增强UV-B辐射对念珠藻生长的影响

研究表明,由于氯、氟、烃等的大量使用,导致了平流层臭氧层的减薄,使到达地球表面的UV-B辐射增强。我国上空的臭氧层也有所减薄,青藏高原上空还观测到臭氧低值中心[1],紫外辐射增强被公认为重大的全球环境问题,对人类及全球生态系统产生深远的效应[2]。许多试验结果表明,在增强的UV-B辐射下,植物的生长发育和生物量都有明显的降低,光合作用和呼吸作用受到抑制[3],以致影响到植物的生长发育和作物的产量[4]。环境对植物的生长发育等生命活动产生重要影响,植物体在生命活动的各个时期都受到周围环境中各种信号因素的影响,如光、温度、干旱…     

人工模拟增强UV-B辐射处理对杧果综合性状的影响

为探究增强UV-B辐射对“贵妃”杧果产量、果实品质和光合作用的影响,在田间人工模拟96 kJ·m-2·d-1增强UV-B辐射处理“贵妃”杧果成年树,以自然光为对照,测定了成熟叶片的光合指标、果实成熟批次比率、单位树冠体积果实产量和常规品质。结果表明,处理的果实成熟期明显提前,单果重下降,但单位树冠体积产量效率无显著差异;在第一批果的可溶性糖、可溶性固形物、维生素C含量和糖酸比、固酸比显著高于对照,可滴定酸含量显著低于对照;后两批果除5月7日处理的果实维生素C含量显著高于对照外,处理与对照在其余品质指标上均无显著差异;处理的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等均明显高于对照。可见,96 kJ·m-2·d-1的增强UV-B辐射通过增强叶片光合作用而促使果实提早成熟,导致第一批果实综合营养风味品质优于对照;使平均单果重降低而又不引起单位树冠体积产量效率下降。     

高寒草甸植物抗氧化系统对长期增强UV-B辐射的响应

通过研究自然条件下模拟平流层臭氧破坏5%时近地表面增加的太阳UV-B辐射对高寒草甸4种典型植物(矮嵩草Kobresia humilis、垂穗披碱草Elymus nutans、麻花艽Gentiana straminea和鹅绒委陵菜Potentilla anserina)的抗氧化系统的影响表明,尽管各植物的抗氧化系统组分变化不同,但4种植物的膜脂过氧化程度没有加剧,长期增强UV-B辐射没有对膜系统造成损伤.在自然长期增强UV-B条件下,4种植物的膜脂过氧化产物--丙二醛(MDA)含量与对照相比无显著差异.垂穗披碱草、鹅绒委陵菜的谷胱甘肽(GSH)含量增加,麻花艽的超氧化物歧化酶(SOD)活性与鹅绒委陵菜的过氧化氢酶(CAT)活性上升,同时麻花艽的类胡萝卜素(Car)含量亦显著增加.可见这些植物已能很好地适应UV-B强辐射,其抗氧化能力除了与抗氧化系统各组分的协同作用有关外,也可能与种的适应性有关.     

UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽光响应的影响

为了确定UV-B辐射增强和温度变化对高寒草甸植物生理过程的影响,以LI-6400便携式光合测定系统控制温度和紫外灯UV-B辐射增强方法,测定分析了UV-B辐射增强和温度变化对麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)叶片光合作用及相关生理参数的影响。结果显示:麻花艽叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)在对照下较高,UV-B辐射为20W和40W处理下较低;8月,P_n在25℃下比15℃下显著高;9月,对照处理下P_n在25℃下比15℃下高。同时,E在25℃比15℃下高;G_s、WUE和C_i在25℃下比15℃下低。另外,麻花艽叶片P_n在光合有效辐射强度为0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而增加幅度较大,800~2200μmol·m^-2·s^-1时增幅较小;G_s和E随光合有效辐射强度增加而增加;C_i在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现下降趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1变化不大;WUE在光合有效辐射强度0~800μmol·m^-2·s^-1时随光合有效辐射强度增加而呈现增加趋势,800~3000μmol·m^-2·s^-1时呈现下降趋势。说明UV-B辐射增强将对高寒草甸植物-麻花艽叶片光合作用及相关参数将产生极大影响,影响与温度变化有一定的关系。     

干旱和UV-B辐射胁迫及其互作对白沙蒿抗性生理的影响

以白沙蒿为试验材料,在干旱(D)、UV-B辐射(U)和干旱与UV-B辐射复合(D+U)胁迫下,从幼苗生长、膜脂氧化、次生物质类黄酮、脂肪酸代谢及其基因表达等方面研究了干旱和UV-B辐射胁迫及其互作对白沙蒿抗性生理的影响.结果显示,D和U处理下,白沙蒿幼苗叶、茎、根生物量及总生物量积累减少,株高、叶面积和相对含水量(RW...     

达乌里胡枝子抗氧化防御系统对增强UV-B辐射的动态响应

为探究增强UV-B辐射对达乌里胡枝子(Lespedeza davrica)抗氧化能力的影响,采用盆栽试验研究其在不同UV-B辐射强度(CK=0,T1=1.944 kJ· m-2 ·d-1,T2=3.002 kJ·m-2·d-1)下的抗氧化保护系统相关指标的动态响应,UV-B辐射处理持续15 d,每3d取样一次至结束后第3d再取样一次.结果表明:随着处理时间的延长,增强UV-B辐射使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)活性升高,且SOD,POD和CAT的活性随着辐射强度的增加而降低,APX活性在开始处理9d内随着辐射强度的增加     

春小麦光合作用和生长响应UV-B辐射和干旱胁迫的机制研究

在室外盆栽条件下研究了春小麦Triticum aestivum品种定西-24生长和光合作用对增强UV-B辐射和干旱胁迫的响应及机制。结果表明,干旱明显影响定西-24叶绿素b的含量,对叶绿素a和类胡萝卜素含量的影响不显著。UV-B辐射以及与干旱复合都降低叶片叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量,且复合作用大于UV-B辐射单独作用,UV-B辐射以及与干旱的复合胁迫显著地影响到类黄酮含量的积累（P<0.05）。各处理间光合作用的大小顺序为：对照>复合>干旱>UV-B辐射。干旱和UV-B复合作用下较单独作用气孔阻力有所增加。胞间CO2浓度在干旱和复合作用下升高,而在UV-B辐射下下降。收获期春小麦的总生物量比对照明显减少,其中,干旱作用下致使总生物量下降的幅度大于UV-B辐射与复合作用。同时,小穗组成和产量特征也发生变化。UV-B辐射对产量的影响大于干旱和复合作用,复合作用的减产效应低于干旱。干旱和UV-B辐射使定西-24的收获指数增加10%,在两者复合作用时收获指数变化不大。干旱和复合作用下,植物根系的根冠比增大,而UV-B辐射胁迫下根冠比变化不大。这些结果说明,UV-B辐射和干旱之间存在相互作用,一种胁迫可以减缓（轻）另外一种胁迫对春小麦的抑制作用。     

达乌里胡枝子抗氧化防御系统对干旱及增强UV-B辐射的动态响应

以达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象,通过对照、中度干旱以及干旱与增强UV-B辐射复合处理,对其超氧阴离子(O2-)、丙二醛(MDA)和抗氧化剂含量及抗氧化酶活性的动态变化进行研究,探讨其抗氧化能力及膜脂过氧化的动态响应.结果表明:与单因子干旱胁迫相比,复合胁迫使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)及过氧化物酶(POD)活性升高,其中低强度UV-B辐射与干旱复合胁迫使SOD活性极显著低于单因子干旱胁迫下的(P＜0.01),POD活性随UV-B辐射强度增加而降低,APX和CAT活性随UV-B辐射强度增加而增加.与单因子干旱胁迫相比,复合胁迫使抗坏血酸(AsA)含量增加,且随UV-B辐射强度的增加先增加后降低;使叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量降低,随UV-B辐射强度增加而降低.低强度UV-B辐射与干旱复合胁迫前6d花青素含量极显著高于对照(P＜0.01).复合胁迫前期,MDA和O2-含量均比单因子干旱胁迫的低,后期则不同.隶属函数综合评价得出,中度干旱以及复合胁迫均能提高达乌里胡枝子的抗氧化能力,且与干旱胁迫相比,低强度UV B辐射与干旱复合胁迫下其抗氧化能力较高,而高强度UV-B辐射与干旱复合胁迫下则较低.     

荒漠植物沙芥苗期对不同浓度NaCl的适应机制

本文研究了5周龄沙芥幼苗对不同浓度NaCl的适应机制。结果表明,沙芥苗期对不同浓度的NaCl具有不同的适应机制。与对照相比,在5 mmol/L的低浓度NaCl下,沙芥叶的干重和含水量分别显著增加了25%和35%(P<0.05),沙芥正是通过这种植株的快速生长和含水量的增加将进入体内过多的Na⁺稀释至毒害水平以下,以适应外界低浓度的NaCl。在50 mmol/L的中等浓度NaCl下,沙芥限制了K⁺、增强了Na⁺从根向叶的选择性运输,使叶中的Na⁺含量显著增加了8倍(P<0.05),沙芥最可能是将叶中积累的大量Na⁺区域化至液泡中来适应外界中等浓度的NaCl,该机制避免了Na⁺对叶细胞的伤害,使叶的渗透势显著降低了75%(P<0.05),让植株有效地抵御了盐分产生的渗透胁迫,维持了沙芥的正常生长。沙芥主要通过限制Na⁺、增强K⁺的选择性吸收和从根向叶的选择性运输来适应外界高浓度的NaCl。在200 mmol/L的高浓度NaCl下,该机制使沙芥叶中积累的K⁺较50 mmol/L的NaCl下显著增加了55%(P<0.05),使K⁺对渗透调节的贡献率也相应地从10.28%提高到了12.51%,K⁺一般积累于细胞质中,因此该机制有利于叶细胞质保持较低的Na⁺/K⁺、减缓Na⁺对叶的伤害,也有利于细胞质平衡来自胞内液泡和胞外高浓度NaCl产生的渗透压、减少叶的渗透伤害。尽管如此,在200 mmol/L的NaCl下,沙芥幼苗生长了7 d便使其叶的干重显著降低了51%(P<0.05),表明沙芥苗期的耐盐性有限。     

UV-B辐射对三种常见高原牧草种子萌发及出苗的影响研究

采用人工紫外线辐射(UV-B)增强处理多年生牧草品种冷地早熟禾(Poa crymophila Keng)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和中华羊茅(Festuca sinensis Keng)种子,测定其发芽率、苗长、胚丰艮/胚芽比值,以研究UV-B辐射对牧草种子萌发及出苗的影响.结果表明:紫外线增加0.50 W.m2时,对三种牧草种子的发芽率、苗长和胚根,胚芽的影响均不明显;增加1.00 W.m2时,对三种牧草种子的发芽率有影响但均不显著;对3种牧草种子的苗长和胚根/胚芽的影响显著;增加1.25 W.m2时,3种牧草中的发芽率差异不显著,而幼苗和胚根/胚芽值差异均显著.3种牧草的影响程度由大到小依次为:中华羊茅、垂穗披碱草、冷地早熟禾,说明增加UV-B辐射不会影响到高寒草地上主要禾草的种子萌发.     

增补UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊光合作用和光合色素的影响

强太阳紫外线-B(UV-B)辐射是青藏高原的主要环境胁迫因子,以高山植物美丽风毛菊(Saussurea superba)为材料,在2008和2009年植物生长盛期的7,8月份,采用选择性过滤膜和UV-B荧光灯管组合的方法研究了净光合速率(P_n)、稳态PSⅡ光化学效率、光合色素和紫外线吸收物质对强UV-B辐射的响应,探讨了典型高山植物的UV-B适应特性。结果表明:增补UV-B辐射能引起P_n和气孔导度(G_s)的增加;随处理时间的延长,第11和16天PSⅡ实际量子效率(Φ_PSⅡ)呈下降趋势,说明UV-B辐射对高山植物叶片光合机构仍具有负作用,PSⅡ光化学效率的降低反映了UV-B辐射效应的积累。增补初期光合色素有增加的趋势,但随处理时间的延长最终呈降低趋势,表明UV-B辐射对光合色素的光破坏是本质的,而基于叶片厚度增加导致的光合色素含量升高是一种表象。增补UV-B处理没有引起紫外线吸收物质含量的变化,表明高山植物叶表皮层丰富的黄酮类物质能有效保护光合机构,受环境UV-B辐射波动的影响较少。综上表明:增补UV-B后叶片G_s的增加以及单位叶片面积光合色素增加有利于P_n的提高,但青藏高原强太阳UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊的光合生理过程仍具有潜在的负效应。     

高原地区UV-B增加对燕麦有效光合叶面积及灌浆的影响

采用大田试验条件，研究UV—B增加对燕麦叶片衰老及灌浆过程的影响。结果表明：UV—B强度增加对有效光合叶面积和叶绿素含量下降的速率并无显著的影响；燕麦灌浆期短暂地推后，但并未出现提前结束灌浆及早衰的趋势，表明在大田群体条件下，UV—B增加并未显著加速灌浆期燕麦的衰老过程；燕麦在大田群体条件下和实验室内单株或单叶条件下对UV—B增加的反应是有显著区别的。     

3种胡枝子紫外吸收物质和渗透调节物质对干旱和增强UV-B辐射的响应

以美丽胡枝子(Lespedeza formosa)、二色胡枝子(L.bicolor)和牛枝子(L.potaninii)为材料,采用盆栽试验研究正常生长(CK)、干旱处理(D)、增强UV-B辐射(U)以及二者复合处理(D+U)下其叶片中渗透调节物质和紫外吸收物质含量的响应.结果表明:3种胡枝子叶片中渗透调节物质含量均较对照呈先升后降的趋势,但存在一定的种间差异.复合处理后期美丽胡枝子可溶性蛋白含量均高于单因子处理下的含量;二色胡枝子可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸的含量在各处理下均呈先升后降的趋势,且在后期复合处理诱导的含量逐渐增大;牛枝子叶片中可溶性蛋白在各处理初期合成受到一定程度抑制.3种胡枝子叶片中总酚和类黄酮对干旱无显著响应,而对增强UV-B辐射和复合处理响应显著.各处理下各胡枝子叶片内丙二醛(MDA)含量均有不同程度的升高,但美丽胡枝子MDA含量升高幅度明显小于另外2种.隶属函数法综合评价得出:复合处理下美丽胡枝子和二色胡枝子具有较强的抗氧化能力,牛枝子抗氧化能力较弱.与单因子干旱胁迫和增强UV-B辐射处理相比,复合处理对植物的伤害程度更小.     

遮光及增加UV-B辐射对高寒草甸矮嵩草光合色素以及光合作用的影响

以矮嵩草草甸上天然太阳辐射为背景,建立人工增强太阳UV-B辐射和遮光装置,分别模拟平流层臭氧损耗5%时近地面的太阳UV-B辐射和滤去40%-60%的太阳辐射强度。结果表明,经过40多天的增强UV-B辐射处理降低了矮嵩草光合色素的含量以及Chla/b的比值,而使Chlb/(a b)比值上升。增强UV-B辐射还使矮嵩草的光合速率、呼吸速率以及表观量子效率(AQY)下降。遮光处理使得矮嵩草光合色素含量上升,Chla/b和Chlb/(a b)比值基本不变。遮光处理还提高了矮嵩草的光合速率、呼吸速率以及表观量子效率(AQY)。     

达乌里胡枝子紫外吸收物质和渗透调节物质对干旱及增强UV-B辐射的动态响应

采用盆栽试验研究达乌里胡枝子（Lespedezas davurica）在不同水分梯度（适宜水分、轻度干旱胁迫、重度干旱胁迫）,及不同水分梯度和增强UV-B辐射复合处理下其叶片中紫外吸收物质和渗透调节物质的动态响应。结果表明：类黄酮含量在轻度和重度干旱胁迫下分别较适宜水分下升高39.2%和44.4%,总酚含量在重度胁迫下极显著升高（P<0.01）,苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性在轻度胁迫下先升高后降低。复合处理下类黄酮、总酚含量及PAL活性升高,各处理间差异显著。干旱胁迫下,游离脯氨酸含量在胁迫前期大量增加,可溶性蛋白含量在胁迫中期极显著升高,可溶性糖在重度干旱胁迫后期大量积累。UV-B辐射对不同水分梯度下三者含量影响不同：游离脯氨酸含量在适宜水分和增强UV-B辐射复合处理下升高,在干旱和增强UV-B辐射复合处理下降低;可溶性蛋白合成在适宜水分和增强UV-B辐射复合处理初期受到一定的抑制,在干旱和增强UV-B辐射复合处理下被诱导;可溶性糖在复合处理下含量下降,但随着水分减少其下降幅度有所减弱。隶属函数综合分析表明,干旱胁迫下达乌里胡枝子抗氧化能力随着干旱胁迫强度增加而增加,增强UV-B辐射下轻度干旱胁迫使其抗氧化能力增强,而重度干旱胁迫使其抗氧化能力降低。     

野生垂穗披碱草种质资源UV-B抗性综合评价

为探究垂穗披碱草(Elymus nutans)抗UV-B辐射能力强弱,筛选出优异种质材料,本研究以9份来自我国不同地区的野生垂穗披碱草为对象,研究其苗期UV-B辐射下的生长特性与生理特性,对其抗UV-B辐射能力进行综合评价。结果表明：随着UV-B辐射程度的加剧,9份材料的生长特性与生理特性均不同程度地受到影响。可将9份材料分为强、中、弱抗UV-B辐射材料。强抗材料为QH009,该材料受UV-B辐射影响最小,叶片受损程度最低,相对含水量下降幅度最小,细胞膜系统指标上升幅度最小,渗透调节物质积累最多,抗氧化系统酶活性显著高于其余材料(P<0.05),次生代谢物积累最多,光合系统指标下降幅度最小,可作为垂穗披碱草新品种选育与利用的基础材料。     

高原地区UV-B增加对燕麦有效光合叶面积及灌浆的影响

采用大田试验条件,研究UV-B增加对燕麦叶片衰老及灌浆过程的影响。结果表明:UV-B强度增加对有效光合叶面积和叶绿素含量下降的速率并无显著的影响;燕麦灌浆期短暂地推后,但并未出现提前结束灌浆及早衰的趋势,表明在大田群体条件下,UV-B增加并未显著加速灌浆期燕麦的衰老过程;燕麦在大田群体条件下和实验室内单株或单叶条件下对UV-B增加的反应是有显著区别的。