UV-B辐射变化对植物影响的新进展

近年来,关于UV-B辐射变化对植物影响的研究有了许多新的突破。该研究主要综述了UV-B变化对植物影响的相关研究进展,分析了植物不同方面对紫外光UV-B变化的响应以及UV-B与其他胁迫共同作用对植物的影响,同时展望了UV-B变化对植物甚至对整个生态系统影响等问题中值得进一步讨论和探究的问题。     

UV-B辐射与生态系统：胁迫与调控

 阐述了UV-B辐射与生态系统的相互关系,即胁迫与调控。UV-B 辐射不仅是植物的一种环境胁迫因子,还是植物和生态系统进化中的一个重要调控因子。植物次生代谢和形态变化是UV-B辐射调控生态系统的重要途径。自然生态系统可能产生抗性物种来适应增强的UV-B辐射。人工培育抗性作物品种则是减轻UV-B 辐射对农田生态系统影响的可行的调控手段。     

Ce（Ⅲ）对增强UV-B辐射胁迫下大豆幼苗光呼吸关键酶活性影响

采用水培法研究了Ce(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B:0.15 W·m-2 90.45 W·m-2)胁迫下大豆(Glycine max)乙醇酸氧化酶(GO)、谷氨酰胺合成酶(GS)、过氧化氢酶(CAT)和H2O2含量的影响.试验表明,与CK相比,无UV-B胁迫时20 mg·L-1CeCl3能够有效提高GO和Gs:UV-B处理使GO和GS提高,植物的光呼吸速率增加;Ce+UV-B组GO、GS和CAT高于UV-B组,H2O2含量低于UV-B组.研究表明,20 mg·L-1CeCl3通过提高GO、GS和CAT活性进而增强光呼吸代谢,耗散过多的光能;通过对植物体内H2O2含量的变化,检测是否受到环境胁迫,利用Ce(Ⅲ)缓解植物所受的UV-B等强光逆境胁迫,具有积极的环境生态学意义.     

UV-B辐射对拟南芥POD、SOD同工酶的影响

选择哥伦比亚生态型(Columbia-0)的野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)为供试材料,研究了其POD、SOD同工酶对不同剂量UV-B胁迫的响应.结果显示,POD和SOD同工酶活性与UV-B辐射的剂量关系密切.POD、SOD同工酶活性在低剂量UV-B辐射时呈增加趋势,在中、高剂量UV-B辐射时活性则呈下降趋势.在UV-B胁迫下,POD同工酶酶带没有发生变化;SOD同工酶酶带在胁迫下,出现了新的酶带(SOD4、SOD5).说明拟南芥在受到低剂量的UV-B胁迫下,可以通过提高自身的保护系统来抵御外界不良环境的影响;而受到较高剂量的UV-B胁迫时,会破坏植物的保护系统,造成不可逆的损伤.     

外源一氧化氮对UV-B胁迫下红松幼苗光合特性和活性氧代谢的影响

[目的]研究外源一氧化氮对增强UV-B辐射胁迫后红松幼苗光合特性和活性氧代谢的影响。[方法]设4个组:1CK;2SNP(0.01 mmol/L);3UV-B(4.22 k J/(m2·d));4SNP(0.01 mmol/L)+UV-B(4.22 k J/(m2·d))。分别于处理1、3、5、7、9 d取样,测定各项生理指标。[结果]施加外源NO,显著增加红松幼苗针叶光合色素含量,缓解UV-B对光合作用的破坏;外源NO处理降低UV-B胁迫对红松幼苗针叶细胞膜的膜相对透性的破坏及MDA含量的积累;UV-B处理和SNP+UV-B处理都提高了APX、SOD和POD活性。[结论]植物防卫反应信号分子NO广泛参与红松幼苗对UV-B胁迫的应答与防御。外源NO对红松幼苗由于UV-B辐射引起的氧化损伤有明显的缓解作用。     

厦门大学黄烯课题组揭示UV-B光调控植物发育的新机制

<正>光是自然界中影响动植物生命活动的重要环境因子。种子萌发后,植物幼苗出土感知环境中的光信号并调节自身组织和器官建成的发育过程,称为光形态建成。植物对紫外光UV-B波段(280315 nm)十分敏感。适度的UV-B光照能够促进幼苗进行光形态建成帮助植物获得抵御胁迫的能力。随着2011年植物UV-B光受体     

外源脱落酸缓解UV-B胁迫对牛皮杜鹃气孔及光合特性的影响

为探讨外源脱落酸(abscisic acid,简称ABA)缓解紫外线-B(UV-B)胁迫对植物气孔及光合特性的影响.本试验以牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum Pall)为试验材料,共设PAR、UV-B、ABA+PAR及ABA+UV-B等4组处理,测定气孔、花青素(anthocyan)含量以及叶...     

镉和UV-B辐射增强复合胁迫对冬小麦幼苗生长和生理的影响

通过种子萌发和盆栽试验研究了镉(Cd)与UV-B辐射增强单独和复合胁迫对冬小麦幼苗生长和生理的影响,结果表明:(1)Cd与UV-B单独或复合胁迫对冬小麦种子萌发率没有显著影响,但明显抑制冬小麦幼苗的生长,复合胁迫的抑制效应明显大于单一胁迫;(2)UV-B辐射增强导致冬小麦叶片的叶绿素含量显著或极显著下降,类黄酮含量极显著增加,Cd胁迫没有显著影响,且复合Cd胁迫后不加剧UV-B辐射对冬小麦叶片叶绿素和类黄酮含量的影响;(3)Cd与UV-B单独胁迫均导致冬小麦叶片的细胞膜透性极显著增大,Cd胁迫导致冬小麦叶片的MDA含量显著增加,且UV-B辐射加剧Cd胁迫对冬小麦叶片MDA含量的影响;(4)Cd+UV-B复合胁迫冬小麦植株地上部的Cd含量显著高于Cd单独胁迫.可见,Cd和UV-B辐射增强复合胁迫对冬小麦生长和生理的影响存在协同效应.     

UV-B辐射增强和模拟酸雨对C4植物玉米和苋菜生长的影响

UV-B辐射增强和酸雨胁迫同时发生并对植物及生态系统产生复合影响.为了探讨全球气候变化背景下UV-B辐射增强和酸雨加剧对C4植物的交互影响,单子叶C4植物和双子叶C4植物对两者交互作用响应是否存在差异及其可能原因,该研究选择单子叶C4植物玉米[糯玉米(Waxy corn)Zea mays L.certain Kulesh,品种"渝糯7号"]和双子叶C4植物苋菜[(Edible amaranth)Amaranthus mangostanus L.,品种"红圆叶苋菜"]为实验对象,采用自控设施模拟酸雨处理(pH值为6.5、4.5和3.5)和增强UV-B辐射[0,2.88和5.76(玉米)或4.32(苋菜)kJ/m2·d]处理,研究增强UV-B辐射和模拟酸雨及复合作用对两种C4植物生长和生物量分配的影响.增强UV-B辐射降低了玉米和苋菜的株高、叶面积等生长指标,并减少了生物量的积累.在无酸雨或者轻度酸雨下,增强UV-B辐射并不改变玉米生物量的分配,仅在重度酸雨下降低其根冠比.轻度酸雨下苋菜的根冠比随着UV-B辐射增强下降,在重度酸雨下随着UV-B辐射增强而增加.轻度酸雨刺激了两种C4植物的株高生长和叶面积增大,并促进了生物量的积累,但重度酸雨表现为明显的负面效应.对于玉米,在任何浓度的UV-B下,酸雨均降低其根冠比.但对于苋菜,在无UV-B辐射时,轻度酸雨增加其根冠比,但重度酸雨降低其根冠比,而在有UV-B辐射时,轻度酸雨降低其根冠比,而重度酸雨增加其根冠比.UV-B辐射和酸雨复合处理对玉米的生长表现为拮抗作用,即酸雨减缓了UV-B辐射增强对玉米生长的负面影响;但对苋菜而言,轻度酸雨对UV-B辐射增强有减缓作用,但重度酸雨与UV-B产生了协同作用.玉米和苋菜对UV-B辐射和酸雨增强的复合作用响应存在显著的种间差异,玉米所受到的影响低于苋菜,说明玉米对UV-B辐射和酸雨胁迫复合作用的抗性或者耐受性大于苋菜.     

Ce对UV-B胁迫下油菜光合与保护酶的影响

UV-B辐射增强对植物生理、生化和生长发育影响的研究已有大量报道,这为科学评价UV-B环境植物学效应奠定了基础。同时,稀土(RE)用于酸雨、重金属、臭氧及农药污染防治等方面的工作也已初见端倪。有鉴于此,本文以经济作物油菜为试材,初步考察了RE对UV-B辐射胁迫下油菜光合作用与保护酶功能影响,旨为RE农用拓展及环境污染防治对策,提供新的思考方向。     

UV-B辐射增强和氮沉降对不同种源地乌桕叶绿素荧光参数的影响

以来源于入侵地美国和中国本地的乌桕(Triadica sebifera)为研究对象,通过模拟UV-B辐射增强、氮沉降加剧,研究两者对不同种源地乌桕种群叶绿素荧光参数的影响。结果表明,UV-B辐射和氮沉降在乌桕株高方面存在显著交互作用,UV-B辐射和种源在F_v/F_m方面存在显著交互作用;UV-B辐射显著增加乌桕SPAD;氮沉降显著增加乌桕SPAD,降低Y(Ⅱ)、ETR_max;氮沉降能减缓UV-B辐射对乌桕株高生长的胁迫作用;来源于入侵地美国的乌桕种群相比于中国本地乌桕种群,具有较高的实际光能转化效率和株高生长速度,较低的SPAD,并对UV-B辐射胁迫更敏感。     

UV-B对紫叶生菜生长及品质的影响初探

为探讨UV-B在植物工厂紫叶生菜水培种植中的应用,本实验在红蓝组合光中添加不同强度的UV-B,研究对紫叶生菜生长及品质的影响。结果表明：随着UV-B强度的增加,紫叶生菜株高及地上鲜重受到显著抑制。高强度下UV-B辐射会降低紫叶生菜可溶性糖和Vc含量,显著增加花青素及总酚含量,提高抗氧化能力。UV-B辐射可以加深紫叶生菜颜色,对鲜重会产生抑制,需要进一步减少辐射时间。     

短暂UV-B辐射对玉米幼苗生理生化指标的影响

由于臭氧层的变薄,导致到达地球表面的UV-B辐射增强,所以研究植物对UV-B辐射响应的生理生化机制具有重要的意义。通过对垦玉7幼苗进行短暂UV-B辐射处理后不同时间玉米幼苗叶片生理生化指标的分析发现:短暂UV-B辐射对POD和SOD氧化酶活性的影响不显著,叶绿素a、Fv/Fm值、脯氨酸和可溶性蛋白在处理后不同时间受UV-B辐射影响显著,结果表明光合作用和蛋白质代谢参与玉米对短暂UV-B辐射的应答,抗氧化酶系统受到UV-B辐射影响较小。     

UV-B增强对作物生产影响的研究回顾与展望

大气平流层臭氧耗损引起的地表紫外辐射(UV-B)增强是气候变化问题之一。UV-B辐射增强对作物生长、生理代谢、产量及品质的影响受到人们普遍关注。通常借助两种方法开展模拟试验研究,即平方波模型法和太阳追踪模型法。UV-B辐射增强引起作物生长受阻、分蘖数减少、株高下降、叶面积和叶绿素含量下降、光系统Ⅱ受抑、光合效率降低;UV-B辐射增强导致活性氧代谢失衡、叶片气孔器受到破坏、叶绿体结构变形、基粒片层排列紊乱;UV-B辐射增强使作物有效穗数、穗粒数、千粒重下降,导致产量下降;UV-B辐射增强对籽粒蛋白质影响因作物、品种而异。未来应加强UV-B辐射增强影响作物内源激素代谢分子机制研究、区域和全球模拟及其应对措施研究。     

UV-B辐射对植物光合器官和光合作用过程的影响*

 植物光合作用是植物受UV-B辐射影响的主要一个方面。UV-B辐射诱导的活性氧的产生进一步破坏类囊体膜;叶绿素在UV-B辐射下降解或其合成过程受阻,但不同植物间叶绿素对UV-B辐射的抗性存在一定差异;UV-B辐射下,PSⅡ的两个主要组分D1蛋白和LHCⅡ合成减少,但D1蛋白可通过D1蛋白的周转维持PSⅡ的活性;UV-B辐射诱导主要光合酶RuBP羧化酶活性的降低,且不同植物对UV-B辐射强高度的响应程度不同,而C4植物中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸-苹果酸酶（NADP-ME）却起到保护植物免受UV-B损伤的作用。在光合作用的主要过程中,UV-B辐射通过影响PSⅡ上各反应活性而降低电子传递速率,对碳同化过程的影响除降低酶活性外,另一个重要方面就是调节气孔的运动。在UV-B辐射对植物光合作用影响的研究中应进一步揭示其作用机理,并注重当前UV-B辐射水平及其与其它环境因子综合作用对植物光合作用的影响研究。     

紫外光和蓝光调控查尔酮合成酶基因表达的研究

UV-B（280nm～320nm）、UV-A（320nm～390nm）和蓝光（390nm-500nm）经不同光受体和信号传递途径控制植物发育的各个方面。已知的蓝光／UV-A受体有隐花色素CRY1和CRY2，向光性受体有趋光素。氧化还原过程在隐花色素和趋光素信号转导过程中起重要作用。专一的UV-B光受体尚未被鉴定出，存在许多可能的UV-B信号传递途径．拟南芥查尔酮合成酶（CHS）的紫外光和蓝光转录调控成为研究热点。光受体突变体实验表明存在不同的UV-A／蓝光和UV-B光感知系统调控CHS的表达。拟南芥细胞悬浮培养物实验表明UV-B和CRY1信号传递途径在动力学上和药理学上不同。影响诱导CHS转录的启动子元件和转录因子现已被鉴定出。UV-B、隐花色素和光敏色素信号传递途径之间的相互作用调控CHS表达。UV-B途径与UV-A／蓝光途径的协同相互作用使CHS最大量表达。另外，专一的光敏色素经不同的增强和相巨作用正调控CRY1途径，负调控UV-B途径。     

短时间不同剂量UV-B辐射处理对冬小麦幼苗生理指标的影响

[目的]研究短时间不同剂量UV—B辐射对冬小麦幼苗叶片生理指标的影响,为进一步研究植物应答短时间紫外线照射机理提供参考。[方法]以冬小麦为试验材料,采用15和30μW／cm^2的uV—B照射强度对冬小麦幼苗进行短时间照射处理,并测定色素含量、光合速率等生理指标。[结果]UV—B处理导致叶绿素、可溶性蛋白含量以及含水量都降低,且存在剂量效应,30μW／cm^2处理的降幅大于15μW／cm^2;UV—B辐射处理对类胡萝卜紊含量的影响与花青素相同,均表现为先下降后上升的趋势,2种剂量间差异不大;2种剂量的UV—B处理均抑制了PSⅡ的电子传递,尤其是处理2h的抑制作用最大,4、6和8h的抑制作用有所缓解,且存在剂量效应;2种剂量的UV-B辐射均抑制了叶片的光合速率。随着照射时间的延长抑制效应加大;高剂量UV—B处理对膜系统的损伤较大,低剂量UV—B处理结果不明显。[结论]短时间UV—B辐射处理对冬小麦幼苗叶片的影响具有剂量效应,高剂量比低剂量的作用效果大。且随着处理时间的延长,受害程度有所减轻,该结果与长时间UV—B照射的结果不同。     

UV-B辐射对植物残体分解的影响及其机理

UV-B辐射对植物残体分解的影响在植物营养循环中起着重要的作用,就UV-B辐射对植物残体分解的影响及其机理进行了综述。UV-B辐射对植物残体分解的影响包括直接影响和间接影响。直接影响指分解期接受UV-B辐射,从而对分解者产生直接作用以及光降解,这与植物类型、微生物对UV-B辐射响应的种内和种间的差异、微生物的色素、微生物的特性、环境因素等相关。间接影响是指植物生长期接受UV-B辐射,导致植物化学成分的改变,从而对分解者产生影响,这些化合物包括丹宁、木质素等酚类化合物。     

UV-B辐射增强对棉花根系特征及产量品质的影响

[目的]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,280～320 nm)增加对棉花生物性状、根系生长、产量和品质之间的影响.[方法]在自然光照的基础上,通过人工增加对棉花UV-B辐射,设置4个处理,每个处理的辐射剂量分别为0(R0)、0.5(R1)、1(R2)和1.5 w/m~2(R3).研究UV-B辐射增强对棉花生物性状指标,如叶片表观伤害、株高、茎粗、叶面积等以及根系生长指标特征参数、产量和品质的影响.[结果]随着辐射时间的延长和辐射剂量的增强,棉花叶片可见伤害症状越来越严重,R1、R2和R3处理棉花的株高和茎粗与对照R0相比达到了显著差异(P<0.05),各个处理之间叶面积差异达到了显著水平,单株干质量达到了极显著水平(P<0.01);与对照相比根系形态发生了明显的变化,R1、R2和R3处理分别比对照的根长、根表面积、根平均直径、根密度和根体积都有所减小;各个处理的棉花产量和品质显著低于对照.[结论]UV-B辐射增强使棉花地上部分和根系之间存在密切的直接关系,UV-B辐射强度越大对棉花的影响就越大.     

田间条件下UV-B辐射增强对大豆生长及光合特性的影响

为明确UV-B辐射增强对大豆生物量、叶绿素含量以及光合特性的影响,在田间条件下模拟UV-B辐射增强,对大豆相关指标进行了测定与分析。结果表明:UV-B辐射增强对大豆生长具有抑制作用,花期株高、干质量分别降低21.8%、77.0%,鼓粒期分别降低18.9%、20.8%;总体使大豆叶片的类黄酮、MDA含量增加,其中分枝期分别增加61.7%、35.2%,花期分别增加28.9%、37.4%,鼓粒期二者增加均不显著;使大豆分枝期、花期和鼓粒期的净光合速率分别降低23.2%、35.9%和20.8%,气孔导度降低,胞间CO_2浓度升高;对叶绿素含量有一定的影响,主要使分枝期叶绿素含量降低19.4%,但对ΦPSⅡ影响不显著。综合分析,UV-B辐射增强对大豆的影响主要体现在抑制叶片净光合速率,降低气孔导度,使得CO_2利用率下降,最终抑制了大豆生物量。