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。     

增强UV-B辐射对芒果成年树光合作用及其产量与常规品质的影响

[目的]了解增强UV-B辐射对芒果成年树光合作用、产量和常规品质的影响,为制定芒果抗增强UV-B辐射栽培技术提供理论依据.[方法]以台农一号芒果成年树为试验材料,设6个增强UV-B辐射(采用UV-B紫外灯进行照射)处理(20、40、80、120、160和200 W),以自然光照射为对照(CK),测定分析各处理成熟叶片的光合指标、果实产量和常规品质.[结果]增强UV-B辐射处理芒果成熟叶片的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)总体上均随增强UV-B辐射剂量的增加而下降,且表现增强UV-B辐射积累效应和剂量效应.160和200 W处理芒果的株产低于CK,其余增强UV-B辐射处理的株产与CK相当;可溶性糖含量、果实糖酸比和维生素C(Vc)含量总体上随增强UV-B辐射剂量的增加而降低,且除第2造果的200 W处理外其他处理果实的糖酸比、80 W以上处理的可溶性糖含量及120 W以上处理的Vc含量均显著低于CK(P<0.5,下同);可滴定酸含量总体上随增强UV-B辐射剂量的增加而升高,其中80 W以上处理显著高于CK.[结论]芒果成年树受增强UV-B辐射后其叶片光合作用受到抑制,果实可溶性糖含量、糖酸比和Vc含量降低,且具有增强UV-B辐射积累效应和剂量效应,引起果实减产和品质变劣.     

增强UV-B辐射对芒果叶片光合组织结构的损伤

为了研究增强UV-B辐射对芒果叶片光合作用影响的叶片组织形态学机理,笔者以生长健壮的‘台农一号’芒果树为材料,采用低剂量(24 kJ·m~(-2)·d~(-1))和高剂量(96 kJ·m~(-2)·d~(-1))的UV-B紫外灯在田间模拟增强UV-B辐射处理,观测了树体产量和果实主要品质、叶片光合生理指标和叶片组织结构的变化。结果表明:高剂量处理引起树体产量显著降低,果实品质显著下降;低剂量处理则对树体产量和果实品质无显著影响。高剂量处理使叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均降低,低剂量处理与对照在这些观测指标上则差异不显著。高剂量处理导致叶片栅栏组织细胞碎裂成小细胞而与海绵组织细胞混杂,海绵组织细胞变大和细胞间隙变宽;低剂量处理导致叶片栅栏组织细胞变短变粗,但仍保持其结构完整。与对照相比,高剂量处理导致其叶片表面角质层增厚明显,低剂量处理则增厚不显著。可见,高剂量处理通过破坏叶肉光合组织结构而抑制叶片光合作用,通过加厚叶片表面角质层而阻碍叶片吸收二氧化碳和抑制蒸腾作用,进而引起树体减产和果实品质变劣;低剂量处理则对叶片显微结构有一定影响,但未破坏其基本结构,对光合作用无显著影响,所以其对树体产量和果实品质无显著影响。     

UV-B辐射增加对水稻生长发育及产量的影响

在盆栽条件下,以有代表性的2个粳稻品种为试材,采用盆栽方法,研究UV-B辐射对2个粳稻品种生长发育及其产量的影响。试验设3个处理,分别为自然光、紫外辐射增强5%和10%。试验结果表明,UV-B辐射强度增加明显滞后水稻的生育期,使株高变矮,分蘖数减少,叶面积和干物重下降,最终导致产量降低。并且UV-B辐射强度增加后穗粒数和穗数的下降是水稻产量降低的主要原因。总体来说,UV-B辐射增加越多对水稻的影响越大,但其抑制程度依品种,水稻所处的生长阶段的不同而不同。     

UV-B辐射增强对玉米苗期的影响（英文）

为探讨UV-B辐射增强对玉米苗的影响,该研究在温室内对水培玉米品种农大108苗期施加5.4 KJ/(m~2·d)的UV-B辐射处理。结果表明玉米的生物量、株高等形态指标部下降,玉米叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率下降和胞间二氧化碳浓度上升,玉米叶片的抗氧化酶活性下降:在对照条件下,玉米杂交种表现出来了明显的杂种优势,但是在UVB辐射胁迫下,杂交种在生物量、株高、叶面积、光合作用以及生理代谢方面对UV-B辐射抗性没有表现出明显的杂种优势。     

增强的UV-B辐射对作物的影响

大气中臭氧层的破坏导致到达地表UV-B辐射的增加,对作物产生不同程度的影响.本文讨论了增强的UV-B辐射对作物形态、生理代谢和遗传学效应的影响.     

UV-B辐射对神农香菊光合作用的影响

以神农香菊无性系‘S1401’、‘S1407’为研究材料,研究了UV-B处理对神农香菊净光合速率、叶绿素质量分数、二磷酸核酮糖羧化酶(Ru BPCase)活性的影响。结果表明:随着UV-B处理时间的增加,神农香菊的净光合速率呈现先升高后降低的趋势;神农香菊叶片内的叶绿素a、叶绿素b质量分数显著下降,对类胡萝卜素质量分数的影响较小,且规律性不强;在UV-B胁迫条件下,神农香菊Ru BPCase羧化酶的活性降低,且随着辐射时间延长表现出先升后降的变化趋势。     

UV-B辐射对植物物质代谢的影响

综述了UV-B辐射对植物物质代谢的影响研究进展,讨论了增强UV-B辐射对植物核酸、蛋白质、水、生长调节物质、紫外吸收物质代谢的影响,并对该领域未来的研究工作进行展望。     

UV-B辐射对黄化番茄幼苗生长及光合作用的影响

以黄化番茄和普通番茄幼苗为试材,研究UV-B辐射对番茄幼苗生长和光合作用的影响.结果表明:UVB辐射处理对番茄幼苗株高、茎粗、叶片的抑制作用非常明显,且对叶绿素破坏严重,导致幼苗光合速率降低,类黄酮含量升高10%以上.UV-B处理后两种番茄生长都受到明显抑制,但以黄化苗的变化更为明显,表明黄化番茄幼苗对UV-B辐射更为敏感.     

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。     

不同氮素水平下UV-B辐射增强对水稻生理作用的影响

研究了不同氮素水平下增强的UV-B辐射对水稻沈农265生理作用的影响.结果表明,UV-B辐射增强能够降低相同氮素水平下水稻的叶绿素a、叶绿素b、SOD和POD活性,提高类胡萝卜素的含量、外渗电导率、MDA的含量;在增强的UV-B辐射条件下,随氮素增加,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素增加,MDA含量降低,而外渗电导率无影响,SOD先增加后降低.     

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.     

增强UV-B辐射和干旱对不同品种春小麦生长、产量和生物量的影响

 【目的】通过研究增强UV-B辐射和干旱胁迫对不同品种春小麦生长、产量和生物量的影响,为筛选高产、抗旱、抗UV-B辐射春小麦新品种提供依据。【方法】设置干旱、增强UV-B辐射以及二者复合处理处理西北干旱区三个不同的主栽春小麦品种,检测和分析旗叶面积、叶片厚度、叶面积指数、生物量、根冠比、产量和收获指数等生理指标。【结果】增强UV-B辐射可抑制春小麦分蘖,而适度干旱胁迫可促进春小麦分蘖;增强UV-B辐射和干旱胁迫条件下,定西-24、陇春-8139、和尚头生物量分别降低22%,21%和15%,,平均降低20%;复合作用对产量和生物量的影响与增强UV-B辐射和干旱胁迫分别处理相比,没有明显的减少;干旱胁迫较增强UV-B辐射和二者的复合作用对收获指数和产量的负面影响稍小;干旱胁迫使和尚头和定西-24收获指数增加10%,陇春-8139增加23%;而增强UV-B辐射下和尚头的收获指数下降10%,定西-24和陇春-8139的收获指数均提高10%。说明不同品种春小麦在干旱胁迫、增强UV-B辐射以及二者复合作用下,光合产物向生殖器官的分配比例不同。【结论】春小麦对干旱和增强UV-B辐射胁迫的响应存在品种间的差异性;3个品种对干旱胁迫和增强UV-B辐射的响应趋势基本一致; 干旱胁迫和增强UV-B辐射对3个品种生长都具有抑制效应,但品种间存在一定的敏感性差异。在干旱胁迫和增强UV-B辐射作用下,陇春-8139较定西-24、和尚头分蘖少,但千粒重、收获指数和产量最高。因此,陇春-8139在抗旱、抗UV-B辐射和增产方面比其他2个品种具有更大的优势。     

增加UV-B辐射对栝楼光合及蒸腾日变化的影响

在自然条件下,通过增加不同强度的UV-B辐射,对攀援植物栝楼叶片光合速率日变化和水分利用效率进行了研究,发现经增加R1强度UV-B辐射处理(3.0μw·cm-2)的栝楼净光合速率和水分利用效率比对照上升了4.04%和40.48%,蒸腾速率则下降了25.94%,而经增加R2强度UV-B辐射处理(8.0μw·cm-2)的栝楼净光合速率和水分利用效率比对照上升了22.47%和53.44%,蒸腾速率则下降了20.18%.这表明,在该试验的UV-B辐射强度下,栝楼的光合作用随UV-B辐射增强而增强,水分利用效率也随之提高.说明适当增加UV-B辐射对栝楼的生长有利.     

UV-B辐射对野菊表皮毛发育的影响

以野菊(Dendrathema indicum)为试验材料,用紫外光UV-B进行辐射处理,处理时间分别为0(CK)、12、33、54 d,研究紫外光对野菊叶片表皮毛不同发育时期的影响。结果表明:UV-B处理后叶片不同发育时期的腺毛形态比CK成熟,在UV-B处理54 d组C(叶龄18 d)时期的腺毛成熟度达到CK组G(叶龄33 d)时期的状态,非腺毛UV-B处理组形态上都发生不同程度的扭曲,其中54 d处理组最扭曲,同处理组形态上变化不明显;叶片不同发育时期叶表和叶背腺毛密度随着UV-B处理时间的增加呈先上升后下降趋势,非腺毛呈上升趋势;非腺毛和腺毛的比例则整体呈下降趋势。     

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辐射增强对大麦生理生态的影响

在大田条件下,研究了UV-B辐射增强对大麦的生长发育、光合作用、蒸腾作用及其产量构成的影响.结果表明,UV-B辐射增强明显抑制大麦生长,使株高变矮、绿叶数减少、叶面积和干物质量下降,但抑制程度随生育期而异.在UV-B辐射增强条件下,大麦叶片叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率都有不同程度的降低,水分利用率也随之降低.UV-B辐射增强对大麦形态学和生理学上的不利影响,导致了大麦产量下降24.96%.     

环境UV-B辐射增强对叶用杜仲林叶片光合作用与活性物质含量的影响

[目的]探讨环境紫外(UV-B)辐射对叶用杜仲叶片光合作用和活性物质含量及膜脂过氧化的影响,为叶用杜仲林的生态培育提供理论依据。[方法]在不同紫外(UV-B)辐射强度处理[CK:+0;T1:+1.40 kJ/(m~2·d);T2:+2.81 kJ/(m~2·d)]下,以5年生杜仲为研究对象,采用单因素方差分析与相关分析方法研究净光合速率、光合色素、次生代谢产物及自由基含量差异及相关性。[结果]UV-B辐射强度增加显著降低杜仲叶片光合参数净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和叶绿素a/b,显著提高了叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量,T1处理的叶绿素含量最高[(1.15±0.049)mg/g],T2处理的类胡萝卜含量最高[(0.036 0±0.001 6)mg/g];UV-B辐射强度增加显著降低杜仲叶片部分次生代谢产物桃叶珊瑚苷、京尼平苷酸、京尼平苷和绿原酸含量,且最大变化值之间分别相差20.74、61.23、16.16和13.63倍,同时也显著提高了部分次生代谢产物京尼平、黄酮、总酚和单宁含量,且T1处理的京尼平、黄酮、总酚和单宁含量分别是CK处理的1.21、1.11、1.34和1.37倍,总酚与单宁含量以T2处理最高,分别为(1.290 0±0.023 0)和(17.30±1.44)μg/g;UV-B辐射增强显著增加了MDA、H_2O_2和O_2·~-含量,且T1处理的MDA含量与O_2·~-含量较CK处理组分别高39.46%、70.48%;T2处理的H_2O_2含量较CK处理组高43.51%。[结论]UV-B辐射显著影响杜仲叶片光合参数及绿原酸、桃叶珊瑚苷、京尼平苷和京尼平苷酸等主要活性物质含量,因此可以通过调节环境UV-B辐射强度以提高叶用杜仲林的经济效益。     

乙酰水杨酸对增强UV-B辐射下长春花光合作用及抗氧化酶活性的影响

为探讨乙酰水杨酸(ASA)对增强UV-B辐射条件下长春花光合功能的调控作用,以长春花幼苗为试材,喷施一定浓度的乙酰水杨酸溶液,测定其在UV-B辐射增强下叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、MDA含量及抗氧化酶活性的变化,结果表明:UV-B辐射降低了长春花叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、原初光能转化效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、实际光化学效率(φpsⅡ)及光合电子传递速率(ETR),提高了类胡萝卜素的含量和非光化学猝灭系数(qN).UV-B辐射引起了长春花叶片丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶(S()D)和过氧化物酶(POD)活性升高,过氧化氢酶(CAT)活性降低.2 mg/L的乙酰水杨酸处理则降低了UV-B辐射胁迫下上述指标的变化幅度.分析认为,乙酰水杨酸可能直接或间接地通过清除02-.而使类囊体膜保持完整及光合色素免受Uv-B的伤害,进而使PSⅡ维持较高的光化学活性和电子传递速率,这可能是乙酰水杨酸提高增强UV-B辐射下长春花光合速率的内在原因.     

乙酰水杨酸对增强UV-B辐射下长春花光合作用及抗氧化酶活性的影响

为探讨乙酰水杨酸(ASA)对增强UV-B辐射条件下长春花光合功能的调控作用,以长春花幼苗为试材,喷施一定浓度的乙酰水杨酸溶液,测定其在UV-B辐射增强下叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、MDA含量及抗氧化酶活性的变化,结果表明:UV-B辐射降低了长春花叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、原初光能转化效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)及光合电子传递速率(ETR),提高了类胡萝卜素的含量和非光化学猝灭系数(qN).UV-B辐射引起了长春花叶片丙二醛(MDA)含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性升高,过氧化氢酶(CAT)活性降低.2 mg/L的乙酰水杨酸处理则降低了UV-B辐射胁迫下上述指标的变化幅度.分析认为,乙酰水杨酸可能直接或间接地通过清除O2-.而使类囊体膜保持完整及光合色素免受UV-B的伤害,进而使PSⅡ维持较高的光化学活性和电子传递速率,这可能是乙酰水杨酸提高增强UV-B辐射下长春花光合速率的内在原因.