增强UV-B辐射对芦荟蒽醌类物质含量和超微结构的影响

以库拉索芦荟为试验材料,采用透射电子显微镜及HPLC技术,研究了增强UV-B辐射对芦荟的超微结构和蒽醌类物质的影响.结果显示：增强UV-B辐射20 d,每天处理6 h,芦荟叶中总蒽醌、芦荟素、芦荟大黄素的含量分别增加了31.8%、11.3%和22.0%;叶绿体被膜有轻微破损,其他细胞器结构没有明显变化.说明增强UV-B辐射能促进蒽醌类物质的积累,但对细胞超微结构影响不大.     

遮荫对库拉索芦荟蒽醌类物质的影响

采用高效液相色谱技术,研究了遮荫65%处理6个月对库拉索芦荟叶片中主要有效成分蒽醌类物质的影响,以探讨遮荫导致芦荟有效成分变化的原因.结果显示:(1)遮荫使芦荟叶中总蒽醌、芦荟素和芦荟大黄素含量分别比自然光下显著减少了39.22%、18.65%和40.96%.(2)遮荫处理下芦荟叶片中大部分物质含量较对照减少,且化学成分种类也明显减少,但在24、46 min两个时间遮荫处理出现的物质含量明显高于对照.(3)遮荫使芦荟叶中可溶性蛋白和可溶性糖含量较自然光下分别显著减少33.33%和73.05%,MDA含量显著减少48.78%.研究表明,遮荫使芦荟叶片中可溶性糖和可溶性蛋白含量下降,致使同化产物合成效率降低,次生代谢物合成前体减少,最终影响总蒽醌、芦荟素和芦荟大黄素的合成和积累.     

外源芦荟蒽醌类物质对增强UV胁迫下菠菜生长发育的影响

在人工增强紫外线辐射条件下(UV辐射光波长308nm,辐射剂量18kJ·m-2·d-1),将浓度为1mg·L-1的芦荟蒽醌类物质喷施到菠菜叶表面(喷施量50mL·m-2),研究外源芦荟蒽醌类物质在增强UV辐射条件下对菠菜生长发育的影响.结果显示:在增强UV辐射条件下,与没有喷施蒽醌类物质的菠菜相比,喷施蒽醌类物质的菠菜株高增加5.40cm,叶面积增加18.66%,干鲜比增加22.28%,总叶绿素含量高出11.33%,POD和SOD活性分别增加了54.08%和21.05%,类黄酮含量则降低了28%.上述生理生化指标和不受紫外线辐射条件下生长的菠菜发育水平接近.实验结果表明,在植物体表面喷施外源芦荟蒽醌类物质能够有效减轻UV辐射对植物的伤害.     

芦荟叶内芦荟素细胞的发育和蒽醌类物质的积累

应用石蜡切片、半薄切片、组织化学和荧光显微镜观察相结合的方法研究了木立芦荟叶内芦荟素细胞的发生、发育以及其蒽醌类物质的积累过程。结果表明,在叶内原形成层束分化成维管束初期,原形成层束外侧的一层细胞发育成维管束鞘。原生韧皮部筛管产生时,其外方尚保留1-2层原形成层细胞,当后生韧皮部和木质部开始分化时,此层细胞分裂。在后生韧皮部和木质部发育成熟过程中,这些细胞体积逐渐增大,并液泡化,发育成为大型薄壁细胞(芦荟素细胞),位于筛管外侧。据此,芦荟叶维管束内的大型薄壁细胞的来源与韧皮部相同,属于特化的韧皮部薄壁组织细胞。用醋酸铅处理过的上述材料的切片观察表明,芦荟素细胞在细胞体积增大,并液泡化时,在液泡内出现蒽醌类物质沉淀物,在成熟细胞的大液泡中充满沉淀物,此时,在荧光显微镜下芦荟素细胞发出桔黄色荧光。可见,此种芦荟素细胞是芦荟叶内蒽醌类物质的主要储存场所。     

芦荟蒽醌类物质提取工艺的研究

以提取物中蒽醌类物质含量综合评价,利用正交实验比较了浸提、超声提取和索氏提取优选库拉索（Aloe vera L．）中蒽醌类物质的最佳提取工艺条件,为芦荟蒽醌类物质的开发提供科学依据和实验基础。从而得出最佳提取方法为超声提取,最佳醇沉工艺条件为：幼叶叶皮60目,乙醇40℃超声45min。     

芦荟叶内芦荟素细胞的发育和蒽醌类物质的积累

应用石蜡切片、半薄切片、组织化学和荧光显微镜观察相结合的方法研究了木立芦荟叶内芦荟素细胞的发生、发育以及其蒽醌类物质的积累过程。结果表明,在叶内原形成层束分化成维管束初期,原形成层束外侧的一层细胞发育成维管束鞘。原生韧皮部筛管产生时,其外方尚保留1—2层原形成层细胞,当后生韧皮部和木质部开始分化时,此层细胞分裂。在后生韧皮部和木质部发育成熟过程中,这些细胞体积逐渐增大,并液泡化,发育成为大型薄壁细胞(芦荟素细胞),位于筛管外侧。据此,芦荟叶维管束内的大型薄壁细胞的来源与韧皮部相同,属于特化的韧皮部薄壁组织细胞。用醋酸铅处理过的上述材料的切片观察表明,芦荟素细胞在细胞体积增大,并液泡化时,在液泡内出现蒽醌类物质沉淀物,在成熟细胞的大液泡中充满沉淀物,此时,在荧光显微镜下芦荟素细胞发出桔黄色荧光。可见,此种芦荟素细胞是芦荟叶内蒽醌类物质的主要储存场所。     

芦荟属3种植物不同叶龄、不同部位叶内蒽醌类物质含量及其变化的研究

用植物化学技术研究了3种芦荟属植物不同叶龄和不同部位叶中蒽醌类物质的含量及其变化。结果表明,被研究的芦荟属3种植物叶中主含的蒽醌类物质有：芦荟素或高那特芦荟素,芦荟宁和芦荟苦素。其中,中华芦荟和木立芦荟主含芦荟素;海莱芦荟主含高那特芦荟素。叶各部位详细分析的结果表明,蒽醌类物质在植株上部的嫩叶中的含量要高于下部老叶;同一叶中,叶尖高于叶中部,叶基含量最低;而叶缘含量高于叶的中央部分。在同一叶的横切面上,蒽醌类物质的含量在维管柬区最高,同化薄壁组织部分次之,储水组织部分最低。芦荟属植物在同一个植物体不同的叶之间,以及同一叶不同的位置间有规律的累积蒽醌类物质有重要的生物学意义。它是保证芦荟属植物在原产地的干旱和半干旱生活环境中得以良好生存的适应反应和化学防御机制。     

芦荟属植物叶内蒽醌类物质的组织化学定位研究

蒽醌类物质是芦荟属（Aloe)植物叶内贮存的重要次生代谢物质,主要是芦荟素,高那特芦荟素,芦荟苦素和芦荟宁等。根据蒽醌类物质的理化性质,用2％－5％NaOH和5％Pb(CH3COO)2溶液对材料进行处理,再辅以荧光和超薄切片观察等多种方法,对芦荟叶内的4种主要蒽醌类物质进行了组织化学定位研究。结果表明,蒽醌类物质在芦荟叶内的贮藏是多位点的。芦荟素和高那特芦荟素主要位于韧皮部的大型薄壁组织细胞之中;而芦荟苦素和芦荟宁主要位于维管束鞘细胞以及贮水组织与同化薄壁组织之间的1圈薄壁组织细胞之中,贮水组织细胞中不贮存蒽醌类物质。     

芦荟蒽醌类物质对灌浆期冬小麦光合作用及产量的影响

UV—B辐射伤害是导致小麦光合效率降低的环境因素之一。于2007年5月2日-6月5日,在河南新乡地区,研究了叶面喷施芦荟蒽醌类物质对冬小麦灌浆期旗叶光合速率、光呼吸速率、叶绿素含量、丙二醛含量和产量等的影响,旨在探索预防UV辐射伤害的新途径。结果表明：在灌浆期用浓度为1和5mg·L^-1的芦荟蒽醌类物质喷施小麦,光合作用速率分别提高了38．03％和39．73％;叶绿素含量分别提高了3．53％和3．83％,丙二醛含量分别降低了11％和23％;蒽醌类物质能够吸收太阳中的紫外线,并将紫外线转换成能促进光合作用的蓝光或黄光;芦荟蒽醌类物质能促进小麦光合作用效率,减轻紫外线对小麦的损伤;喷施合适浓度的芦荟蒽醌类物质能够提高小麦产量。     

芦荟属植物叶内蒽醌类物质的分布与其化学防御的关系

芦荟属植物是一类生长在干旱或半干旱沙漠环境的肉质植物,木立芦荟和海藻芦荟的肉质叶的植物研究结果表明,叶内含高浓度的芦荟素,高那特芦荟素,芦荟苦素和芦荟宁等蒽醌类物质,其中,海莱芦荟整叶的蒽醌类物质总含量占其泌出物干重的44．89％。两种芦荟叶内蒽醌类物质的分布有共同的规律,即幼叶的含量高于老叶;叶上部的含量高于中,基部,叶缘则高于叶的中央。但由于木立芦荟和海莱芦荟的个体形态不同,蒽醌类物质的分布在种间还存在各自的特点,根据实验结果推测,蒽醌类物质在芦荟属植物体内的累积和分布与其化学防御机制有关。     

UV-B辐射对烟草光合色素和几种酶的影响

对UV-B胁迫条件下烟草叶片相关生理生化指标的变化进行研究.结果表明,UV-B辐照后,烟草叶片内光合色素(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)的含量均呈上升趋势,3种色素比对照分别上升了21%、10%、27%;可溶性蛋白含量呈先上升后下降趋势;过氧化物酶活性明显上升,同工酶图谱分析证实,有一种新的过氧化物酶同工酶表达;利用重组噬夏孢欧文氏菌(Erwinia uredovora)GGPP合成酶免疫家兔,制备了兔抗GGPP合成酶的抗血清.Western blot检测显示,UV-B辐照可使烟草叶片GGPP合成酶(GGPS)的表达量显著提高.     

增强UV-B辐射对麻花艽叶片的抗氧化酶的影响

以青藏高原的特有植物麻花艽为材料,研究麻花艽叶片抗氧化酶系统对增强UV-B辐射的响应。结果表明：在UV-B处理初期,麻花艽叶片SOD、POD的酶活性都能增加,但随着处理时间的延长,SOD、POD的活性呈现下降趋势。麻花艽叶片CAT的酶活性在UVB处理后下降明显,但作为清除叶绿体中H2O2的关键酶AP的酶活性表现为明显地增加趋势,说明在对麻花艽叶片增强UV-B辐射反应中AP起有着重要作用。MDA的含量随UV-B处理时间延长而增加,表明UV-B降低了细胞内活性氧自由基的清除能力,膜脂过氧化作用加剧,导致了对麻花艽叶片的伤害效应。     

Effects of Enhanced UV-B Radiation on Nitrogen Fixation in Arctic Ecosystems

Recent global climate models predict a further significant loss of ozone in the next decades, with up to 50% depletion of the ozone layer over large parts of the Arctic resulting in an increase in ultraviolet-B radiation (UV-B) (280–315 nm) reaching the surface of the Earth. The percentage of total annual ecosystem N input due to biological nitrogen fixation by cyanobacteria might be as high as 80% and the contribution to total annual N uptake by plants up to 20%. A possible reduction of nitrogen fixation raises serious concerns about already nutrient impoverished plant communities. This review shows that nitrogen fixation by moss-associated cyanobacteria in arctic vegetation was dramatically reduced after six years of exposure to enhanced UV-B radiation. In subarctic vegetation, nitrogen fixation activity of moss-associated cyanobacteria was not affected by 6 years of enhanced UV-B radiation. However, a 50% increase of summer precipitation resulted in a 5- to 6-fold increase in activity. Long-term effects of UV-B radiation on nitrogen fixation activity have been examined only in two lichens, giving contrasting results. Peltigera aphthosa (L.) Willd., having external cephalodia, experienced a significant reduction, whereas Peltigera didactyla (With.) J.R. Laudon, having cyanobacteria in the photobiont layer below the upper cortex, did not experience any changes due to radiation regimes. The difference is probably related to the location of the cyanobacteria. While the Nostoc cells are protected by the fungal, melanized upper cortex in P. didactyla, they are exposed and unprotected in P. aphthosa, and their own synthesis of UV-B absorbing compounds appears to be low. Under certain environmental conditions, an increasing UV-B radiation will dramatically affect nitrogen fixation in arctic tundra vegetation, which in turn may have severe influence on the nitrogen budget in these environments. Further long-term studies are necessary to conclude if these effects are temporal and how concurrent climatic changes will influence the nitrogen balance of the ecosystem.     

增强UV-B辐射对拟南芥叶肉细胞蛋白的影响

采用不同剂量的UV-B辐射处理4周龄的野生型拟南芥幼苗(Columbia-0),分别采用丙酮沉淀法和TCA-丙酮法提取其叶肉细胞中的蛋白质,进而研究分析拟南芥叶肉细胞中蛋白质的含量与组成对不同强度UV-B辐射的响应。结果显示,两种方法相比较,TCA-丙酮法所提取得到的蛋白含量相对较多,更适合于分析增强UV-B辐射对拟南芥叶肉细胞蛋白质的影响;而两种方法所提取得到的蛋白质含量的变化趋势相同,随着UV-B辐射剂量的增加,蛋白质含量呈先增加后减少的趋势,B₂组达到了最大。此外,蛋白条带的数目和表达量也都发生了显著变化,同样也是以中剂量处理组（B₂组）变化最为明显,既有新增条带,又有消失条带。这可能是由于拟南芥在受到低剂量的UV-B辐射时,可以激活自身一些抗性基因的表达而诱导产生抗性蛋白,进而抵御UV-B的伤害;而当受到高剂量的UV-B辐射时,损伤自身的蛋白质合成途径,影响蛋白的合成。     

增强UV-B辐射与其它因子复合作用对植物生长的影响研究

增强UV-B辐射与其它因子复合作用对植物的影响研究是扩展UV-B辐射效应研究的重要途径,有着广阔的研究空间,并已成为目前UV-B辐射研究新的发展趋势.本文较为全面地综述了目前国内外有关增强UV-B辐射与其它因子（包括CO2、O3、水分、温度、有效辐射、重金属、盐分、矿质营养、酸雨、铈、镧、硒以及某些物理因子）复合作用对植物影响的研究进展,提出了目前该领域研究的一些不足并对未来发展提出了展望.     

He-Ne激光对增强UV-B辐射小麦幼苗叶绿体的影响

对“晋麦8号”小麦幼苗分别采用5 mW·mm^-2 He-Ne激光辐照、10.08 kJ·m^-2·d^-1增强UV-B辐射及二者组合进行处理,研究各处理组小麦幼苗叶绿体膜透性、叶绿体蛋白质含量以及叶绿体偶联因子CF-1的ATP酶活性、希尔反应的活性变化。结果表明：UV-B辐射后小麦幼苗叶绿体膜透性增加,叶绿体蛋白质含量有一定的下降,而ATP酶活性、希尔反应的活性均受到抑制。经过He-Ne激光辐照可使叶绿体膜透性降低、叶绿体蛋白质含量有一定的升高,同时ATP酶活性、希尔反应的活性也受到部分激活。这些变化说明增强UV-B辐射引起小麦幼苗叶绿体损伤,而一定剂量的He-Ne激光辐照可部分修复增强UV-B对小麦幼苗光合系统的损伤。     

连续两年UV-B辐射增强对割手密叶绿素含量的影响

研究了大田栽培和自然光条件下,连续两年模拟紫外辐射(UV-B,280~315 nm)增加对92-11和93-25两个割手密无性系叶绿素含量的影响。结果表明,割手密92-11在UV-B辐射的影响下,叶绿素含量降低,而割手密93-25抗性很强,在增加了5 kJ/m2UV-B辐射下,其叶绿素含量增加。割手密叶绿素含量对UV-B辐射的响应具有种内差异。割手密92-11对紫外辐射的抗性在2004年比2003年强,而割手密93-25则相反。生育期中开花期受UV-B辐射影响最大,然后是分蘖期,伸长期抗性较强。     

UV-B增加对玉米花粉抗氧化能力及授粉后籽粒发育的影响

在玉米散粉期,收集花粉进行UV-B辐射增强处理后进行人工授粉研究,结果表明,随着UV-B辐射时间的增加,玉米花粉的SOD、POD和CAT活性都呈明显下降的趋势,而MDA含量则呈相应上升的趋势;玉米每穗粒数与花粉抗氧化酶活性呈正相关、与MDA含量呈负相关关系,并随UV-B辐射时间延长呈下降趋势,且辐射超过2h后下降达到显著水平;玉米百粒重随UV-B辐射时间的延长明显下降,但辐射花粉1~2h对其无显著影响;UV-B辐射花粉对籽粒的可溶性糖、淀粉、脂肪及粗蛋白含量等营养成分无显著影响。     

He-Ne激光和增强UV-B辐射对拟南芥叶片微管蛋白的影响

采用He-Ne激光生物辐照仪（632.8 nm,5 mW·mm-2）、UV-B（15.55 KJ·m-2·d-1）及二者复合处理拟南芥幼苗后提取微管蛋白,考马斯亮蓝法测含量和SDS-PAGE凝胶电泳进行初步分析,并用免疫印迹鉴定微管蛋白.结果表明：单独UV-B使微管蛋白解聚,He-Ne激光和UV-B复合处理后,微管蛋白解聚程度减小,单独He-Ne激光处理促进微管聚合.因此认为He-Ne激光在一定程度上缓解了UV-B对微管蛋白的解聚作用.     

增强UV-B辐射对蚕豆叶片微粒体膜一些性质的影响

温室条件下,用0（Control）、8．65kJm－2d－1（TI）及11．2KJm－2d－1（t2）不同剂量的UV－B辐射处理蚕豆幼苗。Ca2 ．ATPase及Mg2 －ATPase的活性在辐射处理期间下降。在处理21d,T1和T2微粒体膜的MDA含量明显高于对照,同时IUFA急剧下降,且呈明显的剂量效应。14及21d时,膜磷脂的含量也明显下降。脂氧合酶（Lox）活性在第7及14天与对照相比都显著升高,而21d后迅速下降。结果表明,增强UV－B对微粒体膜的伤害可能是一方面导致正常酶合成与分解之间的平衡失调,另一方面导致了膜脂过氧化作用。