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.     

Ce(Ш)对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢影响的机理

为探讨稀土对UV-B辐射胁迫下植物水分代谢的影响,采用水培法研究Ce(Ш)对紫外辐射(UV-B,280～320 nm)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗叶片气孔密度、气孔导度(Gs)、脱落酸(ABA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、过氧化氢酶(CAT)活性的影响.结果表明:20 mg·L-1 CeCl3处理显著增加了大豆幼苗叶片背面近轴气孔密度,高剂量UV-B(0.45 W·m-2)处理降低了气孔密度,与CK达显著差异;Ce(Ш)+UV-B处理减轻了UV-B胁迫引起的气孔密度下降.动态曲线显示,较之CK,20 mg·L-1 CeCl3提高了大豆幼苗的Gs,UV-B辐射使Gs下降,Ce(Ш)+UV-B处理下Gs的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果.与CK相比,UV-B辐射导致ABA、H2O2积累,CAT活性提高,Ce(Ш)处理降低了UV-B辐射造成的ABA和H2O2的积累,提高了CAT活性.结果表明,Ce(Ш)处理减轻了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫伤害.     

Ce（Ⅲ）对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢影响的机理

为探讨稀土对UV-B辐射胁迫下植物水分代谢的影响,采用水培法研究Ce（Ш）对紫外辐射（UV-B,280～320nm）胁迫下大豆（Glycinemax）幼苗叶片气孔密度、气孔导度（Gs）、脱落酸（ABA）含量、过氧化氢（H2O2）含量、过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果表明：20mg·L^-1CeCl3处理显著增加了大豆幼苗叶片背面近轴气孔密度,高剂量UV-B（0.45W·m^-2）处理降低了气孔密度,与CK达显著差异;Ce（Ш）＋UV-B处理减轻了UV-B胁迫引起的气孔密度下降。动态曲线显示,较之CK,20mg·L^-1CeCl3提高了大豆幼苗的Gs,UV-B辐射使Gs下降,Ce（Ш）＋UV-B处理下Gs的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。与CK相比,UV-B辐射导致ABA、H2O2积累,CAT活性提高,Ce（Ш）处理降低了UV-B辐射造成的ABA和H2O2的积累,提高了CAT活性。结果表明,Ce（Ш）处理减轻了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫伤害。     

UV-B对十字花科蔬菜硫代葡萄糖苷含量的影响研究进展

UV-B辐射对植物光合作用、形态发育以及生理代谢有着重要影响,能诱导十字花科蔬菜植物细胞产生包括硫苷在内的次生代谢产物。基于文献资料,梳理归纳了近年来国内外关于UV-B对十字花科蔬菜硫苷含量影响方面的研究进展,在阐述UV-B对十字花科蔬菜植株硫苷含量影响效应基础上,从相关基因表达、植物激素含量变化、抗氧化系统平衡和相关酶活性等方面综述了UV-B对十字花科蔬菜硫苷合成的作用规律,并对UV-B在改善十字花科蔬菜品质、提高营养和经济价值研究进行展望。     

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。     

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。     

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。     

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。     

UV-B对烟草生长发育及次生代谢的影响

通过模拟UV-B辐射,探索不同紫外辐射强度、辐射方式对烟草幼苗生长发育,光合生理、色素及多酚,糖类、烟碱等代谢产物的影响,以期探讨烤烟品质形成的生态机理.结果表明:UV-B辐射可使烟苗矮化变粗,叶面积缩小,光合效率下降,但可恢复;UV-B处理叶绿素、糖、烟碱含量下降幅度与辐射强度正相关,但微量UV-B有利于成苗叶绿素含量提高;UV-B辐射可使与植物抗逆性有关的多酚含量得到显著提高,与处理时间、强度正相关;适宜强度的UV-B预处理可使烤烟叶绿素、总类胡萝卜素和总糖含量提高.     

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%。     

Ce(Ⅲ)对UV-B胁迫下大豆幼苗光呼吸的影响

采用水培法研究Ce(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B0.15Wm-2,0.45Wm-2)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗光呼吸速率(Pr)、光合速率(Pn)和叶绿素(Chl)含量的影响.实验结果表明与CK相比,元UV-B胁迫时20mg·L-1CeCl3能够有效提高Pr和Pn;UV-B处理使Pn与Chl含量降低,Pr增加;Ce UV-B组的Pr、Pn和Chl含量曲线走势均高于UV-B组.通过对Pr、Pn和Chl含量3项指标研究表明,20mg·L-1CeCl3能提高UV-B胁迫下大豆幼苗的Pr、Pn和Chl含量,通过提高Pr可消耗过多的光能,减轻UV-B辐射对大豆幼苗光合器官的伤害.抑制UV-B辐射胁迫下大豆幼苗Pn的下降,缓解Chl的降解,增强植物的抗逆性.     

UV-B辐射对植物生长发育的影响及其应用价值

紫外线-B (UV-B)是影响植物生长发育的重要环境压力因子。UV-B辐射强度变化对植物生态系统造成的影响,已成为国内外研究热点。本文从UV-B辐射对植物形态发育、光合作用、次生代谢和抗氧化系统以及遗传物质的影响等方面,对国内外研究现状进行了简要述评。对UV-B辐照调节植物形态发育、改善植物品质、提高果实保鲜能力、增强植物抵抗生物胁迫能力和诱变育种的机制及其应用前景进行了深入探讨与展望。     

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.     

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。     

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。     

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.     

水稻对UV-B辐射增强的生理响应及其分子机制研究

本文以水稻为研究对象,从细胞、个体和群体水平系统分析了不同水稻品种对UV-B辐射增强差异响应的遗传生理与防卫机制。试从农业生态系统角度,结合作者近期研究成果,系统分析了近年来国内外的研究重点及其成就。已有研究认为水稻对UV-B辐射增强的生理响应存在明显的种间差异,通常认为起源于靠近赤道附近的低纬度地区的籼稻品种比高纬度地区的粳稻品种更抗(耐)UV-B辐射污染,但许多研究结果不支持这一假说,即在籼粳稻品种中均存在明显对UV-B辐射增强呈不同抗性的种质资源。进一步研究结果表明水稻对UV-B辐射的响应差异是可遗传的数量性状。QTL定位分析结果发现多数抗UV-B辐射相关性状的加性QTL主要集中在第1、2、3、6染色体上,并检测到一些加性QTL还存在加性×加性上位性及其与环境的显著互作效应。作者还深入分析了水稻抗UV-B辐射增强的分子生理与调控机制,提出适当增加植物的硅营养,可以有效提高其抗逆性。最后,作者提出从农田生态系统角度研究和评价UV-B辐射增强所带来的生态风险及其影响是今后研究的重点,强调应重视研究田间条件下UV-B辐射增强及其与其他生态环境因子的互作对作物生长发育的综合影响,在此基础上,探索建立作物遗传改良与栽培调控的减灾防灾技术,为应对全球环境变化,制订相关防护策略提供理论依据和技术支撑。