UV-B辐射增强下水稻苗期硅营养性状的QTL定位及其与环境互作效应分析

以"Lemont"和"Dular"杂交建立的包含123个家系的水稻重组自交系(RILs)群体为材料,选用水稻根系硅吸收能力和叶片硅利用率为指标,进行水稻硅营养遗传性状QTL定位,并分析其与UV-B辐射增强的互作效应。结果表明,控制水稻叶片硅利用率的4个加性QTL分别在第2、3、10染色体上,而控制根系硅吸收能力的1个加性QTL位于第11染色体上。QTL与UV-B辐射互作分析发现2对控制根系硅吸收能力和3对控制叶片硅利用率的基因×环境上位性QTL,其中只有1对控制根系硅吸收能力的QTL效应值较大。说明水稻这两种硅营养性状中,根系硅吸收能力较叶片硅利用率受UV-B辐射影响大,在抗UV-B辐射育种中以叶片硅利用率为水稻硅营养遗传选择的指标具有较高效率。     

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。     

不同甘薯品种抗UV-B辐射增强的效应分析

用比色法研究人工增强UV-B辐射对盆栽‘滇紫甘薯24’（‘DZS24’）和‘徽薯’（‘HS’）成熟叶片渗透调节物质含量和抗氧化酶比活力的影响及其种间差异。结果表明：增强UV-B辐射下2品种的可溶性糖含量（SSC）均随辐射强度的增加而显著降低,可溶性蛋白质含量（SPC）均为前期随辐射强度的增加而降低,后期随辐射强度的增加而升高,但‘HS’的变化幅度均大于‘DZS24’,‘DZS24’的游离脯氨酸含量（FPC）随辐射强度的增加而增加,‘HS’则与其相反;2品种的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）比活力随辐射强度的增加而升高,POD（过氧化物酶）比活力随辐射强度的增加而降低,但相同辐射下‘DZS24’的SOD比活力的增幅大于‘HS’,POD和CAT比活力的变幅小于‘HS’。因此‘DZS24’具有比‘HS’更强的渗透调节和抗氧化能力,更适于在UV-B辐射强烈的低纬高原地区种植。     

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。     

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%。     

UV-B辐射增强对土壤有机碳稳定性的影响

以母质相同、有机碳含量不同的2个水稻土为研究材料,通过室内模拟光照,探讨紫外辐射(UV-B,280~315nm)对土壤总碳(TC)、可溶性有机碳(DOC)和复合酚(AEP)含量的影响以及土层厚度不同(0.95,1.89,2.84mm)对UV-B辐射的响应特征。结果表明:与黑暗处理相比,培养96h后,无论是在有机碳含量低的土壤(A土)还是在有机碳含量高的土壤(B土)中,UV-B辐射均显著降低了土壤TC的含量,却增加了土壤DOC的含量,在试验结束时,土壤A和B的TC含量分别降低了3.11%和6.18%,而土壤DOC含量分别增加了16.05%和9.89%。在UV-B辐射96h后,与1.89,2.84mm土层相比,土层厚度为0.95mm时土壤TC、DOC和AEP含量变化幅度最大,A和B两个土壤中TC含量分别降低了19.11%和14.35%,DOC和AEP含量分别增加了18.66%和18.92%与23.52%和22.70%,而UV-B辐射对厚度为1.89mm和2.84mm的土层TC、DOC和AEP含量并无显著影响。研究结果表明UV-B辐射对土壤碳库稳定性有一定的影响,在农业生产中为了保护碳库稳定性,应该尽量减少地表裸露。     

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.     

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。     

一氧化氮对增强UV-B辐射后白菜叶绿素荧光特性和Rubisco活化酶的影响

一氧化氮(NO)在调节植物生长发育和响应胁迫方面起着很重要的作用。为探讨NO对白菜经增强UV-B辐射后的修复作用,以中白60白菜为材料,外源喷施NO、模拟增强UV-B辐射及两者复合进行处理,研究白菜幼苗生长发育、叶绿素荧光特性、Rubisco活化酶(RCA)含量、活性及其编码基因表达量的变化。结果表明,增强UV-B辐射后白菜幼苗生长受到抑制,表现为幼苗生物量、叶片数、叶长都大幅降低,叶绿素含量减少,光合作用强度降低,叶绿素荧光特性均减弱,RCA含量、活性及其编码基因表达量均下降。而NO+增强UV-B复合处理后,受到抑制的白菜幼苗生长得到一定程度的缓解,生物量、叶片数、叶长显著提高,叶绿素含量增多,光合作用强度、叶绿素荧光特性、RCA含量、活性及其编码基因表达量均显著上升。综上,NO可以增加叶绿素含量、植株生物量,减少胁迫造成的损害,提高幼苗光合作用强度,促进增强UV-B胁迫下白菜幼苗的生长,从而防止由于增强UV-B导致白菜产量减少所引起的农业问题。本研究结果为进一步探究一氧化氮气体分子在植物抗逆生理过程中的作用提供了理论依据。     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗多酚代谢3种酶活性的影响

为探讨He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗多酚代谢相关酶活性的影响,利用5 mW·mm-2的He-Ne激光和增强UV-B(10.08 kJ·m-2·d-2)辐射处理"晋麦8号"小麦幼苗,分别在不同时段测定苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)及过氧化物酶(POD)的活性.结果表明,增强UV-B辐射使小麦幼苗叶片PAL活性升高,PPO与POD活性降低,且随处理天数的增加,不同处理组小麦幼苗叶片PAL、PPO、POD活性间具有一定相关性.长期增强UV-B辐射,导致多酚类物质的代谢速度降低甚至停止,自由基不能被及时清除,生物膜破坏:经过一定剂量的He-Ne激光辐照可修复增强UV-B辐射对小麦幼苗叶片多酚类物质代谢的损伤.     

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。     

Impact of enhanced ultraviolet-B irradiance on cotton growth, development, yield, and qualities under field conditions

The stratospheric ozone depletion and enhanced solar ultraviolet-B (UV-B) irradiance may have adverse impacts on the productivity of agricultural crops. The effect of UV-B enhancements on agricultural crops includes reduction in yield, alteration in species competition, decrease in photosynthetic activity, susceptibility to disease, and changes in structure and pigmentation. Many studies have examined the influence of supplemental UV-B irradiance on different crops, but the effect of UV-B irradiance on cotton (Gossypium hirsutum L.) crops has received little attention. Cotton is one of the most versatile of all the crops. It is a major fiber crop of the world and a major source of trade and economy in many countries. In this study, we provide quantitative examination of the effects of elevated UV-B irradiance on cotton plant (Sukang 103). The tested cotton crop was grown under natural and four regimes of supplemental UV-B irradiance in the field. With UV-B irradiance increased 9.5% throughout the growing season, the negative impacts on cotton growth included reductions in height of 14%, in leaf area of 29%, and in total biomass of 34%. Fiber quality was reduced and economic yield dropped 72%; an economic coefficient was reduced 58%. A brief discussion is included on how the impacts on cotton contrast with impacts that have been observed in other studies on other plants, including trees.     

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。     

Yield and yield formation of field winter wheat in response to supplemental solar ultraviolet-B radiation

The stratospheric ozone decrease has heightened concern over the ecological implications of increasing solar UV-B radiation on agricultural production and natural plant ecosystems. UV-B is absorbed, and can damage many important plant species through a variety of interacting mechanisms. The effects of enhanced UV-B exposure on yield and yield formation of winter wheat associated with photosynthetic activity and total biomass development were investigated in this study. The overall experimental design included three UV-B treatments (two supplemental UV-B treatments and an ambient level) with three replicates of each treatment. Results suggested that the supplemental UV-B can cause the decrease of yield of winter wheat up to 24% with 11.4% increased UV-B. Supplemental UVB decreased dry matter accumulation most during the jointing–booting stage when the leaf area index (LAI) was the greatest. In addition, the supplemental U-VB appeared to effect the distribution of dry matter but did not effect the net assimilation ratio of the wheat.     

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.     

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。     

植物对UV-B辐射增强响应的研究进展

分析了大气中臭氧层变薄的现状、原因及光化学机制，阐述了近年来国内外研究紫外线B辐射增强对植物生长发育的影响及其适应性机制，指出当前该研究领域存在的问题及今后加强研究的方向。