紫外辐射增加后麦田的小气候特征研究(Ⅱ)

利用小麦灌浆期作物群体小气候和农田地温观测资料,分析研究了过量紫外线照射后农作物群体小气候(如湿度、风速、土温等)的时空分布特征,发现UV-B处理下的小麦群体湿度午前比对照区小,午后湿度比对照区大,CK、T1、T2组群体内外空气湿度最大差值分别为38.3%、30.6%、23.5%。UV-B的增加导致小麦群体的中下部风速较大,成熟期小麦,在大风天气里,UV-B处理组的小麦比对照处理的更易倒伏,小麦群体的风速在垂直方向上分布为:顶部>2/3处>基部>1/3处;UV-B的增加对麦田的土壤温度也有影响,强UV-B处理下的地温比对照处理的地温高,10cm地温的上升幅度在不同处理存在显著差异,CK和T2的10cm地温变化范围分别是12℃—14℃、12.8℃—16℃。     

UV-B增加对几种不同作物影响程度的种间比较

采用大田群体试验方法,研究了UV-B增加对小麦、大豆、棉花及玉米生长和产量的影响。结果表明,UV-B强度增加1.00W·m-2,不同作物对紫外线UV-B增加的敏感性存在很大的差异。作物的产量和反应指数均表明,作物对紫外线增加的敏感性为棉花>大豆>小麦>玉米。初步分析了不同作物对紫外线敏感差异的区别。     

UV-B辐射增强对红松幼苗针叶脂质过氧化及抗氧化系统的影响

以盆栽3年生红松实生苗为材料,分为CK(对照)、T1(+3.25 μW·cm～UV-B辐射)、T2(+6.51μW·cm～UV-B辐射)及T3(+9.76 μW·cm-2 UV-B辐射)4个处理,研究环境UV-B辐射增强对红松叶片自由基含量、脂质过氧化程度及抗氧化系统的影响.结果表明:UV-B辐射增强显著提高红松针叶内羟基自由基(·OH)、过氧化氢自由基(H2O2)和MDA含量(P＜0.05),T3处理下叶片的H2O2(149.05 mmol·g-1)和MDA(12.56 μmol·g-1)含量最高;UV-B辐射增强诱导过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,显著降低过氧化物酶(POD)活性(P＜0.05);抗氧化物质中可溶性蛋白含量随UV-B胁迫程度加强而显著增加(CK为0.17 mg·g-1,T3处理为0.26 mg·g-1),而各UV-B辐射增强处理均降低了类胡萝卜素和类黄酮含量.各生理指标相关分析结果表明:红松针叶内可溶性蛋白含量与自由基、MDA含量间存在极显著的正相关关系(P＜0.01);·OH含量与类胡萝卜素、类黄酮含量间存在极显著的负相关关系(P＜0.01).研究证实UV-B辐射增强通过产生大量的自由基对红松幼苗的生理代谢产生影响,而红松幼苗通过提高抗氧化酶(CAT,APX,SOD)的活性和蛋白质的含量来抵抗UV-B辐射引起的损伤,但其防御机制并不能有效地缓解这个伤害.     

短暂UV-B辐射诱导的玉米根系和叶片保护性酶比较分析

为揭示玉米受到UV-B辐射后其地上部分和地下部分对辐射响应的情况,以玉米杂交种垦玉7号为材料,分析了短暂UV-B辐射后玉米叶片和根系中POD、SOD和MDA等保护性酶活性。结果表明:供试的3个酶在叶片和根系中随处理时间的变化趋势基本相反;除根系POD活性显著降低外,辐射诱导的根系和叶片保护性酶变化幅度均差异不显著;值得关注的是,根系中3个保护性酶变化幅度最大时间点均比叶片早,提前12～36h。由此可见,UV-B辐射对玉米幼苗的叶片和根系中POD、SOD和MDA产生不同程度的影响,其中地下部根系保护性酶对短暂UV-B辐射更敏感,尤其是POD酶。     

滇黄芩幼苗对增强UV-B辐射与干旱胁迫的生理响应

以滇黄芩(Scutellaria amoena C.H.Wright)幼苗为材料,采用盆栽试验,研究了模拟紫外线B波段(UV-B)增强辐射(280~320 nm)和干旱胁迫对滇黄芩幼苗叶片中的丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(SOD、CAT、APX、GR)活性、游离脯氨酸和可溶性糖及类黄酮含量的影响;应用隶属函数值法,对单一胁迫与复合胁迫下的滇黄芩幼苗抗逆性进行综合评价。结果表明,增强UV-B辐射后植株体内的类黄酮含量、抗氧化酶活性、可溶性糖与游离脯氨酸含量均显著增加,MDA含量呈先升后降的变化趋势;干旱胁迫下植株体内SOD和CAT活性始终低于对照,MDA含量显著增加,SOD、APX、GR活性以及游离脯氨酸、可溶性糖、类黄酮含量呈先升后降的变化趋势。增强UV-B辐射与干旱复合胁迫对滇黄芩幼苗的影响,一方面表现为增强UV-B辐射与干旱协同促进了游离脯氨酸和可溶性糖含量的提高(处理20~30 d);另一方面表现为增强UV-B辐射削弱了干旱对滇黄芩幼苗造成的伤害,植株体内的抗氧化酶活性逐渐恢复或超过正常水平,类黄酮含量显著升高,使胁迫后期(30~40 d)的MDA含量下降。经隶属函数值法分析,得出滇黄芩幼苗的抗逆能力在4个处理里由高到低的顺序依次为增强UV-B辐射、增强UV-B辐射与干旱复合胁迫、对照、干旱胁迫。     

增强UV-B辐射和Cd2+复合胁迫下绿豆幼苗Cd积累和光合作用的气孔和非气孔限制

[目的]研究增强UV-B辐射和Cd2＋复合胁迫下绿豆（Phaseolus radiatus L.）幼苗Cd积累和光合作用的气孔和非气孔限制因素。[方法]试验设1个对照（CK）和3个试验组,分别为增强UV-B辐射（UV-B）组、Cd2＋（Cd）组、增强UV-B辐射＋Cd2＋（UV-B＋Cd）组,研究0.35 W/m2的UV-B辐射、1μmol/L Cd2＋及其复合胁迫下绿豆幼苗对Cd的吸收、分配和光合作用的气孔、非气孔限制,分别利用原子吸收分光光度仪和光合测定仪测定Cd在绿豆幼苗各部位的含量及第1对真叶的光合指标。[结果]绿豆幼苗中Cd的积累是根〉胚轴〉叶,UV-B对Cd在幼苗中的积累和分配没有影响。此外,各胁迫下幼苗的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、光合能力（A0）和羧化效率（dPn/dCi）含量均明显降低。UV-B组的细胞间隙CO2浓度（Ci）升高,气孔限制值（Ls）降低,Pn的降低是非气孔因素。Cd和复合处理组的Ci降低,而Ls升高,Cd组Pn的降低主要是气孔因素。复合组前期以非气孔因素为主,后期主要是气孔因素。[结论]该研究揭示了UV-B辐射和Cd2＋复合胁迫下绿豆幼苗光合变化的主要原因,可为进一步研究提供科学依据。     

UV-B辐射增强对大豆等植物生理生态特性的影响

地球臭氧层的破坏是目前世界上最受关注的环境问题之一,由于臭氧层的破坏而导致的大气紫外辐射(UV-B)的增加将会严重影响到植物的生命活动.文章概述了增强UV-B辐射作为环境胁迫冈子对大豆等植物形态、植物生物量、繁殖、光合色素、气孔导度和蒸腾速率、光合和呼吸作用以及UV-B吸收物质的影响,提出了今后研究应重视的有关问题.     

UV-B辐射和干旱胁迫对烟草逆境生理指标的影响

以2个烤烟品种(红花大金元和K326)为供试作物,研究增强UV-B辐射、干旱及交叉胁迫对烟草活性氧水平、膜质过氧化、膜稳定性、抗氧化酶活性等逆境生理指标的影响,旨在揭示植物对紫外和干旱交叉胁迫的适应机制。结果表明:UV-B辐射和干旱胁迫可导致烟草H2O2含量上升,膜稳定性相应下降。当2种胁迫同时发生时,烟草氧化损伤程度低于单因子胁迫或处于2种单因子胁迫之间。产生这种交叉适应性的原因可能是UV-B辐射诱导的抗氧化酶活性增强和干旱诱导的渗透调节物含量增加产生叠加作用,增强了植株的抗氧化能力,从而缓解了彼此对植物体造成的氧化损伤。红大品种获得交叉适应性的能力高于K326。     

野生垂穗披碱草种质资源UV-B抗性综合评价

为探究垂穗披碱草(Elymus nutans)抗UV-B辐射能力强弱,筛选出优异种质材料,本研究以9份来自我国不同地区的野生垂穗披碱草为对象,研究其苗期UV-B辐射下的生长特性与生理特性,对其抗UV-B辐射能力进行综合评价。结果表明：随着UV-B辐射程度的加剧,9份材料的生长特性与生理特性均不同程度地受到影响。可将9份材料分为强、中、弱抗UV-B辐射材料。强抗材料为QH009,该材料受UV-B辐射影响最小,叶片受损程度最低,相对含水量下降幅度最小,细胞膜系统指标上升幅度最小,渗透调节物质积累最多,抗氧化系统酶活性显著高于其余材料(P<0.05),次生代谢物积累最多,光合系统指标下降幅度最小,可作为垂穗披碱草新品种选育与利用的基础材料。     

Effects of enhanced ultraviolet-B radiation on water use efficiency, stomatal conductance, leaf nitrogen content and morphological characteristics of Spiraea pubescens in a warm-temperate deciduous broad-leaved forest

Spiraea pubescens, a common shrub in the warm-temperate deciduous forest zone which is distributed in the Dongling Mountain area of Beijing, was exposed to ambient and enhanced ultraviolet-B (UV-B, 280–320 nm) radiation by artificially supplying a daily dose of 9.4 kJ/m² for three growing seasons, a level that simulated a 17% depletion in stratospheric ozone. The objective of this study was to explore the effects of long-term UV-B enhancement on stomatal conductance, leaf tissue δ ¹³C, leaf water content, and leaf area. Particular attention was paid to the effects of UV-B radiation on water use efficiency (WUE) and leaf total nitrogen content. Enhanced UV-B radiation significantly reduced leaf area (50.1%) but increased leaf total nitrogen content (102%). These changes were associated with a decrease in stomatal conductance (16.1%) and intercellular CO₂ concentration/ air CO₂ concentration (C _i /C _a) (4.0%), and an increase in leaf tissue δ ¹³C (20.5‰), leaf water content (3.1%), specific leaf weight (SLW) (5.2%) and WUE (4.1%). The effects of UV-B on the plant were greatly affected by the water content of the deep soil (30–40 cm). During the dry season, differences in the stomatal conductance, δ ¹³C, and WUE between the control and UV-B treated shrubs were very small; whereas, differences became much greater when soil water stress disappeared. Furthermore, the effects of UV-B became much less significant as the treatment period progressed over the three growing seasons. Correlation analysis showed that enhanced UV-B radiation decreased the strength of the correlation between soil water content and leaf water content, δ ¹³C, C _i/C _a, stomatal conductance, with the exception of WUE that had a significant correlation coefficient with soil water content. These results suggest that WUE would become more sensitive to soil water variation due to UV-B radiation. Based on this experiment, it was found that enhanced UV-B radiation had much more significant effects on morphological traits and growth of S. pubescens than hydro-physiological characteristics. __________ Translated from Journal of Plant Ecology, 2006, 30(1): 47–56 [译自: 植物生态学报]