UV-B辐射和稻瘟病菌胁迫对水稻幼苗苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量的影响

本文通过盆栽试验研究增强UV-B辐射和稻瘟病菌联合作用对水稻幼苗叶片苯丙氨酸解氨酶活性(PAL)和类黄酮含量的影响。试验采用3个UV-B辐射强度(2.5 kJ·m^-2、5.0 kJ·m^-2和7.5 kJ·m^-2)、2个稻瘟病菌生理小种(Y98-16T和Y99-63C)对水稻(品种为“黄壳糯”和“合系41”)幼苗叶片进行处理, 测定水稻幼苗苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量的变化。结果表明: “黄壳糯”幼苗叶片苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量在2.5 kJ·m^-2和5.0 kJ·m^-2 UV-B辐射条件下显著增加, 而在7.5 kJ·m^-2 UV-B辐射条件下显著降低; 2.5~7.5 kJ·m^-2 UV-B辐射导致“合系41”的类黄酮含量显著增加, 5.0 kJ·m^-2 UV-B辐射导致“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性显著增加, 其他UV-B辐射条件下“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性增加不显著。接种稻瘟病菌Y98-16T导致“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量显著增加, “黄壳糯”的苯丙氨酸解氨酶活性降低, 类黄酮含量增加; 而接种稻瘟病菌Y99-63C显著降低了“黄壳糯”和“合系41”的苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量。UV-B辐射和稻瘟病菌联合作用导致“黄壳糯”苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量总体表现出降低的趋势, 而“合系41” 苯丙氨酸解氨酶活性和类黄酮含量一定程度上具有稳定或上升的趋势。总的来讲, UV-B辐射和稻瘟病菌联合作用导致“黄壳糯”敏感性增加, 而“合系41”抗性增强。     

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.     

UV-B辐射增强对木本植物的影响研究进展

阐述了UV B辐射增强对木本植物的影响研究进展 ,并指出UV B辐射增强对植物生态系统影响的研究方向。     

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。     

不同时期减弱UV-B辐射对烤烟部分生理生化特征的影响

采用大棚加盖Mylar膜的方法,在大田条件下研究了烤烟不同生育期（旺长期、生理成熟期和工艺成熟期）减弱UV-B辐射（相当于自然环境下强度的39.59%）对不同叶位叶片含水量（LWC）、比叶重（SLW）、光合色素、类黄酮（FV）和丙二醛（MDA）等的影响。结果表明,旺长期减弱UV-B辐射对烟叶LWC影响较小,但可降低中、下部烟叶的SLW,生理成熟期和工艺成熟期减弱UV-B辐射可降低中、上部叶的LWC,但可提高其SLW值。旺长期和生理成熟期减弱UV-B辐射可降低中部叶的叶绿素a（chl a）、b（chl b）含量,工艺成熟期减弱UV-B辐射后中、上部叶的chla、b含量上升。旺长期和生理成熟期减弱UV-B辐射降低MDA含量,FV和类胡萝卜素（car）变化与MDA基本相反。结果说明,旺长期较强的UV-B辐射有利于提高烟叶的SLW,旺长期和生理成熟期较强的UV-B辐射还可促进chl和car的合成,MDA的变化与FV和car有一定的关系。     

镧对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗叶绿素含量的影响

采用水培实验方法研究了La对紫外辐射（UV—B2 0．15WM^-2,0．45Wm^-2）胁迫下大豆（Glycine max）幼苗叶绿素含量及叶绿素a／b值的影响。实验结果表明：与CK相比，无UV—B胁迫时20mgL^-1LaCl3能明显提高大豆幼苗的叶绿素含量，且叶绿素a的增幅（12．77％）大于叶绿素b（0．00）；UV—B处理使大豆幼苗叶绿素含量降低，且T2处理（0．45Wm^-2）中的下降幅度（12．18％）大于T1（0．15Wm^-2）处理，叶绿素a的降幅大于叶绿素b。但适量浓度的La溶液有抑制叶绿素含量降低的作用；在叶绿素含量变化动态图中，20mgL^-1LaCl2处理组叶绿素含量均高于CK组，也高于60mgL^-1LaCl3处理组，La＋UV—B处理组叶绿素含量与UV-B处理组走势近似。但降幅小于后者，即La具有提高大豆幼苗叶绿素含量、缓解UV—B辐射伤害的作用。     

氮对UV-B辐射增强条件下大麦孕穗期叶片生理特性的影响

通过大田试验,研究在UV-B辐射增强条件下,不同施氮量对大麦孕穗期叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶片水分利用效率(WUE)及胞间CO2浓度(Ci)日变化的影响。UV-B辐射设两个水平,即对照(CK,自然光,辐射强度1.5kJ.m-2.h-1)和增强20%(1.8kJ.m-2.h-1);施氮量设两个水平,即低氮和高氮(30kg.hm-2和150kg.hm-2)。结果表明,UV-B辐射增强下,高氮处理的Pn、Tr、Gs和WUE的日平均值比对照分别下降了44.6%、21.8%、17.8%和28.4%;低氮处理分别下降了49.5%、11.8%、12.9%和42.7%,说明UV-B辐射增强可降低大麦叶片的光合作用和水分利用效率,而增施氮肥可缓解UV-B辐射增强对光合作用的影响,并缓解UV-B辐射增强对大麦净光合速率的抑制,但是并不能缓解UV-B辐射增强对蒸腾速率及气孔导度的抑制。Ci及Pn的日变化趋势表明,UV-B辐射增强及氮肥对大麦叶片光合作用的影响不是通过气孔,而是通过对光合作用反应过程的直接影响来实现的。     

植物次生代谢响应UV-B辐射胁迫的生态学意义

平流层臭氧的减薄已导致地表中波紫外辐射(UV-B,280～320 nm)增强,使植物体内的次生代谢发生改变,而次生代谢产物与抗紫外辐射、抑制昆虫、防止病菌感染和其他食草动物取食、凋落物分解、他感作用等方面存在复杂联系,进而影响生态系统的种类组成、种间关系以及生物的多样性,并导致生态系统的生产力、物质循环、地球化学循环和能量流动等功能的改变,从而影响生态系统的平衡.本文综述了UV-B辐射增强对植物群落和生态系统的影响以及对次生代谢物影响的生态学意义,并展望了该领域的研究方向.     

UV-B辐射增强对水稻蛋白质及核酸的影响研究

盆栽试验研究UV B辐射增强对水稻蛋白质及核酸的影响结果表明 ,UV B辐射增强抑制水稻生长 ,降低水稻生物量和水稻叶片可溶性蛋白质及核酸含量。随UV B辐射的增强 ,水稻叶片蛋白水解酶和核糖核酸酶活性上升 ,硝酸还原酶活性下降 ,叶片总游离氨基酸含量增加。     

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。     

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。     

UV-B增强下施钾对大麦抽穗期生理特性日变化的影响

通过大田试验,研究在UV-B增强条件下,不同施钾量对大麦抽穗期叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和水分利用率等生理指标日变化的影响。UV-B辐射设2水平,即对照(CK,自然光,辐射强度1.5 KJ/(m2·h))和增强120%(1.8 KJ/(m2·h));施钾量设2水平,即低钾(K1,K2O 73 kg/hm2)和高钾(K2,K2O 150 kg/hm2)。结果表明,UV-B增强降低大麦的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用率。增施钾肥可提高叶片中叶绿素的含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾效率,但对大麦胞间CO2浓度和水分利用效率的影响不明显。增施钾肥可减缓UV-B增强对大麦净光合速率的抑制作用,但不能减缓UV-B增强对大麦气孔导度和蒸腾速率的抑制作用。     

UV-B辐射增强对水稻多胺含量及其相关酶活性的影响

试验研究表明,处理前期(7～14d)UV-B辐射增强使“汕优63”水稻精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷蛋氨酸脱羧酶(SAMDC)活性分别增加165.74％、104.60％和89.60％,“南川”(NC)运3种酶活性分别增加59.91％、41.30％和23.68％,新品系“IR_(65600-85)”在UV-B辐射胁迫下多胺脱羧酶活性表现与前2品种略不同,即ADC和ODC活性分别提高115.93％、14.45％,而SAMDC活性下降33.01％。处理后期(21～28d)随UV-B辐射累积量的增加,这3种酶活性均有所下降,其中ODC和SAMDC活性降幅大于ADC,其中“汕优63”ADC、和ODC活性分别比对照增加89.72％、3.71％,“南川”则分别增加73.95％、27.38％,“IR_(65600-85)”ADC活性增加94.41％,ODC、活性却下降13.57％。处理后期(21～28d)3类水稻“汕优63”、“南川”和“IR_(65600-85)”SAMDC分别下降40.06％、19.20％和38.21％。多胺氧化酶(PAO)活性变化趋势则相反,即处理前期(7～14d)呈不同程度下降趋势,处理后期(21～28d)则呈极显著上升趋势,其结果引起多胺(PA)含量特别是腐胺(Put)含量明显上升。水稻对UV-B辐射增强的反应具有基因型差异。     

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。     

低能氮离子束与UV-B增强对水稻光合及蒸腾速率的影响

为进一步探索缓解增强UV-B辐射对植物光合系统损伤效应的方法,该文研究了在3种不同剂量低能氮离子束的作用下,增强UV-B辐射对水稻光合作用日变化以及光合色素含量的影响。结果表明,增强UV-B辐射(16.46 kJ/m2·d)降低了水稻孕穗前期叶片的净光合率（Pn)、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）以及叶绿素a（Chla）和叶绿素b（Chlb）的含量,而提高了水分利用率（WUE)、类胡萝卜素的含量以及叶绿素a与b（Chla/Chlb）的值。与单独增强UV-B辐射处理相比,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束和增强UV-B辐射复合处理显著的提高了Pn、Tr、Gs、Ci以及光合色素含量等指标。因此,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束处理可能缓解了增强UV-B辐射对水稻造成的损伤。研究结果可为深入探索离子束生物技术和多种诱变源对水稻生理特性的综合效应提供参考。     

UV-B辐射胁迫对水稻叶绿素荧光动力学的影响

研究结果表明，增强的紫外线－B（UV－B，280－320nm）辐射会导致水稻植株矮化4.71%-16.59%、叶面积变小、干物质生产量减少11.79%-60.57%。究其原因主要是叶片光合作用色素叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的降低和叶绿素a荧光动力学参数的改变，光合系统Ⅱ受到破坏，光合作用能力下降、生长发育受阻。