UV-B辐射对报春花的生理生化效应

通过室内模拟试验,研究不同强度的UV-B辐射(10μW/cm2和20μW/cm2)对报春花生理代谢的影响,结果表明:(1)增强UV-B辐射下,报春花叶片叶绿素含量降低,且随UV-B辐射时间的延长,降低程度加大;(2)随UV-B辐射强度的增加,叶片质膜透性增加;(3)叶片类黄酮含量随着UV-B辐射强度的增加而增加,在辐射至40 d时,叶片类黄酮含量达到最大值;(4)增强UV-B辐射下,报春花花瓣中花青素含量增加.     

一株北极小球藻Chlorella sp.的分离鉴定及其对增强的UV-B辐射的生理生化响应

为了了解微藻对UV-B辐射增强效应的响应,以一种分离纯化于北极冰川融水的淡水微藻(Chlorella sp.)为实验材料,在不同强度UV-B辐射下对其生长、生化组分和细胞超微结构等进行了研究。研究结果显示:3种不同强度的UV-B(22μW/cm2,45μW/cm2,70μW/cm2)辐射均可导致藻的比生长速率及色素含量下降,且辐射强度越强,两者的下降越明显;而MDA含量和SOD活性会随辐照强度的增强而提高。表明辐射强度增强,UV-B对藻的伤害程度加大,而该小球藻SOD活性随UV-B强度增强而提高,表明其对上升的UV-B辐射有一定的适应能力。     

一株北极小球藻Chlorella sp.的分离鉴定及其对增强的UV-B辐射的生理生化响应

为了了解微藻对UV-B辐射增强效应的响应,以一种分离纯化于北极冰川融水的淡水微藻（Chlorella sp.）为实验材料,在不同强度UV-B辐射下对其生长、生化组分和细胞超微结构等进行了研究。研究结果显示：3种不同强度的UV-B（22μW/cm2,45μW/cm2,70μW/cm2）辐射均可导致藻的比生长速率及色素含量下降,且辐射强度越强,两者的下降越明显;而MDA含量和SOD活性会随辐照强度的增强而提高。表明辐射强度增强,UV-B对藻的伤害程度加大,而该小球藻SOD活性随UV-B强度增强而提高,表明其对上升的UV-B辐射有一定的适应能力。     

UV-B辐射对颠茄氮代谢及次生代谢产物含量的影响北大核心CSCD

有害的中波紫外线(ultraviolet B,UV-B;280~320 nm)辐射影响植物的生长与发育。但也有研究证明,UV-B辐射可诱导生物碱合成。然而,UV-B辐射能否提高颠茄(Atropa belladonna L.)中托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)的含量尚未见报道。本研究以颠茄实生苗为材料,研究UV-B不同照射度强、时间(d数)对颠茄的氮代谢、生物碱含量及TAs代谢途径中的几个关键酶基因表达量的影响。结果表明,随着辐射天数的增加(5~30 d),低强度(LU,5μW/cm^2)UV-B处理与对照(无辐射)比较,硝态氮、莨菪碱、东莨菪碱含量无显著差异。然而,中等强度(MU,10μW/cm^2)和高强度(HU,15μW/cm^2)UV-B辐射,明显增加硝态氮含量,谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)、谷氨酸脱氢酶(glutamine dehydrogenase,GDH)活性明显高于对照。重要的是,中、高强度UV-B辐射显著降低了颠茄的叶片与茎中莨菪碱和东莨菪碱含量。荧光定量PCR揭示,莨菪碱合成的关键酶腐胺N-甲基转移酶(putrescine N-methyltransferase,PMT)编码基因、莨菪碱-6-β-羟化酶(hyoscyamine-6-β-hydroxylase,H6H)基因表达呈高度组织特异性,主要是在根部表达。与对照比较,低强度照射25 d引起pmt在根部的表达量显著上调,而中、高强度照射导致其下调;h6h在根部的相对表达量随着处理强度的增加逐渐降低;托品酮还原酶Ⅰ(tropinone reductaseⅠ,TRⅠ)编码基因在叶片中的表达量较高,随照射强度的增加而升高。上述结果表明,低强度UV-B辐射促进氮代谢,有利于莨菪碱合成;而长期中、高强度UV-B辐射,尽管促进了谷氨酸代谢,但却使pmt和h6h表达降低,不利于莨菪碱和东莨菪碱的积累。总之,本研究结果显示,不同UV-B辐射强度和时间,对颠茄合成TAs的影响不同,可为大田试验生产莨菪碱提供有益的参考。     

UV-B辐射对颠茄氮代谢及次生代谢产物含量的影响

有害的中波紫外线（ultraviolet B,UV-B;280～320 nm）辐射影响植物的生长与发育。但也有研究证明,UV-B辐射可诱导生物碱合成。然而,UV-B辐射能否提高颠茄(Atropa belladonna L.)中托品烷类生物碱（tropane alkaloids,TAs）的含量尚未见报道。本研究以颠茄实生苗为材料,研究UV-B不同照射度强、时间（d数）对颠茄的氮代谢、生物碱含量及TAs代谢途径中的几个关键酶基因表达量的影响。结果表明,随着辐射天数的增加（5～30 d）,低强度（LU,5 μW/cm2）UV-B处理与对照（无辐射）比较,硝态氮、莨菪碱、东莨菪碱含量无显著差异。然而,中等强度（MU,10 μW/cm2）和高强度（HU,15 μW/cm2）UV-B辐射,明显增加硝态氮含量,谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase,GS）、谷氨酸脱氢酶（glutamine dehydrogenase,GDH）活性明显高于对照。重要的是,中、高强度UV-B辐射显著降低了颠茄的叶片与茎中莨菪碱和东莨菪碱含量。荧光定量PCR揭示,莨菪碱合成的关键酶腐胺N 甲基转移酶（putrescine N methyltransferase,PMT）编码基因、莨菪碱-6-β-羟化酶（hyoscyamine-6-β-hydroxylase,H6H）基因表达呈高度组织特异性,主要是在根部表达。与对照比较,低强度照射25 d引起pmt在根部的表达量显著上调,而中、高强度照射导致其下调;h6h在根部的相对表达量随着处理强度的增加逐渐降低;托品酮还原酶Ⅰ（tropinone reductaseⅠ, TRⅠ）编码基因在叶片中的表达量较高,随照射强度的增加而升高。上述结果表明,低强度UV-B辐射促进氮代谢,有利于莨菪碱合成;而长期中、高强度UV-B辐射,尽管促进了谷氨酸代谢,但却使pmt和h6h表达降低,不利于莨菪碱和东莨菪碱的积累。总之,本研究结果显示,不同UV-B辐射强度和时间,对颠茄合成TAs的影响不同,可为大田试验生产莨菪碱提供有益的参考。     

UV-B辐射对雨生红球藻光合特性和虾青素含量的影响及其响应

实验研究了不同强度的UV-B(280-320 nm)辐射对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)的光合活性、生物量、色素含量、活性氧(ROS)含量和抗氧化酶活性等的影响, 以探讨利用UV-B辐射诱导虾青素生物合成增强的可能性。结果发现, 经UV-B辐射处理后,雨生红球藻的光合活性降低、生物量增长被抑制。UV-B辐射对叶绿素影响不大, 但会改变细胞的类胡萝卜素和虾青素含量:0.1和0.3 W/m2强度的UV-B辐射使细胞中的这两种色素含量升高, 0.5 W/m2组的色素含量短暂升高后恢复到对照水平。中低强度的UV-B可以促进雨生红球藻单细胞虾青素含量的增加, 但由于其对细胞生长的抑制作用, 并不能使虾青素大量积累。随辐射时间延长, 细胞内ROS含量未明显增加,但抗氧化酶(过氧化氢酶和超氧化物歧化酶)活性下降, 雨生红球藻可能主要依靠虾青素来淬灭ROS。以上结果表明, UV-B辐射对雨生红球藻的主要生理生化过程有抑制作用, UV-B辐射既可以诱导虾青素的合成又会消耗一部分虾青素, 对虾青素含量的影响与其强度有关, 而利用虾青素来清除细胞内的ROS可能是雨生红球藻抵御这种不利环境条件的最重要的途径。       

低剂量UV-B辐射对乌拉尔甘草叶片光合机构的影响

为了探讨植物叶片对UV-B辐射增强的响应机制,采用叶绿素荧光测定技术,分别测定在人工模拟低剂量UV-B(2.4μW/cm~2)辐射条件下乌拉尔甘草叶片的叶绿素荧光诱导动力曲线、初始荧光(F_0)、最大荧光(F_m)、光合机构比活性参数(ABS/RC、TR_o/RC和ET_o/RC)和性能指数等变化规律。结果表明:(1)低剂量UV-B辐射未引起甘草叶片O-J-I-P叶绿素荧光诱导曲线中的相数发生改变,UV-B辐射对PSⅡ的影响主要发生在其受体侧,而非供体侧;(2)低剂量UV-B辐射引起了甘草叶片光合系统F_v/F_m以及F_m、F_0的明显变化,同时也影响了光合机构的开放程度和电子从Q_A向Q_B传递效率,从而影响了光转化效率;相应性能指数(PI_(abs)和PI_(total))的改变亦验证了此结果。研究认为,低剂量UV-B辐射抑制乌拉尔甘草叶片光合系统Ⅱ受体侧Q_A至PQ之间的电子传递效率,从而影响了Q_A之后的光化学反应及非光化学反应。     

紫外辐射对菹草成株生理特性的影响

研究不同剂量UV-B辐射下菹草生理特征变化,在光合有效辐射、UV-A辐射一致的条件下,对菹草进行不同剂量UV-B辐射,测定菹草叶片光合色素含量及生理生化指标。结果表明:≤10.8 k J/m2剂量辐射可促进叶绿素及类胡萝卜素含量增加,衰亡阶段起抑制作用,10.8 k J/m2一直起到抑制作用,且随剂量的增加,抑制作用增强;UV-B辐射初期可促进过氧化氢酶(CAT)、过氧化物(POD)酶活性及丙二醛(MDA)含量升高,且随辐射剂量增加而逐渐升高,但随辐射时间延长,CAT、POD酶活性、MDA含量均有所降低,超氧化物歧化酶活性随辐射时间延长逐渐升高,且随辐射剂量增加而增加;短期辐射可促进叶片可溶性蛋白质和可溶性糖的合成,其含量随辐射剂量增加而升高,长期辐射起抑制作用,且随辐射剂量增加,抑制作用增强。因此,春末夏初野外强UV-B辐射可能是促进菹草大批衰亡的重要原因。     

田间增加UV-B辐射对玉米光合生理的影响

自然条件下,分别增加0(CK组)、0.01(R1组)和0.015 J.m-2.s-1(R2组)3种强度的UV-B辐射处理玉米(Zea maysL.),对重庆地区C4植物玉米整个生长期内光合作用的影响进行研究。结果表明,增强UV-B辐射导致玉米幼苗叶片光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素)、Hill反应活力、气孔导度、光合速率下降,且随UV-B辐射强度的增加,玉米幼苗光合作用所受抑制增强,而玉米成株所受影响不大。     

柚树(Citrus grandis)叶片光合作用对补增UV-B辐射的响应

生长在人工光照 4 0 0μmol m- 2 s- 1 下的柚树幼树光合速率的最大值为 1 0 .2± 0 .5μmol m- 2 s- 1 ;而补增UV-B辐射 ( 3.8-4 .2μW cm- 2 ,2 4 5～ 2 97nm,4 5d)的叶片则为 6.4± 0 .8μmol m- 2 s- 1 ,较对照植株降低37.2 %。对照植物的表观量子产率 (固定 mol CO2 mol- 1量子 )为 0 .0 75± 0 .0 1 2 ,而经 UV-B辐射处理植株则为0 .0 4 1± 0 .0 0 8,明显较对照植株低。UV-B辐射处理使植株叶片的光呼吸和不包括光呼吸的 CO2 补偿点增高。对照植株叶片的最大值的 CO2 羧化速率 (μmol m- 2 s- 1 )为 57.1± 1 .5μmol m- 2 s- 1 ,较 UV-B辐射处理的高30 .9% ,而 UV-B辐射处理的植株的光合电子传递速率较对照低 30 %。同时 UV-B辐射植株叶片有较低的光能转化效率 ,其较对照低 39.1 % ,叶片亦含有较低的叶绿素含量。结果表明 ,UV-B辐射明显抑制叶片光合羧化速率和光合电子传递速率 ,UV-B辐射可能抑制包括 Rubisco羧化作用在内的多个光合生理过程 ,降低叶片光合速率。柚树叶片对 UV-B辐射敏感 ,选育抗 UV-B辐射的柚树品种势在必行。     

增强UV-B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响

以谷子(Setaria italica(L)Beauv.)为对象,从拔节期开始持续给予低氮(1.875 mmol/L)和高氮(15 mmol/L)两种氮供应条件并从抽穗期开始进行26 d两种强度(4.29、7.12 kJ·m-2·d-1)的增强UV-B辐射处理,研究了谷子叶中光合色素含量、类黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化.结果表明:与高氮供应条件相比,低氮供应条件明显降低了谷子叶中光合色素含量但提高了类胡萝卜素/叶绿素含量比值;在开花期中段和灌浆期中段,高氮供应条件下谷子叶中光合色素含量对增强UV-B辐射比低氮供应条件下的谷子更敏感.从灌浆期开始到处理结束,两种影响因子对谷子叶中类黄酮含量均有显著影响,增强UV-B辐射导致谷子叶中类黄酮含量逐渐升高,且相同增强UV-B辐射强度下低氮供应条件下的谷子叶中类黄酮含量明显高于高氮供应条件下的谷子.谷子叶中PAL活性对两种影响因子的响应较类黄酮含量更加敏感,低氮供应条件使谷子叶中PAL活性明显提高.结合上述指标的相关性分析结果可知,低氮供应条件加强了处于繁殖期主要阶段的谷子叶中类黄酮的积累,并使谷子叶中的类胡萝卜素/叶绿素含量比值明显提高,进而有助于维持谷子叶中光合色素含量在增强UV-B辐射条件下的相对稳定性,对植株抵抗UV-B辐射伤害有利.     

Protective effect of nitric oxide against oxidative stress under ultraviolet-B radiation.

The response of bean leaves to UV-B radiation was extensively investigated. UV-B radiation caused increase of ion leakage, loss of chlorophyll, and decrease of the maximum efficiency of PSII photochemistry (Fv/Fm) and the quantum yield of PSII electron transport (PhiPSII) of bean leaves. H2O2 contents and the extent of thylakoid membrane protein oxidation increased, indicated by the decrease of thiol contents and the increase of carbonyl contents with the duration of UV-B radiation. Addition of sodium nitroprusside, a nitric oxide (NO) donor, can partially alleviate UV-B induced decrease of chlorophyll contents, Fv/Fm and PhiPSII. Moreover, the oxidative damage to the thylakoid membrane was alleviated by NO. The potassium salt of 2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide, a specific NO scavenger, arrested NO mediated protective effects against UV-B induced oxidative damage. Incubation of thylakoid membrane with increasing H2O2 concentrations showed a progressive enhancement in carbonyl contents. H2O2 contents were decreased in the presence of NO under UV-B radiation through increased activities of superoxide dismutases, ascorbate peroxidases, and catalases. Taken together, the results suggest that NO can effectively protect plants from UV-B damage mostly probably mediated by enhanced activities of antioxidant enzymes.     

UV-B辐射增强对水稻多胺代谢及内源激素含量的影响

研究表明,在处理前期（7－14d),增强的UV－B辐射能使供试水稻汕成63（Sy63）的精氨酸脱羧酶（ADC）、鸟氨酸脱羧酶（ODC）和s－腺苷蛋氨酸脱羧酶（SAMDC）活性分别平均增加165．74％、104．60％和89．60％,南川（NC）的这3种酶活性分别增加59．91％、41．30％和23．68％,IR65600－85只表现出ADC和ODC活性分别平均提高115．93％、14．45％,SAMDC活性却下降33．01％,在处理后期（21－28d）,Sy63的ADC－ODC活性分别对照平均增加89．72％、3．71％,NC则分别增加73．95％、27．38％,IR656000－85表现为ADC活性增加94．41％,ODC活性却下降13．57％,就SAMDC而言,处理后期（21－28d）,三者分别下降40．06％、19．20％和38．21％,多胺氧化酶（PAO）活性变化趋势恰好相反,从而引起多胺（PA）含量特别是腐胺（Put）含量明显上升,此外,UV－B辐射增强能使IAA和GA11／3含量在整个处理期间（7－28d）供试水稻品种（组合）Sy63分别平均下降58．92％和45．48％,NC分别减少43．31％和56．20％,IR65600－85则分别降低38．69％和47．33％,所有供试水稻品种（组合）的ZRs含量表现为处理前期（7－14d）有所降低,处理后期（21－28d）则明显提高,就ABA含量而言,整个处理时间（7－28d）,3个品种（组合）均比对照显著或后期（21－28d）则明显提高,就ABA含量而言,整个处理期间（7－28 d）,3个品种（组合）均比对照显著或极显著增加,三者分别提高了14．4%、99．6％和56．7％,从而显著降低IAA／ABA、GA1／3／ABA和ZRs/ABA的比值,影响水稻生长发育。     

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。     

UV-B辐射对蚕豆叶膜脂过氧化的影响及其机制

温室种植的吞豆在0（CK）,8．82kJ/m2(T1)和12．6kJ/m2(T2)3种剂量的紫外线B（UV－B）辐射引起膜脂变化及其机制的研究结果表明,UV0B处理后,蚕豆叶片中丙二醛（MDA）和H2O2含量升高,膜脂肪酸不饱和度指数（IUFA）降低,脂氧合酶（LOX）活性升高,超氧歧化酶（SOD）活性稍有波动,而3种多胺－腐胺（Put)精胺（Spd)和尸胺（Spn)在照射7天后均有积累,但在处理后期（21d)有所回落,推测由LOX主导的酶促膜过氧化作用和氧自由基引起的非酶促过作用在膜结构的破坏中起重要作用,SOD活性和多胺含量的变化蚕豆对UV－B胁迫的一种适应性生理反应。     

增强UV-B辐射对3种芦荟蒽醌类物质含量的影响

以中华芦荟、库拉索芦荟和木立芦荟为试验材料,采用HPLC技术,研究了增强UV-B辐射对3种芦荟叶片中主要药用成分总蒽醌、芦荟素和芦荟大黄素含量的影响。结果显示:增强UV-B辐射20 d,每天处理6 h,库拉索芦荟和木立芦荟叶中总蒽醌、芦荟素、芦荟大黄素的含量增加,叶提取物中出峰数量增多,总峰面积增大;而中华芦荟中蒽醌类物质含量显著降低,叶提取物中出峰数量减少,总峰面积减少。研究表明,增强UV-B辐射能刺激库拉索芦荟和木立芦荟叶片中蒽醌类物质的积累和新物质的合成,而不利于中华芦荟蒽醌类物质的积累。     

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。     

多蒴灰藓对强紫外线照射的生理响应

将多蒴灰藓(Hypnum fertile)置于紫外辐射下照光3周,研究了紫外辐射对多蒴灰藓的损害及其生理响应。结果表明： 与对照(自然环境)相比,多蒴灰藓的叶绿素和类胡萝卜素含量均随紫外辐射时间的延长而减少,MDA含量却明显增加,SOD、POD和CAT活性也相应增加;增加紫外辐射量会引起多蒴灰藓的氧化胁迫,其能通过增加抗氧化酶的活性来减轻这种胁迫。     

Growth, structure, stomatal responses and secondary metabolites of birch seedlings (Betula pendula) under elevated UV-B radiation in the field

Three-year-old birch (Betula pendula Roth.) seedlings were exposed, in the field, to supplemental levels of UV-B radiation. Control seedlings were exposed to ambient levels of UV radiation, using arrays of unenergized lamps. A control for UV-A radiation was also included in the experiment. Enhanced UV-B radiation had no significant effects on height growth, and shoot and root biomass of birch seedlings. Leaf expansion rate increased transiently in the middle of the growing period in enhanced UV-B- and UV-A-exposed plants; however, final leaf size and relative growth rate remained unaffected. Leaf thickness and spongy intercellular spaces were increased in UV-B-exposed seedlings along with increased density of glandular trichomes. At the ultrastructural level, enhanced UV-B increased the number of cytoplasmic lipid bodies, and abnormal membrane whorls were found. Both enhanced UV-B and UV-A radiation induced swelling of chloroplast thylakoids. Stomatal density and conductance were significantly increased by elevated UV-B radiation. UV-A radiation increased the length and width of stomata, whereas UV-B radiation had only a marginal effect on stomatal size. UV-A and enhanced UV-B radiation attenuated the appearance of necrotic spots in autumn, probably caused by the fungus Pyrenopeziza betulicola, suggesting a direct harmful effect of UV on pathogens or reduced susceptibility to pathogens in UV-exposed seedlings. Secondary metabolite analysis showed increases in (+)-catechin, quercetin, cinnamic acid derivative, apigenin and pentagalloylglucose in birch leaves under enhanced UV-B radiation. Negative correlations between apigenin, and particularly quercetin concentrations and lipid peroxidation levels indicated an antioxidant role of secondary metabolites in birch leaves exposed to UV-B radiation.