对全球环境变化,制订相关防护策略提供理论依据和技术支撑。     

UV-B辐射增强对葡萄光合作用日变化的影响(简报)

大气臭氧层的不断破坏引起了地球表面紫外线-B(UV-B）辐射强度不断增加,这对植物的生长发育产生了重要影响。试验以酿酒葡萄（V.vinifera. L）“赤霞珠”（Cabernet Sauvignon）为材料,在自然光照条件下,通过增加不同强度的UV-B辐射,研究UV-B辐射增强对葡萄叶片光合作用日变化的影响,为进一步研究UV-B辐射增强对植物的影响提供依据。结果表明,UV-B辐射增强后葡萄叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）均呈双峰型,且日变化平均值表现为低辐射（T₁,10.8 μW/cm²）处理组＞对照组（CK）＞高辐射（T₂,25.6 μW/cm²）处理组,而水分利用效率则表现为对照组（CK）＞低辐射（T₁,10.8 μW/cm2）处理组＞高辐射（T₂,25.6 μW/cm2）处理的变化趋势。同时,UV-B辐射增强对葡萄叶片中光合色素含量没有显著的影响。这说明UV-B辐射增强对葡萄光合作用的影响与UV-B辐射强度和照射时间有关,适当增加一定剂量的UV-B辐射对葡萄光合作用不会造成危害。     

全生育期UV-B辐射增强对棉花生长及光合作用的影响

植物光合系统是UV-B辐射最初和最重要的作用靶标。本文在大田条件下进行紫外灯照射处理,研究全生育期UV-B辐射增强(高于环境20%和40%)对棉花形态、干物质积累、光合色素和产量的影响,并通过分析棉花主茎功能叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数,探讨UV-B辐射增强影响棉花光合作用的机制。结果表明,UV-B辐射增强抑制了棉花生长和干物质积累,籽棉产量显著降低,且UV-B辐射越强,抑制作用越明显。随UV-B辐射的增强,棉花主茎功能叶的净光合速率(P_n)在各生育期均显著降低,叶绿素含量呈先升高后降低趋势,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)未发生变化,胞间CO_2浓度(Ci)反而升高,说明P_n下降主要由非气孔限制因素造成。对叶绿素荧光参数的分析表明,PSⅡ的最大光化学量子产率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(ΦPSII)、线性电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)随着UV-B辐射的增强而降低,非光化学猝灭系数(NPQ)则显著升高,且各叶绿素荧光参数与Pn变化均显著相关;慢速弛豫NPQ(NPQS)及其在NPQ中的比例均随UV-B辐射的增强而显著提高,表明PSⅡ反应中心受损,光化学效率降低。以上结果证明,全生育期UV-B辐射增强降低了棉花的光合叶面积、叶绿素含量和净光合速率,引起棉花生长与物质积累受抑,产量降低。UV-B辐射增强引起的光合速率下降与PSⅡ反应中心遭到破坏密切相关。     

Ce(Ⅲ)对UV-B胁迫下大豆幼苗光呼吸的影响

采用水培法研究Ce(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B0.15Wm-2,0.45Wm-2)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗光呼吸速率(Pr)、光合速率(Pn)和叶绿素(Chl)含量的影响.实验结果表明与CK相比,元UV-B胁迫时20mg·L-1CeCl3能够有效提高Pr和Pn;UV-B处理使Pn与Chl含量降低,Pr增加;Ce UV-B组的Pr、Pn和Chl含量曲线走势均高于UV-B组.通过对Pr、Pn和Chl含量3项指标研究表明,20mg·L-1CeCl3能提高UV-B胁迫下大豆幼苗的Pr、Pn和Chl含量,通过提高Pr可消耗过多的光能,减轻UV-B辐射对大豆幼苗光合器官的伤害.抑制UV-B辐射胁迫下大豆幼苗Pn的下降,缓解Chl的降解,增强植物的抗逆性.     

紫外线(UV-B)辐射对不同色型豌豆蚜生物学特性的影响

为了明确紫外线(UV-B)辐射对红色型和绿色型豌豆蚜生物学特性的影响,本研究将2种不同色型豌豆蚜的初生若蚜经过40 W UV-B波段紫外线每日照射30 min,在3种温度梯度(16℃、20℃、24℃)和2种苜蓿品种"甘农3号"和"甘农5号"条件下,在人工气候箱中单头饲养,测定各个处理豌豆蚜的发育历期、体质量差和相对日均体质量增长率等生物学参数。结果显示:在"甘农3号"上,16℃时,在UV-B辐射对2种色型豌豆蚜的发育历期、体质量差和日均体质量增长率均无显著影响(P>0.05);在20℃时,UV-B辐射下红色型豌豆蚜的发育历期显著延长(P<0.05),相对日均体质量增长率也显著减少(P<0.05),体质量差无显著变化(P>0.05);而在24℃时,UV-B辐射下绿色型豌豆蚜的发育历期显著延长(P<0.05),体质量差和相对日均体质量增长率也显著减少(P<0.05)。在"甘农5号"上,在16℃时,UV-B辐射下红色型豌豆蚜的发育历期显著延长(P<0.05),体质量差和相对日均体质量增长率也显著减少(P<0.05);在20℃和24℃时,UV-B辐射绿色型豌豆蚜的发育历期显著延长(P<0.05),体质量差和相对日均体质量增长率也显著减少(P<0.05)。由此可知,UV-B辐射对豌豆蚜的影响与温度和苜蓿品种均密切相关。     

UV-B对人工气候室内黄瓜苗期生长、生理及抗氧化系统的影响

紫外线(UV-B)是植物生长发育的关键信号因子.过量或缺少UV-B都会影响作物的抗性、产量和品质.然而,目前植物工厂中适宜黄瓜生长的UV-B强度尚不明确.以黄瓜(Cucumis sativus L.)苗期植株为材料,研究不同强度UV-B对人工气候室内黄瓜苗期植株生长、生理和抗氧化系统的影响.结果表明:与对照相比,UV-B处理黄瓜植株高度降低4.2%~32.0%,叶片中可溶性蛋白含量降低14.2%~28.2%.3.33μmol/(m2·s)UV-B处理植株茎粗增加13.6%~22.3%,叶片中可溶性糖的含量增加22.7%~56.7%,同时激活抗氧化系统,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性分别提高16.9%~23.2%,23.8%~25.9%,34.1%~50.4%,抗坏血酸含量增加27.4%~36.4%.由此可知,3.33μmol/(m2·s)UV-B有利于人工气候室中黄瓜苗期植株的生长发育、抗氧化酶活性提高及抗氧化物质生成.     

UV-B辐射强度变化对烤烟光合生理和化学品质的影响

地处低纬高原的云南烟区UV-B辐射强度变化对烟草的质量形成有重要影响。试验设0.252(T0)、0.526(T1)、0.571(T2)和0.616(T3)mW·cm-2共4个UV-B辐射强度处理模拟云南不同海拔高度上UV-B辐射强度的差异,以自然环境为对照(CK),研究其对大田烤烟(品种为K326)叶片光合水平、生理特征和化学品质的影响。结果表明:4个UV-B辐射强度处理中,强度越大对K326叶片Pn、Tr及Gs值产生的影响越大;适当增强的UV-B辐射有利于提升叶片的光合作用能力,可提高和维持叶绿素和类胡萝卜素含量及WUE水平;适量的UVB辐射还可促进烟叶化学成分的协调性,最终提高烟叶化学品质。研究结果可为正确评估UV-B辐射对烟草种植的潜在影响提供一定理论依据。     

UV-B对烟草生长发育及次生代谢的影响

通过模拟UV-B辐射,探索不同紫外辐射强度、辐射方式对烟草幼苗生长发育,光合生理、色素及多酚,糖类、烟碱等代谢产物的影响,以期探讨烤烟品质形成的生态机理.结果表明:UV-B辐射可使烟苗矮化变粗,叶面积缩小,光合效率下降,但可恢复;UV-B处理叶绿素、糖、烟碱含量下降幅度与辐射强度正相关,但微量UV-B有利于成苗叶绿素含量提高;UV-B辐射可使与植物抗逆性有关的多酚含量得到显著提高,与处理时间、强度正相关;适宜强度的UV-B预处理可使烤烟叶绿素、总类胡萝卜素和总糖含量提高.     

Ce(Ш)对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢影响的机理

为探讨稀土对UV-B辐射胁迫下植物水分代谢的影响,采用水培法研究Ce(Ш)对紫外辐射(UV-B,280～320 nm)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗叶片气孔密度、气孔导度(Gs)、脱落酸(ABA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、过氧化氢酶(CAT)活性的影响.结果表明:20 mg·L-1 CeCl3处理显著增加了大豆幼苗叶片背面近轴气孔密度,高剂量UV-B(0.45 W·m-2)处理降低了气孔密度,与CK达显著差异;Ce(Ш)+UV-B处理减轻了UV-B胁迫引起的气孔密度下降.动态曲线显示,较之CK,20 mg·L-1 CeCl3提高了大豆幼苗的Gs,UV-B辐射使Gs下降,Ce(Ш)+UV-B处理下Gs的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果.与CK相比,UV-B辐射导致ABA、H2O2积累,CAT活性提高,Ce(Ш)处理降低了UV-B辐射造成的ABA和H2O2的积累,提高了CAT活性.结果表明,Ce(Ш)处理减轻了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫伤害.